KR100994463B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 구성을, 플라즈마 처리장치에 있어서, 일측에 기판의 반입/반출을 위해 개폐되는 개구부가 형성되는 챔버; 및 상기 챔버내 상 하측에 구비되는 상, 하부전극; 을 포함하며, 상기 개구부의 내측 모서리부에는, 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재가 구비되도록 한다.

플라즈마 처리장치, 챔버, 개구부, 하부전극, 절연부재, 아킹(Arcing)

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 상기 플라즈마 처리장치의 개구부에 일 실시 예의 절연부재가 구비된 상태를 확대 도시한 확대도이다.

도 4a 내지 도 4c는 상기 개구부에 다른 실시 예의 절연부재가 구비된 상태를 확대 도시한 확대도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

112, 222: 개구부

114, 214a, 214b, 214c: 절연부재

114a, 114b: 외, 내측 절연부재

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리 와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지할 수 있게 한 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.

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 처리 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.

이와 같은 플라즈마 공정을 진행하는 플라즈마 처리장치는 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 챔버, 그 챔버 내에 피처리 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지는 적재대, 챔버 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급계, 방전을 통해 그 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 처리실 내에 발생시키기 위한 상, 하부 전극인 전계 발생계, 소정의 처리 후에 처리실 내에 존재하는 처리 가스를 제거 하는 배기계로 구성된다.

종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 진공 상태인 내부에서 공정 처리가 수행되는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)내 상측에 마련되는 상부전극(20)과, 상기 상부전극(20)과 이격된 하측에 마련되어 기판이 적재되는 하부전극(30)으로 크게 구성된다.

여기서, 상기 챔버(10)는 어느 한 외벽에 개구부(12)가 형성되어 상기 개구부(12)를 통해 기판이 반입/반출되며 이 개구부(12)를 개폐하는 게이트 밸브(Gate Valve: G)가 이 챔버(10)의 개구부(12) 외측에 구비된다.

그러나 상기 챔버(10)의 일측벽에 형성되는 개구부(12)는 별도의 공간이므로 그만큼 챔버(10) 내부는 비대칭이며 공정 수행시 플라즈마가 상기 개구부(12)의 공간만큼 더 형성되고 상기 개구부(12) 측의 에칭률이 높아 균일한 처리가 이루어지지 못한다.

더욱이, 상기 개구부(12)의 내측면 모서리에서는 상기 하부전극(30)과의 간격이 협소하므로 이 모서리에서 전기장이 집중되는 아킹(Arcing)이 발생됨은 물론 원하지 않은 플라즈마가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 처리장치에 있어서, 일측에 기판의 반입/반출을 위해 개폐되는 개구부가 형성되는 챔버; 및 상기 챔버내 상 하측에 구비되는 상, 하부전극; 을 포함하며, 상기 개구부의 내측 모서리부에는, 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재가 구비됨으로써, 공정 수행시 하부전극과 근접한 상기 개구부의 모서리부에 절연성능을 부여하는 절연부재를 구비하여 플라즈마 집중으로 인한 아킹 현상을 방지하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상기 개구부 내측면과 수평선상에 이격되도록 위치되는 하부전극의 모서리와의 이격거리를 넓게 하기 위해 상기 하부전극의 모서리부에 단차 형성함으로써, 상기 개구부와 하부전극의 모서리와의 간격을 넓혀 이 개구부 공간에서 강한 전기장에 의해 플라즈마가 발생하는 것을 방지하므로 바람직하다.

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

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 진공/대기압이 순환 형성되는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내부 상하측에 각각 구비되는 상, 하부전극(120, 130)으로 크게 이루어지며, 상기 상부전극(120)은 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 챔버(110)의 일측벽에는 기판(도면에 미도시)이 반입 또는 반출시 출입구인 개구부(112)가 관통 형성되며 상기 개구부(112)를 챔버(110)의 외측에서 개폐할 수 있도록 구동되는 게이트 밸브(G)가 구비된다.

여기서, 상기 개구부(112)의 내측 모서리에는 공정 수행시 이 모서리에서 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재(114)가 구비되되 상기 절연부재(114)와 상응하는 형상의 단차부가 개구부(112)를 따라 형성된다.

더욱이, 상기 하부전극(130)의 상면 모서리부를 단차 형성하여 상기 하부전극(130)의 모서리 그리고, 이 모서리와 수평선상에 위치되는 개구부(112) 모서리와의 간격을 넓힘에 따라 상기 개구부(112)의 네 모서리부에서 전자기장의 밀도를 최소화하여 아킹 현상이 발생하는 것을 방지한다.

상기 절연부재(114)는 단일 재질 또는 복수 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상기 절연부재(114)가 도 3a에 도시된 바와 같이 단일 재질로 형성되면 이 경우에 세라믹(Ceramics)으로 형성된다. 여기서, 상기 절연부재(114)가 개구부(112)에 결합될 경우 이 절연부재(114)와 상응하는 단차부를 형성하고 이 단차부에 위치된다.

상기 절연부재(114)가 복수 재질로 형성될 경우 도 3b에 도시된 바와 같이 내측과 외측 재질이 상이하게 이루어질 수 있도록 내측 절연부재(114b)와 외측 절연부재(114a)로 이루어진다.

즉, 상기 내측 절연부재(114b)는 테프론(PTFE)으로 형성되고 외측 절연부재(114a)는 세라믹으로 형성되며, 상기 내, 외측 절연부재(114b, 114a)의 결합시 형 상은 단일 재질로 형성된 절연부재(114)의 형상과 동일하다.

더욱이, 다른 실시 예에 따른 상기 절연부재는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 챔버(210)의 내측면에 형성된 개구부(212)에 결합시 결합 면이 단차 형상으로 이루어질 수 있도록 서로 상응하는 적어도 하나의 단차가 형성된다.

그리고 상기 절연부재(214a)는 그 내면 모서리가 날카로운 형상으로 형성된다. 하지만, 상기 절연부재(214a)의 내면 모서리가 날카로워도 절연성에 의해 전기장이 집중되어 발생되는 아킹 현상을 차단한다.

그리고 상기 절연부재(214b)는 그 내면 모서리에 형성될 수 있는 최대 곡률 반경으로 라운딩(rounding) 형성된다.

그리고 상기 절연부재(214c)는 그 내면 모서리가 챔퍼링(chamfering) 형상으로 형성된다.

여기서, 상기 절연부재(214b, 214c)와 같이 내면 모서리를 라운딩 가공하거나 챔퍼링 가공했을 때 전기장이 더더욱 집중되지 않으므로 상기 개구부(212)의 네 모서리에서 이상 방전 현상인 아킹의 발생을 최대한 방지하는 것이다.

그리고 상기 플라즈마 처리장치 중 RIE(Reactive Ion Etching), PE(Plasma Etching), 멀티(Multi), 듀얼(Dual), ICP(Inductive Coupled Plasma), CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방식에서 개구부 측의 에칭률이 높으므로 이 장비에 모두 적용이 가능하다.

그러므로 본 발명의 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 공정 수 행시 고주파 전원이 전이되어 기판 통로인 개구부(112) 중 하부전극(130)과 근접한 모서리에서 집중되는 것을 방지하기 위해 상기 개구부(112)의 모서리에 절연부재(114)를 구비하여 개구부(112)에 따른 플라즈마가 비대칭으로 발생하는 것을 방지하면서 식각률 균일성의 확보 및 전기장이 집중되어 발생하는 아킹 현상을 차단할 수 있다.

그리고 상기 하부전극(130)의 상면 모서리에 단차를 형성하여 챔버(110) 내벽 중 개구부(112)의 모서리와의 간격을 연장시켜 전기장이 집중되는 것을 더더욱 방지할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 플라즈마 처리장치에 있어서,

   일 측에 기판의 반입 또는 반출을 위하여 개폐되는 개구부가 형성된 챔버와; 상기 챔버 내의 상, 하측에 구비된 상, 하부전극을 포함하고,

   상기 개구부의 내측 모서리부에는, 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재가 구비되며,

   상기 절연부재는, 단일 재질 또는 내측과 외측 재질이 상이하도록 이루어진 복수 재질 중 어느 하나로 형성된 플라즈마 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,

   단일 재질의 상기 절연부재는 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 2항에 있어서,

   복수 재질의 상기 절연부재는 외측이 세라믹으로 형성되고, 내측이 테프론(PTFE)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 절연부재는,

   상기 개구부에 결합시 단차 결합되도록 상응하는 단차 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 절연부재는,

   모서리부에 라운딩(rounding) 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 절연부재는,

   모서리부에 챔퍼링(chamfering) 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
8. 제 2항에 있어서,

   상기 개구부의 내측면과 수평선상에 이격되도록 위치하는 하부전극의 모서리와의 이격거리를 넓게 하기 위하여, 상기 하부전극의 모서리부에 단차 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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