KR20220098671A

KR20220098671A - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20220098671A
Application number: KR1020210144940A
Authority: KR
Inventors: 심광보; 이상열; 윤지훈; 유승예
Original assignee: 피에스케이 주식회사
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2022-07-12
Also published as: KR102586678B1

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되고, 기판을 지지하는 지지 유닛 및 상기 하우징 상부에 구비되는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되, 상기 플라즈마 발생 유닛은 내부에 방전 공간이 형성되는 플라즈마 챔버, 상기 플라즈마 챔버와 상기 하우징 사이에 제공되고, 플라즈마를 확산시키는 확산 부재, 공정 가스로부터 상기 방전 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 및 상기 플라즈마 챔버의 하부 플랜지와 상기 확산 부재의 상부 플랜지 사이에 제공되는 실링 부재를 포함하되, 상기 실링 부재는 상기 상부 플랜지의 상면에 형성된 장착 홈에 삽입되는 내측 실링 부재 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지가 서로 조합되어 형성되는 사이 공간에 삽입되고, 상기 내측 실링 부재보다 상기 방전 공간으로부터 바깥쪽에 위치하는 외측 실링 부재를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{AN APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실링 부재를 가지는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 장치에서는 챔버 내부의 진공도를 유지하기 위한 실링 부재로써 오링(O-ring)을 사용하고 있다. 일반적인 오링은 물리적으로 압착됨으로써 부품과 부품 사이에 형성된 틈새를 막는다. 그러나, 종래의 오링에 의한 실링 구조는 고온의 열에 의해 오링과 오링의 주변부 구조가 팽창할 수 있다. 이에 따라, 실링 구조의 체결력이 약화되고, 챔버 내부로 외부의 가스가 유입되거나 챔버 내부의 공정 가스가 챔버 외부로 유출될 수 있다.

또한, 챔버 내부에서 사용되는 공정 가스의 특성에 따라 오링에 의한 실링 구조가 손상될 수 있다. 실링 구조가 손상되는 경우, 손상에 의한 파티클 등이 챔버 내부로 유입되어 공정 불량을 야기되고, 실링 구조의 체결력이 약화될 수 있다.

도 1은 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에서 플라즈마 소스부와 챔버의 일부를 보여주는 도면이다. 도 2는 플라즈마 소스부와 챔버의 연결 부분을 보여주는 확대도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 소스부(1000)의 하단과 챔버(2000)의 상단 사이에는 갭이 형성될 수 있다. 플라즈마 소스부(1000)와 챔버(2000) 사이에는 갭을 밀봉하기 위해 오링(3000)이 설치되는데, 오링(3000)은 플라즈마 소스부(1000)와 챔버(2000) 사이에 형성된 미세한 갭을 통해 공정 가스 또는/및 열에 노출된다. 체결된 오링(3000)에는 공정 가스에 의해 식각되거나, 열에 의해 열 변형이 유발된다. 이에, 손상된 오링(3000)에 의해 공정 리크(Leak)가 발생하고, 손상된 오링(3000)을 교체하는 유지 보수 시간 및 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 장치 내부의 진공도를 유지하기 위한 실링 부재의 손상을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 장치 내부의 압력을 효율적으로 유지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 실링 부재의 수명을 증가시켜 유지 보수 비용과 시간을 감소시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예에 의하면, 상기 내측 실링 부재는 상기 장착 홈에 삽입되는 바디부 및 상기 바디부로부터 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함하고, 상기 바디부는 상기 방전 공간으로부터 안쪽에 제공되는 내측부와 상기 방전 공간으로부터 바깥쪽에 제공되는 외측부로 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 내측부는 상기 외측부보다 플라즈마에 대해 내식성이 강한 재질로 제공될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 외측부 및/또는 돌출부는 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 밀봉하도록 탄성 변형되는 재질로 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 바디부의 하단으로부터 연장되고, 경사지게 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 방전 공간으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 바디부의 상단으로부터 연장되고, 상기 방전 공간으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부의 폭은 단면에서 바라볼 때, 상기 바디부의 폭보다 좁게 제공될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부의 폭은 단면에서 바라볼 때, 상기 바디부의 폭보다 넓게 제공될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 상부 플랜지는 상기 하부 플랜지의 가장자리를 둘러싸도록, 가장자리에 경사지게 형성된 경사면을 갖고, 상기 사이 공간은 상기 경사면과 상기 하부 플랜지의 가장자리가 서로 조합되어 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 실링 부재는 링 형상으로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명은 제1부재, 상기 제1부재와 접촉되는 제2부재 사이의 틈새를 밀봉하는 실링 부재를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 실링 부재는 상기 제2부재 상면에 형성되는 장착 홈에 삽입되는 내측 실링 부재 및 상기 내측 실링 부재보다 외측에 제공되고, 상기 제1부재와 상기 제2부재의 가장자리에 형성되는 사이 공간에 삽입되는 외측 실링 부재를 포함하되, 상기 내측 실링 부재는 상기 제1부재의 상면에 형성된 장착 홈에 삽입되는 바디부 및 상기 바디부로부터 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 바디부는 상기 바디부의 안쪽에 제공되는 내측부와 상기 바디부의 바깥쪽에 제공되는 외측부로 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 외측부 및/또는 돌출부는 탄성 변형되는 재질로 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성되는 제1돌출부 및 상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성되는 제2돌출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 돌출부는 상기 바디부의 상단으로부터 연장되고, 상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버 내부의 압력 변화에 의해 실링 부재가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버 내부의 플라즈마에 의해 실링 부재가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버 내부를 유동하는 플라즈마 또는 가스가 챔버 외부로 유출되는 것을 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 장치 내부의 압력을 효율적으로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 실링 부재의 내구성을 증가시켜 기판 처리 장치의 유지 보수에 소요되는 비용 및 시간을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에서 플라즈마 소스부와 공정 챔버의 일부를 보여주는 도면이다.
도 2는 플라즈마 소스부와 공정 챔버의 연결 부분을 보여주는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치의 공정 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 공정 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 실링 부재와 상부 플랜지의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 6a는 도 4의 내측 실링 부재의 절단 사시도이다.
도 6b는 도 4의 내측 실링 부재의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 실링 부재에 의한 실링 과정을 보여주는 도면들이다.
도 8은 도 4의 실링 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도9a 및 도 9b는 도 8의 실링 부재에 의한 실링 과정을 보여주는 도면들이다.
도 10 내지 도 14는 도 4의 실링 부재에 대한 다른 실시예들을 개략적으로 보여주는 도면들이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.

이하에서는 도 3 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다. 이하에서는, 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)이 배열된 방향을 제1방향(11)이라 정의한다. 또한, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(11)과 수직한 방향을 제2방향(12)이라 정의하고, 제1방향(11)과 제2방향(12)에 대해 모두 수직한 방향을 제3방향(13)이라 정의한다.

전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(Load port, 10) 및 이송 프레임(21)을 가진다. 로드 포트(10)는 제1방향(11)으로 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(10)는 복수 개의 지지부(6)를 가진다. 각각의 지지부(6)는 제2방향(12)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(C)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(C)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(21)은 로드 포트(10)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(21)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(10)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제1이송 로봇(25)을 포함한다. 제1이송 로봇(25)은 제2방향(12)으로 구비된 이송 레일(27)을 따라 이동하여 캐리어(C)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.

처리 모듈(30)은 로드락 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(50), 그리고 공정 챔버(60)를 포함한다.

로드락 챔버(40)는 이송 프레임(21)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(50)와 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 공정에 제공될 기판(W)이 공정 챔버(60)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.

트랜스퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(40)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 일 예로, 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖을 수 있다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(40)와 복수 개의 공정 챔버(60)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(50)와 로드락 챔버(40) 또는 공정 챔버(60)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다.

트랜스퍼 챔버(50)의 내부 공간에는 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(60)들간에 기판(W)을 이송하는 제2이송 로봇(53)이 배치된다. 제2이송 로봇(53)은 로드락 챔버(40)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 공정 챔버(60)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(40)로 이송한다. 그리고, 복수 개의 공정 챔버(60)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 공정 챔버(60)간에 기판(W)을 이송한다. 일 예로, 도 3과 같이, 트랜스퍼 챔버(50)가 오각형의 몸체를 가질 때, 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(40)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 공정 챔버(60)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)의 형상은 이에 한정되지 않고, 요구되는 공정 모듈에 따라 다양한 형태로 변형되어 제공될 수 있다.

공정 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)의 둘레를 따라 배치된다. 공정 챔버(60)는 복수 개 제공될 수 있다. 각각의 공정 챔버(60)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 공정 챔버(60)는 제2이송 로봇(53)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제2이송 로봇(53)으로 제공한다. 각각의 공정 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다.

각각의 공정 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다. 공정 챔버(60)가 수행하는 공정은 기판(W)을 이용해 반도체 소자 또는 디스플레이 패널을 생산하는 과정 가운데 일 공정일 수 있다. 기판 처리 장치(1)에 의해 처리되는 기판(W)은 반도체 소자나 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 및 그 밖에 박막에 회로 패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념이다. 이러한 기판(W)의 예로는, 실리콘 웨이퍼, 유리 기판, 또는 유기 기판 등이 있다.

도 4는 도 3의 기판 처리 장치의 공정 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 공정 챔버를 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 처리 공정을 수행하는 공정 챔버(60)에 대하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 공정 챔버(60)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱(Ashing)할 수 있다. 박막은 폴리 실리콘막, 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 선택적으로, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.

공정 챔버(60)는 공정 유닛(100), 배기 유닛(Exhausting Unit, 200), 그리고 플라즈마 발생 유닛(Plasma Supplying Unit, 300)을 포함할 수 있다.

공정 유닛(100)은 기판(W)이 놓이고, 기판(W)에 대한 처리가 수행되는 공간을 제공한다. 후술하는 플라즈마 발생 유닛(300)에서 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성시키고, 이를 공정 유닛(100)의 내부 공간으로 공급한다. 공정 유닛(100)의 내부에 머무르는 공정 가스 및/또는 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생하는 반응 부산물 등은 후술하는 배기 유닛(200)을 통해 공정 챔버(60)의 외부로 배출된다. 이로 인해, 공정 유닛(100) 내의 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.

공정 유닛(100)은 하우징(110), 지지 유닛(120), 배플(130), 그리고 배기 배플(140)을 포함할 수 있다.

하우징(110)의 내부에는 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간(111)이 제공된다. 하우징(110)의 외벽은 도체로 제공될 수 있다. 일 예로, 하우징(110)의 외벽은 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 상부가 개방되고, 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통해 하우징(110)의 내부로 출입한다. 개구(미도시)는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 하우징(110)의 바닥면에는 배기 홀(112)이 형성될 수 있다. 배기 홀(112)은 후술하는 배기 유닛(200)을 포함하는 구성들과 연결될 수 있다.

지지 유닛(120)은 처리 공간(111)에 위치할 수 있다. 지지 유닛(120)은 처리 공간(111)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(120)의 상면에는 처리가 요구되는 기판(W)이 놓인다. 지지 유닛(120)은 지지 플레이트(121)와 지지 축(122)을 포함할 수 있다.

지지 플레이트(121)는 상부에서 바라볼 때, 대체로 원판 형상으로 제공될 수 있다. 지지 플레이트(121)는 지지 축(122)에 의해 지지된다. 지지 플레이트(121)는 외부 전원(미도시)과 연결될 수 있다. 지지 플레이트(121)는 외부 전원에서 인가된 전력에 의해 정전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 정전기가 가지는 정전기력은 기판(W)을 지지 플레이트(121) 상면에 고정시킬 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 지지 플레이트(121)는 기계적 클램핑 등의 물리적 방식, 또는 진공 흡착 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.

지지 축(122)은 대상물을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 지지 축(122)은 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 지지 축(122)은 지지 플레이트(121)와 결합하고, 지지 플레이트(121)를 승하강시켜 지지 플레이트(121)의 상면에 안착된 기판(W)을 상하 이동시킬 수 있다.

배플(130)은 지지 플레이트(121)의 상부에 위치한다. 배플(130)은 지지 플레이트(121)와 플라즈마 발생 유닛(300) 사이에 배치될 수 있다. 배플(130)은 표면이 산화 처리된 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 배플(130)은 하우징(110)의 상부 벽에 전기적으로 연결될 수 있다. 배플(130)은 대체로 두께를 가지는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 배플(130)은 상부에서 바라볼 때, 대체로 원 형상으로 제공될 수 있다. 배플(130)은 상부에서 바라볼 때, 지지 유닛(120)의 상면과 중첩되게 배치될 수 있다.

배플(130)에는 배플 홀(131)이 형성된다. 배플 홀(131)은 복수 개로 제공될 수 있다. 배플 홀(131)들은 서로 이격되게 제공될 수 있다. 일 예로, 배플 홀(131)들은 균일한 라디칼 공급을 위해 동심의 원주 상에 일정 간격을 형성될 수 있다. 배플 홀(131)들은 배플(130)의 상단에서 하단까지 관통할 수 있다. 배플 홀(131)들은 플라즈마 발생 유닛(300)에서 발생된 플라즈마가 처리 공간(111)으로 유동하는 통로로 기능할 수 있다.

배플(130)은 플라즈마 발생 유닛(300)에서 발생하는 플라즈마를 처리 공간(111)으로 균일하게 전달할 수 있다. 또한, 후술하는 확산 공간(341)에서 확산된 플라즈마는 배플 홀(131)들을 통과하여 처리 공간(111)으로 유입될 수 있다. 일 예에 의하면, 전자 또는 이온 등과 같은 하전 입자는 배플(130)에 갇히고, 산소 라디칼 등과 같이 전하를 띄지 않는 중성 입자들은 배플 홀(131)들을 통과하여 기판(W)으로 공급될 수 있다. 또한, 배플(130)은 접지되어 전자 또는 이온이 이동되는 통로를 형성할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 의한 배플(130)은 두께를 가지는 원판 형상으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 배플(130)은 상부에서 바라볼 때 원 형상을 가지되, 단면에서 바라볼 때, 그 상면의 높이가 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 높아지는 형상을 가질 수도 있다. 일 예로, 배플(130)은 단면에서 바라볼 때, 그 상면이 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 상향 경사지는 형상을 가질 수 있다. 이에, 플라즈마 발생 유닛(300)으로부터 발생된 플라즈마는 배플(130)의 경사진 단면을 따라 처리 공간(111)의 가장자리 영역으로 유동할 수 있다.

배기 배플(140)은 처리 공간(111)에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 또한, 배기 배플(140)은 처리 공간(111) 내에서 유동하는 플라즈마의 잔류 시간을 조절할 수 있다. 배기 배플(140)은 상부에서 바라볼 때, 환형의 링 형상을 가진다. 배기 배플(140)은 처리 공간(111) 내에서 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(120) 사이에 위치할 수 있다. 배기 배플(140)에는 복수의 배기 홀(141)들이 형성된다. 배기 홀(141)들은 배기 배플(140)의 상단에서 하단까지 연장되는 홀들로 제공될 수 있다. 배기 홀(141)들은 배기 배플(140)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 배기 배플(140)을 통과한 반응 부산물은 공정 유닛(100)의 외부로 배출되도록 후술하는 배기 라인(201, 202)을 통해 외부로 배출된다.

배기 유닛(200)은 처리 공간(111)의 공정 가스 및/또는 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기 유닛(200)은 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생하는 불순물과 파티클 등을 공정 챔버(60)의 외부로 배기할 수 있다. 배기 유닛(200)은 배기 라인(201, 202)과 감압 부재(210)를 포함할 수 있다. 배기 라인(201, 202)은 처리 공간(111)에 머무르는 플라즈마 및/또는 반응 부산물이 공정 챔버(60)의 외부로 배출되는 통로로 기능한다. 배기 라인(201, 202)은 하우징(110)의 바닥면에 형성된 배기 홀(112)과 연결될 수 있다. 배기 라인(201, 202)은 음압을 제공하는 감압 부재(210)와 연결될 수 있다.

감압 부재(210)는 처리 공간(111)에 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(210)는 처리 공간(111)에 잔류하는 플라즈마, 불순물, 또는 파티클 등을 하우징(110)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(210)는 처리 공간(111)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(210)는 펌프일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 감압 부재(210)는 음압을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.

플라즈마 발생 유닛(300)은 공정 유닛(100)의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 플라즈마 발생 유닛(300)은 하우징(110)의 상부에 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 플라즈마 발생 유닛(300)은 공정 유닛(100)과 분리될 수 있다. 이 경우, 플라즈마 발생 유닛(300)은 공정 유닛(100)의 외부에 제공될 수 있다. 플라즈마 발생 유닛(300)은 후술하는 가스 공급관(320)으로부터 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 생성시키고, 이를 처리 공간(111)으로 공급한다.

플라즈마 발생 유닛(300)은 플라즈마 챔버(310), 공정 가스 공급관(320), 플라즈마 소스(330), 확산 부재(340), 그리고 실링 부재(400)를 포함할 수 있다.

플라즈마 챔버(310)의 내부에는 방전 공간(311)이 형성된다. 플라즈마 챔버(310)는 상면과 하면이 개방된 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 플라즈마 챔버(310)는 상면과 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(310)는 세라믹 재질로 제공될 수 있다.

플라즈마 챔버(310)의 상단은 가스 공급 포트(315)에 의해 밀폐된다. 가스 공급 포트(315)는 가스 공급관(320)과 연결된다. 공정 가스는 플라즈마 생성을 위한 반응 가스일 수 있다. 일 예로, 반응 가스는 이불화메탄(CH2F2, Difluoromethane), 질소(N2), 그리고 산소(O2)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 반응 가스는 사불화탄소(CF4, Tetrafluoromethane), 플루오린(Fluorine), 하이드러전(Hydrogen) 등 다른 종류의 가스를 더 포함할 수 있다.

플라즈마 챔버(310)의 하단에는 하부 플랜지(318)가 형성된다. 하부 플랜지(318)는 후술하는 확산 부재(340)의 상단에 제공되는 상부 플랜지(346)와 연결될 수 있다.

공정 가스는 가스 공급 포트(315)를 통해 방전 공간(311)으로 공급된다. 방전 공간(311)으로 공급된 공정 가스는 후술하는 확산 공간(341)과 배플 홀(131)을 거쳐 처리 공간(111)으로 균일하게 분배될 수 있다.

플라즈마 소스(330)는 방전 공간(311)에 공급된 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 소스(330)는 방전 공간(311)에 고주파 전력을 인가하여 방전 공간(311)에 공급된 공정 가스를 여기시킨다. 플라즈마 소스(330)는 안테나(331)와 전원(332)을 포함할 수 있다.

안테나(331)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나일 수 있다. 안테나(331)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 안테나(331)는 플라즈마 챔버(310)의 외부에서 플라즈마 챔버(310)를 복수 회 감을 수 있다. 일 예로, 안테나(331)는 플라즈마 챔버(310)의 외부에서 나선 형으로 플라즈마 챔버(310)를 복수 회 감을 수 있다.

안테나(331)는 방전 공간(311)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(310)를 권취한다. 안테나(331)의 일단은 플라즈마 챔버(310)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(310)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 안테나(331)의 타단은 플라즈마 챔버(310)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(310)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 안테나(331)의 일단은 전원(332)과 연결되고, 안테나(331)의 타단은 접지될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 안테나(331)의 일단이 접지되고, 안테나(331)의 타단에 전원(332)이 연결될 수 있다.

안테나(331)와 플라즈마 챔버(310)는 제1플레이트(311), 제2플레이트(312), 그리고 제3플레이트(313)에 의해 둘러싸인 하나의 모듈로써 제공될 수 있다. 플라즈마 챔버(310)의 하단에 제1플레이트(311)가 제공되고, 플라즈마 챔버(310)의 상단에 제2플레이트(312)에 제공될 수 있다. 제1플레이트(311)는 플라즈마 챔버(310)의 하단에 걸치도록 제공될 수 있다. 제1플레이트(311)와 플라즈마 챔버(310)는 서로 수직하게 제공될 수 있다. 제2플레이트(312)는 플라즈마 챔버(310)의 상단에 걸치도록 제공될 수 있다. 제2플레이트(312)와 플라즈마 챔버(310)는 서로 수직하게 제공될 수 있다. 제3플레이트(313)는 제1플레이트(311)와 제2플레이트(312)를 서로 연결하도록 제공될 수 있다. 제3플레이트(313)는 모듈의 측면을 이룰 수 있다.

제1플레이트(311), 제2플레이트(312), 그리고 제3플레이트(313)는 금속 소재로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1플레이트(311), 제2플레이트(312), 그리고 제3플레이트(313)는 알루미늄 소재로 제공될 수 있다.

전원(332)은 안테나(331)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(332)은 안테나(331)에 고주파 전류를 인가할 수 있다. 안테나(331)에 인가된 고주파 전류는 방전 공간(311)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 방전 공간(311)에 공급되는 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에서는 안테나(331)와 플라즈마 챔버(310)가 하나의 모듈로써 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 안테나(331)는 플라즈마 챔버(310)와 모듈화 되지 않고, 플라즈마 챔버(310)의 외부에서 플라즈마 챔버(310)를 복수 회 감을 수 있다.

확산 부재(340)는 플라즈마 유닛(300)에서 발생된 플라즈마를 처리 공간(111)으로 확산시킬 수 있다. 확산 부재(340)의 내부에는 방전 공간(311)에서 발생된 플라즈마를 확산시키는 확산 공간(341)이 제공된다. 확산 공간(341)은 처리 공간(111)과 방전 공간(311)을 연결하고, 방전 공간(311)에서 생성된 플라즈마가 처리 공간(111)으로 공급되는 통로로 기능한다.

확산 부재(340)는 대체로 역깔때기 형상으로 형성될 수 있다. 확산 부재(340)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 커지는 형상을 가질 수 있다. 확산 부재(340)의 내주면은 부도체로 형성될 수 있다. 일 예로, 확산 부재(340)의 내주면은 석영(Quartz)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.

확산 부재(340)는 하우징(110)과 플라즈마 챔버(310) 사이에 위치된다. 확산 부재(340)는 플라즈마 챔버(310)의 하단과 연결될 수 있다. 확산 부재(340)의 상단과 플라즈마 챔버(310)의 하단은 연결될 수 있다. 확산 부재(340)의 상단에는 상부 플랜지(346)가 제공된다. 상부 플랜지(346)는 플라즈마 챔버(310)의 하부 플랜지(318)와 연결된다. 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 연결되는 부분에는 후술하는 실링 부재(400)가 제공될 수 있다. 확산 부재(340)는 하우징(110)의 개방된 상면을 밀폐할 수 있다. 확산 부재(340)의 하단은 하우징(110)과 배플(130)이 결합될 수 있다.

도 5는 도 4의 실링 부재와 상부 플랜지를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 6a는 도 4의 내측 실링 부재의 절단 사시도이다. 도 6b는 도 4의 내측 실링 부재의 단면도이다. 도 7a 및 도 7b는 도 4의 실링 부재에 의한 실링 과정을 보여주는 도면들이다. 이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 상부 플랜지와 실링 부재에 대해 상세히 설명한다.

도 5를 참조하면, 상부 플랜지(346)는 확산 부재(340)와 플라즈마 챔버(310)를 서로 연결하기 위한 부분이다. 상부 플랜지(346)는 대체로 링 형상으로 형성될 수 있다. 상부 플랜지(346)의 상면에는 장착 홈(347)이 형성된다. 장착 홈(347)은 상부 플랜지(346)의 상면으로부터 아래 방향으로 인입되어 형성될 수 있다. 장착 홈(347)은 상부 플랜지(346)의 상면의 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 장착 홈(347)에는 후술하는 내측 실링 부재(420)가 삽입될 수 있다. 장착 홈(347)의 높이는 후술하는 내측 실링 부재(420)의 높이보다 작을 수 있다.

상부 플랜지(346)의 상단 가장자리에는 경사지게 형성된 경사면(348)을 가질 수 있다. 경사면(348)은 하부 플랜지(318)의 하단 가장자리를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 일 예로, 경사면(348)은 확산 공간(341)의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다. 경사면(348)과 상부 플랜지(346)의 가장자리가 조합되어 형성되는 사이 공간에는 후술하는 외측 실링 부재(440)가 삽입될 수 있다.

실링 부재(400)는 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 연결되는 부분에 제공될 수 있다. 실링 부재(400)는 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 연결되는 부분에서 공정 챔버(60) 내부로 외부의 가스가 유입되거나, 공정 챔버(60)의 내부로부터 공정 가스가 유출되는 것을 최소화할 수 있다.

실링 부재(400)는 내측 실링 부재(420)와 외측 실링 부재(440)를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 내측 실링 부재(420)는 상부 플랜지(346)에 형성된 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 바디부(422)와 돌출부(424)를 포함할 수 있다. 예컨대, 바디부(422)와 돌출부(424)는 일체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 내측 실링 부재(420)는 재질에 따라 별개로 가공 또는 형성되고, 비접착 방식으로 결합할 수 있다.

바디부(422)는 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 바디부(422)는 장착 홈(347) 내부에서 그 위치가 변동되지 않도록 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 바디부(422)의 상면은 평탄하게 제공될 수 있다. 바디부(422)의 상면은 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉될 때, 하부 플랜지(318)의 하면과 접촉할 수 있다. 후술하는 돌출부(424)의 저면이 장착 홈(347)의 바닥면에 지지된 상태에서, 그리고 하부 플랜지(318)가 상부 플랜지(346)와 접촉하지 않은 상태에서, 바디부(422)의 상단은 장착 홈(347)의 상단보다 높게 위치할 수 있다.

바디부(422)는 단면에서 바라볼 때, 대체로 사각형의 형상을 가질 수 있다. 바디부(422)는 내측부(422a)와 외측부(422b)로 형성될 수 있다.

내측부(422a)는 방전 공간(311)에 인접하게 제공된다. 내측부(422a)는 외측부(422b)보다 상대적으로 방전 공간(311)에 가깝게 위치한다. 예컨대, 내측부(422a)는 바디부(422)의 내측 상단 영역에 제공될 수 있다. 내측부(422a)는 내식성이 강한 재질로 제공된다. 내측부(422a)는 외측부(422b)보다 플라즈마에 대해 내식성이 강한 재질로 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내측부(422a)는 PTFE(Polytetrafluroethylene)으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 내측부(422a)는 테프론(Teflon) 계열로 형성될 수도 있다.

외측부(422b)는 내측부(422a)보다 상대적으로 방전 공간(311)에서 멀리 위치한다. 예컨대, 외측부(422b)는 내측부(422a)를 제외한 영역일 수 있다. 외측부(422b)는 내측부(422a)와 다른 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 외측부(422b)는 탄성 변형 가능한 재질로 제공될 수 있다. 외측부(422b)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉할 때, 그 형태가 변형될 수 있다.

도 7a와 같이, 돌출부(424)는 바디부(422)로부터 연장된다. 돌출부(424)는 바디부(422)의 하단으로부터 아래 방향으로 연장될 수 있다. 일 예로, 돌출부(424)는 방전 공간(311)으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성될 수 있다. 도 7a와 같이, 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스가 침투되는 방향(K)을 향해 하향 경사지게 형성될 수 있다.

돌출부(424)는 탄성 변형 가능한 재질로 제공된다. 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 밀봉하도록 그 형태가 변형될 수 있다. 도 7b와 같이, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때, 돌출부(424)가 탄성 변형함으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318) 사이에 형성되는 틈새를 밀봉할 수 있다. 또한, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때, 돌출부(424)가 탄성 변형함으로 인해, 내측 실링 부재(420)에 전달될 수 있는 하부 플랜지(318)의 하중을 분산시킬 수 있다. 이에, 내측 실링 부재(420)의 내구성을 높일 수 있다.

도 6b 및 도 7과 같이, 단면에서 바라볼 때, 돌출부(424)의 폭(X1)은 바디부(422)의 폭(X2)보다 넓게 제공될 수 있다. 단면에서 바라볼 때, 장착 홈(347)의 폭은 돌출부(424)의 폭(X1)보다 넓게 제공될 수 있다. 장착 홈(347)의 폭을 내측 실링 부재(420)의 폭보다 크게 형성함으로써, 공정 챔버(60)의 내부 압력이 진공과 대기압 간에 반복적으로 변화하더라도, 차압으로 인한 내측 실링 부재(420)가 받을 수 있는 영향을 감소시킬 수 있다.

외측 실링 부재(440)는 경사면(348)과 상부 플랜지(346)의 가장자리가 서로 조합되어 형성되는 사이 공간에 삽입될 수 있다. 외측 실링 부재(440)는 내측 실링 부재(420)보다 외측에 위치할 수 있다. 일 예로, 외측 실링 부재(440)는 내측 실링 부재(420)보다 상부 플랜지(346)의 가장자리에 가깝게 위치할 수 있다. 즉, 외측 실링 부재(440)는 내측 실링 부재(420)보다 방전 공간(311)으로부터 바깥쪽에 위치할 수 있다. 외측 실링 부재(420)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로, 외측 실링 부재(440)는 그 단면이 원형인 오링(O-ring) 형태로 제공될 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내측부(422a)가 내식성이 강한 재질로 제공됨으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 침투하는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스로부터 내측 실링 부재(420)가 식각되는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 내측부(422a)는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스로부터 실링 부재(400)가 손상되는 것을 1차적으로 방지할 수 있다.

또한, 돌출부(424)가 탄성 변형 가능한 재질로 제공됨으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때 돌출부(424)가 탄성 변형된 상태로 장착 홈(347)의 하면에 밀착 접촉될 수 있다. 이로 인해, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318) 사이에 형성될 수 있는 틈새를 효율적으로 밀폐할 수 있다. 이에, 돌출부(424)는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스가 외측 실링 부재(440)로 침투되는 것을 2차적으로 막을 수 있다. 또한, 돌출부(424)에 의해 공정 챔버(60)의 내부 압력을 효율적으로 유지할 수 있다.

내측 실링 부재(420)에 의해 외측 실링 부재(440)의 손상을 방지함으로써, 외측 실링 부재(440)의 수명을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 실링 부재(400)를 유지 보수하기 위해 소요되는 비용 또는 시간을 절약할 수 있다. 이는 곧 기판(W)에 대한 처리 효율의 향상으로 귀결된다.

외측 실링 부재(440)는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스가 공정 챔버(60)의 외부로 유출되지 못하도록 최종적으로 공정 챔버(60)를 외부의 환경으로부터 밀폐된 분위기를 형성할 수 있다. 이를 통해, 공정 챔버(60)의 외부로부터 유입될 수 있는 파티클, 외부의 가스를 선제적으로 차단할 수 있고, 공정 챔버(60)로부터 유출될 수 있는 고온의 플라즈마, 공정 가스를 최종적으로 차단할 수 있다.

도 8은 도 4의 실링 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도9a 및 도 9b는 도 8의 실링 부재에 의한 실링 과정을 보여주는 도면들이다. 이하에서는 도 8 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 부재에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 실시예는 전술한 기판 처리 장치에 대한 구성 중 내측 실링 부재를 제외하고 유사하게 제공된다. 내용의 중복을 방지하기 위해, 이하에서는 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 내측 실링 부재(420)는 상부 플랜지(346)에 형성된 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 바디부(422)와 돌출부(424)를 포함할 수 있다. 예컨대, 바디부(422)와 돌출부(424)는 일체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 내측 실링 부재(420)는 재질에 따라 별개로 가공 또는 형성되고, 비접착 방식으로 결합할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 바디부(422)와 돌출부(424)가 서로 일체로 형성 또는 가공되는 경우를 예로 들어 설명한다.

바디부(422)는 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 바디부(422)는 장착 홈(347) 내부에서 그 위치가 변동되지 않도록 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 일 예에 의하면, 바디부(422)의 내측면은 장착 홈(347)의 내측면에 지지될 수 있다. 바디부(422)의 상면은 평탄하게 제공될 수 있다. 바디부(422)의 상면은 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉될 때, 하부 플랜지(318)의 하면과 접촉하여, 내측 실링 부재(420)를 지지할 수 있다.

바디부(422)는 대체로 단면에서 바라볼 때, 사각형의 형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 바디부(422)는 단면에서 바라볼 때, 단차진 사각형의 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 바디부(422)는 단면에서 바라볼 때, 대체로 ‘ㄱ’자 형상으로 제공될 수 있다. 바디부(422)의 단차진 부분에는 후술하는 돌출부(424)가 형성될 수 있다. 도 9a와 같이, 후술하는 돌출부(424)의 저면이 장착 홈(347)의 바닥면에 지지된 상태에서, 그리고 하부 플랜지(318)가 상부 플랜지(346)와 접촉하지 않은 상태에서, 바디부(422)의 상단은 장착 홈(347)의 상단보다 높게 위치할 수 있다. 바디부(422)는 내측부(422a)와 외측부(422b)로 구성될 수 있다.

돌출부(424)는 바디부(422)로부터 돌출되게 연장될 수 있다. 돌출부(424)는 바디부(422)의 하단으로부터 연장될 수 있다. 예컨대, 돌출부(424)는 바디부(422)의 단차진 부분으로부터 아래 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 돌출부(424)는 경사지게 형성될 수 있다. 일 예로, 돌출부(424)는 바디부(422)의 방전 공간(311)으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성될 수 있다. 도 8 및 도 9a와 같이, 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스가 침투되는 방향(K)으로 갈수록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

돌출부(424)는 탄성 변형 가능한 재질로 제공된다. 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 밀봉하도록 그 형태가 변형될 수 있다. 도 9a와 같이, 돌출부(424)의 저면이 장착 홈(347)의 바닥면에 지지될 수 있다. 도 9b와 같이, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때, 돌출부(424)가 탄성 변형함으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318) 사이에 형성되는 틈새를 밀봉할 수 있다. 또한, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때, 돌출부(424)가 탄성 변형함으로 인해, 내측 실링 부재(420)에 전달될 수 있는 하부 플랜지(318)의 하중을 적절하게 분산시킬 수 있다. 이에, 내측 실링 부재(420)의 내구성을 높일 수 있다.

도 8과 같이, 단면에서 바라볼 때, 바디부(422)의 폭(X2)은 돌출부(424)의 폭(X1)보다 넓게 제공될 수 있다. 단면에서 바라볼 때, 장착 홈(347)의 폭은 바디부(422)의 폭(X2)보다 넓게 제공될 수 있다. 장착 홈(347)의 폭을 내측 실링 부재(420)의 폭보다 크게 형성함으로써, 공정 챔버(60)의 내부 압력이 진공과 대기압 간에 반복적으로 변화하더라도, 차압으로 인한 내측 실링 부재(420)가 받을 수 있는 영향을 감소시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마 등에 노출되는 빈도가 상대적으로 큰 내측부(422a)가 내식성이 강한 재질로 제공됨으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 침투하는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스로부터 내측 실링 부재(420)가 식각되는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 내측부(422a)는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스로부터 실링 부재(400)가 손상되는 것을 1차적으로 방지할 수 있다.

또한, 돌출부(424)가 탄성 변형 가능한 재질로 제공됨으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때 돌출부(424)가 탄성 변형된 상태로 상부 플랜지(346)의 바닥면에 밀착 접촉될 수 있다. 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318) 사이에 형성될 수 있는 틈새를 효율적으로 밀폐할 수 있다. 이에, 돌출부(424)는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스가 외측 실링 부재(440)로 침투되는 것을 2차적으로 막을 수 있다. 또한, 돌출부(424)에 의해 공정 챔버(60)의 내부 압력을 효율적으로 유지할 수 있다.

도 10 내지 도 13은 도 4의 실링 부재에 대한 다른 실시예들을 개략적으로 보여주는 도면들이다.

도 10을 참조하면, 내측 실링 부재(420)는 상부 플랜지(346)에 형성된 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 바디부(422)와 돌출부(424)를 포함할 수 있다. 예컨대, 바디부(422)와 돌출부(424)는 일체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 내측 실링 부재(420)는 재질에 따라 별개로 가공 또는 형성되고, 비접착 방식으로 결합할 수 있다.

바디부(422)는 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 바디부(422)는 장착 홈(347) 내부에서 그 위치가 변동되지 않도록 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 일 예에 의하면, 바디부(422)의 내측면은 장착 홈(347)의 내측면에 지지될 수 있다. 바디부(422)의 상면은 평탄하게 제공될 수 있다. 바디부(422)의 상면은 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉될 때, 하부 플랜지(318)의 하면과 접촉하여, 내측 실링 부재(420)를 지지할 수 있다. 바디부(422)는 대체로 단면에서 바라볼 때, 사각형의 형상을 가질 수 있다.

후술하는 돌출부(424)의 저면이 장착 홈(347)의 바닥면에 지지된 상태에서, 그리고 하부 플랜지(318)가 상부 플랜지(346)와 접촉하지 않은 상태에서, 바디부(422)의 상단은 장착 홈(347)의 상단보다 높게 위치할 수 있다. 바디부(422)는 내측부(422a)와 외측부(422b)로 구성될 수 있다.

내측부(422a)는 방전 공간(311)에 인접하게 제공된다. 내측부(422a)는 외측부(422b)보다 상대적으로 방전 공간(311)에 가깝게 위치한다. 예컨대, 내측부(422a)는 바디부(422)의 내측 영역에 제공될 수 있다. 내측부(422a)는 내식성이 강한 재질로 제공된다. 내측부(422a)는 외측부(422b)보다 플라즈마에 대해 내식성이 강한 재질로 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내측부(422a)는 PTFE(Polytetrafluroethylene)으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 내측부(422a)는 테프론(Teflon) 계열로 형성될 수도 있다.

상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 침투하는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스와 접촉 빈도가 상대적으로 큰 내측부(422a)가 내식성이 강한 재질로 제공된다. 이에, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 침투하는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스로부터 내측 실링 부재(420)가 식각되는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 내측부(422a)는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스로부터 실링 부재(400)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

돌출부(424)는 바디부(422)로부터 돌출되게 연장될 수 있다. 돌출부(424)는 바디부(422)의 하단으로부터 연장될 수 있다. 예컨대, 돌출부(424)는 바디부(422)의 단차진 부분으로부터 아래 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 돌출부(424)는 경사지게 형성될 수 있다. 일 예로, 돌출부(424)는 바디부(422)의 방전 공간(311)으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성될 수 있다. 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 통해 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스가 침투되는 방향(K)으로 갈수록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

돌출부(424)는 탄성 변형 가능한 재질로 제공된다. 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 밀봉하도록 그 형태가 변형될 수 있다.

상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때, 돌출부(424)가 탄성 변형함으로써, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318) 사이에 형성되는 틈새를 밀봉할 수 있다. 또한, 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉될 때, 돌출부(424)가 탄성 변형함으로 인해, 내측 실링 부재(420)에 전달될 수 있는 하부 플랜지(318)의 하중을 적절하게 분산시킬 수 있다. 이에, 내측 실링 부재(420)의 내구성을 높일 수 있다.

단면에서 바라볼 때, 바디부(422)의 폭(X2)은 돌출부(424)의 폭(X1)보다 넓게 제공될 수 있다. 단면에서 바라볼 때, 장착 홈(347)의 폭은 바디부(422)의 폭(X2)보다 넓게 제공될 수 있다. 장착 홈(347)의 폭을 내측 실링 부재(420)의 폭보다 크게 형성함으로써, 공정 챔버(60)의 내부 압력이 진공과 대기압 간에 반복적으로 변화하더라도, 차압으로 인한 내측 실링 부재(420)가 받을 수 있는 영향을 감소시킬 수 있다.

도 11을 참조하면, 내측 실링 부재(420)는 상부 플랜지(346)에 형성된 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 내측 실링 부재(420)는 바디부(422)와 돌출부(424)를 포함할 수 있다. 예컨대, 바디부(422)와 돌출부(424)는 일체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 내측 실링 부재(420)는 재질에 따라 별개로 가공 또는 형성되고, 비접착 방식으로 결합할 수 있다.

바디부(422)는 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 후술하는 돌출부(424)의 저면이 장착 홈(347)의 바닥면에 지지된 상태에서, 그리고 하부 플랜지(318)가 상부 플랜지(346)와 접촉하지 않은 상태에서, 바디부(422)의 상단은 장착 홈(347)의 상단보다 높게 위치할 수 있다. 바디부(422)의 상면은 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉될 때, 하부 플랜지(318)의 하면과 접촉하여, 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새로부터 유입되는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스를 막는다. 바디부(422)는 내측부(422a)와 외측부(422b)로 구성될 수 있다.

돌출부(424)는 바디부(422)로부터 돌출되게 연장될 수 있다. 돌출부(424)는 바디부(422)의 하단으로부터 아래 방향으로 연장될 수 있다. 예컨대, 돌출부(424)는 바디부(422)로부터 양쪽으로 갈라진 형태로 형성되고, 그 사이에 요홈(425)이 제공되는 형상일 수 있다. 돌출부(424)는 탄성 변형 가능한 재질로 제공된다. 돌출부(424)는 상부 플랜지(346)와 하부 플랜지(318)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 밀봉하도록 그 형태가 변형될 수 있다. 돌출부(424)는 제1돌출부(424a)와 제2돌출부(424b)를 포함할 수 있다.

제1돌출부(424a)는 방전 공간(311)으로부터 인접하게 위치한다. 예컨대, 제1돌출부(424a)는 내측부(422a)와 인접한 위치에 형성될 수 있다. 제1돌출부(424a)는 경사지게 형성된다. 제1돌출부(424a)는 내측부(422a)로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.

제2돌출부(424b)는 방전 공간(311)으로부터 인접하게 위치한다. 예컨대, 제2돌출부(424b)는 제1돌출부(424a)와 비교하여 상대적으로 내측부(422a)로부터 먼 위치에 형성될 수 있다. 제2돌출부(424b)는 경사지게 형성된다. 제2돌출부(424b)는 내측부(422a)로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내측 실링 부재(420)에 대한 설명 중 바디부(422)의 형상을 제외하고, 도 11에서 설명한 일 실시예에 따른 내측 실링 부재(420)와 유사하게 제공되므로, 이하에서는 바디부(422)에 대한 형상에 대해서 설명한다.

바디부(422)는 장착 홈(347)에 삽입될 수 있다. 후술하는 돌출부(424)의 저면이 장착 홈(347)의 바닥면에 지지된 상태에서, 그리고 하부 플랜지(318)가 상부 플랜지(346)와 접촉하지 않은 상태에서, 바디부(422)의 상단은 장착 홈(347)의 상단보다 높게 위치할 수 있다. 바디부(422)의 상면은 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉될 때, 하부 플랜지(318)의 하면과 접촉하여, 하부 플랜지(318)와 상부 플랜지(346)가 서로 접촉되어 형성되는 틈새로부터 유입되는 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스를 막는다. 바디부(422)는 그 단면에서 바라볼 때, 대체로 양 끝단이 볼록한 사각형의 형상을 가질 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예들에서는 바디부(422)와 돌출부(424)가 일체로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 13 및 도 14와 같이, 내측 실링 부재(420)는 재질에 따라 별개로 가공 또는 형성되고, 비접착 방식으로 결합할 수 있다. 일 예로, 내식성이 상대적으로 강한 재질로 제공되는 내측부(422a)는 탄성 변형이 가능한 재질로 제공되는 외측부(422b), 그리고 돌출부(424)와 별개로 가공되어 비접착 방식으로 결합될 수 있다.

비접착 방식으로 내측 실링 부재(420)를 구성하는 경우, 고온의 플라즈마 또는 공정 가스에 의해 내측 실링 부재(420)에 열 팽창이 발생할 수 있다. 내측부(422a)에 열 팽창이 발생되고, 외측부(422b) 및 돌출부(424)에 열 팽창됨으로 인해, 각각 가공된 부재 서로 간에 응력이 발생할 수 있다. 이에, 각각 가공된 부재 상호 간에 기판(W)의 공정 진행 중에 분리되는 현상을 최소화할 수 있다.

전술한 본 발명의 일 실시예들에서는 내측부(422a)와 외측부(422b)의 재질이 서로 다르게 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 내측부(422a)와 외측부(422b) 모두 탄성 변형이 가능한 재질로 제공될 수 있다. 선택적으로, 바디부(422) 전체가 고온의 플라즈마 및/또는 공정 가스에 대해 내식성이 강한 재질로 제공될 수도 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 처리 공간을 제공하는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되고, 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
상기 하우징 상부에 구비되는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되,
상기 플라즈마 발생 유닛은,
내부에 방전 공간이 형성되는 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 챔버와 상기 하우징 사이에 제공되고, 플라즈마를 확산시키는 확산 부재;
공정 가스로부터 상기 방전 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및
상기 플라즈마 챔버의 하부 플랜지와 상기 확산 부재의 상부 플랜지 사이에 제공되는 실링 부재를 포함하되,
상기 실링 부재는,
상기 상부 플랜지의 상면에 형성된 장착 홈에 삽입되는 내측 실링 부재; 및
상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지가 서로 조합되어 형성되는 사이 공간에 삽입되고, 상기 내측 실링 부재보다 상기 방전 공간으로부터 바깥쪽에 위치하는 외측 실링 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 내측 실링 부재는,
상기 장착 홈에 삽입되는 바디부; 및
상기 바디부로부터 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함하고,
상기 바디부는 상기 방전 공간으로부터 안쪽에 제공되는 내측부와 상기 방전 공간으로부터 바깥쪽에 제공되는 외측부로 형성되는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 내측부는,
상기 외측부보다 플라즈마에 대해 내식성이 강한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 외측부 및/또는 돌출부는,
상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지가 서로 접촉되어 형성되는 틈새를 밀봉하도록 탄성 변형되는 재질로 형성되는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 바디부의 하단으로부터 연장되고, 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 방전 공간으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 바디부의 상단으로부터 연장되고, 상기 방전 공간으로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 돌출부의 폭은,
단면에서 바라볼 때, 상기 바디부의 폭보다 좁게 제공되는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 돌출부의 폭은,
단면에서 바라볼 때, 상기 바디부의 폭보다 넓게 제공되는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 플랜지는,
상기 하부 플랜지의 가장자리를 둘러싸도록, 가장자리에 경사지게 형성된 경사면을 갖고,
상기 사이 공간은,
상기 경사면과 상기 하부 플랜지의 가장자리가 서로 조합되어 형성되는 기판 처리 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실링 부재는 링 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
제1부재, 상기 제1부재와 접촉되는 제2부재 사이의 틈새를 밀봉하는 실링 부재를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 실링 부재는,
상기 제2부재 상면에 형성되는 장착 홈에 삽입되는 내측 실링 부재; 및
상기 내측 실링 부재보다 외측에 제공되고, 상기 제1부재와 상기 제2부재의 가장자리에 형성되는 사이 공간에 삽입되는 외측 실링 부재를 포함하되,
상기 내측 실링 부재는,
상기 제1부재의 상면에 형성된 장착 홈에 삽입되는 바디부; 및
상기 바디부로부터 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함하는 기판 처리 장치.
제12항에 있어서,
상기 바디부는,
상기 바디부의 안쪽에 제공되는 내측부와 상기 바디부의 바깥쪽에 제공되는 외측부로 형성되는 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 내측부는,
상기 외측부보다 플라즈마에 대해 내식성이 강한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 외측부 및/또는 돌출부는 탄성 변형되는 재질로 형성되는 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 바디부의 하단으로부터 연장되고, 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
제16항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성되는 제1돌출부; 및
상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 하향 경사지게 형성되는 제2돌출부를 포함하는 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 바디부의 상단으로부터 연장되고, 상기 내측부로부터 멀어지는 방향을 향할수록 상향 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실링 부재는 링 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.