KR101000338B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배플의 하측 공간으로 플라즈마가 침투하는 것을 최대한 차단하는 지지부재 및 차단 플레이트를 구비함에 따라 플라즈마의 기생을 억제하여 공정 수율이 상승하며 아킹 현상을 방지하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 플라즈마 처리장치에 있어서, 챔버의 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전원이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 상기 하부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이에 개재되는 배플; 상기 배플이 지지되되 상기 하부전극과 챔버와의 대향 위치에 각각 위치 고정되며 상기 배플을 통해 플라즈마가 침투하는 것을 차단하는 지지부재; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치, 배플, 지지부재, 차단 플레이트, 기생 플라즈마

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 처리장치에 구비되는 배플을 부분 도시한 확대도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치에 구비되는 배플을 부분 도시한 확대도이다.
도 4a 및 도 4b는 상기 플라즈마 처리장치에 배플 및 차단 플레이트가 구비되는 상태를 부분 도시한 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치에 배플 및 차단 플레이트가 구비되는 상태를 부분 도시한 확대도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 챔버 130: 하부 전극
140: 배플 150, 150': 지지부재
152, 152': 보조 지지부재 154, 160: 차단 플레이트
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배플의 하측 공간으로 플라즈마가 침투하는 것을 최대한 차단하는 지지부재 및 차단 플레이트를 구비함에 따라 플라즈마의 기생을 억제하여 공정 수율이 상승하며 아킹 현상을 방지하는 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 진공 상태와 대기압 상태가 반복적으로 수행되는 챔버와 상기 챔버내 상, 하측에 서로 평행하게 대향되는 2개의 상, 하부 전극을 구비한다. 2개의 전극 중 하부 전극 상에는 기판이 탑재된다. 따라서 상기 하부 전극을 기판 탑재대라고도 한다.
여기서, 상기 상부 전극은 상기 하부 전극과 대향되는 위치에 마련되며 전극으로서의 역할뿐만 아니라, 양 전극 사이에 공정가스를 공급하는 공정가스 공급부의 역할도 수행한다.
그리고 상기 하부 전극은 외벽과 상면 가장자리부에 플라즈마로부터 이 하부 전극을 보호하는 절연판이 전극의 둘레를 감싸도록 한 다음 이 절연판을 다수개의 볼트에 의해 상면 가장자리부와 측면에서 각각 체결한다.
종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(10)의 내측벽과 하부 전극(30)과의 이격 공간에 구비되어 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 상기 챔버(10) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 외부로 배기시키도록 상기 챔버(10) 바닥의 배기구(도면에 미도시)에 마련되는 배기 유닛(도면에 미도시)과의 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후 챔버(10) 상부면 및 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출되는 배플(Baffle: 40)이 마련된다.
여기서, 상기 배플(40)은 적정 간격으로 배열되는 슬릿(Slit: 도면에 미도시)이 다수개 형성되고 적정 높이로 유지하면서 이 배플(40)을 지지하는 지지대(42)가 배플(40)과 챔버(10) 바닥에 개재된다.
그러나 상기 기판의 공정 수행시 상기 챔버(10)와 하부 전극(30)과의 사이에 개재되는 배플(40)은 이 챔버(10) 및 하부 전극(30)과 소정의 틈이 발생되는바, 이 틈을 통해 플라즈마가 침투하여 상기 배플(40)의 하측 공간에는 플라즈마가 기생하게 되며, 결국, 기판이 균일한 공정처리를 받지 못하여 공정 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고 상기 배플(40)을 지지하는 지지대(42)를 통한 높이 차이에 따른 전위차가 발생되며, 그 전위차에 따른 아킹(Arcing) 현상을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 배플의 하측 공간으로 플라즈마가 침투하는 것을 최대한 차단하는 지지부재 및 차단 플레이트를 구비함에 따라 플라즈마의 기생을 억제하여 공정 수율이 상승할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적으로는 배플 설치시 저면 양단에서 지지하므로 전위차에 따른 아킹 현상을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버의 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전원이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 상기 하부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이에 개재되는 배플; 상기 하부전극의 측부에 배플의 내측단을 지지하도록 설치됨과 아울러 배플과 하부전극 사이의 틈새로 플라즈마가 침투하는 것을 차단하는 제1 차단겸 지지부재; 및 상기 챔버 내측벽에 배플의 외측단을 지지하도록 설치됨과 아울러 배플과 챔버 사이의 틈새로 플라즈마가 침투하는 것을 차단하는 제2 차단겸 지지부재; 를 포함하되, 상기 제1 차단겸 지지부재와 제2 차단겸 지지부재는 수평선상에 상호 대향되게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 차단겸 지지부재는 상기 하부전극의 측면 둘레에 링(ring)형 구조로 배치되고, 상기 제2 차단겸 지지부재는 상기 챔버 내측벽 안쪽에 링(ring)형 구조로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 하부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이에 대향되는 홈을 각각 형성하고 상기 각 홈에 제1 차단겸 지지부재와 제2 차단겸 지지부재의 일부가 각각 삽입되게 구성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에서는 상기 하부전극의 측벽에 위치되는 제1 차단겸 지지부재와 수직선상 위치인 챔버 바닥에 보조 지지부재가 더 구비되고, 상기 제1 차단겸 지지부재 및 보조 지지부재의 사이에 차단 플레이트가 더 구비되게 구성하는 것도 가능하다.
이때 상기 차단 플레이트는, 판상으로 표면에 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄으로 형성될 수 있다.
또한 상기 차단 플레이트는, 판상으로 한 쌍이 이격되도록 구비될 수 있다.
또한 상기 차단 플레이트가 아노다이징 처리된 알루미늄과 세라믹일 수 있다.
상기 제1 차단겸 지지부재 및 보조 지지부재는, 세라믹으로 형성될 수 있다.
상기 하부전극의 측벽에 위치되는 제1 차단겸 지지부재 및 보조 지지부재의 대향면에 단차부를 각각 형성하고 이 단차부에 차단 플레이트가 개재되게 구성하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치는 도 3a에 도시된 바와 같이 공정 처리가 수행되는 챔버(110)와, 상기 챔버(110)내 상측에 마련되는 상부 전극(도면에 미도시)과, 상술한 상부 전극과 이격된 하측에 마련되어 기판이 적재되는 하부 전극(130)으로 구성된다.
여기서, 상기 챔버(110)와 상부 전극 및 하부 전극(130)은 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
더욱이, 상기 챔버(110) 내벽 및 하부 전극(130)과의 이격 공간에 수평선상으로 배플(Baffle: 140)이 구비되되 상기 배플(140)이 안착되도록 이 챔버(110) 내벽 및 하부 전극(130)과의 수평선상에서 대향되도록, 제1 차단겸 지지부재와 제2 차단겸 지지부재(이하 제1차단겸 지지부재 및 제2 차단겸 지지부재를 지지부재(150)로 통칭하여 설명한다)가 각각 구비된다.
상기 지지부재(150)는 상기 챔버(110) 내벽 및 하부 전극(130)에 내, 외측으로 각각 구비되며, 내, 외측 상호 면적이 상이한 틀, 즉 크기가 상이한 링(ring) 형상으로 일체형으로 구비되거나 다수개를 조합하는 조합형으로 구비된다.
더욱이, 상기 지지부재(150)는 그 상면에 안착되는 배플(140)의 상측에서 직진성을 갖는 플라즈마의 침투를 억제시키는 기능을 하며 절연막이 표면에 형성된 세라믹의 블럭 형상으로 형성된다.
즉, 상기 챔버(110) 내벽과 상기 하부 전극(130)의 외벽과의 사이에 개재되는 배플(140)은 설치시 이 챔버(110)와 이 하부 전극(130)과 틈이 발생하여 이 틈으로 플라즈마가 침투하고 기생하는 것을 최대한 방지하기 위해 안착시 대향되는 벽에 지지부재(150)를 고정시킨 후 상기 지지부재(150)에 안착시키는 것이다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이 지지부재의 다른 실시 예로는 수평선상 위치인 상기 챔버(110) 내벽과 상기 하부 전극(130)에 홈을 각각 형성하고 상기 홈에 각각의 지지부재(150')를 부분 삽입하여 상기 지지부재(150')의 접촉된 부위가 노출되지 않고 삽입된 상태로 이격됨에 따라 상기 챔버(110) 내벽 및 상기 하부 전극(130)의 외벽에 각각 접하는 지지부재(150')와의 틈으로 플라즈마가 침투하는 것을 차단할 수 있다.
그리고 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 하부 전극(130)의 외벽에 구비되는 지지부재(150), 그리고 상기 지지부재(150)와 수직선상 위치인 챔버(110) 바닥에 보조 지지부재(152)를 구비한 다음 상기 지지부재(150)와 상기 보조 지지부재(152)의 사이에 개재되는 차단 플레이트(154)가 더 구비된다.
특히, 상기 차단 플레이트(154)는 상기 하부 전극(130)의 외측벽에 구비되는 절연판과 접하게 되며 상기 챔버(110) 바닥과 하부 전극(130)과의 사이 공간으로 플라즈마가 침투하는 것을 한 차례 더 방지하도록 구비된다.
즉, 공정 수행시 억제하여도 미세량의 반응 가스가 배플(140)과 지지부재(150)를 통해 상기 배플(140)의 하측 공간으로 침투할 경우 공간을 분리시키는 상기 차단 플레이트(154)에 의해 발생된 플라즈마가 상기 하부 전극(130)의 하측 공간을 손상시키는 것을 방지한다.
그리고 상기 보조 지지부재(152)는 절연막이 표면에 형성된 세라믹의 블럭 형상으로 형성되고 상기 차단 플레이트는 직립된 판상이며 배플(140)과 마찬가지로 표면에 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄으로 형성된다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 하부 전극(130)의 외측벽에 구비되는 지지부재(150'), 그리고 상기 지지부재(150')와 수직선상 위치인 챔버(110) 바닥에 구비되는 보조 지지부재(152')의 대향면에 상응하는 단차부를 각각 형성하고 이 단차부에 차단 플레이트(152)를 개재하여 직진성을 갖는 플라즈마의 침투를 방지한다.
결국, 상기 차단 플레이트(152)의 상하단 접촉시 상기 지지부재(150')와 보조 지지부재(152')에 접촉 면적을 수평면과 수직면을 동시에 접촉되게 하여 직진성을 갖는 플라즈마의 침투를 방지하는 것이다.
상기 차단 플레이트의 다른 실시 예로는 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 하부 전극(130)의 외측벽에 구비되는 지지부재(150), 그리고 상기 지지부재(150)에서 수직선상 위치인 챔버(110) 바닥에 구비되는 보조 지지부재(152)와의 사이에 개재된다.
즉, 상기 차단 플레이트(160)는 내, 외측 플레이트(164, 162)가 직립된 한 쌍의 겹 층으로 구비되되 소정 간격을 갖도록 이격되며 절연부재로 상기 외측 플레이트(162)는 아노다이징 처리된 알루미늄이고 상기 내측 플레이트(164)는 세라믹이다.
이때, 상기 차단 플레이트(160)인 내, 외측 플레이트(164, 162)는 이격 간격을 2㎜ 이하로 하는 것이 바람직하며 접지 역할도 하면서 플라즈마의 침투를 방지한다.
다르게는, 상기 차단 플레이트(160)를 이격된 한 쌍의 아노다이징 처리된 알 루미늄인 외측 플레이트와 상기 외측 플레이트의 이격 공간에 접한 상태로 개재되는 세라믹인 내측 플레이트로 구성하여 다층으로 형성시킬 수도 있다.
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 내, 외측 플레이트(164, 162)로 구성되는 차단 플레이트(160)의 개재시 상기 하부 전극(130)의 외측벽에 구비되는 지지부재(150')와 보조 지지부재(152')의 대향면에 단차부를 형성하고 이 단차부에 상기 차단 플레이트(160)를 개재시켜 상기 차단 플레이트(160)의 상하단 접촉시 상기 지지부재(150')와 보조 지지부재(152')에 접촉 면적을 수평면과 수직면을 동시에 접촉되게 하여 플라즈마의 침투를 방지하는 것이다.
그러므로 본 발명의 플라즈마 처리장치는 도 3a, 5b 내지 도 5a, 5b에 도시된 바와 같이 상기 챔버(110)의 내벽과 상기 하부 전극(130)에서 수평선상으로 돌출되도록 구비되는 지지부재(150)에 의해 배플(140)이 안착되어 상기 배플(140)의 상측에서 직진성을 갖는 플라즈마의 침투를 상기 지지부재(150)가 억제하므로 상기 챔버(110)의 내벽과 상기 하부 전극(130)과의 사이 공간에서 플라즈마가 기생하는 것을 방지한다.
더욱이, 상기 하부 전극(130)의 외측벽에 구비되는 지지부재(150), 그리고 상기 지지부재(150)와 동일수직선상인 챔버(110)의 바닥에 구비되는 보조 지지부재(152)의 사이에는 차단 플레이트(154)가 개재되어 상기 차단 플레이트(154)가 상기 하부 전극(130)과 챔버(110) 바닥과의 공간을 개별화함으로써, 플라즈마가 이동하여 손상되는 것을 방지한다.
또한, 상기 배플(140)의 위치를 한정하는 지지부재(150)가 수평선상에 구비됨에 따라 접지시 전위차가 발생하지 않으므로 플라즈마 집중에 의한 아킹(Arcing) 현상을 방지할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 배플의 하측 공간으로 플라즈마가 침투하는 것을 최대한 차단하는 지지부재 및 차단 플레이트를 구비함에 따라 플라즈마의 기생을 억제하여 공정 수율이 상승되며, 상기 배플 설치시 저면 양단에서 지지하므로 전위차에 따른 아킹 현상을 방지하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 챔버의 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전원이 인가되는 상부전극 및 하부전극;
    상기 하부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이에 개재되는 배플;
    상기 하부전극의 측부에 배플의 내측단을 지지하도록 설치됨과 아울러 배플과 하부전극 사이의 틈새로 플라즈마가 침투하는 것을 차단하는 제1 차단겸 지지부재; 및
    상기 챔버 내측벽에 배플의 외측단을 지지하도록 설치됨과 아울러 배플과 챔버 사이의 틈새로 플라즈마가 침투하는 것을 차단하는 제2 차단겸 지지부재; 를 포함하되,
    상기 제1 차단겸 지지부재와 제2 차단겸 지지부재는 수평선상에 상호 대향되게 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 차단겸 지지부재는 상기 하부전극의 측면 둘레에 링(ring)형 구조로 배치되고,
    상기 제2 차단겸 지지부재는 상기 챔버 내측벽 안쪽에 링(ring)형 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하부전극의 측벽에 위치되는 제1 차단겸 지지부재와 수직선상 위치인 챔버 바닥에 보조 지지부재가 더 구비되고, 상기 제1 차단겸 지지부재 및 보조 지지부재의 사이에 차단 플레이트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 차단 플레이트는,
    판상으로 표면에 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 차단 플레이트는,
    판상으로 한 쌍이 이격되도록 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차단 플레이트가 아노다이징 처리된 알루미늄과 세라믹인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 제1 차단겸 지지부재 및 보조 지지부재는,
    세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 하부전극의 측벽에 위치되는 제1 차단겸 지지부재 및 보조 지지부재의 대향면에 단차부를 각각 형성하고 이 단차부에 차단 플레이트가 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 하부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이에 대향되는 홈을 각각 형성하고 상기 각 홈에 상기 제1 차단겸 지지부재와 제2 차단겸 지지부재의 일부가 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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