KR101013511B1 - 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 챔버 내에 설치되는 라이너 어셈블리로서, 챔버 내부 측면을 둘러싸며 하향 경사지도록 설치되는 측부 라이너와, 측부 라이너 상측에 결합되며 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함하는 라이너 어셈블리와 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제시한다.
본 발명에 의하면, 측부 라이너 및 상부 라이너를 포함하는 라이너를 설치함으로써 공정 챔버 내부로 유입되는 공정 가스 또는 활성종의 유입 및 배기를 제어할 수 있어 기판의 식각률 및 식각 균일도를 향상시킬 수 있고, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
플라즈마, 라이너, 상부 라이너, 측부 라이너, 배기, 식각률, 식각 균일도

Description

라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치{Liner assembly and plasma treatment equipment having the same}
본 발명은 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히 측부 라이너와 상부 라이너를 포함하는 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
차세대 반도체, MEMS(micro electro mechanical system) 및 나노 소자 기술이 발달하면서 초미세 패턴의 형성, 정밀한 공정 제어, 그리고 대구경 웨이퍼의 가공 등이 중요한 과제가 되고 있다. 이에 따라 플라즈마 공정이 차지하는 비중이 높아지고 있으며, 대면적의 고밀도 플라즈마 형성 및 제어 기술이 필수적이다.
플라즈마 처리 장치는 상부 전극과 하부 전극 사이에 기판을 위치시키고, 상부 전극에 고주파 전력을 인가하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전계를 형성함을써 반응 가스를 플라즈마화시켜 플라즈마 처리 공정을 진행한다. 플라즈마에는 고주파 전계에 의해 활성화된 수많은 이온과 라디컬 등의 활성종이 존재한다. 그런 데, 플라즈마 처리 공정에서 활성종의 대부분은 기판 처리에 기여하지만, 일부는 플라즈마 반응 공간을 벗어나 챔버 내측벽 등으로 확산된다. 챔버 내측벽으로 확산된 활성종은 챔버 내측벽을 식각하고, 그에 따라 챔버 내측벽의 금속이 노출되어 아킹을 발생시킨다. 또한, 식각 공정 중에 발생한 폴리머 등의 부산물은 배기구로 완전하게 배기되지 못하고 챔버 내측벽에 증착되기도 한다. 이러한 챔버 내측벽의 식각 및 증착은 결국 공정 진행시 챔버 내부의 파라미터(Parameter)를 크게 변화시켜 공정 효율을 저하시키고, 기판에 대한 오염원이 될 수 있다.
따라서, 챔버 내측벽의 식각 및 증착을 방지하기 위해 챔버의 내측벽에 라이너를 설치한다. 라이너는 내식성, 내마모성, 내열성 등이 뛰어나고 부식으로부터 챔버를 보호하는 등 다양한 장점을 갖는다. 이러한 라이너는 일반적으로 챔버 내측벽과 평행하게 설치된다.
그런데, 라이너는 상기와 같이 챔버 내측벽의 보호하는 역할을 하지만, 라이너를 이용한 공정 개선은 기대하기 어렵다. 즉, 라이너가 챔버 내측벽과 평행하게 설치되기 때문에 활성종의 흐름을 제어하지 못하고, 활성종이 공정에 기여하지 못하고 그대로 배기될 수 있다.
본 발명은 라이너를 이용하여 공정 효율을 개선할 수 있는 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 챔버 내측벽을 둘러싸는 측부 라이너와 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함하는 이중 구조의 라이너를 이용하여 공정 효율을 개선할 수 있는 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 측부 라이너를 내측 하향 경사지게 제작하여 배기 효율을 향상시킬 수 있고, 상부 라이너에 의해 반응 가스를 기판의 중앙부로 집중할 수 있어 공정 효율을 개선할 수 있는 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 라이너 어셈블리는 플라즈마 처리 챔버 내에 설치되는 라이너 어셈블리로서, 상기 챔버 내부 측면을 둘러싸며 하향 경사지도록 설치되는 측부 라이너; 및 상기 측부 라이너 상측에 결합되며 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함한다.
상기 측부 라이너는 상하부가 관통되며 내측으로 하향 경사지는 원통형으로 제작된다.
상기 상부 라이너는 중앙부에 개구부가 형성된 원형의 판 형상이며, 상부 라 이너는 복수의 홀 또는 슬릿이 형성된다.
상기 상부 라이너는 원형의 판 형상의 외측 라이너; 및 상기 외측 라이너의 내측에 결합되는 내측 라이너를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리 영역이 형성된 반응 챔버; 및 상기 반응 챔버의 내측으로 하향 경사지며, 상하 관통하는 형상으로 설치된 라이너를 포함한다.
상기 라이너는 상기 반응 챔버의 내측으로 하향 경사지게 설치되며, 상기 챔버의 내측벽을 둘러싸도록 설치되는 측부 라이너; 및 상기 측부 라이너의 상측에 결합되며, 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함한다.
상기 반응 챔버의 내측으로 돌출 형성된 라이너 지지부를 포함하며, 상기 라이너 지지부 상에 측부 라이너가 지지된다.
상기 상부 라이너는 상기 측부 라이너에 결합되는 외측 라이너; 및 상기 외측 라이너에 결합되는 내측 라이너를 포함한다.
상기 측부 라이너 및 상부 라이너는 세라믹 또는 금속으로 제작되며, 상기 금속의 표면에는 세라믹이 코팅된다.
상기 측부 라이너와 상기 반응 챔버의 내측벽 사이에 설치된 자계 생성 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 라이너 어셈블리는 내측 하향 경사지게 제작되어 챔버 내측벽을 둘러싸도록 설치되는 측부 라이너와 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함한다. 상부 라이너는 측부 라이너의 상부에 결합되며, 상부 라이너는 외측 라이너와 내측 라이너를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 측부 라이너가 내부 중심을 향하여 하향 경사지게 제작되기 때문에 반응 가스 또는 활성종의 흐름을 하부 전극부 주위로 유도하고, 배기구의 면적을 감소시켜 고속 배기를 가능하게 한다. 고속 배기가 가능하기 때문에 반응 부산물 또는 파티클 등이 기판 상에 잔류하지 않고 배기될 수 있어 식각률을 향상시킬 수 있다. 또한, 측부 라이너는 내측으로 경사지게 제작되기 때문에 반응 챔버의 내측벽과 접촉되는 면적을 줄일 수 있고, 플라즈마에 의해 고온으로 가열되어 폴리머가 라이너 벽면에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 공정 챔버의 세정 주기를 길게할 수 있어 공정 수율을 향상시킬 수 있다. 한편, 측부 라이너가 공정 챔버 내에 설치된 라이너 지지부에 의해 공정 챔버에 고정되기 때문에 쉽게 설치가 가능하고, 이로 인해 챔버 세정 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 상부 라이너가 반응 챔버 내에서 반응 공간의 중앙부를 개방하도록 중앙부에 개구부가 형성되기 때문에 반응 챔버에 유입되는 공정 가스 또는 활성종의 흐름을 하부 전극부 주위로 집중시킬 수 있어 식각률을 향상시킬 수 있다. 그리고, 기판의 크기 또는 모양에 따라 상부 라이너를 제작하고, 상부 라이너에 홀 또는 슬릿 등을 형성할 수 있어 샤워헤드를 통해 반응 챔버로 유입되는 반응 가스 또는 활성종의 흐름을 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 측부 라이너 및 상부 라이너의 라이너 어셈블리는 반응 챔버 내부로 유입되는 공정 가스 또는 활성종의 유입 및 배기의 흐름을 제어할 수 있어 기판의 식각률 및 식각 균일도를 향상시킬 수 있고, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 단면도이고, 도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이너의 사시도 및 단면도이다. 또한, 도 3(a) 및 도 3(b)는 측부 라이너의 사시도 및 단면도이고, 도 4(a) 및 도 4(b)는 상부 라이너를 구성하는 외측 라이너 및 내측 라이너의 사시도이다. 그리고, 도 5(a) 및 도 5(b)는 상부 라이너의 변형 예에 따른 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치는 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100)의 측면에 설치된 안테나(110)와, 반응 챔버(100) 내부에 설치되며 측부 라이너(131) 및 상부 라이너(132)를 포함하는 라이너(130), 반응 챔버(100) 내의 서로 대향 위치하는 샤워헤드(150) 및 하부 전극부(170)를 포함 한다.
반응 챔버(100)는 플라즈마 처리 영역을 기밀하게 유지시키고 이와 동시에 보안 접지(safety grounded)되어 있다. 반응 챔버(100)는 소정의 플라즈마 처리 영역이 마련되는 하부 챔버(100a)와, 하부 챔버(100a)와 결합되어 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 상부 챔버(100b)를 포함한다. 하부 챔버(100a)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 내부에 소정의 플라즈마 처리 영역이 마련된다. 상부 챔버(100b)는 대략 원형의 평면부 및 평면로부터 하향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 플라즈마 생성 영역이 마련된다. 하부 챔버(100a)의 측벽부의 상부면과 상부 챔버(100b)의 측벽부의 하부면이 결합되어 반응 챔버(100)가 기밀하게 유지되고, 상부 챔버(100b)의 플라즈마 생성 영역에서 생성된 플라즈마에 의해 하부 챔버(100a)의 플라즈마 처리 영역에서 플라즈마 처리가 실시된다. 여기서, 하부 챔버(100a)의 측벽부의 높이는 상부 챔버(100b)의 측벽부의 높이보다 높을 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 영역이 플라즈마 생성 영역보다 크게 마련될 수 있다. 또한, 하부 챔버(100a) 및 상부 챔버(110b)는 여러가지 물질로 제작될 수 있는데, 예를들어 스테인레스 스틸, 아노다이징된 알루미늄 등으로 제작될 수 있다. 물론, 하부 챔버(100a) 및 상부 챔버(100b)는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를들어 기판 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.
안테나(110)는 적어도 하나가 반응 챔버(100)의 측부, 즉 상부 챔버(100b)의 측부를 감싸도록 설치될 수 있다. 그러나, 안테나(110)는 반응 챔버(100)의 상부, 즉 상부 챔버(100b)의 상부에 원형으로 설치될 수 있고, 상부 챔버(100b)의 상부 및 측부에 동시에 설치될 수도 있다. 안테나(110)가 반응 챔버(100)의 상부 및 측부에 동시에 설치되는 경우 이들 안테나(110)는 병렬 연결될 수 있다. 또한, 안테나(110)는 일 단자가 제 1 정합기(121)를 통해 제 1 고주파 전원(122)과 연결되고, 타 단자가 접지된다. 제 1 고주파 전원(122)으로부터 예를들어 13.56㎒의 고주파가 출력되며, 안테나(110)로부터 발생된 고주파 자계는 반응 챔버(100) 내의 플라즈마 생성 영역에 인가된다. 제 1 정합기(121)는 반응 챔버(100)의 임피던스를 검출하여 임피던스의 허수 성분과 반대 위상의 임피던스 허수 성분을 생성함으로써 임피던스가 실수 성분인 순수 저항과 동일하도록 반응 챔버(100) 내에 최대 전력을 공급하고, 그에 따라 최적의 플라즈마를 발생시키도록 한다.
라이너(130)는 반응 챔버(100)의 내측벽을 둘러싸는 측부 라이너(131)와 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너(132)를 포함한다. 측부 라이너(131)는 상부로부터 하부로 직경이 작아지도록, 즉 내부로 하향 경사지게 제작된다. 측부 라이너(131)는 반응 챔버(100)의 내측벽을 플라즈마로부터 보호한다. 또한, 측부 라이너(131)는 내부로 하향 경사지게 제작되기 때문에 반응 가스 또는 활성종의 흐름을 하부 전극부(170) 주위로 유도하고, 배기 면적을 감소시켜 고속 배기를 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 측부 라이너(131)는 내부로 하향 경사지게 제작되기 때문에 반응 챔버(100)의 내측벽과 접촉되는 면적을 줄일 수 있고, 플라즈마에 의해 고온으로 가열되어 폴리머가 라이너(130) 벽면에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상부 라이너(132)는 반응 챔버(100)의 측부 라이너(131)의 상부와 결합되어 고정되 며, 반응 챔버(100)의 내에서 반응 공간의 중앙부를 개방하도록 중앙부에 개구부가 형성되어 반응 가스 또는 활성종이 반응 챔버(100)의 중앙부에 집중되도록 한다.
측부 라이버(131)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하부가 개방된 대략 원통형으로 제작되며, 상부로부터 하부로 내경이 좁아지도록 경사지게 제작된다. 측부 라이너(131)는 하부의 내경이 하부 전극부(170)의 지름보다 크게 제작된다. 이는 측부 라이너(131)의 하부를 통해 하부 전극부(170)가 승하강하기 때문이다. 측부 라이너(131)는 상부로부터 하부로 내경이 좁아지도록 제작된 대략 원통형의 몸체(131a)와, 몸체(131a)의 상단부에 수평 방향 외측으로 소정 폭으로 돌출된 상부 돌출부(131b)와, 몸체(131a)의 하단부에 수평 방향 외측으로 소정 폭으로 돌출된 하부 돌출부(131c)를 포함한다. 이때, 상부 돌출부(131b) 및 하부 돌출부(131c)의 내측도 몸체(131a)의 내측과 동일 경사를 갖는다. 상부 돌출부(131b)의 외경은 반응 챔버(100)의 내경과 거의 동일하게 제작되어 상부 돌출부(131b)의 외측면이 반응 챔버(100)의 내측면에 맞닿게 하는 것이 바람직하다. 또한, 하부 돌출부(131c)는 외측이 라이너 지지부(140) 상에 위치하여 측부 라이너(131)가 반응 챔버(100) 내에 고정될 수 있는 정도의 폭으로 제작된다.
상부 라이너(132)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 대략 원판의 링 형상으로 제작되어 측부 라이너(131)의 상단부의 내측에 고정된다. 물론, 상부 라이너(132)는 측부 라이너(131)의 상부면, 즉 상부 돌출부(131b)의 상부면 위에 결합될 수도 있다. 상부 라이너(132)는 외측 라이너(133) 및 내측 라이너(134)를 포함한다. 외측 라이너(133)는 소정의 폭 및 두께를 갖는 대략 원판의 링 형상으로 형 성되며, 내면에 단턱(133a)이 형성될 수 있다. 외측 라이너(133)는 외경이 측부 라이너(131)의 상부 돌출부(131b)의 내경과 거의 동일하게 제작되어 외측 라이너(133)가 측부 라이너(131)의 상부 돌출부(131b) 내측에 위치할 수 있도록 한다. 이 경우 외측 라이너(133)의 외측면은 경사지게 제작될 수 있다. 물론, 외측 라이너(133)는 외경이 측부 라이너(131)의 상부 돌출부(131b)보다 작게 제작될 수 있다. 이 경우 외측 라이너(133)는 측부 라이너(131)의 몸체(131a)에 고정된다. 그러나, 외측 라이너(133)는 공정의 특성에 따라 측부 라이너(131) 몸체(131a)의 고정 위치가 조절될 수 있다. 즉, 측부 라이너(131) 몸체(131a)에 외측 라이너(133)의 고정 위치가 조절됨으로써 플라즈마 처리 영역이 조절될 수 있다. 이 경우에도 외측 라이너(133)의 외측면은 측부 라이너(131)의 몸체(131a)의 경사와 동일 경사를 갖도록 제작될 수 있다. 한편, 내측 라이너(134)는 소정의 폭 및 두께를 갖는 대략 링 형상으로 형성되며, 외면에 단턱(134a)이 형성될 수 있다. 내측 라이너(134)는 내경이 활성종이 플라즈마 반응 영역으로 유입되기에 충분한 크기로 제작된다. 또한, 내측 라이너(134)의 외경은 단턱(133a)을 제외하고 외측 라이너(133)의 내경과 거의 동일하게 제작하는 것이 바람직하다. 따라서, 외측 라이너(133)의 단턱(133a)에 내측 라이너(134)의 단턱(134a)이 위치하여 외측 라이너(133)와 내측 라이너(134)가 결합된다. 뿐만 아니라 외측 라이너(133) 및 내측 라이너(134)는 단턱(133a 및 134a) 이외에 다양한 방식으로 결합될 수 있는데, 예를들어 오목 및 볼록 결합에 의해 결합될 수도 있다. 그리고, 내측 라이너(134)는 내측이 하부로 폭이 좁아지도록 경사지게 제작될 수 있다.
한편, 상부 라이너(132)에는 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 홀(135) 또는 슬릿(136)이 형성될 수 있다. 이렇게 홀(135) 또는 슬릿(136)이 형성되면 홀(135) 또는 슬릿(136)을 통해 공정 가스 또는 활성종이 유입될 수 있어 반응 챔버(100) 내부로 유입되는 공정 가스 또는 활성종의 흐름을 제어할 수 있다.
측부 라이너(131)와 상부 라이너(132)는 세라믹 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 등의 금속성 재질로 제작될 수 있으며, 금속성 재질로 제작될 경우에는 Y2O3, Al2O3등의 세라믹이 코팅될 수 있다.
라이너 지지부(140)는 반응 챔버(100), 구체적으로는 하부 챔버(100b)의 하측 측벽부에 하부 챔버(100b)의 내부로 수평 방향으로 돌출되어 설치된다. 라이너 지지부(140)는 하부 챔버(100b)의 측벽부를 따라 대략 원형으로 설치되며, 라이너 지지부(140)의 돌출 폭은 라이너(130) 하부의 내경을 줄이지 않을 정도로 제작된다. 라이너 지지부(140)는 그 상부에 라이너(130), 즉 측부 라이너(131)의 하부 돌출부(131c)가 위치하여 라이너(130)가 반응 챔버(100) 내부에 고정되도록 한다. 또한, 라이너 지지부(140)는 라이너(130)가 설치되는 공간과 기판(10)이 인입되는 공간 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 라이너 지지부(140)는 측부 라이너(131)의 상부 돌출부(131b)를 지지할 수 있도록 반응 챔버(100)의 상부 측벽에 제작될 수도 있다.
샤워헤드(150)는 반응 챔버(100) 내의 상부, 즉 상부 챔버(100b)의 바람직하게는 중앙부에 위치한다. 샤워 헤드(150)는 복수의 토출 구멍(152)이 형성된 상부 전극판(151)과, 상부 전극판(151)을 지지하고 도전성 재료로 이루어지는 전극 지지체(153)로 구성되어 있다. 샤워 헤드(150)의 전극 지지체(153) 및 상부 전극판(151)은 반응 챔버(100) 내에 설치되었으나, 전극 지지체(153)는 반응 챔버(100) 외부에 설치될 수도 있다. 즉, 반응 챔버(100)의 상부 챔버(100b)의 적어도 일부를 상부 전극판(151)으로 구성하고, 그 상부에 전극 지지체(153)를 설치하여 사용할 수 있다.
전극 지지체(153)의 상부 중앙에 가스 도입구(160)가 설치되고, 가스 도입구(160)에는 복수의 라인으로 분기되어 가스 공급원(161)이 연결된다. 각각의 라인에는 밸브(162) 및 질량 흐름 제어기(163)가 설치되고, 이는 가스 공급원(161)과 연결된다. 따라서, 가스 공급원(161)으로부터 플라즈마 처리를 위한 반응 가스가 샤워 헤드(150)로 공급된다. 반응 가스로는 플로로카본 가스나 하이드로플로로카본 가스와 같은 할로겐 원소를 함유하는 가스가 적절히 사용될 수 있다. 그 밖에도 Ar, He, C4F8, N2 가스가 제공될 수 있다.
하부 전극부(170)는 반응 챔버(100)의 하부에 샤워 헤드(150)와 대항하는 위치에 설치된다. 하부 전극부(170)는 반응 챔버(100) 바닥부에 위치하는 기판 승강기(171)와, 기판 승강기(171)의 상부에 위치하는 하부 전극(172)과, 기판(10)을 정전 흡착하기 위한 정전척(173)을 포함한다. 기판 승강기(171)는 처리될 기판(10)이 하부 전극부(170)에 안착하면 하부 전극부(170)를 샤워 헤드(150)와 근접하도록 이동시키는 역할을 한다. 또한, 하부 전극(172)에는 칠러(174)가 연결되어 있고, 하 부 전극(172)과 칠러(174) 사이에는 냉매 순환부(175)가 연결되어 있다. 칠러(174)로부터 냉매를 냉매 순환부(175)로 도입하여 순환함으로써, 그 냉열이 하부 전극(172)을 통해 기판(10)에 전달되는 역할을 한다. 즉, 기판(10)의 처리면의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다.
또한, 하부 전극(172)에는 제 2 정합기(181) 및 제 2 고주파 전원(182)이 연결되고, 이는 반응 챔버(100) 내에 전력을 공급하는 역할을 한다.
하부 전극(172)의 상부에는 기판(10)과 대략 동일한 형상의 정전척(173)이 설치된다. 정전척(173)은 절연재 사이에 마련된 하부 전극판(미도시)을 가지며, 하부 전극판에 연결된 고압 직류 전원(183)으로부터 직류 전원이 인가된다. 따라서, 기판(10)은 정전력에 의해 정전척(173)에 흡착 유지된다. 이때, 정전력 외에 기계적 힘에 의해 기판(10)을 유지할 수도 있다.
하부 전극(172) 및 정전척(173)의 외주면을 둘러싸도록 고리 형상의 포커스링(184)이 설치된다. 포커스링(184)은 실리콘 등의 도전성 재료로 이루어져 있고, 플라즈마가 기판(10)을 향하도록 유도하는 역할을 한다.
또한, 반응 챔버(100)의 측면 하부에는 배기관(191)이 연결되고, 배기관(191)에는 배기 장치(192)가 연결된다. 이때, 배기 장치(191)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프가 사용될 수 있으며, 이에 따라 반응 챔버(100) 내부를 소정의 감압 분위기, 예를들어 0.1mTorr 이하의 소정의 압력까지 진공 흡입할 수 있도록 구성된다. 배기관(191)은 측면 뿐만 아니라, 반응 챔버(100) 하부에 설치될 수 있다. 또한, 배기되는 시간을 줄이기 위해 다수개의 배기관(191) 및 그에 따른 진공 펌 프(192)가 더 설치될 수도 있다. 또한, 반응 챔버(100) 측벽에는 게이트 밸브(193)가 설치되고, 이 게이트 밸브(193)를 오픈한 상태에서 기판(10)이 인접하는 로드록실(미도시)과의 사이에서 반송된다. 게이트 밸브(193)는 반응 챔버(100)의 라이너 지지부(140)의 하부의 일측에 설치될 수 있다. 따라서, 하부 전극부(170)가 하방으로 이동 위치한 상태에서 기판(10)은 반응 챔버(100)의 라이너 지지부(140) 하부로부터 인입되어 하부 전극부(170) 상에 안착되고, 하부 전극부(170)가 상향 이동하여 라이너(130) 내의 공간에서 플라즈마 처리가 실시된다. 또한, 게이트 밸브(183)은 반응 챔버(100) 하부의 일측에 설치되었지만, 일측과 대향하는 타측에 더 형성할 수 있다. 이는 일측을 통해 인입된 기판(10)을 타측을 통해 반출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상부 라이너(132)는 외측 라이너(133) 및 내측 라이너(134)가 분리되어 제작된 것으로 설명되었으나, 외측 라이너(133) 및 내측 라이너(134)는 일체로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 측부 라이너(131)는 내측으로 경사지게 제작되기 때문에 측부 라이너(131)와 반응 챔버(100)의 내측벽 사이에는 공간이 마련된다. 이 공간에 전자석 또는 영구 자석 등의 자계 생성 수단을 설치할 수 있다. 전자석 또는 영구 자석에 의해 반응 챔버(100) 내부에 자계가 형성되어 플라즈마 처리 영역의 플라즈마 밀도가 증가하게 되고, 플라즈마 처리 영역에서의 활성종의 제어 및 공정 제어가 가능하게 된다.
그리고, 상기 실시 예는 게이트 밸브(193)가 반응 챔버(100) 및 라이너(130) 의 하측에 형성되고, 하부 전극부(170)가 하강하여 게이트 밸브(193)로부터 인입되는 기판(10)을 안착한 후 라이너(130) 내측의 플라즈마 처리 영역으로 하부 전극부(170)가 승강하여 플라즈마 처리 공정을 수행하였다. 그런데, 게이트 밸브(193)가 반응 챔버(100)의 외측 중앙부에 형성되고, 게이트 밸브(193)에 대응하는 라이너(130)의 해당 부분에 기판 인입부가 마련되어 게이트 밸브(193) 및 기판 인입부를 통해 기판(10)의 인입되어 하부 전극부(170) 상에 안착될 수 있다.
또한, 상기 실시 예는 라이너 지지부(140)상에 측부 라이너(131)의 상부 돌출부(131b) 또는 하부 돌출부(131c)가 지지되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 측부 라이너(131)는 몸체(131a)가 경사지게 형성되기 때문에 상부 돌출부(131b) 또는 하부 돌출부(131c)가 제작되지 않고 라이너 지지부(140)상에 몸체(131a)의 일 영역이 지지될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측부 및 상부 라이너 설치 이전 및 이후의 균일도 및 식각률을 비교하기 위한 그래프로서, 8인치(inch)의 실리콘 웨이퍼에 대하여 식각 면적 비율(open ratio)이 20%인 식각을 실시한 결과이다. 라이너 설치 이전에는 3%의 균일도와 5㎛/min의 식각률을 나타내었고, 측부 라이너만을 설치한 경우에는 2%의 균일도와 6.5㎛/min의 식각률을 나타내었다. 또한, 측부 라이너 및 상부 라이너를 모두 설치한 경우에는 0.8%의 균일도와 8㎛/min의 식각률을 나타내었다. 따라서, 측부 라이너를 설치한 경우에 라이너를 설치하지 않은 경우보다 균일도 및 식각률을 향상시킬 수 있고, 측부 및 상부 라이너를 모두 설치한 경 우에는 라이너를 설치하지 않은 경우 또는 측부 라이너를 설치한 경우보다 균일도 및 식각률을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plamsa; ICP) 방식의 플라즈마 처리 장치를 예시하였으나, 본 발명은 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma; CCP), ECR 등의 다양한 플라즈마 처리 장치에 적용될 수 있다.
그리고, 상기한 플라즈마 처리 장치를 이용하여 식각, 박막 증착 공정 등 다양한 플라즈마 처리 공정이 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 단면도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이너의 사시도 및 단면도.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측부 라이너의 사시도 및 단면도.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 라이너를 구성하는 외측 라이너 및 내측 라이너의 사시도.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 라이너의 변형 예에 따른 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 측부 라이너 및 상부 라이너 설치 전 및 후의 균일도 및 식각률을 비교하기 위한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반응 챔버 110 : 안테나
130 : 라이너 131 : 측부 라이너
132 : 상부 라이너 133 : 외측 라이너
134 : 내측 라이너 150 : 샤워헤드
170 : 하부 전극부

Claims (13)

  1. 플라즈마 처리 챔버 내에 설치되는 라이너 어셈블리로서,
    상기 챔버 내부 측면을 둘러싸며 하향 경사지도록 설치되는 측부 라이너; 및
    상기 측부 라이너 상측에 결합되며 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함하고,
    상기 상부 라이너는 원형의 판 형상의 외측 라이너와, 상기 외측 라이너의 내측에 결합되는 내측 라이너를 포함하는 라이너 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 라이너는 상하부가 관통되며 내측으로 하향 경사지는 원통형으로 제작된 라이너 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 라이너는 중앙부에 개구부가 형성된 원형의 판 형상인 라이너 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 라이너는 복수의 홀 또는 슬릿이 형성된 라이너 어셈블리.
  5. 삭제
  6. 플라즈마 처리 영역이 형성된 반응 챔버; 및
    상기 반응 챔버의 내측으로 하향 경사지게 설치되며, 상기 챔버의 내측벽을 둘러싸도록 설치되는 측부 라이너; 및
    상기 측부 라이너의 상측에 결합되며, 중앙부에 개구부가 형성된 상부 라이너를 포함하며,
    상기 상부 라이너는 상기 측부 라이너에 결합되는 외측 라이너와, 상기 외측 라이너에 결합되는 내측 라이너를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 반응 챔버의 내측으로 돌출 형성된 라이너 지지부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 라이너 지지부 상에 상기 측부 라이너가 지지되는 플라즈마 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 측부 라이너 및 상부 라이너는 세라믹 또는 금속으로 제작된 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 금속의 표면에는 세라믹이 코팅된 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 측부 라이너와 상기 반응 챔버의 내측벽 사이에 설치된 자계 생성 수단을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20070047545A (ko) * 2005-11-02 2007-05-07 주식회사 래디언테크 플라즈마 처리 장치
KR20080026340A (ko) * 2006-09-20 2008-03-25 삼성전자주식회사 배플 플레이트를 구비한 플라즈마 처리 장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998014980A1 (en) 1996-09-30 1998-04-09 Lam Research Corporation Particle controlling method and plasma processing chamber
KR20070047545A (ko) * 2005-11-02 2007-05-07 주식회사 래디언테크 플라즈마 처리 장치
KR20080026340A (ko) * 2006-09-20 2008-03-25 삼성전자주식회사 배플 플레이트를 구비한 플라즈마 처리 장치
KR20080058627A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 세메스 주식회사 가스 분사 노즐과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법

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