KR100724285B1 - 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 그 구성 공정챔버 내부에 상부전극과 하부전극을 구비하며, 상기 전극 중 어느 하나에는 RF전원에 의해 전압이 걸리고, 대향되는 전극은 접지된 상태에서 공정가스에 의해 기판 표면상에 소정의 공정을 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 전극 사이에 위치하여 공정가스를 기판 표면상에 안내되도록 하는 실드링;을 포함하여 이루어지는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 플라즈마 가스가 챔버 내부에서 균일하게 발생할 수 있도록 함과 동시에 기판 엣지 부위 상에 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 하고, 또한 대기압 공간을 갖는 별도의 공간을 형성시켜 전기적으로 절연을 함으로써 챔버와 전극 사이의 플라즈마 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
플라즈마 처리장치, 실드링, 실드막

Description

균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치{Plasma Processing apparatus of Formation Uniform Plasma}
도 1은 종래 기술의 플라즈마 처리장치를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 A 부분을 나타내는 부분 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 따른 다른 실시예를 나타내는 단면도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 공정챔버 110 : 상부전극
112 : 샤워헤드 120 : 하부전극
130,134 : 실드링 132 : 실드막
134a : 공간부 140 : 게이트 밸브
142 : 투입구 200 : 기판
본 발명은 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 플라즈마 가스가 챔버 내부에서 균일하게 발생할 수 있도록 함과 동시에 기판 엣지 부위 상에 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
일반적인 플라즈마 처리장치의 공정을 보면,카세트에 적재되어 있는 피처리 기판을 이송하는 로봇이 구비되고, 상기 로봇에 의해 피처리 기판을 반입시키기 위해 진공압과 대기압을 수시로 병행하는 로드락 챔버가 구비되며, 상기 로드락 챔버로 반송된 피처리 기판을 공정챔버에 공급하고 다시 공정이 끝난 기판을 반입하여 로드락 챔버로 반출 시키는 반송챔버와, 피처리 기판상에 RF전원과 공정 가스를 이용해 소정의 공정을 실시할 수 있게 하는 공정챔버로 이루어진다.
상술한 챔버 중 공정챔버를 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 공정챔버(1)는 항시 고진공 상태를 유지하며 상부에 구비된 상부전극(2)과 하부전극(3) 중 어느 하나의 전극에 RF전원이 인가되고 다른 전극은 접지된 상태에서 상기 상부전극에 구비된 샤워헤드(2a)를 통해 공정가스가 공급된다. 이때 상기 상부전극(2)을 통해 공급되는 공정가스는 상기 공정챔버(1) 내부에서 비산되어, 상기 공정챔버(1) 내부에 확산된 상태에서 RF전원을 인가함으로써 기판(4)에 소정 공정을 실시하게 된다.
그러나 상기 공급된 공정가스는 챔버 내부에서 불균일하게 확산된 상태에서 기판상에 공정을 실시하기 때문에 대면적 기판의 경우 기판 전체에 균일한 공정을 실시하는데 어려움이 있었으며, 특히 기판의 엣지 부위의 플라즈마 불균일성이 심하게 발생하는 문제점이 있었다.
또한 상기 상부전극과 공정챔버 사이에 형성된 공간으로 인하여 플라즈마 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 플라즈마 가스가 챔버 내부에서 균일하게 발생할 수 있도록 함과 동시에 기판 엣지 부위 상에 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치는, 공정챔버 내부에 상부전극과 하부전극을 구비하며, 상기 전극 중 어느 하나에는 RF전원에 의해 전압이 걸리고, 대향되는 전극은 접지된 상태에서 공정가스에 의해 기판 표면상에 소정의 공정을 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 전극 사이에 위치하여 공정가스를 기판 표면상에 안내되도록 하는 실드링;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 실드링은 상기 하부전극 상면 테두리로부터 상부로 돌출 형성되도록 할 수 있으며, 또한 상기 상부전극 하부로부터 연장되어 형성되는 실드막;을 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 실드링은 상기 챔버 내벽면과 상부전극의 사이에 위치되도록 할 수 있으며, 또한 상기 실드링은 그 내부를 대기압 상태로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 실드링은 상기 기판을 하부전극의 상면상에 얼라인되도록 할 수 있다.
그리고 본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 실드링은 절연체로 구비시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 실드링은 상기 공정챔버 내부로 반입되는 기판과 상호 간섭이 일어나지 않도록 하는 것이 바람직하며, 상기 실드링은 상기 상부전극 또는 하부전극에 대해 직교하게 경사진 형태로 구비되도록 할 수 있으며, 상기 실드링과 실드막은 실리카(SiO2)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 또는 도 3을 참조하면, 상기 공정챔버(100)는 항시 고진공 상태를 유지하고 있으며, 게이트 밸브(140)를 통해 기판(200)을 반입시킨 상태에서 리프트핀(미도시)에 의해 하부전극(120)에 기판(200)을 안치하게 된다. 그리고 상부전극(110)에 구비된 샤워헤드(112)를 통해 공정가스를 공정챔버 내부에 공급하고, 상기 공급된 공정가스가 공정챔버 내부에 충진되면 인가 전극에 RF전원을 인가함으로써 기판(200) 표면상에 소정의 공정을 실시하게 된다.
여기서 상기 하부전극(120)의 테두리에서 상부로 돌출된 실드링(130)을 구비시킨 후 상기 실드링(130)의 내측을 경사지게 함으로써 마치 실드링 상에 플라즈마가 담기는 형태를 갖게 되어 플라즈마 가스가 기판(200) 전체면적뿐만 아니라 기판(200)의 엣지 부위까지 균일하게 발생할 수 있게 되며, 그리고 상기 실드링(130)의 경사면을 통해 기판(200)이 하부전극(120)에 안착시 정 위치에 얼라인 될 수 있도록 할 수 있게 된다.
또한, 상기 상부전극(110)의 하부에서 연장되는 실드막(134)을 더 구비시킴으로써 상기 실드링(130)을 이용해 공정가스가 기판(200)이 안치된 공간 이외의 공간으로 확산되는 것을 억제하고, 상기 실드막의 벽면을 따라 실드링측으로 플라즈마를 유도시킴으로써 기판상의 플라즈마 균일도를 더욱 효율적으로 할 수 있게 된다.
이때 상기 실드링(130)은 상기 기판(200)의 반입시 기판(200) 반입 위치를 감안하여 기판(200) 반입시 기판이 실드링(130)의 끝단에 의해 간섭되지 않도록 하고, 또한 상기 게이트 밸브(140)의 투입구(142) 크기를 침범하지 않는 것이 바람직하다.
예컨대 상기 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 투입구(142)의 크기를 A라 하고, 상기 투입구(142)의 상부 끝단에서 상기 상부전극(110)의 하면 끝단까지의 거리를 B라 하며, 그리고 상기 투입구(142)의 하부 끝단에서 상기 하부전극(120)의 상면 끝단까지의 거리를 C라 하였을 때, 상기 기판(200)은 A의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 공정챔버 내부로 반입된다고 가정하면, 상기 상부전극과 투입구 사이 거리 B에 형성되는 실드막(132)은 B의 거리와 같거나 작게 형성될 수 있으며, 작게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 하부전극과 투입구 사이 거리 C에 형성되는 실드링(130)은 C의 거리와 같거나 작게 형성함으로써 가능하게 된다.
그리고, 상기 도면상에 기재하지는 아니하였지만, 상기 상부전극(110) 또는 하부전극(120) 중 어느 한 것에서만 연장시키는 실드링(130) 또는 실드막(132)을 형성시킬 수도 있다.
또한 상기 실드링(130)을 상부전극(110)에서 외측으로 경사지게 구비시킬 수도 있다.
그리고, 상기 실드링(130)과 실드막(132)은 RF전원에 의해 발생되는 플라즈마와 전압으로부터 보호될 수 있는 절연체로 구성될 수 있으며, 실리카(SiO2)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 이를 참조하면, 상기 공정챔버(100) 내측벽면과 상부전극(110)의 사이에 내부가 비어 있는 실드링(134)을 구비시키고 상기 실드링(134) 내부 공간부(134a)를 대기압 상태로 유지시켜 전기적인 절연 상태를 만듬으로써 공정챔버와 전극 사이의 플라즈마 손실을 방지할 수 있데 된다. 또한 상기 실드링에 공간부를 형성시킴으로써 원가 절감의 효과를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 상기 실드링(134)은 RF전원에 의해 발생되는 플라즈마와 전압으로부터 보호될 수 있는 절연체로 구성될 수 있으며, 실리카(SiO2)를 사용하는 것이 바람직하다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 고안의 취지와 범위에 포함된다.
본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 플라즈마 가스가 챔버 내부에서 균일하게 발생할 수 있도록 함과 동시에 기판 엣지 부위 상에 균일한 플라즈마가 발생할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 실드막을 이용해 기판의 엣지부위로 플라즈마 가스가 유도되도록 함으로써 기판 표면의 플라즈마 발생을 더욱 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 대기압 공간을 갖는 별도의 공간을 형성시켜 전기적으로 절연을 함으로써 챔버와 전극 사이의 플라즈마 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 공정챔버 내부에 상부전극과 하부전극을 구비하며, 상기 전극 중 어느 하나에는 RF전원에 의해 전압이 걸리고, 대향되는 전극은 접지된 상태에서 공정가스에 의해 기판 표면상에 소정의 공정을 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    공정가스를 기판 표면상에 안내되도록 하는 상기 상부전극 하부로부터 연장되어 형성되는 실드막;을 포함하며,
    상기 실드막은 절연체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  2. 공정챔버 내부에 상부전극과 하부전극을 구비하며, 상기 전극 중 어느 하나에는 RF전원에 의해 전압이 걸리고, 대향되는 전극은 접지된 상태에서 공정가스에 의해 기판 표면상에 소정의 공정을 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 챔버 내벽면과 상부전극의 사이에 위치되며, 그 내부가 대기압 상태로 유지는 실드링을 포함하는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부전극 상면 테두리로부터 상부로 돌출 형성된 하부전극실드링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부전극실드링은 상기 기판을 하부전극의 상면상에 얼라인되도록 하는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부전극실드링은 상기 공정챔버 내부로 반입되는 기판과 상호 간섭이 일어나지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실드막은 상기 상부전극에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부전극실드링은 상기 하부전극에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  8. 삭제
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 실드링은 절연체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연체는 실리카(SiO2)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일한 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 처리장치.
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