KR100588041B1 - 진공 처리 장치 및 이것을 이용한 진공 처리 방법 - Google Patents

Abstract

서셉터와 진공 처리 용기 사이에서 발생되는 불활성 가스에 의한 그로우 방전을 방지하고, 피처리 기판의 표면 처리를 안정되게 수행한다.

불활성 가스 공급 경로중의 서셉터와 진공 처리 용기간에 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시를 설치하고, 피처리 기판을 반송하기 위한 승강 핀을 안내하는 가이드 부시(11)를 내측의 승강핀을 지지하는 절연체 부시(11a)와 외측의 다공질 세라믹(11b)의 내외 2중 구조로 하여, 불활성 가스의 서셉터와 진공 처리 용기간의 유로 거리를 길게 함으로써 불활성 가스의 그로우 방전을 방지하도록 하였다. 절연체로 이루어지고 중앙부에 승강핀을 지지하는 구멍을 가지며, 가이드 부시(11)를 외부에 불활성 가스의 유로를 형성하는 나선 형상의 홈을 형성한 구조로 하여도 무난하다.

진공 처리 장치, 기판, 서셉터, 진공 펌프, 불활성 가스, 승강핀, 가이드 부시

Description

진공 처리 장치 및 이것을 이용한 진공 처리 방법{Method of Vaccum Process and the Device thereof}

도 1은 본 발명의 진공 처리 장치의 전체 구성을 도시한 종단면도.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 가이드 부시의 구성을 도시하고, (a)는 횡단면도, (b)는 종단면도.

도 3은 동실시예에 있어서의 다공질 세라믹으로 이루어진 부시의 정면도.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 가이드 부시의 구성을 도시하고, (a)는 측면도, (b)는 정면도.

도 5는 종래예의 진공 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 종단면도.

도 6은 종래예의 가이드 부시를 도시하고, (a)는 측면도, (b)는 정면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 상세한 설명＞

1: 진공 처리 용기 2: 피처리 기판

3: 서셉터 4: 반응 가스 공급구

5: 진공 펌프 6: 고주파 전원

7: 불활성 가스 도입구 8: 불활성 가스 배기 수단

10: 승강핀 11: 가이드 부시

본 발명은 반도체 웨이퍼나 액정 표시 기판 등의 피처리 기판에 드라이에칭, CVD, 스퍼터, 기타 표면 처리를 수행하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.

상기 진공 처리 장치로서 도 5에 도시한 바와 같이 구성한 것이 공지되어 있다. 도 5에서, 반응 가스 공급구(4)와 진공 펌프(5)를 가지는 진공 처리 용기(1)에, 피처리 기판(2)을 지지하는 서셉터(3)가 설치되고, 서셉터(3)에는 고주파 전원(6)이 접속된다. 진공 처리 용기(1)는, 불활성 가스 도입구(7)와 불활성 가스 공급 경로(13)와 불활성 가스 배기 수단(8)을 가지며, 또한 반송암으로 피처리 기판(2)을 반송할 때에 서셉터(3)로부터 벗어나서 수취하기 위한 승강 기구(9), 승강핀(10), 및 승강 핀(10)을 지지하는 가이드 부시(111)가 설치된다. 가이드 부시(111)는, 도 6에 상세하게 도시한 바와 같이, 중심부에 가이드 홀이 형성됨과 동시에, 외주부에 축심 방향을 따라 단면 원호 형상의 복수의 노치홈(111d)이 형성되어 있다.

이상의 진공 처리 장치의 구성에 있어서의 진공 처리 동작을 설명한다. 우선, 진공 처리 용기(1)는 진공 펌프(5)에 의해 계속 진공 배기되고, 반응 가스 공급구(4)로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 반응 가스가 진공 용기(1)내에 도입되며, 적절한 압력으로 유지된다. 이어서, 피처리 기판(2)을 처리 온도로 온도 조정하기 위한 전열 모체로 이루어지는 불활성 가스를 불활성 가스 공급구(7)로부터 도입한다. 전열 모체인 불활성 가스는 불활성 가스 공급 경로(13)를 통과하고, 피처 리 기판(2)과 서셉터(3)의 사이의 간격(12)에 도입되며, 서셉터(3)에 설치된 승강핀(10)용의 구멍과 가이드 부시(111)에 설치된 노치홈(111d)을 거쳐 적절한 압력으로 계속 유지되면서 불활성 가스 배기 수단(8)에 의해 배기된다. 이어서, 고주파 전원(6)으로부터 서셉터(3)에 고주파 전력을 인가함으로써, 진공 처리 용기(1)내에 플라즈마를 여기시킨다. 여기된 플라즈마에 의해 피처리 기판(2)에 표면 처리를 수행할 수 있다.

그러나, 종래의 상기 구성에서는, 이때, 진공 처리 용기(1)는 접지 전위로 설정되고, 서셉터에 400 내지 500W 정도의 고주파가 인가되면, 서셉터와 진공 용기(1)와의 사이에서 그로우 방전이 발생되는 문제점이 있었다. 이것은, 가이드 부시(111)가 도 6에 도시한 바와 같이 외주 방향으로 관통홈이 형성된 형상이기 때문에, 서셉터(3)에 인가되는 고주파 전력을 고출력으로 한 경우, 서셉터(3)에 설치된 승강핀(10)용의 구멍과 가이드 부시(111)에 설치된 홈(111d)에 있어서, 불활성 가스에 의한 그로우 방전이 발생되기 용이하고, 그로우 방전에 의해 피처리 기판(2)에 차지업 대미지를 준다는 문제점이 있었다.

또한 이것은, 불활성 가스 공급 경로(13)내에 있어서도 동일하며, 고주파 전원(6)에 의해 고주파가 인가되는 서셉터(3)와 반도체 웨이퍼(2)와의 사이의 간격(12)과, 접지 전위에 있는 진공 처리 용기(1)와의 사이에서, 불활성 가스에 의한 그로우 방전이 발생하기 용이하다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안하여, 서셉터와 진공 처리 용기와의 사이에 발생하는 불활성 가스에 의한 그로우 방전을 방지하고, 피처리 기판의 표면 처리를 안정적으로 수행하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한 본 발명에서는, 승강핀을 승강시키기 위한 가이드 부시에서의 그로우 방전을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 진공 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 진공 처리 용기와, 상기 진공 처리 용기에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 수단과, 상기 진공 처리 용기를 배기하는 진공 배기 수단과, 상기 피처리 기판을 지지하는 서셉터와, 상기 진공 처리 용기내에서 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 인가하는 전원 장치와, 서셉터내를 관통하고, 서셉터 표면으로부터 상방으로 상기 피처리 기판을 승강시키는 승강 수단과, 상기 승강 수단의 승강을 안내하는 가이드 부시와, 피처리 기판을 처리 온도로 온도 조정하기 위해 피처리 기판과 서셉터와의 사이의 간격에 전열 매체가 되는 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 경로와, 불활성 가스의 압력을 계속 제어하면서 상기 간격을 배기하는 불활성 가스 배기 수단을 구비한 진공 처리 장치에 있어서, 불활성 가스 공급 경로중의 서셉터와 진공 처리 용기와의 사이에 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시를 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 가이드 부시는, 내주측에 위치하고, 상기 승강 수단을 지지하는 절연체 부시와, 외주측에 위치하는 다공질 세라믹으로 이루어지는 내외 2중 구조인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 승강 수단은 승강핀인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드 부시는, 절연체로 이루어 지고 중앙부에 승강 수단을 지 지하는 구멍을 가지며, 이 구멍의 외주에 나선 형상 홈으로 이루어지는 불활성 가스 유로를 형성한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 있어서, 피처리 기판을 처리할 때에는 피처리 기판과 서셉터의 간격에 불활성 가스를 흐르게 하여 피처리 기판을 처리 온도로 온도 조정한다. 불활성 가스는, 불활성 가스 공급 경로를 거쳐 서셉터와 피처리 기판과의 사이의 간격에 도입되고, 서셉터에 설치된 승강 수단의 구멍으로부터 적절한 압력으로 유지된 상태에서 가이드 부시를 거쳐 진공 처리 용기외로 배기된다. 이 불활성 가스의 서셉터와 진공 처리 용기간의 유로(유입로 및 또는 유출로)를 다공질 세라믹이나 나선 형상의 홈으로 길게 하여 콘텍턴스를 설치함으로써 불활성 가스의 그로우 방전이 방지된다.

또한 더욱이, 승강 수단의 주위를 절연체 부시로 감싸고, 그 외주측을 다공질 세라믹으로 구성하여도 더욱 효율성이 양호하게 불활성 가스의 그로우 방전이 방지된다. 이와 같이 하여 이상 방전을 방지함으로써, 피처리 기판으로의 대미지를 방지할 수 있다.

또 본 발명의 방법으로는, 진공 처리 용기내에 반응 가스를 공급하고, 서셉터상에 놓여진 피처리 기판을 상기 반응 가스로 진공 처리하는 진공 처리 방법에 있어서, 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시를 충전하여 이루어지는 불활성 가스 공급 경로를 거쳐, 상기 서셉터와 상기 피처리 기판과의 사이에 형성된 간격에 불활성 가스를 공급하고, 불활성 가스 배출 경로로부터 피처리 기판의 온도를 제어하는 온도 제어 공정과, 상기 진공 용기내로 반응 가스를 공급하고, 진공 처리를 수 행하는 진공 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 불활성 가스 배출 경로의 최소한 일부가, 절연체 부시와, 그 외측을 커버하는 다공질 세라믹으로 이루어지는 내외 2중 구조를 구성하도록 한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 불활성 가스 배출 경로의 최소한 일부가, 나선홈을 구성하도록 한 것을 특징으로 한다.

실시예 1

이하, 본 발명의 진공 처리 장치의 실시예 1에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

진공 처리 장치의 전체 구성은, 도 1을 참조하여 설명한 종래예와 동일하고, 반응 가스 공급구(4)와 진공 펌프(5)를 가지는 진공 처리 용기(1)에, 피처리 기판(2)을 유지하는 서셉터(3)가 설치되며, 서셉터(3)에는 고주파 전원(6)이 접속된다. 진공 처리 용기(1)에는, 불활성 가스 도입구(7)와 불활성 가스 배기 수단(8)이 설치됨과 동시에 , 불활성 가스 도입구(7)로부터 서셉터(3)와 피처리 기판(2) 이면의 간격(12)을 향해 불활성 가스 공급 경로(13)가 형성된다. 서셉터(3)는 진공 처리 용기(1)에 절연성 부재로 이루어지는 스페이스(S)를 사이에 두고 놓인다. 또, 서셉터(3)에는, 피처리 기판(2)을 반송암으로 이끌어야 하는 서셉터(3)로부터 벗어나도록 하기 위한 승강 기구(9)가 설치된다. 서셉터(3) (및 스페이스(S))에 설치된 관통홀(h)에는 모터(M)를 이용한 승강 기구(9)로 승강 구동되는 승강핀(10)이 관통 됨과 동시에, 관통홀(h) 내벽에 상기 승강핀(10)을 지지하는 가이드 부시(11)가 설치된다.

가이드 부시(11)는, 도 2에 상세히 도시한 바와 같이, 내주측의 승강핀(10)을 자유롭게 승강되도록 지지하는 구멍을 가지는 절연체 부시(질코니아) (11a)와, 외주측의 불활성 가스의 유로가 되는 다공질 세라믹(알루미나)(11b)과의 2중 구조로 된다.

또, 불활성 가스 공급 경로(13)중의 서셉터(3)와 진공 처리 용기(1)사이에는, 도 3에 도시한 바와 같은 다공질 세라믹(알루미나)으로 이루어지는 부시(14)가 설치된다.

이상, 진공 처리 장치의 구성에서의 동작을 설명하면, 진공 처리 용기(1)를 진공 펌프(5)에 의해 계속 진공 배기하면서, 반응 가스 공급구(4)로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 반응 가스를 진공 처리 용기(1)내에 도입하고, 적절한 압력으로 유지한다. 이어서, 피처리 기판(2)을 처리 온도로 온도 조정하기 위한 전열 매체가 되는 불활성 가스를 불활성 가스 공급구(7)로부터 도입한다. 전열 매체인 불활성 가스는, 불활성 가스 공급 경로(13)중에 설치된 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시(14)를 거쳐, 서셉터(3)의 중심부로부터 피처리 기판(2)의 이면과 서셉터(3)의 간격(12)으로 도입되고, 서셉터(3)에 설치된 승강핀(10)용의 구멍과 가이드 부시(11)의 다공질 세라믹(11b)을 거쳐 적절한 압력으로 계속 유지되면서, 불활성 가스 배기 수단(8)에 의해 배기된다. 이어서, 고주파 전원(6)으로부터 서셉터(3)에 고주파 전력을 인가함으로써, 진공 처리 용기(1)내에 플라즈마를 여기시킨 다. 그 때, 가이드 부시(11)를 승강핀의 주위를 커버하도록 절연체 부시(11a)를 설치함과 동시에 그 외주측에 다공질 세라믹(11b)을 설치한 2중 구조로 구성한다. 또, 불활성 가스 공급 경로(13)의 서셉터(3)와 진공 처리 용기(1)간에는 도 3에 확대도를 도시한 바와 같이 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시(14)를 설치한다. 이들 가이드 부시(11) 및 부시(14)를 사용함으로써, 불활성 가스 유로의 거리가 길고, 콘덕턴스가 크게 되며, 불활성 가스의 그로우 방전이 방지되고, 여기된 플라즈마에 의해 피처리 기판(2)에 안정된 표면 처리를 수행할 수 있다.

실시예 2

다음으로, 본 발명의 실시예 2에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 상기 실시예 1과 가이드 부시(11) 이외의 구성은 동일하며, 동일 구성 요소에 대해서는 설명을 생략하고, 상이점만을 설명한다.

본 실시예의 가이드 부시(11)는 절연체로 이루어 지고, 도 4에 도시한 바와 같이, 중앙부에 승강핀(10)을 자유롭게 승강하도록 지지하는 구멍을 가지고, 또한 외주에 개구도 6% 정도의 나선 형상 홈(11c)으로 이루어지는 불활성 가스 유로를 형성하여 구성된다.

본 실시예에 있어서도, 가이드 부시(11)의 외주측에 나선 형상 홈(11c)으로 이루어지는 불활성 가스의 유로를 형성하기 때문에 유로 거리가 길고, 콘덕턴스가 크게 됨으로써 불활성 가스의 그로우 방전을 방지할 수 있고, 여기된 플라즈마에 의해 피처리 기판(2)에 안정된 표면 처리를 수행할 수 있다.

본 발명의 진공 처리 장치에 의하면, 이상과 같이 불활성 가스 공급 경로중의 서셉터와 진공 처리 용기간에 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시를 설치한다. 또 바람직하게는, 가이드 부시를 내주측의 승강 수단을 지지하는 절연체 부시와 외주측의 다공질 세라믹으로 이루어지는 내외 2중 구조로 한다. 또 더욱이, 절연체로 이루어 지고 중앙부에 승강 수단을 지지하는 구멍을 가지는 가이드 부시를 외주에 나선 형상 홈으로 이루어지는 불활성 가스의 유로를 형성하도록 구성한다.

이와 같이, 불활성 가스의 서셉터와 진공 처리 용기간의 유로 거리를 다공질 세라믹이나 나선 형상의 홈을 따라 길게 하고, 콘덕턴스를 크게 함으로써 불활성 가스의 그로우를 방지할 수 있다. 이상 방전에 의한 피처리 기판으로의 대미지를 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 피처리 기판을 수용하는 진공 처리 용기와, 상기 진공 처리 용기에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 수단과, 상기 진공 처리 용기를 배기하는 진공 배기 수단과, 상기 피처리 기판을 지지하는 서셉터와, 상기 진공 처리 용기내에서 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 인가하는 전원 장치와, 상기 서셉터내를 관통하고, 서셉터 표면으로부터 상부 방향으로 상기 피처리 기판을 승강시키는 승강 수단과, 상기 승강 수단의 승강을 안내하는 가이드 부시와, 피처리 기판을 처리 온도로 온도를 조정하기 위해 피처리 기판과 서셉터와의 사이의 간격에 전열 매체가 되는 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 경로와, 불활성 가스의 압력을 계속 조절하면서 상기 간격을 배기하는 불화성 가스 배기 수단을 구비한 진공 처리 장치로서, 불활성 가스 공급 경로중의 상기의 서셉터와 상기의 진공 처리 용기와의 사이에 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시를 설치하고, 상기 가이드 부시는 내주측에 위치하고 상기 승강 수단을 지지하는 절연체 부시와, 외주측에 위치하는 다공질 세라믹으로 이루어지는 내외 2중 구조인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 승강 수단은 승강핀인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 부시는, 절연체로 이루어 지고 중앙부에 승강 수단을 지지하는 구멍을 가지며, 이 구멍의 외주에 나선 형상 홈으로 이루어지는 불활성 가스 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
5. 진공 처리 용기내에 반응 가스를 공급하고, 서셉터상에 놓여진 피처리 기판을 상기 반응 가스로 진공 처리하는 진공 처리 방법으로서, 다공질 세라믹으로 이루어지는 부시를 충전하여 이루는 불활성 가스 공급 경로를 거쳐, 상기 서셉터와 상기 피처리 기판과의 사이에 형성된 간격에 불활성 가스를 공급하고, 불활성 가스 배기 경로로부터 피처리 기판의 온도를 제어하는 온도 제어 공정과, 상기 진공 용기내에 반응 가스를 공급하며, 진공 처리를 수행하는 진공 처리 공정을 포함하고, 상기 불활성 가스 배기 경로의 최소한 일부가, 절연체 부시와, 그 외측을 커버하는 다공질 세라믹으로 이루어지는 내외 2중 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 처리 방법.
6. 삭제
7. 제 5항에 있어서, 상기 불활성 가스 배출 경로의 최소한 일부가, 나선홈으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공 처리 방법.

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