KR100992392B1

KR100992392B1 - 플라즈마 반응장치

Info

Publication number: KR100992392B1
Application number: KR1020080043422A
Authority: KR
Inventors: 박근주; 고성용; 채환국; 김기현; 이원묵
Original assignee: 주식회사 디엠에스
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2010-11-05
Also published as: TW200952070A; US8158068B2; US20090280040A1; CN101577216B; CN101577216A; TWI407505B; KR20090117395A

Abstract

본 발명은 대구경 웨이퍼를 가공하는 플라즈마 반응장치에 관한 것으로서, 플라즈마 반응공간을 형성하는 챔버와 상기 챔버 내측에 설치되는 케소드 어셈블리 및 베플 플레이트로 구성하되, 상기 케소드 어셈블리는 기판이 챔버 내측 중앙부에 위치하도록 챔버의 일측 벽면에 설치되는 케소드지지축의 단부에 기판지지체를 구비하고, 상기 베플 플레이트는 상기 기판지지체의 둘레를 따라 설치하되, 상기 챔버 내의 반응가스가 배출되도록 통기구를 형성하며, 상기 통기구는 반응가스가 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편으로 적게 배출되도록 비대칭으로 배열되게 함으로써, 반응가스가 균일하게 효과적으로 배출될 수 있게 하여 챔버 내의 플라즈마의 균일도를 향상시켜 에칭(Etching, 식각) 가공 공정 등에서 기판의 에칭율(Etching Rate)의 균일도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 반응장치에 관한 것이다.

챔버, 플라즈마, 케소드 어셈블리

Description

플라즈마 반응장치{A plasma chemical reactor}

본 발명은 대구경 웨이퍼를 가공하는 플라즈마 반응장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 챔버와 챔버 일측 벽면에 외팔보 형태로 지지되어 기판을 지지하는 케소드 어셈블리 및 반응가스를 배출시키는 베플 플레이트로 구성하되, 상기 베플 플레이트는 반응가스가 배출되는 통기구가 비대칭으로 배열되게 하여 비대칭 구조의 케소드 어셈블리 하에서도 배기가스가 균일하게 배출될 수 있게 함으로써, 챔버 내의 플라즈마 균일도를 향상시켜 에칭(Etching, 식각) 가공 공정 등에서 기판의 에칭율(Etching Rate)의 균일도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 반응장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 집적회로 소자에 사용되는 대구경 웨이퍼나 액정표시장치(LCD:liquid crystal display)에 사용되는 주요 부품인 유리 기판 등은 표면에 여러 박막층이 형성되고, 또한 박막의 일부분만을 선택적으로 제거함으로써, 표면에 원하는 형태의 초미세 구조물이 형성되게 하여 복잡한 구조의 회로나 박막층이 형성되게 한 것으로서, 이때 박막제조는 세척공정, 증착공정, 포토리소그래 피(photolithography)공정, 도금공정, 식각(etching)공정 등 많은 제조공정을 통해 이루어지게 된다.

상기와 같은 다양한 처리공정들은 웨이퍼나 기판을 외부와 격리시킬 수 있는 처리장치인 챔버(chamber) 또는 반응로 내에서 주로 이루지게 된다.

상기와 같은 공정들 중 특히 식각(etching)공정은 챔버나 반응로 내에 반응가스(CF₄,CI₂,HBr 등)을 분사시킴으로써 플라즈마 상태에서의 화학반응을 통해 웨이퍼 표면에서 원하는 물질을 제거하는 공정으로서, 포토레지스트(photoresist) 패턴을 마스크로 하여 포토레지스트로 덮여 있지 않은 부분을 선택적으로 제거함으로써, 기판상에 미세회로를 형성하는 공정이기 때문에 기판 전체 표면에 대해 에칭 균일도(Etching Uniformity)를 유지하는 것이 무엇보다도 중요하다.

따라서 에칭 균일도의 향상과 공정 불량의 방지를 위해 챔버 내에 형성되는 플라즈마가 기판 전체 표면에서 균일하게 형성되어 접촉될 수 있게 하여야 한다.

그러나 종래의 플라즈마 반응장치는 기판을 지지하는 캐소드 어셈블리가 챔버 일측 벽면에 설치되는 케소드지지축에 의해 외팔보 형태로 지지됨으로써, 케소드 어셈블리가 챔버 내에서 좌,우 비대칭 구조로 설치되게 되어 다음과 같은 문제점들이 발생하였다.

첫째, 플라즈마 반응 후 발생되는 반응가스나 폴리머(polymer) 또는 미립자(particle)가 챔버 하측으로 배기될 때 케소드 어셈블리를 지지하는 케소드지지축에 의해 방해를 받게 됨으로써, 배기 가스가 케소드 어셈블리의 둘레를 따라 균일하게 효과적으로 배출되지 않게 되는 문제점이 있었고, 둘째, 반응가스가 배출될 때 일측에서 케소드지지축에 의해 저항을 받게 됨으로써, 반응가스의 불균일한 배출에 의해 플라즈마가 기판 표면에 균일하게 형성될 수 없어 에칭(Etching, 식각) 가공 공정 등에서 에칭율(Etching Rate)이 불균일하게 형성되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 챔버 내의 기판지지체의 둘레를 따라 반응가스를 배출시키는 베플 플레이트를 설치하되, 반응가스가 균일하게 배출될 수 있도록 상기 베플 플레이트에 형성되는 통기구를 비대칭으로 배열 형성함으로써, 반응가스가 기판지지체의 주변을 따라 균일하게 효과적으로 배출될 수 있게 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판 표면에 형성되는 플라즈마가 균일하게 유지되도록 함으로써, 에칭(Etching, 식각) 가공 공정 등에서 기판 전체 표면에서의 에칭율(Etching Rate)이 균일하게 형성되어 가공 균일도를 향상시킬 수 있게 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플라즈마 반응공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버의 벽면에 일측이 결합되는 케소드지지축과 상기 케소드지지축의 타측에 결합되어 기판이 상기 챔버 내측의 중앙부에 위치하도록 상기 기판을 지지하는 기판지지체로 구성된 캐소드 어셈블리, 및 상기 챔버의 반응공간이 상부와 하부로 분리되도록 상기 기판지지체에 외삽되어 결합되며 반응가스가 통과될 수 있도록 다수개의 통기구를 이격되게 배열하여 관통 형성하되 상기 통기구는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 통기 면적이 작게 형성되도록 비대칭으로 배열 형 성되는 베플 플레이트를 포함하여 구성된다.

본 발명의 상기 베플 플레이트의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 형성하되, 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯 간의 이격거리가 더 크게 형성된다.

또한 상기 통기구는 방사상으로 이격되게 등간격으로 배열되는 다수개의 슬롯으로 형성하되, 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 외곽이 타원형으로 형성되게 할 수 있다.

또 상기 통기구는 방사상으로 이격되게 등간격으로 배열되는 다수개의 슬롯으로 형성하되, 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 내측으로부터 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 중심점이 케소드지지축의 반대측 편으로 편심되게 위치하도록 형성되게 할 수 있다.

또 상기 통기구는 이격되게 배열되는 다수개의 원통으로 형성하되, 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 상기 원통 간의 이격거리가 더 크게 형성되게 할 수 있다.

또한 본 발명은 플라즈마 반응공간을 형성하는 챔버, 상기 챔버의 벽면에 일측이 결합되는 케소드지지축과 상기 케소드지지축의 타측에 결합되어 기판이 상기 챔버 내측의 중앙부에 위치하도록 상기 기판을 지지하는 기판지지체로 구성된 캐소드 어셈블리, 및 상기 챔버의 반응공간이 상부와 하부로 분리되도록 상기 기판지지체에 상,하로 이격되게 외삽되어 설치되고 상기 챔버 내의 반응가스가 통과될 수 있도록 이격되게 배열되어 관통 형성된 다수개의 통기구가 각각 구비되는 제1배출판과 제2배출판으로 구성하되 상기 제1배출판과 제2배출판은 상기 반응가스가 통과하는 통기 면적이 서로 상이하게 형성되는 베플 플레이트를 포함하여 구성된다.

또한 본 발명의 상기 베플 플레이트는 상기 제1배출판과 제2배출판이 상기 기판지지체에 외삽되어 결합되는 원통체의 상단부와 하단부에 각각 형성되어 일체화 되게 할 수 있다.

또 본 발명의 상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 등간격으로 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판의 슬롯의 간격이 서로 상이하게 형성될 수 있다.

또 상기 제1,2배출판의 통기구는 이격되게 배열되는 다수개의 원통으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 원통 간의 이격거리가 더 크게 형성될 수 있다.

또 상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯 간의 이격거리가 더 크게 형성된다.

또한 상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 외곽이 타원형으로 형성되게 할 수도 있다.

또 상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬 롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 내측으로부터 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 중심점이 케소드지지축의 반대측 편으로 편심되게 위치하도록 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 첫째, 반응가스가 비대칭 구조의 케소드 어셈블리의 주변을 따라 균일하게 배출될 수 있어 반응가스가 효과적으로 배출됨으로써, 공정 불량을 최소화하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 기판 표면에 형성되는 플라즈마가 균일하게 유지될 수 있게 되어 에칭(Etching, 식각) 가공 공정 등에서 기판 전체 표면의 에칭율(Etching Rate)이 균일하게 형성됨으로써, 기판의 에칭 균일도(Etching Uniformity)를 현저히 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 측단면도를 나타낸 것이고, 도 2a 내지 도 2c는 베플 플레이트의 각각의 실시예의 평면도를 각각 나타낸 것이다..

도시된 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 반응공간을 제공하는 챔버(1)와 챔버(1) 내에 설치되는 케소드 어셈블리(10) 및 베플 플레이트(20)로 구성된다.

챔버(1)는 내부에 플라즈마 반응공간을 형성하는 것으로서, 상부 중앙에는 반응가스가 분사되는 분사구(2)가 형성되고, 하부 중앙에는 반응가스가 외부로 배출되는 배기구(7)가 형성된다.

또한 챔버(1) 상부에는 고주파전원(RF)의 상부전극(6)이 구비된다.

한편 캐소드 어셈블리(10)는 기판(50)이 수평 상태로 챔버(1) 내부에 위치할 수 있도록 기판(50)을 지지함과 동시에 고주파전원(RF)의 하부전극을 형성하는 것으로서, 기판지지체(15)와 케소드지지축(13) 및 고정플레이트(12)로 구성된다.

기판지지체(15)는 기판(50)이 챔버 내측 중앙부에 위치할 수 있게 기판(50)을 지지하게 되며, 상측에는 기판(50)이 놓여지는 하부전극(16)이 구비된다.

이때 하부전극(16)은 고주파전원(RF)의 음극을 형성하여 챔버(1) 내부로 분사되는 반응가스를 플라즈마 상태로 변환시킴으로써, 기판(50) 표면이 플라즈마에 의해 가공 처리되도록 하는 것이다.

고주파전원(RF)은 챔버(1) 상측부의 상부전극(6)과 하부전극(16)에 각각 연결되어 고주파전류를 부가함으로써 반응가스가 플라즈마 상태로 변환될 수 있게 한다.

한편 반응가스는 플라즈마가 기판(50) 표면상에 균일하게 형성되도록 하기 위해 하부전극(16)의 중심과 동일선상에 형성된 분사구(2)를 통해 챔버(1) 내부로 분사되게 된다.

따라서 반응가스는 챔버(1) 내부에서 고주파전원에 의해 플라즈마 상태로 변환되어 기판(50)의 표면과 반응함으로써, 기판(50)을 가공 처리하게 되며, 챔버(1) 하측부에 형성되는 배기구(7)를 통해 외부로 배출된다.

또한 하부전극(16)의 상부에는 기판(50)을 보다 안정적으로 고정시킬 수 있도록 기판(50)을 고정시키는 정전척(도시하지 않음)이 구비될 수 있고, 하부전극(16) 또는 정전척 상면에는 기판(50)을 냉각시키기 위해 헬륨(He) 가스를 순환시키는 가스배관(도시하지 않음)이 설치될 수 있다.

정전척은 정전기의 전위차를 이용하여 전극면과 대상물의 상호간에 형성되는 전기적인 인력에 의해 대상물을 흡착시키는 장치이다.

한편 케소드지지축(13)은 기판지지체(15)를 지지하는 것으로서, 일측이 고정플레이트(12)에 결합되고, 타측은 기판지지체(15)의 외주면에 결합되어 기판지지체(15)를 외팔보 형태로 지지하게 된다.

고정플레이트(12)는 챔버(1)의 일측 벽면에 결합되는 것으로서, 챔버(1)의 일측 벽면에 관통 형성되는 삽입공(8)에 결합된다.

고정플레이트(12)와 챔버(1)의 삽입공(8)은 원형이나 사각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이때 고정플레이트(12)는 삽입공(8)보다 크게 형성되어 삽입공(8)의 둘레를 따라 나사 결합되며, 이때 챔버(1)의 외주면과의 밀착부에는 반응가스가 외부로 누출되는 것이 방지되도록 실링부재(5)가 구비될 수 있다.

한편 베플 플레이트(20)는 플라즈마 반응가스가 챔버(1) 상부에 일정 시간동안 잔류한 후 배출될 수 있게 하는 것으로서, 케소드 어셈블리(10)의 기판지지체(15)에 외삽되어 챔버(1)의 내주면과 기판지지체(15)의 외주면 사이에 형성되는 공간부에 설치된다.

베플 플레이트(20)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 일정 두께를 가진 원형의 링 형태로서, 기판지지체(15)가 삽입 결합될 수 있게 중앙부에 결합공(27)이 관통 형성되고, 외주면은 챔버(1)의 내주면에 대응되게 형성된다.

이때 베플 플레이트(20)의 외주는 원형으로 한정되는 것은 아니며, 챔버(1)의 내주면의 형상에 따라 사각형 등으로 형성될 수도 있을 것이다.

따라서 베플 플레이트(20)의 외주면은 챔버(1)의 내주면을 따라 밀착 결합되고, 결합공(27)의 내주면은 기판지지체(15)의 외주면을 따라 밀착 결합됨으로써, 챔버(1) 내의 반응 공간을 상부와 하부로 분리시키게 된다.

이때 고정플레이트(12)의 내측면에는 챔버(1)의 내주면과 동일한 면이 형성될 수 있도록 단차부(14)가 형성됨으로써, 단차부(14) 내측면이 베플 플레이트(20)의 외주면에 밀착되도록 한다.

베플 플레이트(20)는 압입 결합될 수 있으며, 하측면이 지지될 수 있도록 챔버(1) 내주면이나 기판지지체(15)의 외주면에 일정 높이의 지지턱(도시하지 않음)이 돌출 형성될 수 있다.

한편 베플 플레이트(20)에는 도 2a에 도시된 바와 같이, 통기구(25)가 관통 형성된다.

통기구(25)는 반응가스가 통과하는 부분으로서, 일정 길이의 슬롯(Slot)이 방사상으로 일정 거리 이격되게 배열 형성된다.

이때 도 1에 도시된 바와 같이, 케소드 어셈블리(10)의 케소드지지축(13)은 반응가스의 배출 경로상에 위치하게 됨으로써, 반응가스의 배출을 방해하기 때문에 베플 플레이트(20)에 형성된 슬롯 전체가 등 간격으로 형성되는 경우에는 반응가스는 저항을 받지 않는 케소드지지축(13)의 반대편(도1에 도시된 'A' 측)에 위치하는 슬롯을 통해 보다 많이 배출되게 된다.

따라서 반응가스가 불균일하게 배출됨으로써, 기판(50)의 상부에 형성되는 플라즈마 상태가 균일하게 유지될 수 없게 되는 것이다.

이를 방지하기 위해 베플 플레이트(20)의 통기구(25)는 도 2a에 도시된 바와 같이 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 형성하되, 케소드지지축(13)의 상측 편(도1과 도2a에 각각 도시된 'B' 측)보다 반대측 편(도1과 도2a에 각각 도시된 'A' 측)의 슬롯 간의 이격거리가 더 크게 형성될 수 있도록 슬롯간의 간격을 비대칭으로 형성한다.

따라서 베플 플레이트(20)는 케소드지지축(13)의 반대측 편('A' 측)이 상대적으로 작은 통기 면적을 형성하게 되고, 반응가스는 슬롯간의 이격거리가 보다 크게 형성된 케소드지지축(13)의 반대측 편을 통해서 상대적으로 적게 배출됨으로써, 베플 플레이트(20) 전체적으로 균일하게 배출될 수 있게 되는 것이다.

한편 도 2b와 도 2c는 베플 플레이트의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 케소드지지축(13)의 반대측 편('A' 측)의 통기구(25)를 통해서 반응가스가 보다 적게 배출되도록 슬롯의 길이가 다르게 형성된다.

즉 도 2b에 도시된 바와 같이 베플 플레이트(21)는 통기구(25)를 형성하는 슬롯의 길이가 케소드지지축(13)의 반대측 편('A' 측)으로 이동할 수록 외측으로부 터 순차적으로 작아지도록 형성되어 슬롯들의 전체 외곽이 타원형으로 형성되게 한 것이다.

도 2c는 베플 플레이트(22)의 또 다른 실시 예로서, 통기구(25)를 형성하는 슬롯의 길이가 케소드지지축(13)의 반대측('A' 측) 편으로 이동할 수록 내측으로부터 순차적으로 작아지도록 형성됨으로써, 슬롯 전체의 중심점(22a)은 결합공(27)의 중심과 일치하지 않게 되며, 케소드지지축(13)의 반대측 편('A' 측)으로 편심되게 형성된다.

따라서 베플 플레이트(20)의 통기 면적이 케소드지지축(13)의 반대측('A' 측) 편이 적게 형성됨으로써, 반응가스는 전체적으로 균일하게 배출될 수 있게 되는 것이다.

한편 도 3은 본 발명의 베플 플레이트의 또 다른 실시예의 평면도를 나타낸 것으로서, 통기구(35)가 원통으로 관통 형성되는 구성 이외에는 상기 실시예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

베플 플레이트(30)에 형성된 통기구(35)는 이격되게 배열되는 다수개의 원통으로 형성된다.

이때 원통은 상기 케소드지지축(13)의 상측 편('B' 측)보다 반대측 편('A' 측)의 이격 거리가 더 크게 형성되어 'A' 측의 통기 면적이 'B' 측의 통기 면적보다 상대적으로 작게 형성되게 함으로써, 반응가스가 'A' 측의 통기구(35)를 통해 상대적으로 적게 배출되도록 한 것이다.

한편 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 베플 플레이트가 구비된 개략적인 측단면도를 나타낸 것이고, 도 5는 베플 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 베플 플레이트(40)가 상,하 이단으로 형성되는 구성 이외에는 상기 실시 예와 동일하므로 변경된 구성에 대해서만 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 베플 플레이트(40)는 중앙부에 케소드 어셈블리(10)의 기판지지체(15)가 삽입 결합될 수 있게 결합공(47)이 관통 형성된 지지체(49)와 지지체(49)의 상단부와 하단부의 외주를 따라 각각 돌출 형성되는 제1배출판(45)과 제2배출판(46)으로 구성된다.

지지체(49)는 원통 형상으로 기판지지체(15)에 외삽되어 설치된다.

따라서 도 4에 도시된 바와 같이 베플 플레이트(40)는 제1,2배출판(45,46)이 일체화된 상태로 기판지지체(15)에 외삽되고, 제1,2배출판(45,46)은 상,하로 이격된 상태로 설치되게 된다.

이때 제1,2배출판(45,46)의 외주면은 챔버(1)의 내주면에 각각 대응되게 형성된다.

따라서 결합공(47)의 내주면은 기판지지체(15)의 외주면에 밀착되고, 제1,2배출판(45,46)의 외주면은 챔버(1)의 내주면과 고정플레이트(12)의 단차부(14)를 따라 밀착되어 결합되게 된다.

이때 챔버(1) 내주면이나 기판지지체(15) 외주면에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 싱글 타입(Single Type)의 베플 플레이트(20,21,22)가 설치되는 것과 마찬가지로 제2배출판(46)의 하측면이 지지될 수 있도록 일정 높이의 지지턱(도시하지 않음)이 돌출 형성될 수 있다.

또 다른 실시예로서, 베플 플레이트(40)는 지지체(49)를 구비하지 않고 기판지지체(15)에 상,하로 이격되게 각각 별개로 외삽시켜 설치할 수 있는 제1배출판(45)과 제2배출판(46)으로 구성될 수도 있을 것이다.

한편 베플 플레이트(40)는 제1배출판(45)과 제2배출판(46)에 슬롯 형상의 통기구(48)를 형성하되, 제1배출판(45)과 제2배출판(46)의 슬롯의 간격이 서로 상이하게 형성되어 통기 면적이 서로 상이하도록 하는 것이 바람직하다.

이때 제1배출판(45)의 슬롯의 간격이 제2배출판(46)의 슬롯의 간격보다 작게 형성되는 것에 한정되는 것은 아니며, 제2배출판(46)의 슬롯의 간격이 상대적으로 작게 형성될 수도 있을 것이다.

따라서 반응가스는 제1배출판(45)을 통과한 후 2차적으로 제2배출판(2)을 통해 배출되게 된다.

이때 제1배출판(45)과 제2배출판(46) 사이에 형성되는 공간부가 완충 역할을 하게 됨으로써, 반응가스는 비대칭 구조의 케소드 어셈블리(10)의 기판지지축(13)에 의한 저항이 완화되어 보다 균일하게 배출될 수 있게 되는 것이다.

한편 도 6a 내지 도 6c는 제1배출판(45)에 형성되는 통기구(48)가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 실시예와 각각 동일하게 형성되는 것을 나타낸 것으로서, 통기 면적이 작게 형성되는 'A' 측 부분이 기판지지축(13)의 반대측 편에 위치하도록 설치된다.

따라서 베플 플레이트(40)의 제1배출판(45)은 케소드지지축(13)의 반대측 편('A' 측)이 케소드지지축(13)의 상측 편('B' 측)보다 상대적으로 작은 통기 면적 을 형성하게 되고, 반응가스는 슬롯간의 이격거리가 보다 크게 형성된 케소드지지축(13)의 반대측 편('A' 측)을 통해서 상대적으로 적게 배출됨으로써, 베플 플레이트(20) 전체적으로 균일하게 배출될 수 있게 되는 것이다.

또한 도 7은 베플 플레이트(50)의 제1배출판(45)에 형성되는 통기구(48)가 도 3에 도시된 실시예와 동일하게 형성된 것으로서, 기판지지축(13)의 반대측 편('A' 측)에 위치하는 통기 면적이 작게 형성되도록 'A' 측 부분의 원통 간의 이격거리가 크게 형성된다.

따라서 반응가스는 제1배출판(45)과 제2배출판(46) 사이에 형성되는 공간부의 완충 효과에 의해 뷸균일한 배출이 개선될 수 있을 뿐 아니라, 통기구(48)가 비대칭으로 배열 형성되는 제1배출판(45)에 의해 기판지지축(13)의 영향이 보상되어 전체적으로 균일하게 배출될 수 있게 되는 것이다.

베플 플레이트(41,42,43,50)의 통기구(48,58)의 비대칭 배열은 제1,2배출판(45,46)중의 어느 하나에만 형성되거나 또는 모두 형성될 수도 있고, 또한 도 5의 실시 예와 같이, 제1,2배출판(45,46)의 통기 면적이 서로 상이한 경우에도 적용될 수 있을 것이다.

한편 도 8은 통기구(25)가 비대칭으로 배열 형성된 베플 플레이트(20)의 에칭율(Etching Rate)에 대한 실험 데이터를 그래프로 나타낸 것이다.

그래프의 수평축은 기판(50)(300mm 웨이퍼)의 상단(Top)과 하단(Bottom)을 연결하는 가상선 상에서의 측정 포인트를 나타낸 것이고, 수직축은 에칭율(Etching Rate)(단위 시간당 식각 깊이)을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 슬롯이 등 간격으로 배열된 베플 플레이트의 경우에는 에칭율이 대략 2900 ~ 3150(Å/min)을 나타냄으로써, 변동율이 대략 4.12%를 나타내고 있다.

그러나 슬롯의 간격이 비대칭으로 배열된 베플 플레이트의 경우에는 에칭율이 대략 2870 ~ 2970(Å/min)을 나타냄으로써, 변동율이 대략 2.28%로 개선된 것을 나타내고 있다.

따라서 본 발명은 상기 베플 플레이트(20,21,22,30,40,41,42,43,50)에 형성되는 통기구(25,35,48,58)를 비대칭으로 배열 형성함으로써, 기판지지체(13)의 영향을 최소화하여 반응가스가 기판지지체(15)의 주변을 따라 균일하게 배출될 수 있게 되어 기판(50) 표면에 형성되는 플라즈마가 균일하게 유지될 수 있어 에칭(Etching, 식각) 가공 공정 등에서 기판(50) 전체 표면에서의 에칭 균일도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 스퍼터(Sputter)나 화학기상증착장비(CVD)와 같은 여타 플라즈마 진공 처리장비에도 모두 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략적인 측단면도,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 베플 플레이트의 각각의 다른 실시예의 평면도,

도 3은 본 발명의 베플 플레이트의 또 다른 실시예의 평면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 측단면도,

도 5는 본 발명의 베플 플레이트가 제1배출판과 제2배출판으로 형성된 실시 예의 측 방향과 상측 방향에서의 사시도,

도 6a 내지 도 6c는 도 4의 베플 플레이트의 각각의 다른 실시예의 상측 방향에서의 사시도,

도 7은 도 5의 베플 플레이트의 또 다른 실시예의 상측 방향에서의 사시도,

도 8은 베플 플레이트에 따른 플라즈마 반응장치의 에칭율의 실험데이터를 비교하여 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 챔버 2 : 분사구

5 : 실링부재 6 : 상부전극

7 : 배기구 8 : 삽입공

10 : 케소드 어셈블리 12 : 고정플레이트

13 : 케소드 지지축 14 : 단차부

15 : 기판지지체 16 : 하부전극

20,21,22,30,40,41,42,43,50 : 베플 플레이트

22a : 중심점 25,35,48,58 : 통기구

27,47 : 결합공 45,55 : 제1배출판

46,56 : 제2배출판 49 : 지지체

50 : 기판

Claims

플라즈마 반응공간을 제공하되, 하측 중앙부에는 배기구가 구비되는 챔버;

상기 챔버의 일측 벽면에 관통 형성된 삽입공에 결합되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트에 일측이 결합되는 케소드지지축, 및 상기 케소드지지축의 타측에 결합되어 기판이 상기 챔버 내측의 중앙부에 위치하도록 상기 기판을 지지하는 기판지지체로 구성된 캐소드 어셈블리; 및

상기 챔버의 반응공간이 상부와 하부로 분리되도록 상기 기판지지체에 외삽되어 결합되며, 반응가스가 통과될 수 있도록 다수개의 슬롯 형상의 통기구를 이격되게 방사상으로 배열하여 관통 형성하되, 상기 통기구는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 통기 면적이 작게 형성되도록 비대칭으로 배열 형성되는 베플 플레이트;

를 포함하여 구성되는 플라즈마 반응장치.
제 1항에 있어서,

상기 베플 플레이트의 통기구는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯 간의 이격거리가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
제 1항에 있어서,

상기 통기구는 등간격으로 배열하되, 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 상기 베플 플레이트의 외측에서 내측 방향으로 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 외곽이 타원형으로 형성되게 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
제 1항에 있어서,

상기 통기구는 등간격으로 배열하되, 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 상기 베플 플레이트의 내측에서 외측 방향으로 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 중심점이 케소드지지축의 반대측 편으로 편심되게 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
삭제
플라즈마 반응공간을 형성하는 챔버;

상기 챔버의 벽면에 일측이 결합되는 케소드지지축과 상기 케소드지지축의 타측에 결합되어 기판이 상기 챔버 내측의 중앙부에 위치하도록 상기 기판을 지지하는 기판지지체로 구성된 캐소드 어셈블리; 및

상기 챔버의 반응공간이 상부와 하부로 분리되도록 상기 기판지지체에 상,하 로 이격되게 외삽되어 설치되고, 상기 챔버 내의 반응가스가 통과될 수 있도록 다수개의 통기구가 이격되게 배열되어 관통 형성되는 제1배출판과 제2배출판으로 구성하되, 상기 제1배출판과 제2배출판은 상기 반응가스가 통과하는 통기 면적이 서로 상이하게 형성되는 베플 플레이트;

를 포함하여 구성되는 플라즈마 반응장치.
제 6항에 있어서,

상기 베플 플레이트는 상기 제1배출판과 제2배출판이 상기 기판지지체에 외삽되어 결합되는 지지체의 상단부와 하단부에 각각 형성되어 일체화 되게 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 등간격으로 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판의 슬롯의 간격이 서로 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 제1,2배출판의 통기구는 이격되게 배열되는 다수개의 원통으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 원통 간의 이격거리가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라 즈마 반응장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯 간의 이격거리가 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 외곽이 타원형으로 형성되게 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 제1,2배출판의 통기구는 방사상으로 이격되게 배열되는 다수개의 슬롯으로 각각 형성하되, 상기 제1,2배출판 중 적어도 어느 하나는 상기 케소드지지축의 상측 편보다 반대측 편의 슬롯의 길이가 내측으로부터 순차적으로 작아지도록 형성되어 상기 슬롯 전체의 중심점이 케소드지지축의 반대측 편으로 편심되게 위치 하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.