KR100510945B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 상태의 공정 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 공정 챔버에는 그 내부에서 기판에 공정 처리시 플라즈마 특성을 육안으로 확인할 수 있도록 뷰 포트(View port)가 다수 마련되며, 상기 뷰 포트는, 대향된 양측벽 중 기판과 수평된 위치에 다수 형성되는 홀(Hole); 상기 홀에서부터 연장된 위치에 각각 마련되어 외부에서 공정 챔버 내부에 대한 광범위한 시야 확보를 위해 위치 이동할 수 있게 마련되는 감시창;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

Description

플라즈마 처리장치{Plasma processing apparatus}

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정챔버의 내부 상태를 뷰 포트에 의해 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

상술한 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 과정을 설명하면 우선, 기판 수납 장치(이하 "카세트"라 칭함)에 다수 적재된 반도체 웨이퍼 또는 액정기판(이하 "기판"이라 칭함)을 운송 로봇에 의해 반입 또는 반출시키되 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버(Load Lock Chamber) 내로 반입시키고 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공으로 만들고 난 다음, 이송수단을 작동시켜 기판을 반송 챔버(Transfer Chamber)로 이동시킨다.

여기서, 상술한 기판이 이송된 반송 챔버는 진공 상태를 유지하는 다수의 공정 챔버(Process Chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송 챔버는 각각의 공정 챔버로 이송수단을 통해 반입, 반출을 실시하며, 여기서 각각의 공정 챔버로 반입된 기판은 하부 전극 상에 놓이게 되며, 상부 전극의 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 공정 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.

상술한 공정 챔버의 상, 하부 전극은 공정 챔버의 내부 상, 하측에 각각 설치되며, 플라즈마 공정처리의 수행 대상물인 기판이 적재되는 하부 전극의 양측에 절연체가 마련된다. 상술한 상, 하부 전극은 통상적으로 알루미늄이 사용되고, 반도체를 공정 처리하는데 비교적 저렴한 재료로 가장 폭넓게 사용되며 상, 하부전극 간에 가해지는 고전압에 따라 전극으로 유입된 가스의 방전으로 형성되는 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 각각의 전극을 보호한다.

또한, 플라즈마 공정은 알루미늄에 대해 부식을 초래할 수 있으므로 알루미늄재질인 전극의 표면을 보호하기 위한 산화 알루미늄(Al₂O₃)피막과 같은 비교적 불활성의 세라믹 재료가 사용된다.

이러한, 플라즈마 처리장치는 상부 전극과 하부 전극 사이에 기판을 위치시키고, 양 전극 사이의 공간에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 것이다. 이때 양 전극 중 어느 한 전극에는 고주파 전원이 인가되고, 다른 한 전극은 접지된다.

종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 공정 챔버(10)내 상부 영역에는 상부전극(12)이 구비되고, 이러한 상부전극(12)과 대향되는 공정 챔버(10)내 하부 영역에는 하부전극(14)이 구비된다.

상술한 상부전극(12)과, 하부전극(14)은 공정 진행시 플라즈마로부터 보호하기 위하여 전극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상, 하부 영역 가장자리부와 각 측면을 절연판으로 부착한 다음 그 외측면에 세라믹판을 부착하고 상술한 상부, 하부전극(12, 14)의 상, 하부 영역 가장자리부와 둘레 면에 다수개의 볼트로 체결하였다.

그리고 상술한 공정 챔버(10)내 플라즈마를 발생시켜 기판(S)에 소정의 처리를 실시하는 과정에서 상부전극(12)과 하부전극(14) 사이에 기판(S)을 위치시켜 상술한 상부전극(12)은 하강하고, 상술한 하부전극(14)은 상승하여 상술한 하부전극(14)에 적재된 기판(S)의 상면에 그 상부전극(12)을 접촉시킬 때, 상술한 상부전극(12)과 상술한 하부전극(14)을 승강하도록 구동되는 이동수단(도면에 미도시)이 마련된다.

그리고 상술한 기판(S)과 수평된 위치인 공정 챔버(10)의 대향되는 사방 측벽에는 이 공정 챔버(10)의 기판 상황을 육안으로 확인할 수 있도록 홀(22)이 다수개 형성되며, 상술한 공정 챔버(10)에 구비된 홀(22)의 외측벽마다 감시창(24)이 각각 마련되는 뷰포트(View Port : 20)가 구비된다.

여기서, 상술한 홀(22)은 공정 챔버(10)의 대향된 사방 양측벽 즉, 기판(S)을 기점으로 상하 이동하는 상부전극(12)과 하부전극(14)의 중심 영역에 형성된다.

그러나 상술한 뷰 포트(20)는 각각의 홀(22)에 고정되는 감시창(24)의 위치 이동이 불가능함에 따라 시야 확보 또한 한계가 있으며, 퀄츠(Quartz)로 이루어진 감시창(24)은 굴절률에 의해 공정 챔버(10)의 내부 상황을 정확하게 육안으로 관찰할 수 없으며, 넓은 시야 확보를 위해 홀(22)과 그 홀(22)에 구비되는 감시창(24)을 크게 할 경우 공정상 안정적이지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 상술한 뷰 포트의 감시창 위치 이동이 가능하여 공정 챔버 내부에 대해 넓은 시야를 확보할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 공정 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 공정 챔버에는 그 내부에서 기판에 공정 처리시 플라즈마 특성을 육안으로 확인할 수 있도록 뷰 포트(View port)가 다수 마련되며, 상기 뷰 포트는, 대향된 양측벽 중 기판과 수평된 위치에 다수 형성되는 홀(Hole); 상기 홀에서부터 연장된 위치에 각각 마련되어 외부에서 공정 챔버 내부에 대한 광범위한 시야 확보를 위해 위치 이동할 수 있게 마련되는 감시창;으로 이루어짐으로써, 상술한 뷰 포트는 홀로부터 위치 이동이 가능한 감시창에 의해 공정 챔버 내부의 넓은 시야를 확보할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 홀과 감시창의 사이에는, 이 감시창의 위치에 따라 수축 또는 이완하는 벨로우즈(Bellows)가 더 마련됨으로써, 상술한 감시창의 위치 이동이 용이하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 감시창과, 그 감시창과 수평되는 공정 챔버 외벽과의 사이에 이 감시창을 전후 이동 또는 좌우 회동할 수 있도록 이동수단이 더 마련됨으로써, 상술한 이동수단에 의해 감시창의 전후로 수평 왕복 운동하거나 좌우로 회동시킬 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 감시창의 외측면에는, 상기 공정 챔버 내부 상태를 배율을 조절하여 줌-인(Zoom-In) 또는 줌-아웃(Zoom-Out)하는 광학계가 더 마련됨으로써, 상술한 광학계에 의해 공정 챔버 내부에서 먼 지점의 플라즈마 특성을 용이하게 확대 관찰할 수 있으므로 바람직하다.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 실시예들을 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시예의 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 진공 상태로 만든 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판(S)에 소정의 처리를 실시하는 공정 챔버(110)내 상부 영역에는 상부 전극(112)이 구비되고, 이러한 상부 전극(112)과 대향되는 하부 영역에는 하부 전극(114)이 구비되며, 상술한 공정 챔버(110)의 일측벽에는 기판(S)이 그 공정 챔버(110)의 내부로 반입 또는 반출될 수 있도록 이동통로(도면에 미도시)가 형성되고, 그 이동통로를 개폐하는 게이트(Gate : 도면에 미도시)가 마련되며, 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

여기서 상술한 하부 전극(114)은 공정 진행시 플라즈마로부터 표면을 보호하기 위하여 전극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상부 영역 가장자리부와 각 측면에 절연판을 부착한 다음 그 외측면에 세라믹판을 부착하고 상술한 하부 전극(114)의 상부 영역 가장자리부와 둘레면에 다수개의 볼트로 절연판과 세라믹판을 체결하였다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만 상술한 상부 전극(112)에도 절연판과 세라믹판이 부착된다.

그리고 상술한 하부 전극(114)의 사방 측면에는 상단이 고정되고 공정 챔버(110)의 바닥면에는 하단이 접한 상태로 각각 고정되는 측판(도면에 미도시)은 배플(Baffle : 도면에 미도시)의 고정을 용이하기 위함과 더불어 접지 역할도 한다.

여기서, 상술한 배플은 공정 챔버(110)의 내측벽과 측판과의 이격 공간에 구비되어 공정 수행 중 또는 공정이 수행된 후 공정 챔버(110) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 중합체 등을 공정 챔버(110) 하부로 배기시키는 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후공정 챔버(110) 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출된다. 그리고 상술한 배기구마다 펌프(Pump : 도면에 미도시)가 마련된다.

그리고 상술한 공정 챔버(110)의 대향된 사방 양측벽 각각에는 상술한 공정 챔버(110)의 내부에서 기판(S)에 공정 처리시 플라즈마 특성을 육안으로 관찰할 수 있도록 뷰 포트(View port : 120)가 다수개 마련되며, 상술한 뷰 포트(120)는 상술한 공정 챔버(110) 중 대향된 사방 측벽 중 기판(S)과 수평된 위치에 너비 방향으로 관통 형성되는 다수개의 홀(Hole : 122)과, 상술한 홀(122)에서부터 수평 선상인 외측 방향으로 소정 간격만큼 이격되어 연장된 위치에 각각 마련되는 감시창(124)으로 이루어진다.

상술한 감시창(124)은 퀄츠(Quartz) 재질로 형성되어 외부에서 내부의 식별이 가능하도록 투명성을 갖으며, 그 외부에는 별도의 하우징(126)에 의해 고정된다.

여기서, 상술한 감시창(124)은 홀(122)에서부터 소정 간격으로 이격된 위치에 구비되면서 그 사이에 기밀을 유지하기 위한 벨로우즈(Bellows : 128)가 마련되며, 상술한 벨로우즈(128)의 일단은 감시창(124)의 하우징(126)의 일측벽에 고정되고, 타단은 공정 챔버(110)의 홀(122)과 연통되도록 공정 챔버(110)에 고정된다. 이러한 벨로우즈(128)는 플랙시블(Flexible)한 사각형 또는 원형으로 상술한 감시창(124)의 위치에 따라 수축 또는 이완하는 고무재로 마련된다.

그리고 상술한 감시창(124)이 고정되는 하우징(126)의 하단 중앙부와, 그 하우징(126)과 동일수평선상인 공정 챔버(110)의 홀(122)의 하측에는 이동수단(130)이 더 마련되며, 상술한 이동수단(130)은 상술한 홀(122)로부터 벨로우즈(128)에 의해 이격된 상태로 구비되는 감시창(124)을 전후 방향 또는 좌우 회동 방향으로 이동시킬 수 있는 기능을 한다.(도 3 참조)

한편, 상술한 이동수단(130)에 의해 감시창(124)이 홀(122)을 기점으로 전후 또는 좌우 회동하므로 공정 챔버(110)의 내부 시야를 광범위하게 확보할 수 있다.

이러한, 이동수단(130)은 감시창(124)의 이동 위치를 수동에 의해 조작할 수 있도록 하는 기능을 하며, 선단에 마련되는 힌지를 기점으로 좌우 회동하고 길이가 가감되어 전후 방향으로 직선왕복 운동한다.

그러므로 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 내부 시야 확보는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상술한 공정 챔버(110)의 내부에 반입된 소정 기판(S)에 소정 가스인 플라즈마로 공정 처리를 실시할 때 플라즈마 특성을 시각 각도를 조절한 상태에서 육안으로 관찰할 수 있도록 공정 챔버(110)의 외측벽에 다수 마련되는 홀(122)에 이격된 상태로 구비되는 감시창(124)으로 이루어진 뷰 포트(120)를 구비하되 상술한 홀(122)과 감시창(124)의 하우징(126) 사이에 벨로우즈(128)의 양단을 밀착 고정한다.

이때, 상술한 공정 챔버(110)의 홀(122)을 통해 감시창(124)의 위치를 이동수단(130)의 조작으로 변경하면서 이 감시창(124)을 공정 챔버(110)의 홀(122)로부터 전후 방향으로 이동시키거나 좌우 방향으로 회동시켜 가면서 다양한 각도에서 공정 챔버(110) 내부 시야를 광범위하게 확보할 수 있다.

여기서, 상술한 이동수단(130)에 의해 감시창(124)의 시야 각도를 바꿀 수 있으며, 육안 검사시 검사자의 눈이 플라즈마에 노출되는 것을 최소한으로 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 플라즈마 처리장치는 도 4에 도시된 바와 같이 공정 챔버(110)내 상부 영역에는 상부 전극(112)이 구비되고, 이러한 상부 전극(112)과 대향되는 하부 영역에는 하부 전극(114)이 구비되며, 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 상술한 공정 챔버(110)의 대향된 사방 측벽 각각에는 뷰 포트(120)가 다수 마련되며, 상술한 뷰 포트(120)는 상술한 공정 챔버(110)의 외측벽에 관통된 상태로 다수 형성되는 홀(Hole : 122)과, 상술한 홀(122)에서부터 벨로우즈(128)에 의해 이격된 상태로 마련되는 감시창(124)으로 이루어지며, 상기 감시창(124)을 내부에 수용하는 하우징(126)과 상기 하우징(126)과 공정 챔버(110)의 사이에 마련되는 이동수단(130)은 앞선 실시예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 상술한 감시창(124)의 외측벽에는 공정 챔버(110) 내부 상태에 따른 시야를 조절한 상태에서 배율 또한 조절이 가능할 수 있게 광학계(132)가 마련된다.

즉, 상술한 광학계(132)는 공정 챔버(110)내 플라즈마 상태를 검사자가 용이하게 검사할 수 있도록 줌-인(Zoom-In) 또는 줌-아웃(Zoom-Out) 기능을 부여한 상태로 확대하여 검사자로 하여금 검사를 용이하게 한다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 상술한 공정 챔버 내에서 공정 수행시 이 공정 챔버 내부에서 활성화하는 플라즈마 특성을 육안으로 검사하기 위해 공정 챔버의 기판 위치와 수평된 사방 측벽을 관통하여 형성된 홀과, 그 홀과 이격된 위치에 마련되는 감시창과의 사이에 수축 또는 이완하는 벨로우즈의 양단을 밀착 고정하고, 상술한 감시창과 공정 챔버의 사이에 이 감시창을 전후 방향 또는 좌우 방향으로 회동하게 하는 이동수단을 구비하여 전후진하고 좌우 회동하는 감시창을 통해 공정 챔버의 내부 상황을 검사자로 하여금 시각 방향을 조절한 상태에서 검사할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상술한 감시창의 외측벽에 광학계를 마련하여 공정 챔버내의 시각 방향 조절뿐만 아니라 배율 조절에 의한 확대 기능을 부여하여 실제 플라즈마의 특성을 용이하게 검사할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 단면도이다.

도 3은 도 2의 뷰 포트의 구성요소인 감시창의 이동 방향을 도시한 평단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 공정 챔버 112, 114 : 상, 하부 전극

120 : 뷰 포트(View port) 122 : 홀(Hole)

124 : 감시창 128 : 벨로우즈(Bellows)

130 : 이동수단 132 : 광학계

Claims (4)

1. 진공 상태의 공정 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

   상기 공정 챔버에는 그 내부에서 기판에 공정 처리시 플라즈마 특성을 육안으로 확인할 수 있도록 뷰 포트(View port)가 다수 마련되며,

   상기 뷰 포트는,

   대향된 양측벽 중 기판과 수평된 위치에 다수 형성되는 홀(Hole);

   상기 홀에서부터 연장된 위치에 각각 마련되어 외부에서 공정 챔버 내부에 대한 광범위한 시야 확보를 위해 위치 이동할 수 있게 마련되는 감시창;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 홀과 감시창의 사이에는,

   이 감시창의 위치에 따라 수축 또는 이완하는 벨로우즈(Bellows)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 감시창과, 그 감시창과 수평되는 공정 챔버 외벽과의 사이에 이 감시창을 전후 이동 또는 좌우 회동할 수 있도록 이동수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 감시창의 외측면에는,

   상기 공정 챔버 내부 상태를 배율을 조절하여 줌-인(Zoom-In) 또는 줌-아웃(Zoom-Out)하는 광학계가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.