KR100717974B1

KR100717974B1 - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR100717974B1
Application number: KR1020050010473A
Authority: KR
Inventors: 이영종; 최준영; 손형규
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2007-05-14
Also published as: CN100595885C; CN101256944A; KR20060089420A; CN1815689A; CN100452290C

Abstract

본 발명은 진공 상태의 공정챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 공정챔버의 대향된 양측벽중 기판과 수평된 위치에 다수개 형성되며, 이 공정챔버 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 관통 형성되는 홀; 상기 홀의 외측벽에 각각 마련되는 뷰포트; 상기 뷰포트와 이격된 홀의 내측벽인 공정챔버의 내부벽면상과 동일한 위치에 구비되고, 장착시 관통된 타공이 홀상에 위치될 수 있도록 소정 간격으로 배열 형성되는 덧판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

플라즈마 처리장치, 홀, 뷰포트(View Port), 덧판, 타공

Description

플라즈마 처리장치{Plasma processing apparatus}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 전극부의 일측을 도시한 확대도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 전극부 일측을 도시한 확대도이다.

도 4는 도 3의 플라즈마 처리장치의 공정챔버 측벽에 삽입되는 덧판을 도시한 분해사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 공정챔버 114 : 전극부

116 : 홀(Hole) 118 : 뷰포트(View Port)

120 : 덧판 122 : 타공

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정챔버 내부 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 마련된 뷰포트의 내측에서 공정 가스가 맴도는 현상을 방지하는 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 전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되며, 상부 전극 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 공정 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가 받은 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 하부전극의 양측에 절연체가 설치된다. 상술한 전극은 통상적으로 알루미늄이 사용되고, 반도체를 공정 처리하는데 비교적 저렴한 재료로 가장 폭넓게 사용되며 상, 하부전극간에 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 하부 영역에는 전극부(14)가 구비되며, 상술한 전극부(14)는 공정 챔버(10) 바닥과 소정 거리만큼 이격된 상태로 구비되되 베이스 플레이트와, 이러한 베이스 플레이트의 상부 영역에 적재되는 절연부재와, 이러한 절연부재의 상부 영역에 적재되는 냉각판과, 이 냉각판의 상부 영역에 적재되는 하부전극으로 구성된다.

그리고, 상술한 기판(도면에 미도시)과 수평된 위치인 공정챔버(10)의 대향되는 양측벽에는 이 공정챔버(10)의 기판 상황을 육안으로 확인할 수 있도록 홀(16)이 다수개 형성되며, 상술한 공정챔버(10)의 홀(16)의 외측벽마다 뷰포트(View Port : 18)가 마련된다.

여기서, 상술한 홀(16)은 공정챔버(10)의 대향된 양측벽 즉, 기판을 기점으로 상하 이동하는 상부전극(12)와 전극부(14)의 중심 영역에 형성된다.

상술한 상부전극(12)과, 하부전극이 포함된 전극부(14)는 공정 진행시 플라즈마로부터 보호하기 위하여 전극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상부 영역 가장자리부와 각 측면을 절연판으로 부착한 다음 그 외측면에 세라믹판을 부착하고 상술한 전극부(14)의 상부 영역 가장자리부와 둘레면과 저면 가장자리부에 다수개의 볼트로 전극부(14)를 체결하였다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만 상술한 전극부(14)의 사방 측면에 고정되며, 하부 영역이 공정챔버(10) 바닥면에 접촉된 상태로 위치시킨 측판은 배플(Baffle)의 고정을 용이하기 위함과 더불어 접지 역할도 한다.

여기서, 상술한 배플은 공정챔버(10)의 내측벽과 측판과의 이격 공간에 구비되어 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 공정챔버(10) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 공정챔버(10) 하부로 배기시키는 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후 공정챔버(10) 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출된다. 그리고, 상술한 배기구마다 펌프(Pump)가 마련된다.

그리고, 상술한 공정챔버(10)내 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 과정에서 상부전극(12)과 하부전극이 구비된 전극부(14) 사이에 기판을 위치시켜 상술한 상부전극(12)은 하강하고, 상술한 전극부(14)는 상승하여 상술한 전극부(14)에 적재된 기판의 상면에 그 상부전극(12)을 접촉시킬 때, 상술한 상부전극(12)과 상술한 하부전극이 마련된 전극부(14)를 승강하도록 구동되는 이동수단(도면에 미도시)이 마련된다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 공정 수행시 상술한 뷰포트(18)를 통해 기 판 상황을 육안으로 검사할 수 있도록 관통 형성된 홀(16)은 공정챔버(10)의 벽 두께만큼 공간이 형성되어 공정상에서 공정 가스가 상술한 홀(16)내로 유입되며, 이 홀(16) 내부에서 공정 가스가 맴도는 현상이 발생되고 그로 인해 기판의 가장자리 영역에서 공정에 악영향을 끼치며, 상술한 홀(16) 공간에 의해 플라즈마가 균일하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 뷰포트의 마련시 형성되는 홀로 인해 공정 가스가 맴도는 현상을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 공정챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 공정챔버의 대향된 양측벽중 기판과 수평된 위치에 다수개 형성되며, 이 공정챔버 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 관통 형성되는 홀; 상기 홀의 외측벽에 각각 마련되는 뷰포트; 상기 뷰포트와 이격된 홀의 내측벽인 공정챔버의 내부벽면상과 동일한 위치에 구비되고, 장착시 관통된 타공이 홀상에 위치될 수 있도록 소정 간격으로 배열 형성되는 덧판;을 포함함으로써, 상술한 공정챔버 내에서 공정 진행시 주입되는 공정 가스가 뷰포트가 마련된 홀 내로 침투하는 것을 방지하기 위해 홀에 마련된 덧판에 의해 기판의 모서리 영역에 공정 처리시 악영향을 미치는 것을 방지하도록 하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 덧판은, 홀에 슬라이딩(sliding) 방식으로 장탈착되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 덧판은, 판상으로 양측 외면에 돌기가 형성되고, 상기 돌기에 상응한 홈이 홀 양측 내면에 형성됨으로써, 상술한 덧판의 돌기가 홀에 형성된 홈에 삽입되어 가이드 되면서 이동하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 덧판은, 타공 직경과 형성 개수가 가감된 다수개가 마련됨으로써, 상황에 따라 타공 직경과 개수에 따라 교체가 가능하며, 타공 직경과 형성 개수와 같은 조건을 변경하여 플라즈마에 미치는 검사를 실시하므로 바람직하다.

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

본 발명의 바람직한 일 실시예의 플라즈마 처리장치는 도면에는 도시하지 않았지만 진공 상태로 만든 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판(도면에 미도시)에 소정의 처리를 실시하는 공정챔버(110)내 상부 영역에는 상부전극(112)이 구비되고, 이러한 상부전극(112)과 대향되는 하부 영역에는 전극부(114)가 구비되며, 상술한 공 정챔버(110)의 일측벽에는 기판이 그 공정챔버(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.

상술한 전극부(114)는 공정 챔버(110) 바닥과 소정 거리만큼 이격된 상태로 구비되는 베이스 플레이트와, 이러한 베이스 플레이트의 상부 영역에 적재되는 절연부재와, 이러한 절연부재의 상부 영역에 적재되는 냉각판과, 이 냉각판의 상부 영역에 적재되는 하부전극이 순차적으로 적층된다.

그리고, 상술한 전극부(114)는 도 3에 도시된 바와 같이 공정 진행시 플라즈마로부터 표면을 보호하기 위하여 전극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상부 영역 가장자리부와 각 측면을 절연판으로 부착한 다음 그 외측면에 세라믹판을 부착하고 상술한 전극부(114)의 상부 영역 가장자리부와 둘레면과 저면 가장자리부에 다수개의 볼트로 전극부(114)를 체결하였다. 그리고, 도면에는 도시하지 않았지만 상술한 상부전극(112)에도 절연판과 세라믹판이 부착된다.

그리고, 상술한 전극부(114)의 사방 측면에는 상단이 고정되고 공정챔버(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 공정챔버(110)의 내측벽과 측판과의 이격 공간에 구비되어 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 공정 챔버(110) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 공정챔버(110) 하부로 배기시키는 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후 공정챔버(110) 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출된다. 그리고, 상술한 배기구마다 펌프(Pump : 도면에 미도시)가 마련된다.

그리고, 상술한 공정챔버(110)의 대향된 양측벽 중앙부에는 상술한 공정챔버(110)의 내부 상황을 육안으로 확인할 수 있도록 홀(116)이 적어도 하나 형성되고, 상술한 홀(116)의 외측벽마다 뷰포트(View Port : 118)가 마련되며, 상술한 뷰포트(118)와 대향되는 홀(116)의 내측벽, 즉, 결합시 공정챔버(110)의 내부벽면상과 동일한 위치에 올 수 있도록 덧판(120)이 슬라이딩(sliding) 방식으로 장탈착된다.

여기서, 상술한 뷰포트(118)에 마련되는 홀(116)의 간격은 최대 기판의 양단부위와 도중 부위의 상태를 확인할 수 있도록 다수개 형성되어 마련되며, 상부전극(112)이 하강하고 전극부(114)가 상승하여 기판의 상하면에 접하는 상부전극(112)과 전극부(114)의 중심부와 수평된 위치에 형성된다. 그러므로, 상술한 뷰포트(118)는 기판의 양단 부위와 중간 부위에 각각 마련된다.

즉, 상술한 덧판(120)은 홀(116)이 형성된 공정챔버(110)내 일측벽에 마련됨으로써 공정챔버(110)의 내부 벽면 중 홀(116)이 형성된 내벽면을 이어진 하나의 벽면처럼 플라즈마가 반응하게 하는 것으로 플라즈마가 형성되는 공간이 대칭적이어야 하부전극(110) 상부에 위치되어 처리되는 기판상의 모든 면이 균일하게 공정 처리될 수 있기 때문에, 공정 처리 중에는 공정챔버(110)의 내부를 상술한 덧판(120)에 의하여 대칭화시키는 역할도 한다.

여기서, 상술한 뷰포트(118)는 퀄츠(Quartz) 재질로 형성되어 외부에서 내부 의 식별이 가능하도록 투명성을 갖는다.

그리고, 상술한 덧판(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 상술한 공정챔버(110)의 일측벽에 관통된 홀(116)이 형성되고 상술한 홀(116) 위치에서 덧판(120)의 높이만큼 이격된 상부 영역에는 상술한 덧판(120)이 결합될 수 있도록 그 덧판(120)의 부피만큼 홀(116)의 저면까지 함몰시키며, 그 함몰된 부분에서 홀(116)의 저면까지 덧판(120)의 돌기(124)가 삽입될 수 있도록 홈(117)이 연장 형성되어 그 홈(117)에 결합된다.

즉, 상술한 덧판(120)이 공정챔버(110)의 일측벽에 형성된 홀(116)에 위치될 수 있도록 하며, 슬라이딩 방식에 의해 장탈착되는 덧판(120)은 구조상 상술한 공정챔버(110)의 내측벽을 부분적으로 함몰시켜 그 함몰된 부분에 결합될 수 있도록 하고, 그 함몰된 높이는 덧판(120)의 두배 정도로 함몰 높이중 절반 위치에서 상측은 덧판(120)의 부피만큼 함몰되고 하측은 상술한 덧판(120)의 돌기(124)를 제외한 폭만큼 함몰되되 횡단면 형상이 덧판(120)의 단면 형상과 상응하여 덧판(120)의 돌기(124)가 홈(117)에 결합될 수 있도록 상술한 홈(117)이 홀(116)의 저면까지 형성된다.

그러므로, 상술한 덧판(120)의 타공(122)이 공정챔버(110)의 홀(116)과 수평 상태로 위치시키기 위해서는 상술한 홀(116)의 상측을 덧판(120)의 두배 높이만큼 함몰시켜 그 함몰된 부분중 상측에 삽입된 후 홀(116)의 하측 위치까지 하방으로 이동하여 결합되는 과정으로 이루어지며, 상술한 덧판(120)이 삽입되는 위치는 함몰 높이 가운데 중심부의 상측에서 삽입되고 결합되는 위치는 홀(116)이 형성된 하 측이며, 상술한 덧판(120)이 하방으로 하강하여 슬라이딩 방식에 의해 공정챔버(110)내 기판의 높이와 수평되도록 형성되는 다수의 홀(116)과 덧판(120)의 타공(122) 위치가 평행하도록 결합된다.

여기서, 상술한 공정챔버(110)의 홀(116) 상측에서 삽입되어 하강됨과 함께 홀(116)과 수평된 위치에 마련될 수 있도록 결합하는 덧판(120)은 판상으로 후단 양측면이 형성 높이만큼 외측 방향으로 돌출되는 돌기(124)가 형성되고, 상술한 덧판(120)의 양측 돌기(124)가 삽입될 수 있도록 그 돌기(124)와 상응한 형상인 홈(117)이 상술한 덧판(120)의 높이만큼 홀(116) 바닥면까지 양측면에 형성된다.

그리고, 상술한 덧판(120)은 그 전면 하부 영역에는 관통된 타공(122)이 배열 형성된다. 여기서, 상술한 타공(122)은 상황에 따라 형성 직경과 개수가 가감되며, 그 형성 직경과 개수에 따라 다수개 마련되고 선택적으로 사용하여 형성 직경과 개수가 다른 각각의 덧판(120)을 사용하여 공정 처리에 미치는 영향을 검사할 수 있다. 여기서, 상술한 덧판(120)의 타공(122)은 공정챔버(110)의 홀(116)에 결합시 그 홀(116)의 범위 안에 위치될 수 있도록 하부 영역에 형성된다.

또한, 상술한 타공(122)은 공정챔버(110)의 외부에서 내부 상태를 육안으로 식별할 수 있도록 형성된 것으로 직경이 너무 작으면 육안 검사시 간섭을 받으므로 최소한으로 설정된 직경을 갖는다.

그러므로, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 내부에서 공정 처리하는 과정은 도 3에 도시된 바와 같이 공정챔버(110)의 내부에 마련된 기판 상태를 육안으로 검사하고자 이 기판과 수평된 위치에서 관통 형성되는 덧판(120)이 홀(116)과 뷰포트(118)에 있어 상술한 홀(116)은 공정챔버(110)의 두께만큼 관통되어 공간이 형성됨에 따라 공정 가스가 홀(116) 내부로 침투하여 맴도는 현상을 방지하기 위해 공정 가스의 침입을 차단할 수 있도록 두께 방향으로 관통된 타공(122)이 배열 형성된 덧판(120)을 공정챔버(110)의 내부벽면상과 동일한 위치인 홀(116)의 내측 영역에 슬라이딩 방식으로 결합하여 타공(122)을 통해 공정챔버(110)의 내부 상태를 확인할 수 있고 상술한 홀(116)내 공정 가스 침입을 차단하게 되며, 상술한 덧판(120)은 관통 형성된 타공(122)의 직경과 개수에 따라 다수개를 구비하며, 상황에 따라 교체가 가능하여 상술한 타공(122)의 직경에 따라 플라즈마 영향도를 시험할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 상술한 공정챔버 내에서 공정 수행시 이 공정챔버 내부의 상황을 육안으로 검사하기 위해 공정챔버의 기판 위치와 수평된 양측벽을 관통하여 형성된 홀과 그 홀의 외측벽에 뷰포트를 마련하며, 상술한 홀을 형성하여 마련되는 공간내부로 공정 가스가 칩입하는 것을 방지하기 위해 공정챔버 내측벽상과 동일한 위치에 마련되되 슬라이딩 방식으로 장탈착될 수 있도록 다수개의 타공이 관통 형성된 덧판을 구비하여 상술한 타공을 통해 공정챔버 내부의 식별이 가능하고 공정 가스가 홀 내부로 침입하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 상술한 덧판의 타공 직경과 형성 개수에 따라 다른 조건을 갖도록 다 수개 구비하여 교체가 가능함으로써 조건에 따라 플라즈마가 미치는 영향을 검사할 수 있는 효과가 있다.

Claims

진공 상태의 공정챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

상기 공정챔버의 대향된 양측벽중 기판과 수평된 위치에 다수개 형성되며, 이 공정챔버 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 관통 형성되되 양측 내면에 홈이 형성되는 홀;

상기 홀의 외측벽에 각각 마련되는 뷰포트;

상기 뷰포트와 이격된 홀의 내측벽인 공정챔버의 내부벽면상과 동일한 위치에 구비되고, 장착시 관통된 타공이 홀상에 위치될 수 있도록 일정 간격으로 배열 형성되며 판상으로 양측 외면에 형성된 돌기가 상기 홈에 슬라이딩(sliding) 방식으로 장탈착되며, 상기 공정챔버의 내벽면과 동일면을 유지하는 덧판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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제 1항에 있어서, 상기 덧판은,

타공 직경과 형성 개수가 가감된 다수개가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제 4항에 있어서, 상기 뷰포트(View Port)는,

퀄츠(Quartz) 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.