KR100291898B1 - 스파터 오염원을 감소시키고 플라즈마에 유도 결합을 향상시키기위한 차폐판의 제조방법 및 플라즈마 식각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 절연창의 스파터 오염원을 제거하기 위한 차폐판의 제조방법은 차폐판이 없는 상태의 플라즈마 식각장치에서 식각공정을 수행한 후, 절연창에 형성된 식각영역을 샘플링하고, 이 샘플링된 식각영역과 대응되는 차폐막을 형성하여 차폐판을 구성한다. 또한, 본 발명의 플라즈마 식각장치는 코일의 형상과 대응되는 차폐막이 형성되고 코일 사이의 틈새와 대응되는 오프닝을 갖는 차폐판이 설치된다. 이 차폐판은 공정 챔버의 일면에 위치된 절연창과 이 절연창의 외부면에 위치되는 코일 사이에 접지되어 설치된다.
Description
본 발명은 스파터 오염원을 감소시키고 플라즈마에 유도 결합을 향상시키기 위한 차폐판의 제조방법 및 그 제조방법에 의한 차폐판이 적용된 플라즈마 식각장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서 플라즈마(plasma)는 식각(etch), 증착(deposition), 스파터링(sputtering) 등의 공정에 사용되는 매우 중요한 요소이다. 플라즈마를 이용한 제조공정은 낮은 압력의 공정가스를 에너지원에 의해 플라즈마로 생성하여 전하를 띈(charged) 화학종에 의해 웨이퍼를 식각하거나 증착한다. 이와 같은 플라즈마를 이용한 제조공정에서 중요한 인자들은 반응성, 균일성, 선택성, 프로파일(profile) 등이며, 플라즈마 공정은 다른 공정에 비해 파티클(particle)의 발생율이 높아 이에 대한 제어가 중요하다.
플라즈마를 발생시키는 에너지원으로는 RIE(reactive ion etching), ECR(electronic cyclotron resonance), ICP(inductive-coupled plasma, 유도 결합 플라즈마) 등의 다양한 방식들이 개발되어 왔다. 특히, 유도 결합 플라즈마 방식은 기존의 평평한 전극에 고주파(radio frequency)를 인가하는 방식에서 탈피하여 유도 코일(inductive coil)로부터 플라즈마를 생성시키는 방식이다. 유도 코일에는 코일의 모양에 따라 나선형 코일(spiral coil)과 원통형 코일(helical coil)이 있다. 유도 코일에 고주파의 전류가 흐르면 유도 코일과 평행으로 전기장(electric fields)이 형성되며, 이와 직각의 방향으로 강한 자기장(magnetic fields)이 형성된다. 이렇게 유도된 전기장과 자기장의 에너지에 의해 플라즈마를 방전시키게 된다. 이때, 코일에 의한 고주파의 높은 전위는 플라즈마로부터 코일을 분리시키는 절연창(dielectric window)과 같은 절연물질을 통해 용량 결합(capacitive coupling)을 일으키므로 절연창의 내벽이 전극으로 작용하게 된다. 이는 절연창에 정전기장(capacitive electric fields)을 형성하여 전하를 띈 화학종에 의해서 절연창 내벽이 식각되도록 하고, 그로 인하여 공정의 오염을 유발시킨다. 이와 같은 정전기적인 힘을 억제하기 위해서는 정전기장이 발생되는 부분을 도체로 차폐하여 정전기력을 접지시켜 제거해야 한다.
한편, 이와 같은 목적으로 코일과 절연창 사이에 금속 재질의 차폐판을 설치하여 용량 결합을 완전히 제거하면(완전히 막힌 형태의 차폐판을 설치하면), 코일과 플라즈마 사이의 유도 결합(inductive coupling)의 효율을 저하시켜 플라즈마의 방전이 불가능하게 하는 문제점이 발생된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 유도 코일과 근접한 챔버의 내벽 즉, 절연창에서 식각에 의한 오염물의 발생을 감소 시킬 수 있는 그리고 플라즈마 사이의 유도 결합의 효율을 유지할 수 있는 새로운 형태의 차폐판의 제조방법 및 플라즈마 식각장치를 제공하는데 있다.
도 1은 차폐판을 사용하지 않는 유도 결합 플라즈마 방식의 식각장치를 개략적으로 보여주는 단면도;
도 2는 도 1의 플라즈마 식각장치에서 코일의 평면도;
도 3은 도 1의 플라즈마 식각장치에서 일정한 시간동안 반도체 제조공정을 진행한 후 절연창의 사진;
도 4는 도 3의 절연창으로부터 샘플링하여 얻은 패턴을 보여주는 다이어그램;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차폐판의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 챠트;
도 6은 도 5의 패턴으로부터 얻은 본 발명의 실시예에 따른 차폐판의 평면도;
도 7은 도 6의 차폐판을 도 1의 플라즈마 식각장치에 결합시키기 위한 구성을 보여주는 분해 사시도;
도 8은 도 1의 플라즈마 식각장치에 본 발명의 실시예에 따른 차폐판을 설치한 단면도;
도 9는 원통형 코일이 사용되는 반도체 제조장치에 본 발명의 실시예에 따른 차폐판을 설치한 형태를 설명하기 위한 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 플라즈마 식각장치 20 : 공정 챔버
22 : 기판 홀더 28 : 기판
40 : 매치박스 42 : 절연창
44 : 나선형 코일 46 : 코일 홀더
60, 84 : 차폐판 70 : 차폐판 홀더
86 : 원통형 코일
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 플라즈마 식각장치의 작동시 코일과 플라즈마 가스 사이의 유도 결합을 유지하면서, 코일에 의해서 발생되는 정전기장에 의한 장애를 감소시키므로써, 정전기장에 의한 절연창의 스파터 오염원을 제거하기 위한 차폐판의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 차폐판의 제조방법은 플라즈마 식각공정을 진행하는 단계와; 일정한 시간동안 상기 식각공정이 진행된 후, 상기 절연창에서 식각된 영역과 대응되는 제 1 영역과 식각되지 않은 영역과 대응되는 제 2 영역의 패턴을 샘플링하는 단계 및; 상기 샘플링된 패턴의 제 1 영역이 차폐막으로 형성되고, 상기 제 2 영역이 오프닝으로 형성되도록 금속판을 가공하여 차폐판을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 유도 결합의 전자기장과 용량 결합의 정전기장을 효과적으로 조절할 수 있는 차폐판을 제공할 수 있다.
한편, 나중에 상세히 설명할 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 나선형 코일 등을 사용하여 고주파를 발생하는 장치의 경우, 절연창에서 동심원의 형태로 식각되는 영역이 발생될 수 있다. 이와 같은 경우, 본 발명에서 상기 샘플링 하는 단계는 상기 제 2 영역이 상기 제 1 영역을 둘러싸서 형성될 때 상기 제 2 영역을 통하여 상기 제 1 영역을 연결시키는 브리지를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 차폐판을 형성하는 단계는 상기 브리지를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 플라즈마 식각장치는 일면에 위치된 절연창을 갖는 공정 챔버와; 상기 절연창과 평행하게 그리고 상기 절연창과 근접되어 상기 절연창의 외부면에 위치되는 코일 및; 상기 코일과 상기 절연창 사이에 위치되는 그리고 접지되는 차폐판을 포함하되; 상기 차폐판은 상기 코일의 형상과 대응되도록 형성된 차폐막 및, 상기 코일 사이의 틈새와 대응되도록 형성된 오프닝을 포함한다.
이와 같은 본 발명의 플라즈마 식각장치에 의하면, 유도결합 전자기장과 용량 결합 정전기장을 효과적으로 조절함으로써 균일하고 반응성이 좋은 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 절연창과 같은 절연물질이 식각되는 것을 억제하여 반도체 제조공정에서 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 결국, 반도체 디바이스의 수율을 향상시킬 수 있으며, 절연창의 수명을 연장시켜 원가절감의 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 본 발명에서 상기 코일은 나선형이고, 상기 절연창 및 상기 차폐판은 평탄한 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 오프닝 및 차폐막은 동심원의 형태를 이루며 형성되고, 상기 차폐막은 일정한 간격으로 서로 인접되는 다른 차폐막과 상기 오프닝을 통하여 형성되는 브리지에 의해서 연결되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 차폐판은 외주면으로부터 돌출되어 형성되는 적어도 두 개의 접지 리드들 및; 상기 접지 리드들과 각각 결합되어 상기 차폐판을 지지하기 위한 서포트들을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에서 상기 코일은 원통형이고, 상기 절연창 및 상기 차폐판은 상기 코일의 길이 방향으로 형성되는 것을 포함할 수 있으며, 상기 차폐판은 구리와 알루미늄 재질중 적어도 하나의 재질을 사용하고, 그 표면에는 은으로 도금 처리된 것을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 1 내지 도 9에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
본 발명자들은 가장 바람직한 차폐판을 얻기 위한 방법을 제시하기 위하여 도 1에서 도시한 바와 같은 플라즈마 식각장치(10)를 사용하였다. Cuomo 등에 의한 U.S. Pat. No. 5,433,812에서는 상기 플라즈마 식각장치(10)와 동일한 형태의 유도 코일을 사용하는 플라즈마 식각장치를 위한 차폐판에 대하여 다루고 있다. 그러나, 본 발명자들은 Cuomo 등이 제시한 차폐판이 차폐하여야 할 부분과 개방시켜야 할 부분에 효율적으로 작용되도록 구성되지 않았다는 것을 알게 되었다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 식각장치(10)는 공정 챔버(20)와 매치 박스(match box)(40)를 구비한다. 공정 챔버(20)는 하나 또는 그 이상의 반도체 웨이퍼들과 같은 기판(28)을 지지하기 위한 기판 홀더(22)와 에지 링(edge ring)(24), 그리고 가스 주입 링(26) 등이 구비된다. 공정 챔버(20)는 일반적인 기술로 상기 가스 주입 링(26)을 통하여 공정 가스를 상기 공정 챔버(20)의 내부로 공급하는 라인을 갖는다. 플라즈마는 공정 챔버(10)의 내부에서 발생된다. 또한, 공정 챔버(20)에는 공정 챔버(20) 내의 압력을 조절하기 위한 펌프(30) 등의 보조적인 시스템이 접속된다.
공정 챔버(20)의 상부에는 매치 박스(40)가 접속된다. 매치 박스(40)는 RF 하우징으로 불리기도 한다. 매치 박스(40)의 내부에는 도 2에서 보인 바와 같은 나선형 코일(44)이 설치된다. 이 나선형 코일(44)은 고주파 전원 공급라인(48)을 통하여 파워가 공급된다. 나선형 코일(44)은 코일 홀더(coil holder)(46)에 의해서 지지되고, 코일 홀더(46)는 로드(rod)(50)에 의해서 매치 박스(40)에 고정된다. 석영(quartz) 재질 등으로 이루어진 절연창(42)에 의해서 나선형 코일(44)은 공정 챔버(20)로부터 그리고 공정이 진행될 때 플라즈마로부터 분리된다.
이와 같은 구성을 갖는 플라즈마 식각장치(10)를 사용하여, 먼저 플라즈마 식각장치(10)에서 식각공정을 일정한 시간동안 진행한다. 식각공정을 진행하는 시간은 절연창(42)의 식각되는 부분이 명확하게 나올 때까지 진행한다. 이는 절연창(42)이 식각되는 부분을 상세히 알 수 있도록 하기 위함이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 절연창(42)이 도 3에서 도시한 바와 같은 정도의 상태가 될 때까지 식각공정을 진행하였다.
도 3을 참조하면, 차폐판이 없는 플라즈마 식각장치(10)에서 식각공정을 일정한 시간동안 진행하고 나면, 플라즈마와 코일(44)을 분리시키는 절연창(42)에는 식각된 부분들(①,③,④,⑥)과 폴리머(polymer)가 부착되는 부분들(②,⑤)이 발생된다. 즉, 절연창(42)에서 제 1 부분(①)과 제 3 부분(③), 제 4 부분(④), 그리고 제 6 부분(⑥)은 식각된 부분들이고, 제 2 부분(②)과 제 5 부분(⑤)은 식각되지 않은 부분들이다. 이때, 제 1 부분(①)과 제 3 부분(③)에서는 특히 식각이 심하게 발생되었고, 제 2 부분(②)에서는 폴리머가 과도하게 부착되었다. 식각된 부분들(①,③,④,⑥)은 코일(44)에 의한 정전기장에 의해서 발생되는 것으로, 절연창(42)에서 표면이 크게 변형된 부분이다. 플라즈마 공정시 반응 부산물인 폴리머가 부착된 부분들(②,⑤)은 상기 식각된 부분들(①,③,④,⑥)에 비하여 비교적 안정된 표면을 갖는다. 따라서, 상기 식각된 부분들(①,③,④,⑥)이 식각되는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있도록 차폐판을 형성하여, 플라즈마 식각장치의 작동시 코일과 플라즈마 가스 사이의 유도 결합을 유지하면서 코일에 의해서 발생되는 정전기장에 의한 장애를 감소시키므로써, 정전기장에 의한 절연창의 스파터 오염원을 제거할 수 있도록 해야 한다.
이와 관련하여, Cuomo 등에 의한 U.S. Pat. No. 5,433,812에서는 나선형 코일과 절연창 사이에 중심부가 열려 있는 4개의 금속 전도판을 삽입하므로써, 용량 결합에 의한 절연창의 식각을 줄이고 플라즈마의 균일성과 반응성을 증가시킬 수 있다고 개시하고 있다. 즉, Cuomo 등은 차폐판으로 중심부와 그 사이가 열려 있는 4개의 금속 전도판을 사용한 것이다. 그러나, 나중에 상세히 설명하겠지만, 본 발명자들은 Cuomo 등이 제시한 차폐판들은 차폐하여야 할 부분과 개방시켜야 할 부분에 효율적으로 작용하지 못한다는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 도 3과 같은 절연창(42)으로부터 도 4와 같은 패턴(P)을 샘플링(sampling)할 수 있다. 도 4의 패턴(P)은 전술한 각 부분들과 대응되도록 샘플링된다. 도 3의 절연창(42)에서 식각된 부분들인 제 1, 제 3, 제 4 , 그리고 제 6 부분들(①,③,④,⑥)은 각각 도 4의 제 1, 제 3, 제 4, 그리고 제 6 부분들(①,③,④,⑥)로 샘플링된다. 그리고, 도 3의 절연창(42)에서 식각되지 않은 부분들인 제 2 및 제 5 부분들(②,⑤)은 각각 도 4의 제 2 및 제 5 부분들(②,⑤)로 샘플링된다. 본 발명자들은 이와 같은 부분들이, 실험에 사용된 도 2의 나선형 코일(44)의 형태에 따라서 발생된다는 결론을 내릴 수 있었다. 즉, 도 2의 나선형 코일(44)에서 참조번호 50의 코일 부분은 제 1 부분(①)의 위치와, 참조번호 52와 54의 코일 부분들은 제 3 부분(③)의 위치와, 참조번호 56의 코일 부분은 제 4 부분(④)의 위치와, 참조번호 58의 코일 부분은 제 6 부분(⑥)의 위치와 거의 대응되는 것을 알 수 있었다. 또, 절연창(42)에서 식각되지 않은 부분들인 제 2 부분(②) 및 제 5 부분(⑤)은 각각 참조번호 50과 52 코일 부분들 사이의 부분(51) 및 참조번호 56의 코일 부분의 외부와 대응되는 것을 알 수 있었다.
이와 같이 도 1과 같은 플라즈마 식각장치(10)의 절연창(42)은 나선형 코일(44)의 형태와 거의 일치되는 형태로 식각된다. 특히, 중심부의 코일 부분들(50,52)과 대응되는 위치에서 절연창(42)의 식각이 심하게 일어나고, 이 코일 부분들(50,52) 사이(51)와 대응되는 절연(42)의 부분(②)에는 폴리머가 과도하게 부착되는 현상이 발생된다. 이는 나선형 코일(44)을 사용하는 플라즈마 식각장치(10)는 중심부에 플라즈마의 밀도가 높게 형성(플라즈마가 강하게 작용)되는 것을 의미한다. 이때, Cuomo 등은 상기 플라즈마 식각장치(10)와 같이 나선형 코일(44)에 적용하기 위한 차폐판으로 중심부와 그 사이가 열려 있는 4개의 금속 전도판을 제안하였다. 이는, 전술한 바와 같이, 플라즈마의 밀도가 가장 높게 형성되는 부분 즉, 절연창(42)에서 식각이 가장 많이 발생하는 부분을 개방하고, 플라즈마의 밀도가 중심부에 비하여 상대적으로 낮게 형성되는 가장 자리부분을 차폐시키도록 차폐판을 구성하는 것이다. 따라서, Cuomo 등이 제시한 차폐판들은 차폐하여야 할 부분과 개방시켜야 할 부분에 효율적으로 작용하지 못하는 것이다.
이와 같은 검증에 의해서 본 발명자들은 절연창에서 식각에 의한 오염물의 발생을 감소시킬 수 있는 그리고 플라즈마 사이의 유도 결합의 효율을 유지할 수 있는 새로운 형태의 차폐판의 제조방법을 도 5와 같이 제시할 수 있다.
도 5를 참조하면, 차폐판의 제조방법은 크게 식각공정을 수행하는 단계(S500)와 절연창에서 식각된 영역을 샘플링하여 패턴을 형성하는 단계(S510), 그리고 샘플링된 패턴과 대응되는 차폐막을 갖는 차폐판을 형성하는 단계(S520)로 이루어진다. 이와 같은 방법에서 도 4에서 보인 바와 같은 차폐판을 제조하기 위한 패턴(P)을 얻기 위하여 전술한 바와 같은 방법을 사용할 수 있다.
이와 같은 패턴(P)으로부터 본 발명자들은 도 6에서 도시한 바와 같은 차폐판(60)을 얻을 수 있었다. 이와 같은 방법에 의한 차폐판(60)은 샘플링된 패턴(P)과 정확히 일치하도록 형성할 필요는 없다. 예컨대, 가공의 용이성, 차폐판의 재질 등 다양한 특성을 감안하여 제조하고자 하는 차폐판의 형상을 디자인할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예와 같은 방법에 의해서 얻어진 패턴을 기준으로 차폐판의 형상을 조절할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예의 차폐판(60)은 차폐판(60)에서 차폐막으로 형성되는 부분들(62-1,62-2,62-3,62-4)은 코일과 절연창 사이를 차폐하고, 슬롯으로 형성되는 부분들(64-1,64-2,64-3,64-4)은 코일과 절연창 사이를 개방시키도록 한다. 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐판(60)에서 제 1 차폐막(62-1)은, 도 2에서 보인, 나선형 코일(44)에서 참조번호 50의 코일 부분과 참조번호 52와 54의 코일 부분들과 각각 대응되도록 구성된 것으로, 실질적으로 패턴(P)의 제 1 및 제 3 부분들(①,③)과 대응되도록 구성된 것이다. 또, 차폐판(60)에서 제 1 슬롯(64-1)은 도 2에서 보인 나선형 코일(44)에서 참조번호 51의 부분과 대응되도록 구성된 것으로, 실질적으로 패턴(P)의 제 2 부분(②)과 대응되도록 구성된 것이다.
다시 도 4 및 도 6을 참조하면, 샘플링된 패턴(P)에서 식각되지 않은 부분들 중에서 제 2 부분(②)은 식각된 부분들 중에서 제 1 부분(①)의 둘레로 형성되고, 동일하게 제 5 부분(⑤)은 제 3 부분(③) 및 제 4 부분(④)의 둘레로 형성되는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 제 1 부분(①)과 제 3 및 제 4 부분(③,④)은 각각 상기 제 2 부분(②)과 제 5 부분(⑤)에 의해서 절단되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 제 1 부분(①)과 제 3 및 제 4 부분(③,④)을 차폐막들(62-1,62-2,62-3)로 형성시켰을 때 상기 제 2 부분(②)과 제 5 부분(⑤)에 대응되도록 형성되는 슬롯들(64-1,64-2,64-3)에 의해서 고정되지 않은 형태가 되는 것이다. 이와 같은 구조를 방지하기 위하여, 상기 제 2 부분(②)을 통하여 상기 제 1 부분(①)과 제 3 및 제 4 부분(③,④)을 연결시키는 브리지(bridge)(68)를 형성하고, 상기 제 5 부분(⑤)을 통하여 상기 제 4 부분(④)과 외곽을 연결하는 브리지를 형성한다. 따라서, 전술한 본 발명의 차폐판 제조방법에서 패턴을 샘플링 하는 단계(S510)는 식각되지 않은 부분을 통하여 식각된 부분을 연결시키기 위한 브리지를 형성하는 단계를 더 포함하고, 차폐판을 형성하는 단계(S520)는 오프닝을 통하여 차폐판을 연결하는 브리지를 형성하는 단계를 더 포함한다.
이와 같은 본 발명의 차폐판 제조방법에 의하면, 용량 결합에 의해서 절연창이 식각되는 부분을 명확히 파악하여 차폐판을 형성할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차폐판(60)은 나선형 코일(44)에 사용하기 위하여 원형으로 형성된다. 상기 차폐판(60)은 동심원 형태의 차폐막들(62-1,62-2,62-3,62-4)과 슬릿들(64-1,64-2,64-3,64-4)을 갖도록 형성된다. 특히, 상기 차폐막들(62-1,62-2,62-3,62-4)은 상기 나선형 코일(44)과 대응되도록 형성되고, 상기 슬릿들(64-1,64-2,64-3,64-4)은 상기 나선형 코일(44)의 사이와 대응되도록 형성된다. 본 실시예에서 상기 슬릿들(64-1,64-2,64-3,64-4)은 약 1mm 정도의 폭을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 슬릿들(64-1,64-2,64-3,64-4)이 원형으로 개방되면 차폐막들(62-1,62-2,62-3)이 지지되지 않고, 2등분되면 차폐판(60)이 약간 늘어지므로 중심을 기준으로 4개의 축에 2-5mm의 폭을 갖는 브리지들(68)을 형성한다. 물론, 상기 슬릿들(64-1,64-2,64-3,64-4) 및 브리지들(68)의 형태와 크기는 다양한 크기와 형태로 형성할 수 있으며, 코일 모양, 플라즈마 공정조건, 절연창의 재질 등에 따라 정전기장의 형성과 절연창의 식각 등이 달라지므로 슬릿의 모양, 넓이 등은 조절할 수 있다. 상기 차폐판(60)은 전도성이 우수한 구리, 알루미늄, 그리고 이들의 합금들 등의 재질의 금속판(metal sheet)을 사용하며, 그 두께는 중량 및 설치되는 부분의 공간 등을 고려하여 0.5-2mm 정도로 한다. 또한, 상기 차폐판(60)은 은 등으로 도금하여 전도도를 증가시키고 부식을 방지한다. 상기 차폐판(60)의 외주면에는 접지 및 고정을 위한 리드들(66)이 형성된다. 상기 리드들(66)은 상기 차폐판(60)을 고정하기 위한 차폐판 홀더들(70)에 결합되어 접지된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 차폐판(60)은 상기 나선형 코일(44)을 지지하기 위한 코일 홀더(46)에 4개의 리드들(66)이 각각 결합되는 차폐판 홀더들(70)에 의해서 상기 나선형 코일(44)과 절연창(42) 사이에 고정되고, 상기 매치 박스(40)의 내벽에 연결하여 접지된다. 상기 차폐판 홀더들(70) 각각은 상기 리드들(66)이 삽입되어 결합되는 슬릿(72)이 각각 형성되고, 스크류(76)에 의해서 상기 코일 홀더(46)에 결합시키기 위하여 스크류 홀(74)이 형성된다. 이와 같은 차폐판 홀더들(70)에 의해서 상기 차폐판(60)은 용이하게 설치 및 분리할 수 있다. 즉, 상기 차폐판 홀더들(70)을 상기 코일 홀더(46)에 결합시킨 상태에서 상기 차폐판(50)을 회전시키면서 상기 리드들(66) 각각이 상기 차폐판 홀더들(70) 각각의 슬릿(72)에 삽입되도록 하므로써 결합시킬 수 있는 것이다.
이와 같은 결합 구조를 통하여 상기 차폐판(60)은 상기 나선형 코일(44)과 상기 절연창(42) 사이에 위치된다. 상기 나선형 코일(44)은 대체로 평탄하므로, 평면 코일(planar coil)이라고도 한다. 상기 나선형 코일(44)은 상기 공정 챔버(20)의 외부에 그리고 상기 매치 박스(40)의 내부에 위치된다. 상기 나선형 코일(44)은 상기 절연창(42)에 근접되도록 위치된다. 따라서, 상기 절연창(42)과 상기 차폐판(60), 그리고 상기 나선형 코일(44)은 서로 평행하게 설치된다. 이와 같은 본 발명의 차폐판에 의하면, 유도결합 전자기장과 용량 결합 정전기장을 효과적으로 조절할 수 있다.
도 9는 Johnson에 의한 U.S. Pat. No. 5,234,529에서 다룬 원통형 코일(86)이 사용되는 플라즈마 식각장치에 본 발명의 차폐판(84)을 적용한 예를 보여주고 있다. Johnson에 의한 U.S. Pat. No. 5,234,529에서는 원통형 코일과 절연튜브(절연창) 사이에 수직의 슬릿이 있는 금속판을 삽입하여 용량 결합에 의한 절연창의 식각을 막는 것에 대하여 개시하고 있다. 이와 같은 차폐판은 균일한 간격으로 수직의 슬릿을 형성한 구성을 갖는 것이다.
다시 도 9를 참조하면, 상기 원통형 코일(86)은 외측 벽(82) 내에 원통형으로 형성된 절연창(82) 외부면의 둘레를 따라 설치된다. 본 발명의 실시예에 따른 차폐판(84)은 상기 원통형 코일(86)과 상기 절연창(82) 사이에서 위치된다. 이 차폐판(84)의 형성은 전술한 나선형 코일을 위한 차폐판과 동일한 방법으로 형성한다. 즉, 샘플링된 패턴과 코일의 형태를 고려하여 차폐막과 슬릿(88)의 형태를 형성하는 것이다. 본 실시예에서 상기 슬릿(88)은 코일과 코일 사이를 따라서 상기 원통형 코일(86)의 길이 방향으로 나선형으로 형성하였다. 이 슬릿(88)에도, 전술한 나선형 코일을 위한 차폐판의 슬릿과 동일하게, 이 슬릿(88)에 의해서 양측으로 나누어지는 차폐막을 연결하는 브리지들(89)을 형성한다. 또한, 상기 차폐판(84)은 전술한 나선형 코일에 사용되는 차폐판과 동일하게 접지 리드들(100)을 형성하고, 스크류(120)와 서포트(110)을 사용하여 반응 챔버(150)에 결합시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 식각장치의 차폐판은 기본적으로 식각공정의 진행한 후 절연창으로부터 패턴을 샘플링하고, 그 샘플링된 패턴을 기준으로 차폐해야 할 부분과 차폐가 필요가 없는 부분을 형성한다. 이와 함께 플라즈마 식각장치에 사용되는 코일의 형태를 고려하여 차폐막을 갖도록 차폐판을 형성한다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 용량 결합에 의해서 절연창이 식각되는 부분을 명확히 파악하여 차폐판을 형성할 수 있다. 따라서, 차폐판이 차폐하여야 할 부분과 개방시켜야 할 부분에 효율적으로 작용하므로, 더 높은 고주파 파워없이 플라즈마 사이의 유도 결합의 효율을 유지할 수 있고, 균일하고 효과적인 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 절연창과 같은 절연물질의 식각을 방지할 수 있으므로, 스파터 오염원을 감소시키면서 절연물질의 사용시간을 연장시킬 수 있다.
Claims (9)
- 플라즈마 식각장치의 작동시 코일과 플라즈마 가스 사이의 유도 결합을 유지하면서 코일에 의해서 발생되는 정전기장에 의한 장애를 감소시키므로써, 정전기장에 의한 절연창의 스파터 오염원을 제거하기 위한 차폐판의 제조방법에 있어서,플라즈마 식각공정을 진행하는 단계와;일정한 시간동안 상기 식각공정이 진행된 후, 상기 절연창에서 식각된 제 1 영역과 식각되지 않은 제 2 영역의 패턴을 샘플링하는 단계 및;상기 샘플링된 패턴의 제 1 영역이 차폐막으로 형성되고, 상기 제 2 영역이 오프닝으로 형성되도록 금속판을 가공하여 차폐판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 샘플링 하는 단계는 상기 제 2 영역이 상기 제 1 영역을 둘러싸서 형성될 때 상기 제 2 영역을 통하여 상기 제 1 영역을 연결시키는 브리지를 형성하는 단계를 더 포함하고,상기 차폐판을 형성하는 단계는 상기 브리지를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차폐판 제조방법.
- 일면에 위치된 절연창을 갖는 공정 챔버와;상기 절연창과 평행하게 그리고 상기 절연창과 근접되어 상기 절연창의 외부면에 위치되는 코일 및;상기 코일과 상기 절연창 사이에 위치되는 그리고 접지되는 차폐판을 포함하되;상기 차폐판은 상기 코일의 형상과 대응되도록 형성된 차폐막 및,상기 코일 사이의 틈새와 대응되도록 형성된 오프닝을 포함하여, 플라즈마 식각장치의 작동시 상기 차폐판은 코일과 플라즈마 가스 사이의 유도 결합을 유지하면서 코일에 의해서 발생되는 정전기장에 의한 장애를 감소시키므로써, 정전기장에 의한 상기 절연창의 스파터 오염원을 제거하는 플라즈마 식각장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 코일은 나선형이고, 상기 절연창 및 상기 차폐판은 평탄한 것을 포함하는 플라즈마 식각장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 차폐막 및 오프닝은 동심원의 형태를 이루며 형성되고,상기 차폐막은 일정한 간격으로 서로 인접되는 다른 차폐막과 상기 오프닝을 통하여 형성되는 브리지에 의해서 연결되는 것을 포함하는 플라즈마 식각장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 차폐판은 외주면으로부터 돌출되어 형성되는 접지 리드들 및;상기 접지 리드들과 결합되어 상기 차폐판을 지지하기 위한 서포트를 더 포함하는 플라즈마 식각장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 코일은 원통형이고, 상기 절연창 및 상기 차폐판은 상기 코일의 길이 방향으로 형성되는 것을 포함하는 플라즈마 식각장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 오프닝은 상기 원통형의 외주면을 따라 나선형으로 형성되고,상기 차폐막은 일정한 간격으로 서로 인접되는 다른 차폐막과 상기 오프닝을 통하여 형성되는 브리지에 의해서 연결되는 것을 포함하는 플라즈마 식각장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 차폐판은 구리와 알루미늄 재질중 적어도 하나의 재질을 사용하고, 그 표면에는 은으로 도금 처리된 것을 포함하는 플라즈마 식각장치.
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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