KR100906950B1 - 원격 플라즈마 발생기를 구비하는 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격 플라즈마 발생기를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 발열에 의한 원격 플라즈마 발생기 포트(Remote Plasma Generator port : RPG port) 및 그 주변 장치의 손상을 방지한다. 이를 위해 플라즈마 처리 장치는 원격 플라즈마 발생기 포트를 냉각하는 냉각 장치를 구비한다. 냉각 장치는 방열판 및 냉각팬을 포함한다. 본 발명에 의하면, 원격 플라즈마 발생기 포트 및 그 연결 부위에 구비되는 주변 장치의 손상을 방지함으로써, 원격 플라즈마 발생기의 효율을 향상시킬 수 있다.

플라즈마 처리 장치, RPG, RPG 포트, 발열, 냉각 장치

Description

원격 플라즈마 발생기를 구비하는 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS WITH REMOTE PLASMA GENERATOR}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 원격 플라즈마 발생기를 구비하는 플라즈마 처리 장치에서, 플라즈마를 이용한 증착 공정 또는 식각 공정 후 공정 챔버를 세정할 때, 발생되는 발열 현상에 의한 원격 플라즈마 발생기 포트(Remote Plasma Generator port : RPG port) 및 그 주변 장치의 손상을 방지하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 설비 중 플라즈마를 이용하여 공정을 처리하는 플라즈마 처리 장치는 예를 들어, 화학 기상 증착(Chemical Vopar Deposition : CVD) 설비, 에칭(etching) 설비 및 애싱(ashing) 설비 등이 포함된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 플라즈마 처리 장치(10)는 식각 공정 후 공정 챔버(20)의 내부를 세정하거나 반도체 기판에 막을 증착시키기 위하여, 소스 가스(또는 세정 가스)를 공급받아서 라디컬을 발생시키는 라디컬 발생기(radical generator)를 이용한다. 예를 들어, 라디컬 발생기는 원격 플라즈마 발생기(Remote Plasma Generator : RPG)(12)를 이용한다. 이를 위해 공정 챔버(20)는 원격으로 소스 가스의 공급하기 위해서 상부에 RPG 포트(14)를 구비하고, RPG 포트(14)를 통해 원격 플라즈마 발생기(12)와 도킹 어댑터(16)가 결합되고, 도킹 어댑터(16)를 통해 챔버 리드(18)에 결합된다. 공정 챔버(20)는 상부에 챔버 리드(18)와 결합되고 도킹 어댑터(16)로부터 공급되는 라디칼을 세정 또는 증착 공정을 위해 공정 챔버(20) 내부로 균일하게 분사하는 다수의 분사공들이 형성된 배플 플레이트(미도시됨)를 구비한다. 여기서 참조번호 22는 반도체 기판이 반입, 반출되는 투입구이다.

플라즈마 처리 장치 예를 들어, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 설비(10)는 RPG 포트(14)를 통해 공정 챔버(20)와 원격 플라즈마 발생기(12)가 연결된다. 원격 플라즈마 발생기(12)는 소스 가스를 받아서 고전력(예를 들어, 약 8 Kw ~ 15 Kw 정도)에 의해 분해하고, 분해된 이온과 라디컬들을 RPG 포트(14)를 통해 공정 챔버(20) 내부로 유입시킨다. 이 때, 라디컬은 반응성이 매우 활발하므로 발열이 심해서, RPG 포트(14)와, RPG 포트(14)와 원격 플라즈마 발생기(12)가 연결되는 부위와, RPG 포트(14)와 도킹 어댑터(16)가 연결되는 부위에 구비되는 실링 부재(예를 들어, 오링 등)(30, 32)가 쉽게 열화되어 크게 손상된다. 그 결과, 원격 플라즈마 발생기(12)의 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 원격 플라즈마 발생기의 효율을 향상시키기 위하여 원격 플라즈마 발생기 포트의 냉각 장치를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원격 플라즈마 발생기 포트 및 그 연결 부위에 구비되는 주변 장치의 손상을 방지하기 위한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 이용한 증착 공정 또는 식각 공정 후 공정 챔버를 세정할 때, 발생되는 발열 현상에 의한 원격 플라즈마 발생기 포트 및 그 연결 부위에 구비되는 주변 장치의 손상을 방지하기 위해, 원격 플라즈마 발생기 포트를 냉각하는 냉각 장치를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 플라즈마 처리 장치는 원격 플라즈마 발생기 포트 및 그 연결 부위에 구비되는 주변 장치의 손상을 방지함으로써, 원격 플라즈마 발생기의 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 공정 챔버와; 세정 가스를 받아서 라디컬을 발생시켜서 상기 세정 가스를 분해하는 원격 플라즈마 발생기와; 상기 공정 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기를 연결시키고, 상기 원격 플라즈마 발생기로부터 상기 분해된 세정 가스를 상기 공정 챔버로 유입시키는 원격 플라즈마 발생기 포트 및; 상기 분해된 세정 가스를 상기 공정 챔버로 유입될 때, 상기 원격 플라즈마 발 생기 포트에 발생되는 발열을 냉각시키는 냉각 장치를 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 원격 플라즈마 발생기 포트의 외부면에 설치되는 방열판으로 구비된다.

다른 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 방열판 일측에 설치되는 냉각팬을 더 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는; 상기 공정 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기 사이에 구비되어 상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 공정 챔버의 상부를 결합하는 도킹 어댑터와; 상기 도킹 어댑터에 상기 원격 플라즈마 발생기를 고정 지지하는 복수 개의 지지부재 및; 상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 원격 플라즈마 발생기 포트 및 상기 도킹 어댑터가 연결되는 부위에 구비되는 복수 개의 실링부재를 더 포함하되; 상기 냉각 장치는 상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 도킹 어댑터 사이의 상기 원격 플라즈마 발생기 포트의 외부면에 설치되어, 상기 원격 플라즈마 발생기 포트 및 상기 실링부재의 손상을 방지하도록 냉각한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치는 방열판으로 구비된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 방열판 일측에 설치되는 냉각팬을 더 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 원격 플라즈마 발생기 포트 및 그 연결 부위에 구비되는 주변 장치의 손상을 방지하기 위해, 원격 플라즈 마 발생기 포트를 냉각하는 냉각 장치를 구비함으로써, 원격 플라즈마 발생기 포트 및 그 연결 부위에 구비되는 주변 장치의 손상을 방지함으로써, 원격 플라즈마 발생기의 효율을 향상시킬 수 있다.

그러므로 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 냉각 장치를 구비하여 원격 플라즈마 발생기 포트의 발열 현상을 방지하여 공정 사고를 최소화하고 플라즈마 처리 장치에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 이 실시예의 플라즈마 처리 장치(100)는 플라즈마를 이용한 증착 공정 또는 식각 공정 후 공정 챔버를 세정할 때, 발생되는 발열 현상에 의한 손상을 방지하기 위하여, 원격 플라즈마 발생기(RPG) 포트(112)를 냉각시키는 냉각 장치(110)를 구비한다. 냉각 장치(110)는 예컨대, 외부와 접촉되는 면 적이 증가되는 방열판 형상으로 구비되어, RPG 포트(112) 외주면에 설치되어 RPG 포트(112)를 냉각시킨다.

구체적으로, 플라즈마 처리 장치(100)는 예컨대, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 설비로서, 처리 공간을 형성하는 공정 챔버(120)와, 반도체 기판에 막을 증착하거나 식각 공정 후 공정 챔버(120) 내부를 세정하기 위하여 소스 가스(또는 세정 가스)를 공급받아서 라디컬을 생성하여 가스를 분해하는 원격 플라즈마 발생기(Remote Plasma Generator : RPG)(102) 및, 공정 챔버(120)와 원격 플라즈마 발생기(102)를 연결하는 RPG 포트(112)를 포함한다. 즉, 플라즈마 처리 장치(100)는 공정 챔버(120)의 상부에 구비되는 챔버 리드(chamber lid)(108)와 원격 플라즈마 발생기(102) 사이에 RPG 포트(112) 및 도킹 어댑터(docking adaptor)(104)를 구비하고, 이들을 통하여 상호 결합된다.

도킹 어댑터(104)는 예컨대, 알루미늄과 같은 금속 물질로 구비되며, 원격 플라즈마 발생기(102)에서 생성된 라디칼에 의해 분해된 소스 가스가 공정 챔버(120)로 이동되도록 상부가 밀폐되고 하부가 개방되는 원통형으로 구비된다.

또 플라즈마 처리 장치(100)는 RPG 포트(112)와 도킹 어댑터(104) 사이에 설치되어 원격 플라즈마 발생기(102)를 도킹 어댑터(104)에 고정 지지하는 복수 개의 지지부재(106)를 포함한다.

그리고 플라즈마 처리 장치(100)는 RPG 포트(112)의 상부와 원격 플라즈마 발생기(102), 그리고 RPG 포트(112)의 하부와 도킹 어댑터(104)가 연결되는 부위에 밀폐를 위한 복수 개의 실링부재(130, 132)(예를 들어, 오링)가 구비된다.

그러므로 플라즈마 처리 장치(100)는 원격 플라즈마 발생기(102)에서 생성되는 라디컬(radical)을 이용하여 식각 공정 후 공정 챔버(120) 내부를 세정하거나, 투입구(122)를 통해 공정 챔버(120) 내부에 로딩된 반도체 기판 상에 막을 증착한다. 예를 들어, 원격 플라즈마 발생기(102)는 소스 가스(또는 세정 가스) 예를 들어, 세정 공정을 처리하기 위하여 NF3, Ar 가스 등을 공급받고, 증착 공정을 처리하기 위해 SiH4, Ar 가스 등을 공급받아서 라디컬을 발생시킨다. 이 때, 원격 플라즈마 발생기(102)는 약 8 kW 이상의 고전력을 출력시킨다. 따라서 플라즈마 처리 장치(100)는 원격 플라즈마 발생기(102)에서 생성된 라디컬을 이용하여 소스 가스를 분해하고 분해된 가스들을 공정 챔버(120) 내부로 공급하여 플라즈마 분위기를 형성한다.

그리고 RPG 포트(112)는 원격 플라즈마 발생기(102)로부터 발생된 라디컬에 의해 발열 현상이 발생된다. 이러한 현상은 원격 플라즈마 발생기(102)의 출력이 증가할수록 빈번히 발생된다.

따라서 본 발명의 플라즈마 처리 장치(100)는 발열 현상에 의해 RPG 포트(112) 및 그 주변 장치(즉, 실링부재)(130, 132)들이 손상되는 것을 방지하고, 원격 플라즈마 발생기(102)의 효율을 향상시키기 위해 RPG 포트(112) 외부면에 냉각 장치(110)를 구비함으로써, 발열 현상으로 인한 공정 사고를 최소화하여 플라즈마 처리 장치(100)에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.

그리고 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 실시예의 플라즈마 처리 장치(100')는 도 4의 실시예와 동 일한 기능의 구성 요소들에 대해서 동일한 참조 번호를 기재하고, 이들 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

즉, 도 5를 참조하면, 이 실시예의 플라즈마 처리 장치(100')는 냉각 효율을 증가시키기 위하여, 도 4의 냉각 장치(110) 즉, 방열판 일측에 냉각팬(140)을 더 구비한다.

따라서 플라즈마 처리 장치(100')는 필요한 경우, 예를 들어, 원격 플라즈마 발생기(102)로부터 도 4의 것보다 더 높은 전력을 출력하는 경우, 방열판(110)과 함께 냉각팬(140)을 구동시켜서 냉각 효율을 향상시킨다.

이상에서, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 사시도;

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 사시도;

도 4는 도 3에 도시된 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면; 그리고

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100, 100' : 플라즈마 처리 장치 102 : 원격 플라즈마 발생기

104 : 도킹 어댑터 106 : 지지부재

108 : 챔버 리드 110 : 냉각 장치(방열판)

112 : RPG 포트 120 : 공정 챔버

130, 132 : 실링부재 140 : 냉각팬

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 플라즈마 처리 장치에 있어서:

   공정 챔버와;

   가스를 받아서 라디컬을 발생시켜서 상기 가스를 분해하는 원격 플라즈마 발생기와;

   상기 공정 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기를 연결시키고, 상기 원격 플라즈마 발생기로부터 상기 분해된 가스를 상기 공정 챔버로 유입시키는 원격 플라즈마 발생기 포트 및;

   상기 분해된 가스를 상기 공정 챔버로 유입될 때, 상기 원격 플라즈마 발생기 포트에 발생되는 발열을 냉각시키는 냉각 장치를 포함하되;

   상기 냉각 장치는 상기 원격 플라즈마 발생기 포트의 외부면에 설치되는 방열판과, 상기 방열판 일측에 설치되는 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. 플라즈마 처리 장치에 있어서:

   공정 챔버와;

   가스를 받아서 라디컬을 발생시켜서 상기 가스를 분해하는 원격 플라즈마 발생기와;

   상기 공정 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기를 연결시키고, 상기 원격 플라즈마 발생기로부터 상기 분해된 가스를 상기 공정 챔버로 유입시키는 원격 플라즈마 발생기 포트와;

   상기 분해된 가스를 상기 공정 챔버로 유입될 때, 상기 원격 플라즈마 발생기 포트에 발생되는 발열을 냉각시키는 냉각 장치와;

   상기 공정 챔버와 상기 원격 플라즈마 발생기 사이에 구비되어 상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 공정 챔버의 상부를 결합하는 도킹 어댑터와;

   상기 도킹 어댑터에 상기 원격 플라즈마 발생기를 고정 지지하는 복수 개의 지지부재 및;

   상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 원격 플라즈마 발생기 포트 및 상기 도킹 어댑터가 연결되는 부위에 구비되는 복수 개의 실링부재를 포함하되;

   상기 냉각 장치는 상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 도킹 어댑터 사이의 상기 원격 플라즈마 발생기 포트의 외부면에 설치되어, 상기 원격 플라즈마 발생기 포트 및 상기 실링부재의 손상을 방지하도록 냉각하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 냉각 장치는 방열판으로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 냉각 장치는 상기 방열판 일측에 설치되는 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.

Images