KR100683255B1 - Plasma processing apparatus and exhausting device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 플라즈마 처리 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional plasma processing apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 버퍼 챔버 및 이를 장착한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a buffer chamber and a plasma processing apparatus equipped with the same according to the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 버퍼 챔버의 평면도 및 단면도이다.3A to 3C are plan and cross-sectional views of the buffer chamber according to the present invention.
도 4a 내지 도 4e는 다양한 형태의 버퍼 챔버를 개략적으로 나타낸 평면도이다.4A to 4E are plan views schematically illustrating various types of buffer chambers.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 버퍼 챔버 및 이를 장착한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view schematically showing a buffer chamber and a plasma processing apparatus equipped with the buffer chamber according to another embodiment of the present invention.
도 6a 및 도 6b는 하부 접지판의 평면도와 단면도이다.6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view of the lower ground plate.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of the code | symbol about the principal part of drawings>
10, 110: 진공 챔버 12, 112: 상부 전극부10, 110:
14, 114: 기판 16, 116: 하부 전극판14, 114:
18, 118: 정전척 20, 120: 제 2 고주파 전원18, 118:
22, 138: 직류 고압 전원 24, 124: 다공성 배기판22, 138: DC high voltage power supply 24, 124: porous exhaust plate
26, 156: 배기구 28, 128: 제 2 정합기26, 156: exhaust
130: 가스 공급원 132: 절연 지지 부재130: gas supply source 132: insulating support member
134: 포커스 링 136: 라인134: focus ring 136: line
142: 가스 배출 구멍 144: 상부 전극판142: gas discharge hole 144: upper electrode plate
146: 실드링 148: 제 1 정합기146: shield ring 148: first matching device
150: 제 1 고주파 전원 152: 하부 전극부150: first high frequency power supply 152: lower electrode portion
154: 버퍼 챔버 158, 258: 내측 지지관154:
160: 외측 개구 162, 262: 외측 지지관160:
164, 264: 지지대 166, 266: 내측 개구164, 264:
168: 나사홈 170: 하부 접지판168: screw groove 170: lower ground plate
본 발명은 반도체 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 챔버 내의 기판 처리를 위한 소정의 가스가 다공성 배기판 상부의 플라즈마 영역부에서 상기 다공성 배기판을 거쳐 버퍼 챔버에 연결된 배기구에 의해 배출될 때 가스 흐름을 일정하게 유지하여 균일한 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor processing apparatus, and more particularly, to a gas flow when a predetermined gas for processing a substrate in a vacuum chamber is discharged by an exhaust port connected to a buffer chamber via the porous exhaust plate in the plasma region portion above the porous exhaust plate. The present invention relates to a plasma processing apparatus capable of generating a uniform plasma by keeping a constant.
반도체 및 디스플레이 산업이 발전함에 따라 웨이퍼, 유리 등의 기판 가공도 한정된 면적에 원하는 패턴을 극미세화하고 고집적화하는 방향으로 진행되고 있다. 이에 따라 기판의 박막을 성장시키거나 식각할 때 플라즈마 처리 기술이 널리 활용되고 있다. 플라즈마 처리는 고밀도로 공정을 제어할 수 있는 등의 장점에 의해 반도체, 디스플레이 기판의 가공 공정 등에 널리 사용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는 매엽식 혹은 배치식 장치가 있고, 매엽식 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버 내에 전극이 상하로 대향 배치되어 양 전극 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성시킨다.As the semiconductor and display industries develop, processing of substrates such as wafers and glass is also progressing toward minimizing and integrating desired patterns in a limited area. Accordingly, plasma processing technology is widely used when growing or etching a thin film of a substrate. Plasma treatment is widely used in processing processes of semiconductors, display substrates, etc. due to the advantages of controlling the process at high density. The plasma processing apparatus includes a single type or batch type apparatus. In the single type plasma processing apparatus, electrodes are disposed up and down in a vacuum chamber to generate a plasma by applying high frequency power between both electrodes.
도 1에는 일반적인 매엽식 반도체 플라즈마 처리 장치가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버(10) 내에 상부 전극(12)과 상기 상기 상부 전극(12)에 대향 위치하고, 피처리체인 반도체 기판(14)이 장착되는 기판 지지부재를 구비하며, 기판 지지부재는 제 1 고주파 전원이 인가되는 하부 전극(16)과 정전척(18)을 포함한다. 상부 전극(12)과 하부 전극(16)은 일정간격 이격되어 서로 대향하고 있으며, 외부로부터 정합된 고주파 전력이 인가되고 상부 및 하부 전극(12,16) 사이에 인가된 고주파 전력에 의해 진공 챔버(10) 내의 가스가 전리되고, 상부 및 하부 전극(12,16) 사이의 공간에서 고밀도의 플라즈마를 발생시킨다. 여기서 하부 전극(16)의 상부에는 기판(14)을 탑재하는 정전척(18)이 설치되어 있으며, 하부 전극(16)의 하부는 절연체로 구성되어 있다. 정전척(18)에는 기판(14)을 정전흡착하기 위해 일정의 직류 고압 전원(22)을 통해 직류 전압이 인가되고 기판(14)은 정전척(18)에 고정된다. 상부 및 하부 전극(12,16) 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마(P)를 발생시키며, 그 플라즈마(P)에 의해 기판(14)에 소 정의 플라즈마 처리가 실시된다. 또한, 하부 전극(16) 하부면 측면에는 다공성 배기판(24)이 설치되어 있다. 다공성 배기판(24)은 플라즈마 처리 공간과 배기 공간을 분리하고 있으며, 플라즈마 처리 공간 가스는 다공성 배기판(24)을 통해 배기구(26)에 의해 배기된다. 이러한 반도체 플라즈마 처리 장치에서는 공정의 균일성이나 수율성을 높이기 위해서 고밀도의 균일한 플라즈마를 안정적으로 생성, 유지시키는 것이 아주 중요한 사항이다. 고주파 전원(20)을 사용하면 고밀도의 플라즈마를 생성하는 것은 가능하지만, 플라즈마를 얼마나 균일하게 생성시키고 유지하느냐는 전원의 문제만이 아니다. 물론 정합기(28)를 거친 고주파 전원(20)을 손실이나 변동없이 일정하게 인가해주는 전기적인 문제도 중요하지만, 처리실 내부가 일정한 압력으로 유지되는 상황에서 주입된 가스가 배기되기까지의 흐름을 안정적으로 유지해주는 문제도 무시할 수 없다. 그러나, 종래의 배기 장치(26)는 진공 챔버(10) 내의 측벽에 연결된 구조로 배기 가스 유동에 있어서, 상당한 불균일을 초래한다.1 shows a general sheet type semiconductor plasma processing apparatus. Referring to the drawings, the plasma processing apparatus includes a substrate support member disposed in the
따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위해서는 진공 챔버의 배기 시스템을 조정하여 전체적인 진공 챔버 내부의 가스의 흐름을 조절해야 한다. 그러나, 하부 전극부에는 열전달 가스 공급라인, 직류 고압전원, 고주파 전원, 쿨링 라인, 온도센서 라인 등 각 사항에 필요한 부가 라인이 통과되는 경로가 형성이 되어야 하고, 동시에 공정 가스 배기 라인의 형성이 되어야 하므로, 상기 배기 시스템의 구조를 조정하는 것은 간단한 문제가 아니다. 상기의 부가 라인들의 경로를 형성하기 위해서는 적지 않은 면적이 필요하고, 이와 동시에 고진공 펌프에 의해 배기되는 가스의 흐름을 안정적으로 유지하기 위해서, 배기용 개구부와 부가 라인의 경로를 동시 에 형성하는 구조를 가지는 배기 시스템을 형성하는 것이 중요하다. 또한 상기의 배기 시스템은 배기가스의 흐름을 원활하게 유지될 수 있도록 최소의 장애물을 가지도록 구성되어야 한다. 만약, 배기가스의 흐름이 한쪽 방향으로 치우치게 되거나, 원활한 배기가 이루어지지 못하면, 처리실 내부 압력의 차이가 생기고, 이에 따라 플라즈마의 균일도가 저하된다.Therefore, in order to solve the above problem, it is necessary to adjust the exhaust system of the vacuum chamber to control the flow of gas inside the entire vacuum chamber. However, a path through which additional lines necessary for each matter, such as a heat transfer gas supply line, a direct current high voltage power supply, a high frequency power supply, a cooling line, and a temperature sensor line, must be formed in the lower electrode portion, and a process gas exhaust line must be formed at the same time. Therefore, adjusting the structure of the exhaust system is not a simple matter. In order to form the path of the additional lines, a small area is required, and at the same time, in order to stably maintain the flow of the gas exhausted by the high vacuum pump, a structure for simultaneously forming the path of the exhaust opening and the additional line is provided. Branches are important to form an exhaust system. In addition, the exhaust system should be configured to have a minimum obstacle so that the flow of exhaust gas can be maintained smoothly. If the flow of the exhaust gas is biased in one direction or if the exhaust gas is not smoothly exhausted, a difference in the internal pressure of the processing chamber occurs, thereby lowering the uniformity of the plasma.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 플라즈마 장치의 진공 챔버 내부의 공정가스가 배기되는 배기관(이하 "버퍼 챔버"라 칭함)의 형상 및 배기구의 위치를 재구성하여 공정가스의 흐름을 일정하게 유지하는 버퍼 챔버 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was derived to solve the above problems, and reconfigures the shape of the exhaust pipe (hereinafter referred to as "buffer chamber") and the position of the exhaust port through which the process gas inside the vacuum chamber of the plasma apparatus is exhausted. It is an object of the present invention to provide a buffer chamber for maintaining a constant flow and a plasma processing apparatus using the same.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 상부에 위치한 상부 전극부와, 상기 상부 전극부와 대향 위치하고, 하부에 다수의 부가 라인이 연결된 하부 전극부와, 상기 진공 챔버의 하부면에 위치하여 일측에 배기구가 형성되고, 상기 다수의 부가 라인이 지나갈 수 있도록 개구가 형성된 버퍼 챔버를 포함한다.
상기 개구는 내측 지지관의 중심에 형성되고, 상기 배기구는 외측 지지관 외주면에 설치된 것을 특징으로 한다. 상기 개구는 내측 지지관의 중심에 형성되고, 상기 배기구는 외측 지지관 외주면에 설치된 것을 특징으로 한다. 상기 지지대는 상기 내측 지지관 외주면과 외측 지지관 내주면의 상부를 연결하는 것을 특징으로 한다. 상기 지지대는 상하 관통 형성된 관통 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 버퍼 챔버와 진공 챔버 사이에는 오링이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 버퍼 챔버의 재질은 스테인레스 스틸 또는 알루미늄인 것을 특징으로 한다. 상기 배기구는 버퍼 챔버의 측면에 복수개가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 진공 챔버와 버퍼 챔버 사이에는 하부 접지판이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 하부 접지판은 중심에 개구가 관통 형성된 내측 지지부와, 상기 내측 지지부의 외주면으로부터 소정거리 이격 형성된 외측 지지부와, 상기 내측 지지부 외주면과 외측 지지부 내주면 사이를 서로 연결하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부는 복수개가 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 지지부는 상기 외측 지지부의 상부를 덮는 것을 특징으로 한다. 상기 지지부에는 상하 관통 형성된 관통 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 지지대는 판형상으로 상기 외측 개구의 상부를 덮고 상기 지지대에는 일정 형상의 상하 관통 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 진공 챔버와 하부 접지판과 버퍼 챔버 사이에는 각각 오링이 마련된 것을 특징으로 한다. 상기 하부 접지판의 전기 전도율은 버퍼 챔버 보다 높은 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present invention includes a vacuum chamber, an upper electrode portion located above the vacuum chamber, a lower electrode portion positioned opposite to the upper electrode portion, and having a plurality of additional lines connected to the lower portion; And a buffer chamber positioned at a lower surface of the vacuum chamber and having an exhaust port formed at one side thereof, and having an opening formed therein so that the plurality of additional lines can pass therethrough.
The opening is formed in the center of the inner support tube, the exhaust port is characterized in that installed on the outer peripheral surface of the outer support tube. The opening is formed in the center of the inner support tube, the exhaust port is characterized in that installed on the outer peripheral surface of the outer support tube. The support is characterized in that connecting the upper portion of the inner support tube outer peripheral surface and the outer support tube inner peripheral surface. The support is characterized in that it further comprises a through hole formed through the top and bottom. An O-ring is provided between the buffer chamber and the vacuum chamber. The material of the buffer chamber is characterized in that the stainless steel or aluminum. The exhaust port is characterized in that a plurality is formed on the side of the buffer chamber.
A lower ground plate is further provided between the vacuum chamber and the buffer chamber. The lower ground plate may include an inner support having an opening through the center, an outer support formed at a predetermined distance from an outer circumferential surface of the inner support, and a support connecting the inner circumferential surface of the inner and outer support portions to each other. .
The support portion is characterized in that a plurality is formed. The support portion is characterized in that it covers the upper portion of the outer support. The support portion is characterized in that it further comprises a through hole formed through the top and bottom. The support may cover the upper portion of the outer opening in a plate shape and the support is characterized in that the upper and lower through-holes of a predetermined shape is formed. O-rings are provided between the vacuum chamber, the lower ground plate, and the buffer chamber, respectively. The electrical conductivity of the lower ground plane is higher than that of the buffer chamber.
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도 2는 본 발명에 따른 버퍼 챔버 및 이를 장착한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a buffer chamber and a plasma processing apparatus equipped with the same according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버(110) 내에 상부 전극부(112)와 상기 상부 전극부(112)에 대향 위치하고 피처리체인 기판(114)이 장착되는 하부 전극부(152)를 구비한다.Referring to FIG. 2, the plasma processing apparatus of the present invention includes an upper electrode 112 and a lower electrode part in which the
상부 전극부(112)에는 플라즈마 생성을 위한 가스 공급원(130)과 제 2 고주파 전원(120)이 연결되어 있다. 하부 전극부(152)에는 하부 전극판(116)과, 정전척 (118)과, 절연 지지부재(132), 포커스 링(134) 등으로 구성되어 있으며, 플라즈마 생성을 위한 제 1 고주파 전원 라인(136), 피처리물(114)을 정전척(118)에 정전 흡착시키기 위한 직류 고압전원(138) 등의 부가 라인들이 연결되어 있다. 또한, 진공 챔버(110)의 상부 측벽에는 기판 반입 반출구 및 게이트 밸브(G)가 구비되어 있으며 게이트 밸브(G)를 개방한 상태에서, 기판(114)의 반입출이 이루어진다. The
상부 전극부(112)에는 제 2 정합기(128)를 거쳐 제 2 고주파 전원(120)이 접속되어 이를 통하여 예컨데 50~150MHz 의 고전압이 인가됨으로써, 고밀도의 플라즈마를 형성한다. 또한 상기 상부 전극부(112)는 내부에 빈공간이 형성되며, 하부에 형성된 상부 전극판(144)과 상기 상부 전극판(144)을 둘러싸고 상부 전극부의 측벽을 형성하는 실드링(146)을 포함한다. 상기 상부 전극판(144)에는 플라즈마 처리 가스를 배출하기 위한 복수개의 가스 배출 구멍(142)이 형성되어 있다. 따라서 처리 가스는 가스 공급원(130)으로부터 상기 상부 전극부(112)의 내부 공간에 유입된 뒤 배출 구멍(142)을 거쳐 상기 상부 전극부(112)와 하부 전극부(152)의 사이 공간인 플라즈마 처리 공간에 공급된다.The second high
알루미늄 등으로 이루어지는 원판 형상의 상부 전극판(144)은 그 가장자리가 실드링(146)에 고정되어 있다. 실드링(146)은 상부 전극판(144)의 하면을 노출시키고, 그 외에 부분은 피복하도록 형성되어 있다. 상기 실드링(146)은 이상 방전을 방지하는 역할을 한다.The edge of the disk-shaped
상부 전극부(112)와 일정간격 이격되어 서로 대향하고 있는 하부 전극부(152)는 제 1 정합기(148)를 거쳐 제 1 고주파 전원(150)이 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(150)은 1~4MHz의 고주파 전력이 인가된다. 하부 전극부(152)의 바닥부에는 절연 지지 부재(132)가 설치되어 있다. 이때, 하부 전극부(152)에는 별도의 전원이 인가되지 않고 접지될 수도 있다.A first high
하부 전극판(116) 또는 절연 지지 부재(132) 내부에는 기판(114)을 소정의 온도로 조정하기 위한 냉각 수단 및 가열 수단 등을 구비할 수 있다. 또한 하부 전극판(116) 상면에는 반도체 웨이퍼와 같은 기판(114)을 유지하기 위한 유지 수단인 정전척(118)이 설치된다.Cooling means and heating means for adjusting the
정전척(118)은 상면에 장착될 기판(114)의 형상과 대략 동일한 형상과 크기로 형성되나 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어 기판(114)이 반도체 웨이퍼인 경우 횡단면이 웨이퍼의 형상과 유사한 원통형의 형상으로 이루어지고 직경이 웨이퍼 직경과 대략 유사하게 형성되는 것이 바람직하다. 정전척(118)에는 도시되지 않은 도전성 부재를 내부에 구비하며, 도전성 부재는 고압 직류 전원(138)에 접속되어 고전압을 인가함으로써 기판(114)을 흡착 유지시킨다. 이때, 정전척(118)은 정전력 외에 진공력 또는 기계적 힘 등에 의해 기판(114)을 유지할 수도 있다.The
하부 전극부(152) 상부의 가장자리에는, 하부 전극판(116) 및 정전척(118)을 둘러싸도록 링 형상의 포커스링(134)이 설치되어 있다. 포커스링(134)은 질화 알루미늄 등의 세라믹 절연체로 구성되어 있다. 포커스링(134)은 플라즈마를 그 내측으로 접속하여, 기판(114) 표면으로 플라즈마 활성종의 입사 효율을 높인다. 여기서 포커스링(134)의 상부는 정전척(118)의 기판(114)의 탑재면보다 낮게 구성될 수 있다.A ring-shaped
또한 하부 전극부(152)의 외주면에는 배기 가스의 흐름을 원활히 하고, 플라즈마를 일정한 구간에 감금시키기 위한 다공성 배기판(124)이 연결되어 있다. 상기의 다공성 배기판(124)은 외주면이 접지된 진공 챔버(110) 내벽과 연결되고 내주면이 하부 전극부(152)에 연결되어, 진공 챔버(110)와 하부 전극부(152)를 전기적으로 접속시켜 줌으로써, 고주파 전류의 경로를 용이하게 형성하는 역할을 한다.In addition, a
하부 전극부(152) 하부에는 공정 가스를 배기시키기 위한 버퍼 챔버(154)가 위치한다. 상기의 버퍼 챔버(154)는 상기 다공성 배기판(124)의 역할과 같이 진공 챔버(110)와 하부 전극부(152)를 전기적으로 접속시켜주며, 또한 진공 챔버(110)와 하부 전극부(152)의 하중을 지지하면서, 상기 진공 챔버(110)과 배기구(156) 사이에서 배기 흐름을 보정하는 역할을 한다.A
도 3a는 본 발명에 따른 버퍼 챔버의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'의 단면도를 나타낸다. 도 3c는 도 3a 및 도 3b의 변형예로서 배기 챔버에 배기구를 2개 이상 구성한 경우를 나타낸 평면도이다.3A is a plan view of a buffer chamber according to the present invention, and FIG. 3B shows a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3A. 3C is a plan view illustrating a case where two or more exhaust ports are formed in the exhaust chamber as a modification of FIGS. 3A and 3B.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 버퍼 챔버(154)는 중심에 길이 방향으로 내측 개구(166)가 관통 형성된 내측 지지관(158)과, 내측 지지관(158)의 외주면으로 소정거리 이격 형성된 외측 지지관(162)과, 내측 지지관(158) 외주면과 외측 지지관(162) 내주면 사이의 적어도 상부를 서로 연결하는 복수개의 지지대(164)와, 외측 지지관(162) 외주면에 설치된 배기구(156)로 구성되어 있다. 이때, 상기 내측 지지관(158)과 외측 지지관(162)사이에는 외측 개구(160)가 형성된다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the
버퍼 챔버(154)는 진공 챔버(110) 내의 처리실과 하부 전극부(152)의 무거운 하중을 지지하기 위해 스테인레스 스틸로 제작된다. 버퍼 챔버(154)의 내측 개구(166)를 통해서는 고주파 전원, 직류 고압 전원, 도시되지 않은 가스 라인과 센서 라인 등의 부가 라인이 진공 챔버의 하부에 연결될 수 있다. The
상기에서는 버퍼 챔버(154)를 원형으로 형성되어 있다고 하였으나 이에 한정하지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 즉 기판(114)을 지지하고 있는 하부 전극부(152)와 진공 챔버(110)의 내부 공간의 형상에 대응하도록, 다각형을 포함한 여러 형상으로 변경될 수 있다.In the above, although the
또한 내측 개구(166) 외주면의 외측 개구(160)는 공정 가스가 효율적으로 배기될 수 있도록 넓은 면적으로 형성되어 있으며, 배기구(156)는 도 3b에 도시한 바와 같이, 버퍼 챔버(154)의 측면에 부착되어 있다. 본 실시예에서는 버퍼 챔버(154)의 측면에 하나의 배기구(156)가 도시되어 있지만, 도 3c에 도시된 바와 같이, 하나 이상으로 형성할 수도 있다.In addition, the
버퍼 챔버(154)의 하부면은 각종 부가 라인들이 위치할 수 있도록 내측 개구(166)의 하부만이 개방되어 열려 있고, 배기 가스가 버퍼 챔버(154) 측면에 설치된 배기구(156)로 배기될 수 있도록 외측 개구(160)의 하부면은 폐쇄되어 있다. 버퍼 챔버(154)의 상부면에는 내측 지지관(158)과 외측 지지관(162)의 사이의 공간에 지지대(164)가 형성되어 있다. 상기 지지대(164)는 진공 챔버(110) 내의 처리실과 하부 전극부(152)를 전기적으로 접속시키고, 내측 지지관(158) 및 외측 지지관(162)을 고정시키는 역할을 한다.The lower surface of the
또한, 버퍼 챔버(154)의 내측 지지관(158)과 외측 지지관(162)의 상부면에는 각각 오링이 위치하고, 나사 홈(168)이 형성될 수 있다. 오링은 나사에 의해 고정 및 체결되어 있으며, 각 체결의 기밀을 유지함으로서 배기 흐름에 있어서 배기 가스가 누설되는 것 즉 리크가 생기는 것을 방지한다.In addition, an O-ring may be positioned on an upper surface of the
도 4a 내지 도 4e는 다양한 형태의 버퍼 챔버를 개략적으로 나타낸 평면도이다.4A to 4E are plan views schematically illustrating various types of buffer chambers.
도면을 참조하면, 도 3a 내지 도 3c에서 버퍼 챔버(154)는 원형의 공간에 4개의 지지대를 설치하였으나, 그 개수는 1개 이상으로 형성될 수 있으며, 그 수는 한정되지 않는다. 또한, 배기구의 면적을 넓히기 위해 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 지지대 자체에 일정 형상의 관통 구멍을 형성할 수 있다. 더욱이 도 4e에 도시된 바와 같이, 지지대의 형상을 상기 외측 개구의 상부면을 모두 덮는 판형상으로 형성한 후 상기 판 형상의 지지대에 일정 형상의 관통 구멍을 다수개 형성할 수 있다.Referring to the drawings, in the
본 실시에에서는 진공 챔버(110)와 하부 전극부(152)의 무거운 하중을 견디기 위해 버퍼 챔버(154)가 스테인레스 스틸 재질을 가지는 것에 대해 설명하였지만, 처리실의 재질 및 하부 전극부(152)의 밑면의 재질과 같이 전기 전도율이 좋은 알루미늄으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 알루미늄은 스테인레스 스틸에 비해 전기 전도율이 약 30배 이상 좋다. 따라서, 버퍼 챔버(154)를 알루미늄으로 구성하면, 진공 챔버(110)와 하부 전극부(152)의 전기 접속을 향상시켜 고주파 전력의 흐름을 원활하게 형성할 수 있으므로, 결과적으로 플라즈마의 밀도를 향상시킬 수 있다.In the present embodiment, the
하지만, 알루미늄의 특성상 스테인레스 스틸보다 경도가 낮기 때문에 처리실과 하부 전극부(152)의 무거운 하중을 견디기 위해서는 버퍼 챔버(154)의 두께를 두껍게 하거나, 필요에 따라 내측 지지관(158)과 외측 지지관(162)을 연결하는 지지대(164)의 상하 두께를 크게 형성해야 한다. 또한 상기 지지대(164)의 두께를 크게 형성하면 외측 개구(160)가 좁아져 배기에 문제가 되므로 상기 지지대(164)의 면에 일정 형상의 관통 구멍을 형성할 수 있다.However, since the hardness of aluminum is lower than that of stainless steel, in order to withstand the heavy loads of the processing chamber and the
버퍼 챔버(154)의 재질은 상기 알루미늄으로 국한되지 않고, 스테인레스 스틸보다 전기 전도율이 좋은 것은 어느 것이든 가능하다.The material of the
도 5는 본 발명에 대한 다른 실시예로서, 버퍼 챔버 및 이를 장착한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내고 있다.FIG. 5 schematically shows a buffer chamber and a plasma processing apparatus equipped with the buffer chamber as another embodiment of the present invention.
플라즈마 처리 장치에 관한 상부 및 하부 전극부의 구성은 앞의 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.Since the configuration of the upper and lower electrode portions of the plasma processing apparatus is the same as in the previous embodiment, description thereof is omitted.
이전 실시예와 같이, 상기 진공 챔버(110)의 하부 전극부(152)의 하부에 공정 가스를 배기시키기 위한 버퍼 챔버(154)가 위치한다. 상기의 버퍼 챔버(154)는 상기 다공성 배기판(124)의 역할과 같이 챔버(110)와 하부 전극부(152)를 전기적으로 접속시켜주며, 또한 챔버(110)와 하부 전극부(152)의 하중을 지지하면서, 상기 챔버(110)와 배기구(150) 사이에서 배기 흐름을 보정하는 역할을 한다. 그러나 본 실시 예에서는 하부 전극부(152)와 버퍼 챔퍼(154) 사이에 하부 접지판(170)을 더 포함한다.As in the previous embodiment, a
하부 접지판(170)은 진공 챔버(110) 하부면에 하부 접지판(170)의 상부가 체 결되고, 상기 하부 접지판(170)의 하부면이 버퍼 챔버(154)의 상부면에 체결되는 구조를 가지고 있다. 상기 하부 접지판(170)은 알루미늄 재질로 구성하였다.The
상기의 구조에서 하부 접지판(170)을 전기 전도율이 좋은 알루미늄 재질로 구성함으로써 하부 전극부(152), 하부 접지판(170) 그리고 진공 챔버(110)로 연결되는 보다 낮은 전기 저항을 가지는 전기적 경로가 형성된다. 이에 고주파 전력의 흐름이 용이하게 형성되어, 고밀도 플라즈마 발생이 용이하게 된다. 또한 버퍼 챔버(154)를 무거운 하중을 견딜 수 있는 스테인레스 스틸로 형성하더라도 이전 실시예와 같이, 상기 버퍼 챔버(154)를 알루미늄으로 형성한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.In the above structure, the
상기 하부 접지판(170)은 알루미늄에 국한되지 않으며, 전기 전도율이 스테인레스 스틸보다 좋은 재질이면 어느 것이든 형성 가능하다.The
도 6a는 본 발명에 따른 하부 접지판의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 B-B'의 단면도를 나타낸다.FIG. 6A is a plan view of a lower ground plane according to the present invention, and FIG. 6B is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 6A.
하부 접지판(170)은 중심에 길이 방향으로 내측 개구(266)가 형성된 내측 지지관(258)과, 내측 지지관(258)과 소정거리 이격 형성된 외측 지지관(262)과, 내측 지지관(258) 외주면과 외측 지지관(262) 내주면 사이의 적어도 상부를 서로 연결하는 복수개의 지지대(264)로 구성되어 있다. 이때, 상기 내측 지지관(258)과 외측 지지관(262)사이에는 외측 개구(260)가 형성된다. The
하부 접지판(170) 및 버퍼 챔버(154)가 내측 지지관(258)과 외측 지지관(262) 사이의 지지대(264)가 없거나, 하부 접지판(170)은 상기 지지대(264)가 없고 버퍼 챔버(154)만 지지대(164)가 있다면, 하부 전극부(152) 및 진공 챔버(110)는 버퍼 챔버(154)에 의해 전기적으로 연결되는 것이므로, 결과적으로 앞서의 실시예와 같이 버퍼 챔버(154)를 스테인레스 스틸로 형성한 경우와 같은 결과를 갖는다. 따라서, 상기 하부 접지판(170)은 본 발명에 따른 버퍼 챔버(154)와 같은 형상을 가지며, 다양한 형태의 버퍼 챔버(154)에 따라 하부 접지판(170)도 같은 형상으로 구성된다. 또한 배기 면적을 넓히기 위해 지지대(264) 자체에 일정 형상의 구멍을 형성할 수 있으며, 지지대가 판형상으로 형성되어, 일정 형상의 관통 구멍을 형성할 수 있다.
상기 진공 챔버(110) 내의 처리실 및 하부 전극부(152)의 하부면과 체결되어 있는 하부 접지판(170)의 상부면과, 버퍼 챔버(154) 상부면과 체결되어 있는 하부 접지판(170)의 하부면에는 각각 오링이 설치된다. 이는 배기 가스의 흐름에 있어서 배기 가스가 누설되는 것 즉 리크가 생기는 것을 방지하고, 기밀한 체결을 유지한다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 오링은 내측 개구(266)의 외주면과 외측 개구(260)의 외주면에 각각 설치되고, 나사 홈(268)에 나사를 통해 체결된다.An upper surface of the
다음은 전술된 구성의 플라즈마 처리 장치를 이용한 반도체 기판의 처리 동작에 대해 설명한다. 게이트 밸브(G)의 개방 후, 기판(114)은 진공 챔버(110) 내로 반입된다. 정전척(118)에 고압 직류 전원(138)으로부터 고전압이 인가되어 기판(114)은 정전력에 의해 정전척(118)에 흡착 유지된다. 이어서, 가스 공급원(130)으로부터 소정의 온도 및 유량으로 제어된 처리 가스 공급 라인을 거쳐서 공급된다. 공급된 가스는 상부 전극판(144)의 가스 구멍(142)으로부터 기판(114)을 향해 균일 하게 토출되고, 기판(144)은 원하는 온도로 조절된다.Next, the processing operation of the semiconductor substrate using the plasma processing apparatus of the above-described configuration will be described. After opening the gate valve G, the
이후, 제 2 고주파 전원(120)으로부터 고주파 전력이 상부 전극부(112)에 인가된다. 이로써, 상부 및 하부 전극(112,152) 사이에 고주파 전계가 발생되어 상부 전극부(115)로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화 된다. 또한 제 1 고주파 전원(150)으로부터 고주파 전력이 하부 전극부(152)에 인가되어, 기판(114) 표면 근방의 플라즈마 밀도가 높아진다. 이러한 상부 및 하부 전극부(112,152)로부터의 고주파 전력에 의해, 처리 가스가 고밀도 플라즈마를 발생시킨다. 이때 진공 챔버(110)와 배기관 사이에서 버퍼 챔버(154)는 배기 흐름을 보정하고 배기 가스가 균일한 흐름을 가지고 배기되어 진공 챔버(110) 내부의 가스 유동과 압력을 일정하게 해준다. 이러한 고밀도 플라즈마에 의해 건식 식각 등의 플라즈마 처리를 수행한다. 플라즈마 처리를 종료하면 고압 직류 전원(138) 및 고주파 전원(120,150)으로부터의 전력 공급이 정지되고 기판(114)은 반입 반출구(G)를 통해 진공 챔버(110) 외부로 반출된다.Thereafter, high frequency power is applied to the upper electrode part 112 from the second high
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 장치의 배기 장치 및 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버 및 하부 전극부의 하부면과 체결되는 버퍼 챔버 및 배기구를 구비한다. 그러므로, 본 발명은 공정 가스의 흐름을 균일하게 유지하면서 압력을 일정하게 하여 원활한 가스 흐름을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, the exhaust device and the plasma processing device of the semiconductor device according to the present invention include a vacuum chamber and a buffer chamber and an exhaust port which are engaged with the lower surface of the lower electrode portion. Therefore, the present invention has the effect of obtaining a smooth gas flow by maintaining a constant pressure while maintaining a uniform flow of the process gas.
또한, 본 발명은 버퍼 챔버와 연결되는 하부 접지판에 의해 하부 전극부와, 하부 접지판과, 그리고 처리실로 이어지는 접지 전위를 균일하게 해주는 효과가 있 다.In addition, the present invention has an effect of uniformizing the ground potential leading to the lower electrode portion, the lower ground plate, and the processing chamber by the lower ground plate connected to the buffer chamber.
또한, 본 발명은 진공 챔버 내부에 고효율, 고밀도의 플라즈마를 발생시켜 공정의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the yield of the process by generating a high-efficiency, high-density plasma inside the vacuum chamber.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020050073714A KR100683255B1 (en) | 2005-08-11 | 2005-08-11 | Plasma processing apparatus and exhausting device |
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KR1020050073714A KR100683255B1 (en) | 2005-08-11 | 2005-08-11 | Plasma processing apparatus and exhausting device |
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KR101452834B1 (en) | 2008-12-29 | 2014-10-21 | 주식회사 케이씨텍 | Atomic layer deposition apparatus |
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KR20010044058A (en) * | 2000-06-29 | 2001-06-05 | 박용석 | Ashing apparatus for processing glass substrate or waper |
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2005
- 2005-08-11 KR KR1020050073714A patent/KR100683255B1/en active IP Right Grant
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