KR100943432B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 기판 중앙에서 균일하게 발생되도록 유도하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 챔버 내부에 전극이 구비되는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내벽과 전극과의 사이에서 각각이 수평선상으로 개재되는 배플; 상기 챔버의 내벽 사방에 구비되는 월 라이너(Wall liner); 상기 배플 및 월 라이너에 각각 연결되면서 전류의 양을 조절하는 임피던스 조절수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치, 기판, 기생 플라즈마, 균일, 임피던스 조절수단

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 측단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

120a, 120b : 배플

122a, 122b, 126 : 임피던스 조절수단

124 : 월 라이너(Wall liner)

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 기판 중앙에서 균일하게 발생되도록 유도하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

반도체 장치, 액정표시 장치 등의 제조 프로세스에는, 플라즈마를 사용하여 기판의 표면을 처리하는 플라즈마 처리장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치로는, 기판에 에칭을 실시하는 플라즈마 에칭 장치나, 화학적 기상 성장(Chemical Vapor Deposition : CVD)을 실시하는 플라즈마 CVD 장치 등을 예로 들 수 있다.

이러한 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 상태와 대기압 상태가 반복적으로 수행되는 상, 하부챔버(10, 12)와 상기 상, 하부챔버(10, 12)내 상, 하측에 서로 평행하게 대향되는 2개의 평판 전극(14, 16)을 구비한다. 2개의 전극 중 하부 전극(16) 상에는 기판(도면에 미도시)이 탑재된다. 따라서 이 하부 전극(16)을 기판 탑재대라고도 한다.

여기서, 상기 상부 전극(14)은 상기 하부 전극(16)과 대향되는 위치에 마련된다. 상기 상부 전극(14)은 전극으로서의 역할뿐만 아니라, 양 전극 사이에 공정가스를 공급하는 공정가스 공급부의 역할도 수행한다.

그리고 상기 하부 전극(16)에는 방전을 통해 공정가스를 플라즈마화 할 수 있도록 이 전극에 RF 전원을 공급하는 RF전원공급기(18)가 마련되되 여기에서 RF전원공급기(18)는 일반적으로 RF 제네레이터(generator)로 불리며, 플라즈마 처리장치에 필요한 특정한 주파수의 RF 전력을 발생시키는 구성요소이다.

따라서, 상기 상부 전극(14)의 샤워 헤드를 통해서 공정가스가 상, 하부 전극(14, 16) 사이의 공간으로 균일하게 공급되고, 공급된 공정가스는 RF전원공급기(18)로부터 상기 상, 하부 전극(14, 16)으로의 고주파 전원의 인가에 의해 플라즈마화 되고, 이 플라즈마에 의해 기판의 표면이 처리된다.

한편, 상기 RF전원공급기(18)를 설치하는 위치가 상부 전극(14) 또는 하부 전극(16) 또는 상, 하부 전극(14, 16) 모두 또는 상, 하부 전극(14, 16) 중 어느 하나에 복수개를 구비하는 과정에서 상기 하부 전극(16)에 이 RF전원공급기(18)를 구비하는 RIE(Reactive Ion Etching) 방식과, 상기 상부 전극(14)에 RF전원공급기(18)를 구비하는 PE(Plasma Etching) 방식과, 상, 하부 전극(14, 16) 모두 RF전원공급기(18)를 구비하는 멀티(Multi) 방식 및 상, 하부 전극(14, 16) 중 어느 하나에 RF전원공급기(18)를 복수개 구비하는 듀얼(Dual) 방식이 있다.

그리고 상기 상, 하부 챔버(10, 12)의 내측벽과 상, 하부 전극(14, 16)과의 이격 공간에 구비되어 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 상, 하부 챔버(10, 12) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 상, 하부 챔버(10, 12) 외부로 배기시키도록 상기 상, 하부 챔버(10, 12) 천장과 바닥의 배기구(도면에 미도시)에 마련되는 배기 유닛(도면에 미도시)과의 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후 상, 하부 챔버(10, 12) 상부면 및 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출되는 배플(Baffle : 20a, 20b)이 마련된다. 여기서, 상기 배플(20a, 20b)은 적정 간격으로 배열되는 슬릿(Slit : 도면에 미도시)이 다수개 형성된다.

그러나 상기 기판의 공정 수행시 상, 하부 전극(14, 16)의 사이 공간과 함께 배플(20a, 20b) 및 상, 하부 챔버(10, 12)의 내벽까지 플라즈마에 노출되므로 기판이 위치되는 상, 하부 전극(14, 16)을 제외한 가장자리 즉, 상기 배플(20a, 20b)이 구비된 둘레 공간에는 플라즈마가 기생하게 되며, 결국, 기판이 균일한 공정처리를 받지 못하여 공정 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적 은 상, 하부 전극을 제외한 나머지 부분인 배플과 월 라이너에 흐르는 전류의 양을 조절하여 플라즈마 균일성을 확보할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버 내부에 전극이 구비되는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내벽과 전극과의 사이에서 각각이 수평선상으로 개재되는 배플; 상기 챔버의 내벽 사방에 구비되는 월 라이너(Wall liner); 상기 배플 및 월 라이너에 각각 연결되면서 전류의 양을 조절하는 임피던스 조절수단; 을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 챔버 내부에서 상기 전극을 제외한 나머지 부분인 배플과 상기 챔버 내벽에 구비되는 월 라이너에 전류의 양을 영역별로 조절할 수 있도록 임피던스 조절수단을 개별적으로 제어할 수 있도록 구비하여 플라즈마가 기생하는 것을 방지함은 물론 플라즈마 발생시 균일성을 향상시키므로 바람직하다.

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

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 상, 하부 챔버(110, 112)와 상, 하부 전극(114, 116)과 상, 하 배플(120a, 120b)과 RF전원공급기(118) 및 임피던스 조절수단(122a, 122b, 126)으로 구 성되며, 상기 상, 하부 챔버(110, 112)와 상기 상, 하부 전극(114, 116)과 상기 상, 하 배플(120a, 120b) 및 상기 RF전원공급기(118)는 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 임피던스(impedance) 조절수단(122a, 122b, 126)은 가변 콘덴서로 상기 상부 챔버(110) 내벽 그리고 상부 전극(114)과의 공간에 수평선상으로 구비되는 배플(120a)과, 상기 하부 챔버(112) 내벽 그리고 하부 전극(116)과의 공간에 수평선상으로 구비되는 배플(120b) 및 상기 하부 챔버(112)의 내벽 둘레 즉, 상하 배플(120a, 120b)과 소정거리 이격되며 서로 연결된 상태로 사방에 구비되는 월 라이너(Wall liner : 124)에 각각 연결된다.

즉, 상기 임피던스 조절수단(122a, 122b, 126)이 기판이 위치되는 상, 하부 전극(114, 116)의 사이를 제외한 나머지 배플(120a, 120b) 및 월 라이너(124)에 각각 연결되어 각각의 상기 배플(120a, 120b) 및 각각의 상기 월 라이너(124)에 흐르는 전류의 양을 독립적으로 조절하게 된다.

더욱이, 상기 배플(120a, 120b)은 사각 틀 형상으로 형성되므로 각 변마다 독립적으로 임피던스 조절수단(122a, 122b)을 구비하고 상기 월 라이너(124)도 마찬가지로 하부 챔버(112)의 내벽 사방에 구비되므로 각 변마다 독립적으로 임피던스 조절수단(126)을 구비한다.

결국, 상기 배플(120a, 120b) 및 월 라이너(124)를 서로 개별적으로 조절하고 상기 배플(120a, 120b) 및 월 라이너(124) 각각도 각 변마다 개별적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.

상기 월 라이너(124)는 도체로 상하 대향되는 배플(120a, 120b)의 대향면 가장자리를 따라 상기 배플(120a, 120b)에 근접한 상태로 구비되며, 선택적으로 조절하기 위해 서로 접촉시키지 않는다.

한편, 상기 기판의 전후좌우 중 어느 한 공간의 플라즈마의 발생 여부 및 발생량을 제어하려면 그 공간에 위치된 상하 배플(120a, 120b)과 그에 인접한 월 라이너(124)에 연결되는 임피던스 조절수단(122a, 122b, 124)을 각각 조절하면 된다.

즉, 상기 임피던스 조절수단(122a, 122b, 124)을 조절하여 어느 한 배플(120a, 120b)과 그에 인접한 월 라이너(124)에 흐르는 전류의 양을 크게 하면 이 공간에서 플라즈마가 발생되지 않고 음이온이 차징(Charging)되어 임피던스 조절수단(122a, 122b, 124)을 통해 접지되므로 결국, 상기 임피던스 조절수단(122a, 122b, 124)이 차징량을 제어하는 것이다.

반대로, 상기 임피던스 조절수단(122a, 122b, 124)을 조절하여 어느 한 배플(120a, 120b)과 그에 인접한 월 라이너(124)에 흐르는 전류의 양을 적게 하면 이 공간에서 플라즈마가 발생된다.

이렇게 서로 이웃한 배플(120a, 120b) 및 월 라이너(124)에 흐르는 전류의 양을 상기 임피던스 조절수단(122a, 122b, 124)에 의해 제어하여 플라즈마를 활성화하거나 발생하지 않도록 함에 따라 결국 플라즈마의 발생 범위를 조절할 수 있게 되며 기판이 공정 수행되는 상, 하부 전극(114, 116)의 사이에 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서의 상기 RF전원공급기(118)는 RIE(Reactive Ion Etching) 방식과, PE(Plasma Etching) 방식과, 멀티(Multi) 방식 및 듀얼(Dual) 방식에 모두 적용할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 배플과 상기 하부 챔버 내벽 사방에 구비되는 월 라이너에 개별적으로 임피던스 조절수단을 구비하여 이 임피던스 조절수단에 의해 특정 공간에 구비되는 배플 및 월 라이너에 흐르는 전류의 양을 제어함에 따라 플라즈마의 형성 위치의 조절이 가능하며 그에 따라 플라즈마 균일성을 확보하여 공정 수율을 상승시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 챔버 내부에 전극이 구비되는 플라즈마 처리장치에 있어서,

   상기 챔버 내벽과 전극과의 사이에서 각각이 수평선상으로 개재되는 배플;

   상기 챔버의 내벽 사방에 각각 구비되는 월 라이너(Wall liner);

   상기 배플의 각 변 및 상기 월 라이너의 각 변마다 독립적으로 각각 연결되어 상기 배플의 각 변과 상기 월 라이너의 각 변에 흐르는 전류 양을 개별적으로 조절하는 임피던스 조절수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 월 라이너는,

   도체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 월 라이너는,

   상하 대향되는 배플의 가장자리를 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 임피던스 조절수단은,

   가변 콘덴서인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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