KR101039524B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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이용현
이승헌
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 고주파 전력을 사용하면서도 대면적 기판에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 공정을 위한 반응공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 상부에 설치되어 RF 전력이 공급되는 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극의 하부에 설치되어 상기 반응공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부재; 상기 플라즈마 전극에 대향되도록 상기 챔버 내부에 승강 가능하게 설치된 기판 지지부재; 상기 기판 지지부재에 의해 승강되어 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및 상기 기판 지지 프레임을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키기 위한 복수의 접지선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 고주파 전력을 사용하면서도 대면적 기판에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 회로 패턴 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 영역의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 플라즈마 처리 장치가 많이 사용되고 있다.
플라즈마 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각장치 등이 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 플라즈마 처리 장치는 챔버(10), 플라즈마 전극(20), 기판 지지부재(30), 및 가스 분사부재(40)를 구비한다.
챔버(10)는 플라즈마 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기관(12)에 연통된다.
플라즈마 전극(20)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(10)의 상부에 설치된다.
플라즈마 전극(20)의 일측은 정합부재(22)를 통해 RF(Radio Frequence) 전원(24)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(24)은 40MHz의 RF 전력을 생성하여 플라즈마 전극(20)에 공급한다.
또한, 플라즈마 전극(20)의 중앙 부분은 플라즈마 공정을 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급관(26)에 연통된다.
정합부재(22)는 플라즈마 전극(20)과 RF 전원(24) 간에 접속되어 RF 전원(24)으로부터 플라즈마 전극(20)에 공급되는 RF 전력의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
기판 지지부재(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 기판(S)을 지지한다. 이러한 기판 지지부재(30)는 플라즈마 전극(20)에 대향되는 대향 전극으로써, 기판 지지부재(30)를 승강시키는 승강축(32)을 통해 전기적으로 접지된다.
승강축(32)은 승강 장치(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강된다. 이때, 승강축(32)은 승강축(32)과 챔버(10)의 바닥면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 설치된다.
가스 분사부재(40)는 기판 지지부재(30)에 대향되도록 플라즈마 전극(20)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사부재(40)와 플라즈마 전극(20) 사이에는 플라즈마 전극(20)을 관통하는 가스 공급관(26)으로부터 공급되는 공정 가스가 확산되는 가스 확산 공간(42)이 형성된다.
한편, 가스 분사부재(40)는 가스 확산 공간(42)의 공정 가스를 반응 공간의 전 영역에 균일하게 분사하기 위한 복수의 가스 분사홀(44)을 구비한다.
이와 같은, 일반적인 플라즈마 처리 장치는 기판(S)을 기판 지지부재(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 공정 가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(20)에 RF 전력을 공급하여 반응 공간에 분사된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킴으로써 기판(S) 상의 소정의 박막을 형성하게 된다.
그러나, 일반적인 플라즈마 처리 장치는 고품질의 박막 증착을 위해 40MHz의 RF 전력을 사용함으로써 고주파 효과에 의한 정상파 효과(Standing Wave Effect)에 의해 기판(S)에 형성되는 박막의 균일도가 균일하지 못하다는 문제점이 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 40MHz의 RF 전력에 의해 챔버(10)의 반응 공간에 형성되는 플라즈마의 밀도(PD)는 정상파 효과에 의해 RF 전력의 주파수에 따른 파장 길이와 표면 효과(Skin Effect)로 인하여 기판(S)의 가장자리 영역보다 중앙 영역에 집중되게 된다. 이에 따라, 기판(S)에 형성되는 박막의 증착 특성은, 도 3에 도시된 바와 같은 박막 증착 맵(Map)을 가짐으로써 기판(S)의 중심 영역과 가장자리 영역의 두께 차이로 인하여 박막의 균일도가 불균일하다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 기판(S)이 대면적화될 수록 더욱 심해지게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고주파 전력을 사용하면서도 대면적 기판에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 공정을 위한 반응공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 상부에 설치되어 RF 전력이 공급되는 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극의 하부에 설치되어 상기 반응공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부재; 상기 플라즈마 전극에 대향되도록 상기 챔버 내부에 승강 가능하게 설치된 기판 지지부재; 상기 기판 지지부재에 의해 승강되어 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및 상기 기판 지지 프레임을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키기 위한 복수의 접지선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지 프레임은 개구부를 가지도록 형성된 제 1 플레이트; 상기 개구부에 대응되도록 상기 기판 지지부재에 설치된 제 2 플레이트; 및 상기 복수의 프레임 지지 핀에 대응되도록 상기 제 1 플레이트에 형성된 복수의 핀 삽입홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지 프레임은 상기 제 2 플레이트로부터 소정 길이로 돌출된 돌출부; 및 상기 기판 지지부재의 승강에 의해 상기 돌출부가 삽입되도록 상기 제 1 플레이트에 형성된 접촉홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 챔버의 내벽에 설치되어 상기 기판 지지부재의 하강시 상기 기판 지지 프레임을 지지하는 복수의 프레임 지지 핀을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 지지부재는 상기 기판 지지 프레임이 배치되는 프레임 장착부; 상기 복수의 핀 삽입홀에 대응되도록 상기 프레임 장착부에 형성되어 상기 복수의 프레임 지지 핀 각각이 관통하는 복수의 핀 관통홀; 및 상기 기판 지지부재의 끝단과 상기 프레임 장착부 사이에 형성되어 상기 반응공간의 공정가스를 배기시키기 위한 복수의 배기홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 기판 지지 프레임과 상기 기판 지지부재 사이에 소정 높이를 가지도록 설치된 패드 프레임을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 기판 지지 프레임에 접촉되는 상기 기판 지지부재의 접촉 부분에 코팅된 절연층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 공정을 위한 반응공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 상부에 설치되어 RF 전력이 공급되는 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극의 하부에 설치되어 상기 반응공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부재; 상기 플라즈마 전극에 대향되도록 상기 챔버 내부에 승강 가능하게 설치된 기판 지지부재; 상기 기판 지지부재의 가장자리 부분에 설치되어 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 접지 프레임; 상기 기판 지지부재를 관통하도록 상기 챔버의 바닥면에 설치되어 상기 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 핀; 및 상기 접지 프레임을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키기 위한 복수의 접지선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 공정시 상기 기판의 가장자리 부분은 상기 접지 프레임에 의해 지지되고, 상기 기판의 가장자리 부분을 제외한 상기 기판의 나머지 영역은 상기 기판 지지부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
상기 접지 프레임 상에 지지되는 상기 기판의 가장자리 부분의 폭은 상기 기판의 끝단으로부터 상기 기판의 절반 길이의 30% 이내인 것을 특징으로 한다.
상기 접지 프레임의 상면은 상기 기판 지지부재의 표면으로부터 소정 높이를 가지도록 돌출된 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 접지 프레임이 설치되는 상기 기판 지지부재에 코팅된 절연층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 기판 지지부재의 측면에 설치되어 상기 반응공간의 공정가스를 배기시키기 위한 복수의 배기홀을 가지는 배기 플레이트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 접지선은 크롬 또는 니켈을 주성분으로 이루어진 금속 재질, 스테인레스 재질, 인코넬(Inconel)계 합금 재질, 모넬(Monel)계 합금 재질, 하스텔로이(Hastelloy) 재질, 하스텔로이계 합금 재질, 하스텔로이 재질에 알루미늄을 코팅한 금속 재질, 실드(Shield) 처리된 금속 재질 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 지지 프레임을 이용하여 기판의 가장자리 부분을 지지함과 아울러 접지선을 통해 기판 지지 프레임을 챔버에 접지시킴으로써 기판 상에 형성되는 플라즈마 밀도를 균일하게 함으로써 기판 상에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
둘째, 기판 지지부재에 설치된 접지 프레임을 이용하여 기판의 가장자리 부분을 지지함과 아울러 접지선을 통해 접지 프레임을 챔버에 접지시킴으로써 기판 상에 형성되는 플라즈마 밀도를 균일하게 함으로써 기판 상에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마 공정시 기판 상에 발생되는 플라즈마 밀도를 나타내는 도면이다.
도 3은 일반적인 플라즈마 처리 장치에 의해 기판 상에 형성되는 박막의 증착 특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 기판 지지부재와 기판 지지 프레임을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 A 부분을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 기판 지지 프레임의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 공정을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마 공정시 기판 상에 발생되는 플라즈마 밀도를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치에 의해 기판 상에 형성되는 박막의 증착 특성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 16에 도시된 기판 지지부재와 접지 프레임을 나타내는 도면이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 공정을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 다른 실시 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 기판 지지부재(130), 가스 분사부재(140), 기판 지지 프레임(150), 복수의 프레임 지지 핀(160), 및 복수의 접지선(170)을 포함하여 구성된다.
챔버(110)는 플라즈마 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(110)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기관(112)에 연통된다.
플라즈마 전극(120)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(110)의 상부에 설치된다.
플라즈마 전극(120)의 일측은 정합부재(122)를 통해 RF(Radio Frequence) 전원(124)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(124)은 27MHz ~ 100MHz의 RF 전력을 생성하여 플라즈마 전극(120)에 공급한다.
또한, 플라즈마 전극(120)의 중앙 부분은 플라즈마 공정을 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급관(126)에 연통된다.
정합부재(122)는 플라즈마 전극(120)과 RF 전원(124) 간에 접속되어 RF 전원(124)으로부터 플라즈마 전극(20)에 공급되는 RF 전력의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
기판 지지부재(130)는 챔버(110)의 내부에 승강 가능하도록 설치되어 외부로부터 로딩되는 기판(S)을 지지함과 아울러 기판 지지 프레임(150)을 지지한다. 이러한 기판 지지부재(130)는 플라즈마 전극(120)에 대향되는 대향 전극으로써, 기판 지지부재(130)를 승강시키는 승강축(132)을 통해 전기적으로 접지된다.
승강축(132)은 승강 장치(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강된다. 이때, 승강축(132)은 승강축(132)과 챔버(110)의 바닥면을 밀봉하는 벨로우즈(134)에 설치된다.
가스 분사부재(140)는 기판 지지부재(130)에 대향되도록 플라즈마 전극(120)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사부재(140)와 플라즈마 전극(120) 사이에는 플라즈마 전극(120)을 관통하는 가스 공급관(126)으로부터 공급되는 공정 가스가 확산되는 가스 확산 공간(142)이 형성된다.
한편, 가스 분사부재(140)는 가스 확산 공간(142)의 공정 가스를 반응 공간의 전 영역에 균일하게 분사하기 위한 복수의 가스 분사홀(144)을 구비한다.
기판 지지 프레임(150)은 외부의 기판 로딩 장치로부터 챔버(110)의 내부로 로딩되는 기판(S)을 지지한다. 이때, 기판 지지 프레임(150)은 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 이러한, 기판 지지 프레임(150)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 플레이트(152, 154), 및 복수의 핀 삽입홀(156)을 포함하여 구성된다.
제 1 플레이트(152)는 기판 지지부재(130)의 가장자리 부분에 대응되도록 배치되며, 기판 로딩 장치가 출입하는 개구부를 포함하도록 "⊃"자 형태로 형성되어 기판(S)의 배면 가장자리 부분을 지지한다.
제 2 플레이트(152)는 제 1 플레이트(152)의 개구부에 대응되도록 기판 지지부재(130)에 장착되어 제 1 플레이트(152)의 개구부에 대응되는 기판(S)의 배면 일측 가장자리 부분을 지지한다. 이때, 제 2 플레이트(152)는 복수의 체결 나사에 의해 기판 지지부재(130)에 장착될 수 있다.
복수의 핀 삽입홀(156) 각각은 복수의 프레임 지지 핀(160) 각각에 대응되도록 제 1 플레이트(152)의 각 모서리 부분에 형성된다. 이러한, 복수의 핀 삽입홀(156)에는 기판 지지부재(130)의 하강에 따른 기판 지지 프레임(150)의 하강시 복수의 프레임 지지 핀(160) 각각이 삽입됨으로써 기판 지지 프레임(150)은 복수의 프레임 지지 핀(160)에 의해 지지된다.
이러한, 기판 지지 프레임(150)은 기판 지지부재(130)의 승강에 따라 승강된다. 즉, 챔버(110)의 내부의 기판 로딩/언로딩 위치에 기판(S)이 로딩될 경우, 제 1 플레이트(152)는 기판 지지부재(130)의 하강에 따라 하강되면서 기판 로딩/언로딩 위치에서 복수의 프레임 지지 핀(160)에 의해 지지되고, 제 2 플레이트(154)는 홈 위치로 하강되는 기판 지지부재(130)의 하강에 의해 기판 로딩/언로딩 위치보다 낮은 위치로 더 하강된다.
반면에, 플라즈마 공정을 위해 기판 지지부재(130)가 공정 위치로 상승하게 되면, 기판 지지 프레임(150)은 기판 지지부재(130)의 상승에 따라 기판 로딩/언로딩 위치에서부터 기판(S)을 지지한 상태로 플라즈마 공정 위치로 상승하게 된다. 이에 따라, 플라즈마 공정시 기판(S)의 가장자리 부분은 기판 지지 프레임(150)에 의해 지지되고, 기판(S)의 가장자리 부분을 제외한 기판(S)의 나머지 부분은 기판 지지부재(130)에 의해 지지된다. 이때, 기판 지지 프레임(150) 상에 지지되는 기판(S)의 가장자리 부분의 폭(W) 또는 기판 지지 프레임(150)과 기판(S)의 접촉 부분의 폭(W)은 기판(S)의 끝단으로부터 기판(S)의 절반 길이의 30% 이내로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(S)의 길이가 1300mm일 경우, 기판 지지 프레임(150) 상에 지지되는 기판(S)의 가장자리 부분의 폭(W)은 195mm 정도가 될 수 있다.
한편, 기판 지지부재(130)의 가장자리에는 기판 지지 프레임(150)이 설치되도록 오목하게 형성된 프레임 장착부가 형성된다. 이때, 기판 지지 프레임(150)과 기판 지지부재(130)의 전기적인 절연을 위해 프레임 장착부(136)에는 절연층(138)이 코팅될 수 있다. 절연층(138)은 애노다이징(Anodizing)을 통해 50㎛ 이하의 두께로 코팅될 수 있다.
복수의 프레임 지지 핀(160)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판 지지 프레임(150)의 제 1 플레이트(152)에 형성된 복수의 핀 삽입홀(156)에 대응되도록 챔버(110)의 내벽에 설치된다. 이러한, 복수의 프레임 지지 핀(160) 각각은 기판 지지 부재(130)가 기판 로딩/언로딩 위치의 이하로 하강될 경우 제 1 플레이트(152)에 형성된 복수의 핀 삽입홀(156) 각각에 삽입되어 제 1 플레이트(152)를 지지함으로써 기판 로딩/언로딩 위치에 제 1 플레이트(152)가 위치하도록 한다.
복수의 접지선(170)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 플레이트(152)의 각 모서리 부분에 전기적으로 접속됨과 아울러 챔버(110)의 내벽에 전기적으로 접속되어 기판 지지 프레임(150)을 전기적으로 접지시킨다. 이때, 복수의 접지선(170)은 챔버(110)의 세정 공정시 사용되는 세정 가스에 대하여 식각되지 않는 내식성을 가짐과 아울러 내열성을 갖는 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수의 접지선(170)은 크롬 또는 니켈을 주성분으로 이루어진 금속 재질, 스테인레스 재질, 인코넬(Inconel)계 합금 재질, 모넬(Monel)계 합금 재질, 하스텔로이(Hastelloy) 재질, 하스텔로이계 합금 재질, 하스텔로이 재질에 알루미늄을 코팅한 금속 재질, 또는 실드(Shield) 처리된 금속 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상술한 기판 지지 프레임(150)에 있어서, 제 2 플레이트(154)는 기판 로딩 장치의 출입을 위해 제 1 플레이트(152)와 분리되어 기판 지지부재(130)에 장착되기 때문에 상기의 접지선(170)과 전기적으로 접속되지 않는다. 이에 따라, 제 2 플레이트(154)를 제 1 플레이트(152)에 전기적으로 접속시키기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 지지 프레임(150)은 적어도 하나의 돌출부(155); 및 적어도 하나의 접촉홈(157)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
적어도 하나의 돌출부(155)는 제 2 플레이트(154)의 양 측면으로부터 소정 길이로 돌출된다.
적어도 하나의 접촉홈(157)은 돌출부(155)에 대응되도록 제 1 플레이트(152)에 오목하게 형성된다.
이에 따라, 기판 지지부재(130)의 상승에 의해 기판 지지 프레임(150)이 공정 위치로 상승될 경우, 제 2 플레이트(154)에 형성된 돌출부(155)가 제 1 플레이트(152)에 형성된 접촉홈(157)에 삽입되어 전기적으로 접촉됨으로써 제 2 플레이트(154)는 제 1 플레이트(152)와 접지선(170)을 통해 챔버(110)에 전기적으로 접지된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 공정을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10을 도 4와 결부하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)에 따른 플라즈마 처리 공정을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(S)을 기판 지지 프레임(150)에 로딩시키기 위하여, 기판 지지부재(130)를 홈 위치로 하강시킴으로써 기판 지지 프레임(150)의 제 1 플레이트(152)가 복수의 프레임 지지 핀(160)에 의해 지지되어 기판 로딩/언로딩 위치에 위치하도록 한다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판 로딩 장치에 의해 로딩되는 기판(S)을 제 1 플레이트(152)에 안착시킨다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 제 1 플레이트(152)에 안착됨과 아울러 기판 로딩 장치가 챔버(110)의 외부로 빠져나가면, 기판 지지부재(130)를 플라즈마 공정 위치로 상승시킨다. 그리고, 기판 지지부재(130)가 플라즈마 공정 위치로 상승하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 가장자리 부분은 기판 지지 프레임(150)에 의해 지지되고, 기판(S)의 가장자리 부분을 제외한 기판(S)의 나머지 부분은 기판 지지부재(130)에 의해 지지된다.
이어서, 기판 지지부재(130)가 상승하여 기판(S)이 플라즈마 공정 위치에 위치하게 되면, 챔버(110)의 반응공간에 진공 분위기를 형성하고, 반응공간에 공정가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(120)에 RF 전력을 공급함으로써 반응공간에 분사되는 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킴으로써 기판(S) 상의 소정의 박막을 형성하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 기판 지지 프레임(150)을 이용하여 기판(S)의 가장자리 부분을 지지함과 아울러 접지선(170)을 통해 기판 지지 프레임(150)을 챔버(110)에 접지시킴으로써 기판(S) 상에 형성되는 플라즈마 밀도를 균일하게 함으로써 기판(S) 상에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 접지선(170)을 이용하여 기판(S)의 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임(150)을 접지시킴으로써 플라즈마 공정시 기판 지지 프레임(150)으로 직접적인 전기장(Electric Field)이 형성되기 때문에 RF 전력에 의한 정상파(Standing Wave)의 형태를 변경시키게 된다. 이에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, RF 전력에 의해 챔버(110)의 반응 공간에 형성되는 플라즈마의 밀도(PD)는 기판 지지 프레임(150)의 접지에 의해 기판(S)의 가장자리 영역과 중심 영역에서 균일하게 된다. 따라서, 기판(S)에 형성되는 박막의 증착 특성은, 도 12에 도시된 바와 같은, 박막 증착 맵(Map)을 가짐으로써 기판(S)에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있으며, 기판(S)이 대면적화되더라도 기판(S)의 크기에 상관없이 기판(S)에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(200)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(200)는 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 기판 지지부재(130), 가스 분사부재(140), 기판 지지 프레임(150), 복수의 프레임 지지 핀(160), 복수의 접지선(170); 및 패드 프레임(280)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예의 플라즈마 처리 장치(200)는 패드 프레임(280)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 상술한 제 1 실시 예의 플라즈마 처리 장치(100)와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 도 4 내지 도 12에 대한 설명으로 대신하기로 하고, 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
먼저, 기판(S)은 챔버(110)의 내부 온도에 의해 가열되거나, 외부의 예열 챔버(미도시)에서 소정의 온도로 예열되어 챔버(110)로 로딩되게 된다. 이에 따라, 기판(S)의 중앙 부분과 가장자리 부분의 온도 차이에 따라 기판(S)의 가장자리 부분이 들뜸으로써 플라즈마 공정시 플라즈마가 기판(S)의 들뜸 부분으로 통해 기판(S)과 기판 지지부재(130) 사이에 유입되어 플라즈마 밀도의 불균일을 유발하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(200)는 패드 프레임(280)을 이용하여 상기의 문제점을 방지하게 된다.
구체적으로, 패드 프레임(280)은 기판 지지부재(130)에 형성된 프레임 장착부(136) 상에 설치된다. 즉, 패드 프레임(280)은 기판 지지부재(130)에 형성된 프레임 장착부(136)와 기판 지지 프레임(150) 사이에 설치된다. 이때, 패드 프레임(280)의 높이는 반복적인 실험을 통해 얻어지는 기판(S)의 가장자리 부분의 들뜸 높이 및 기판 지지 프레임(150)의 두께에 따라 설정될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(200)는 기판 지지부재(130)에 형성된 프레임 장착부(136)와 기판 지지 프레임(150) 사이에 패드 프레임(280)을 설치함으로써 기판(S)의 들뜸 부분을 통해 플라즈마가 기판(S)과 기판 지지부재(130) 사이에 유입되는 것을 방지하여 플라즈마 밀도의 균일도 및 공정 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(200)는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예의 플라즈마 처리 장치(100)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(300)는 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 기판 지지부재(130), 가스 분사부재(140), 기판 지지 프레임(150), 복수의 프레임 지지 핀(360), 복수의 접지선(170); 및 배플 플레이트(390)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 3 실시 예의 플라즈마 처리 장치(300)는 복수의 프레임 지지 핀(360) 및 배플 플레이트(390)를 제외하고는 상술한 제 1 실시 예의 플라즈마 처리 장치(100)와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 도 4 내지 도 12에 대한 설명으로 대신하기로 하고, 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
먼저, 플라즈마 처리 공정시 반응공간에 형성되는 플라즈마가 기판 지지부재(130)의 측면과 이에 대응되는 챔버(110) 사이로 유출됨으로써 반응공간의 기판(S) 상에 분사되는 공정 가스의 흐름이 불균일하여 기판(S) 상에 박막이 불균일하게 형성된다는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(300)는 배플 플레이트(390)를 이용하여 상기의 문제점을 방지하게 된다.
구체적으로, 배플 플레이트(390)는 챔버(110)의 반응공간에 분사되는 공정 가스를 챔버(110)의 하부로 균일하게 유출시켜 반응공간의 기판(S) 상에 분사되는 공정 가스의 흐름을 일정하게 유지시킴으로써 기판(S) 상에 박막이 균일하게 형성되도록 한다. 이를 위해, 배플 플레이트(390)는 기판 지지부재(130)의 측면을 따라 설치되어 기판 지지부재(130)의 측면과 챔버(110)의 벽 사이에 배치된다. 이러한 배플 플레이트(390) 상에는 챔버(110) 내의 공정가스가 챔버(110)의 하부로 균일하게 배기되는 복수의 배기홀(392)이 형성된다. 이때, 복수의 배기홀(392)은 원형, 다각형 등의 다양한 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 배플 플레이트(390)에는 기판 지지부재(130)의 승강시 복수의 프레임 지지 핀(360) 각각이 관통하는 복수의 핀 관통홀(394)이 더 형성된다.
복수의 프레임 지지 핀(360) 각각은 기판 지지 프레임(150)에 형성된 복수의 핀 삽입홀(156)에 대응되도록 챔버(110)의 내벽에 설치된다. 이러한, 복수의 프레임 지지 핀(360) 각각은 기판 지지부재(130)의 하강시 복수의 핀 관통홀(394) 각각을 관통하여 복수의 핀 삽입홀(156) 각각에 삽입됨으로써 기판 로딩/언로딩 위치에서 기판 지지 프레임(150)을 지지한다. 이를 위해, 복수의 프레임 지지 핀(360)은 배플 플레이트(390)의 두께 및 기판 로딩/언로딩 위치에 따라 소정 높이를 가지도록 형성된다.
한편, 도시하지 않았지만, 상술한 배플 플레이트(390)에 형성된 복수의 배기홀(392)을 통해 공정가스를 균일하게 배기시키기 위하여, 기판 지지 프레임(150)에도 복수의 배기홀(미도시)이 형성될 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(300)는 기판 지지부재(130)의 측면에 배플 플레이트(390)를 설치하여 공정 가스를 챔버(110)의 하부로 균일하게 유출시킴으로써 반응공간의 기판(S) 상에 분사되는 공정 가스의 흐름을 일정하게 유지시켜 기판(S) 상에 박막이 균일하게 형성되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(300)는 도 13에 도시된 패드 프레임(280)을 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 이에 따라, 상술한 본 발명의 제 2 실시 예의 플라즈마 처리 장치(200)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(400)는 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 기판 지지부재(430), 가스 분사부재(140), 기판 지지 프레임(150), 복수의 프레임 지지 핀(360), 및 복수의 접지선(170)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 4 실시 예의 플라즈마 처리 장치(400)는 도 13에 도시된 본 발명의 제 3 실시 예에서 배플 플레이트(390)가 기판 지지부재(430)에 일체화되도록 구성되는 것을 제외하고는 상술한 제 3 실시 예의 플라즈마 처리 장치(300)와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 도 4 내지 도 14에 대한 설명으로 대신하기로 하고, 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
기판 지지부재(430)는 챔버(110)의 내부에 승강 가능하도록 설치되어 외부로부터 로딩되는 기판(S)을 지지함과 아울러 기판 지지 프레임(150)을 지지한다. 이러한 기판 지지부재(430)는 플라즈마 전극(120)에 대향되는 대향 전극으로써, 기판 지지부재(430)를 승강시키는 승강축(132)을 통해 전기적으로 접지된다.
이를 위해, 기판 지지부재(430)는 프레임 장착부(432), 및 복수의 핀 관통홀(434), 복수의 배기홀(436)을 포함하여 구성된다.
프레임 장착부(432)는 기판 지지 프레임(150)의 형태에 대응되도록 기판 지지부재(430)의 가장자리 부분을 따라 오목하게 형성되어 기판 지지 프레임(150)을 지지한다. 이때, 프레임 장착부(432)의 표면에는 애노다이징을 통해 50㎛ 이하의 두께를 가지는 절연층(438)이 코팅될 수 있다.
복수의 핀 관통홀(434)은 기판 지지 프레임(150)에 형성된 복수의 핀 삽입홀(156) 각각에 대응되도록 프레임 장착부(432)를 관통하도록 형성된다. 이러한, 복수의 핀 관통홀(434)에는 기판 지지부재(430)의 승강시 복수의 프레임 지지 핀(360)이 관통된다.
복수의 배기홀(436)은 기판 지지부재(430)의 끝단과 프레임 장착부(432) 사이 부분을 관통하도록 형성되어 챔버(110)의 반응공간에 분사되는 공정 가스를 챔버(110)의 하부로 균일하게 유출시켜 반응공간의 기판(S) 상에 분사되는 공정 가스의 흐름이 일정하게 유지되도록 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(400)는 상술한 본 발명의 제 3 실시 예의 플라즈마 처리 장치(300)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(400)는 도 13에 도시된 패드 프레임(280)을 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 이에 따라, 상술한 본 발명의 제 2 실시 예의 플라즈마 처리 장치(200)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(500)는 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 가스 분사부재(140), 기판 지지부재(530), 접지 프레임(550), 복수의 기판 지지 핀(560), 및 복수의 접지선(570)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 5 실시 예의 플라즈마 처리 장치(500)에서 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 및 가스 분사부재(140)는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
기판 지지부재(530)는 챔버(110)의 내부에 승강 가능하도록 설치되어 외부로부터 로딩되는 기판(S)을 지지한다. 이러한 기판 지지부재(530)는 플라즈마 전극(120)에 대향되는 대향 전극으로써, 기판 지지부재(530)를 승강시키는 승강축(132)을 통해 전기적으로 접지된다.
그리고, 기판 지지부재(530)는, 도 17에 도시된 바와 같이, 접지 프레임 장착부(532), 및 복수의 지지 핀홀(534)을 포함하여 구성된다.
접지 프레임 장착부(532)는 기판 지지부재(530)의 가장자리 부분을 따라 오목하게 형성된다. 이때, 접지 프레임 장착부(532)의 표면에는 애노다이징을 통해 50㎛ 이하의 두께를 가지는 절연층(538)이 코팅될 수 있다. 이러한, 접지 프레임 장착부(532)에는 접지 프레임(550)이 장착된다.
복수의 지지 핀홀(534)은 복수의 기판 지지 핀(560) 각각에 대응되도록 형성된다.
이와 같은, 기판 지지부재(530)는 승강축(132)의 승강에 따라 플라즈마 공정 위치로 상승하거나, 홈 위치로 하강하게 된다.
접지 프레임(550)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 기판 지지부재(530)의 가장자리 부분에 형성된 접지 프레임 장착부(532)와 동일한 형태를 가지도록 형성되어 접지 프레임 장착부(532)에 장착된다. 이때, 접지 프레임(550)은 전도성 재질로 이루어져 후술되는 복수의 접지선(570)을 통해 챔버(110)에 접지된다.
이러한, 접지 프레임(550)은 플라즈마 공정시 기판(S)의 가장자리 부분을 지지한다. 이때, 접지 프레임(550) 상에 기판(S)의 가장자리 부분의 폭(W) 또는 접지 프레임(550)과 기판(S)의 접촉 부분의 폭(W)은 기판(S)의 끝단으로부터 기판(S)의 절반 길이의 30% 이내로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(S)의 길이가 1300mm일 경우, 접지 프레임(550) 상에 지지되는 기판(S)의 가장자리 부분의 폭(W)은 195mm 정도가 될 수 있다.
복수의 기판 지지 핀(560)은 기판 지지부재(530)에 형성된 복수의 지지 핀홀(536) 각각에 삽입되도록 챔버(110)의 바닥면에 일정한 간격으로 설치된다. 이때, 복수의 기판 지지 핀(560) 각각은 기판 지지부재(530)의 승강에 따라 기판(S)의 배면을 지지한다.
복수의 접지선(570)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 접지 프레임(550)의 각 모서리 부분에 전기적으로 접속됨과 아울러 챔버(110)의 내벽에 전기적으로 접속되어 접지 프레임(550)을 전기적으로 접지시킨다. 이때, 복수의 접지선(570)은 챔버(110)의 세정 공정시 사용되는 세정 가스에 대하여 식각되지 않는 내식성을 가짐과 아울러 내열성을 갖는 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수의 접지선(170)은 크롬 또는 니켈을 주성분으로 이루어진 금속 재질, 스테인레스 재질, 인코넬(Inconel)계 합금 재질, 모넬(Monel)계 합금 재질, 하스텔로이(Hastelloy) 재질, 하스텔로이계 합금 재질, 하스텔로이 재질에 알루미늄을 코팅한 금속 재질, 또는 실드(Shield) 처리된 금속 재질로 이루어질 수 있다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 공정을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(500)를 이용한 플라즈마 처리 공정을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 18에 도시된 바와 같이, 기판(S)을 복수의 기판 지지 핀(560)에 로딩시키기 위하여, 기판 지지부재(530)를 홈 위치로 하강시킨다.
이어서, 도 19에 도시된 바와 같이, 기판 로딩 장치에 의해 로딩되는 기판(S)을 복수의 기판 지지 핀(560)에 안착시킨다.
이어서, 도 20에 도시된 바와 같이, 기판 로딩 장치가 챔버(110)의 외부로 빠져나가면, 기판 지지부재(530)를 플라즈마 공정 위치로 상승시킨다. 그리고, 기판 지지부재(530)가 플라즈마 공정 위치로 상승하게 되면, 도 16에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 가장자리 부분은 접지 프레임(550)에 의해 지지되고, 기판(S)의 가장자리 부분을 제외한 기판(S)의 나머지 부분은 기판 지지부재(530)에 의해 지지된다.
이어서, 챔버(110)의 반응공간에 진공 분위기를 형성하고, 반응공간에 공정가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(120)에 RF 전력을 공급함으로써 반응공간에 분사되는 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킴으로써 기판(S) 상의 소정의 박막을 형성하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(500)는 기판 지지부재(530)에 설치된 접지 프레임(550)을 이용하여 기판(S)의 가장자리 부분을 지지함과 아울러 접지선(570)을 통해 접지 프레임(550)을 챔버(110)에 접지시킴으로써, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 기판(S) 상에 형성되는 플라즈마 밀도를 균일하게 함으로써 기판(S) 상에 형성되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(500)에 있어서, 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에서와 같이 기판 지지부재(530)에 지지되는 기판(S)의 가장자리 부분에서 발생되는 들뜸 현상으로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 접지 프레임(550)은, 도 21에 도시된 바와 같이, 기판 지지부재(530)의 상면으로부터 소정 높이(H)로 돌출되도록 기판 지지부재(530)에 설치될 수도 있다.
도 22는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(600)는 챔버(110), 플라즈마 전극(120), 가스 분사부재(140), 기판 지지부재(530), 접지 프레임(550), 복수의 기판 지지 핀(560), 복수의 접지선(570), 및 배플 플레이트(590)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 6 실시 예의 플라즈마 처리 장치(600)는 배플 플레이트(590)를 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는 도 16 내지 도 21에 도시된 본 발명의 제 5 실시 예의 플라즈마 처리 장치(500)와 동일한 구성을 가지므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
배플 플레이트(590)는, 본 발명의 제 3 실시 예의 플라즈마 처리 장치(300)에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 공정시 반응공간에 형성되는 플라즈마가 기판 지지부재(130)의 측면과 이에 대응되는 챔버(110) 사이로 유출됨으로써 반응공간의 기판(S) 상에 분사되는 공정 가스의 흐름이 불균일하여 기판(S) 상에 박막이 불균일하게 형성되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판 지지부재(530)의 측면을 따라 설치되어 기판 지지부재(530)의 측면과 챔버(110)의 벽 사이에 배치된다. 이러한 배플 플레이트(590) 상에는 챔버(110) 내의 공정가스가 챔버(110)의 하부로 균일하게 배기되는 복수의 배기홀(592)이 형성된다. 이때, 복수의 배기홀(592)은 원형, 다각형 등의 다양한 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(600)는 기판 지지부재(530)의 측면에 배플 플레이트(590)를 설치하여 공정 가스를 챔버(110)의 하부로 균일하게 유출시킴으로써 반응공간의 기판(S) 상에 분사되는 공정 가스의 흐름을 일정하게 유지시켜 기판(S) 상에 박막이 균일하게 형성되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(600)에서, 배플 플레이트(590)는 기판 지지부재(530)에 일체화될 수 있다. 즉, 기판 지지부재(530)는 측면을 따라 챔버(110)의 내벽 쪽으로 돌출된 돌출부(미도시)를 가지며, 돌출부에는 상술한 복수의 배기홀(592)이 형성될 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(600)에서 접지 프레임(550)은, 도 21에 도시된 바와 같이, 기판 지지부재(530)의 상면으로부터 소정 높이(H)로 돌출되도록 기판 지지부재(530)에 설치될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 챔버 120: 플라즈마 전극
130, 430, 530: 기판 지지부재 140: 가스 분사부재
150: 기판 지지 프레임 156: 핀 삽입홀
160, 360: 프레임 지지 핀 170, 570: 접지선
280: 패드 프레임 390, 590: 배플 플레이트
550: 접지 프레임 560: 기판 지지 핀

Claims (16)

  1. 플라즈마 공정을 위한 반응공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버의 상부에 설치되어 RF 전력이 공급되는 플라즈마 전극;
    상기 플라즈마 전극의 하부에 설치되어 상기 반응공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부재;
    상기 플라즈마 전극에 대향되도록 상기 챔버 내부에 승강 가능하게 설치된 기판 지지부재;
    상기 기판 지지부재에 의해 승강되어 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 기판 지지 프레임; 및
    상기 기판 지지 프레임을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키기 위한 복수의 접지선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 공정시 상기 기판의 가장자리 부분은 상기 기판 지지 프레임에 의해 지지되고, 상기 기판의 가장자리 부분을 제외한 상기 기판의 나머지 영역은 상기 기판 지지부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 프레임 상에 지지되는 상기 기판의 가장자리 부분의 폭은 상기 기판의 끝단으로부터 상기 기판의 절반 길이의 30% 이내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버의 내벽에 설치되어 상기 기판 지지부재의 하강시 상기 기판 지지 프레임을 지지하는 복수의 프레임 지지 핀을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 지지 프레임은,
    개구부를 가지도록 형성된 제 1 플레이트;
    상기 개구부에 대응되도록 상기 기판 지지부재에 설치된 제 2 플레이트; 및
    상기 복수의 프레임 지지 핀에 대응되도록 상기 제 1 플레이트에 형성된 복수의 핀 삽입홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 지지 프레임은,
    상기 제 2 플레이트로부터 소정 길이로 돌출된 돌출부; 및
    상기 기판 지지부재의 승강에 의해 상기 돌출부가 삽입되도록 상기 제 1 플레이트에 형성된 접촉홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 지지부재는,
    상기 기판 지지 프레임이 배치되는 프레임 장착부;
    상기 복수의 핀 삽입홀에 대응되도록 상기 프레임 장착부에 형성되어 상기 복수의 프레임 지지 핀 각각이 관통하는 복수의 핀 관통홀; 및
    상기 기판 지지부재의 끝단과 상기 프레임 장착부 사이에 형성되어 상기 반응공간의 공정가스를 배기시키기 위한 복수의 배기홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 프레임과 상기 기판 지지부재 사이에 소정 높이를 가지도록 설치된 패드 프레임을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 프레임에 접촉되는 상기 기판 지지부재의 접촉 부분에 코팅된 절연층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 플라즈마 공정을 위한 반응공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버의 상부에 설치되어 RF 전력이 공급되는 플라즈마 전극;
    상기 플라즈마 전극의 하부에 설치되어 상기 반응공간에 공정가스를 분사하는 가스 분사부재;
    상기 플라즈마 전극에 대향되도록 상기 챔버 내부에 승강 가능하게 설치된 기판 지지부재;
    상기 기판 지지부재의 가장자리 부분에 설치되어 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 접지 프레임;
    상기 기판 지지부재를 관통하도록 상기 챔버의 바닥면에 설치되어 상기 기판을 지지하는 복수의 기판 지지 핀; 및
    상기 접지 프레임을 상기 챔버에 전기적으로 접지시키기 위한 복수의 접지선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라즈마 공정시 상기 기판의 가장자리 부분은 상기 접지 프레임에 의해 지지되고, 상기 기판의 가장자리 부분을 제외한 상기 기판의 나머지 영역은 상기 기판 지지부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 접지 프레임 상에 지지되는 상기 기판의 가장자리 부분의 폭은 상기 기판의 끝단으로부터 상기 기판의 절반 길이의 30% 이내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 접지 프레임의 상면은 상기 기판 지지부재의 표면으로부터 소정 높이를 가지도록 돌출된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 접지 프레임이 설치되는 상기 기판 지지부재에 코팅된 절연층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 지지부재의 측면에 설치되어 상기 반응공간의 공정가스를 배기시키기 위한 복수의 배기홀을 가지는 배기 플레이트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 접지선은 크롬 또는 니켈을 주성분으로 이루어진 금속 재질, 스테인레스 재질, 인코넬(Inconel)계 합금 재질, 모넬(Monel)계 합금 재질, 하스텔로이(Hastelloy) 재질, 하스텔로이계 합금 재질, 하스텔로이 재질에 알루미늄을 코팅한 금속 재질, 실드(Shield) 처리된 금속 재질 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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