KR101062458B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치를 제공한다. 제공되는 플라즈마 처리장치는 기판이 처리되도록 내부에 플라즈마 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버의 내부에 마련된 기판 홀더, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버 내부에 설치되되 상기 기판 홀더에 안착되는 상기 기판의 중앙부에 대응되도록 설치되는 ICP 전극 및, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 기판의 에지부에 대응되도록 설치되는 CCP 전극을 포함한다. 본 발명의 플라즈마 처리장치에 따르면, 종래와 같은 공정 균일도 저하 문제가 개선할 수 있어 기판이 대면적화될 경우에도 전반적으로 균일한 공정을 수행할 수 있게 된다.

Description

플라즈마 처리장치{Apparatus for processing plasma}
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무전극 방전 방식을 이용한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자나 평판 디스플레이 장치의 제조를 위한 기판의 미세가공 공정에는 플라즈마를 응용한 기술이 많이 이용되고 있다. 즉, 플라즈마는 반도체 소자 제조용 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display) 제조용 기판의 표면을 식각하거나 그 표면상에 소정의 물질막을 증착하는데 널리 사용되고 있다.
특히, 높은 집적도의 반도체 소자의 제조를 위한 기판의 식각 또는 박막증착 공정에는 플라즈마를 이용하는 장비가 점차로 늘어가고 있는 추세이다.
한편, 최근의 반도체 공정용 플라즈마 장비 개발에 있어서 가장 큰 주안점은 수율의 향상을 위한 기판의 대면적화에 따른 부응과 고집적화 공정의 수행능력이다. 예를 들면, 기존의 200mm 웨이퍼에서 최근의 300mm 웨이퍼로의 대면적화에 따른 웨이퍼 처리공정의 균일도(uniformity) 향상은 가장 먼저 해결되어야 하는 기술 요소 중 하나이다.
지금까지 기판의 미세가공 공정에 사용되어 왔던 플라즈마 장치로는 크게 CCP(Capacitive Coupled Plasma), ECR(Electron Cyclotron Resonance), ICP(Inductively Coupled Plasma) 등이 있으며, 이 중에 유도결합 플라즈마 장치(ICP)는 다른 장치들에 비해 고균일의 플라즈마를 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있고, 그 구조가 간단하여 많이 사용되고 있다.
하지만, 유도결합 플라즈마 장치의 경우, 기판이 점차 대면적화되면서 진공압을 견디기 위해 윈도우즈 즉, 유전체의 두께가 점차 두꺼워지고 있는 추세이므로 기판의 에지(edge) 부위에는 RF 에너지 전달 효율이 떨어져서 결국 균일도가 저하되는 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판의 에지 부위에서 발생되고 있는 RF 에너지 전달 효율 문제를 개선함으로써 공정 균일도 저하를 미연에 방지할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는데에 있다.
이상과 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 기판이 처 리되도록 내부에 플라즈마 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버의 내부에 마련된 기판 홀더, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버 내부에 설치되되 상기 기판 홀더에 안착되는 상기 기판의 중앙부에 대응되도록 설치되는 ICP 전극 및, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 기판의 에지부에 대응되도록 설치되는 CCP 전극을 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.
상기 기판 홀더는 상기 챔버 내부의 하측에 마련될 수 있고, 상기 ICP 전극은 상기 챔버의 내부 상측 중앙부에 마련될 수 있으며, 상기 CCP 전극은 상기 ICP 전극의 가장자리에 마련될 수 있다.
상기 플라즈마 처리장치는 상기 ICP 전극에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하는 제1 파워 제공부 및, 상기 CCP 전극에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하는 제2 파워 제공부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기판이 처리되도록 내부에 플라즈마 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버의 내부 일측에 마련된 기판 홀더, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버 내부의 타측에 설치되는 ICP 전극 및, 상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버 내부의 양 측벽에 각각 설치되는 CCP 전극을 포함하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.
상기 플라즈마 처리장치는 상기 ICP 전극에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하는 제1 파워 제공부 및, 상기 CCP 전극에 플라즈마를 발생시키기 위 한 RF 파워를 제공하는 제2 파워 제공부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리장치에 따르면, 기판의 중앙부위에는 ICP 전극을 통한 RF 에너지가 전달되고, 기판의 에지 부위에는 CCP 전극을 통한 RF 에너지가 전달되기 때문에, 종래와 같은 문제 즉, 기판의 에지 부위에 RF 에너지가 효율적으로 전달되지 못하는 문제 등이 개선된다.
그 결과, 본 발명의 플라즈마 처리장치에 따르면, 종래와 같은 공정 균일도 저하 문제가 개선할 수 있어 기판이 대면적화될 경우에도 전반적으로 균일한 공정을 수행할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 일실시예를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 처리장치에서 플라즈마가 발생되고 있는 상태를 도 시한 개념도이다
먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리장치(100)는 기판(90)이 처리되도록 내부에 플라즈마 처리공간 곧, 밀폐된 공간을 제공하는 챔버(chamber,110)를 구비한다.
상기 챔버(110)의 일측에는 챔버(110) 내부로 기판(90)이 입출되도록 기판 출입구(미도시)가 마련되고, 상기 기판 출입구에는 상기 기판 출입구를 선택적으로 밀폐하는 도어(미도시)가 설치된다.
따라서, 상기 도어가 기판 출입구를 오픈(open)하면, 상기 챔버(110) 내부로 기판(90)이 유입되고, 상기 기판(90)이 유입된 후에는 도어가 기판 출입구를 밀폐하여 공정이 밀폐된 상태에서 진행될 수 있도록 하게 된다.
상기 챔버(110)의 내부 일측 예를 들면, 하측에는 기판(90)이 안착되도록 기판 홀더(120)가 마련된다. 따라서, 기판 출입구를 통하여 챔버(110) 내부로 유입된 기판(90)은 상기 기판 홀더(120)의 상면에 안착된다. 상기 기판 홀더(120)는 정전척이거나 진공척이거나 점착척일 수 있다.
상기 챔버(110) 내부의 타측 예를 들면, 상측에는 상기 챔버(110) 내부에 플라즈마(80)를 발생시키기 위한 전극들(150)이 설치되고, 상기 전극들(150)에는 파워 제공부(160,170)가 연결된다.
구체적으로, 상기 챔버(110) 내부의 상측 중앙부 곧, 상기 기판 홀더(120)에 안착되는 상기 기판(90)의 중앙부에 대응되는 부위에는 ICP 전극(140)이 설치되고, 상기 ICP 전극(140)에는 상기 ICP 전극(140)에 RF 파워를 제공하기 위한 제1 파워 제공부(170)가 연결된다.
그리고, 상기 ICP 전극(140)의 가장자리부 곧, 상기 기판 홀더(120)에 안착되는 상기 기판(90)의 에지부에 대응되는 부위에는 CCP 전극(130)이 설치되고, 상기 CCP 전극(130)에는 상기 CCP 전극(130)에 RF 파워를 제공하기 위한 제2 파워 제공부(160)가 연결된다.
따라서, 상기 챔버(110) 내부로 기판(90)이 유입되어 기판 홀더(120)에 기판(90)이 안착되면, 제1 파워 제공부(170)는 상기 ICP 전극(140)에 플라즈마(80)를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하고, 제2 파워 제공부(160)는 상기 CCP 전극(130)에 플라즈마(80)를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공한다.
이에, 상기 챔버(110) 내부에는 플라즈마(80)가 발생되고, 상기 발생된 플라즈마(80)는 상기 기판 홀더(120)에 안착된 기판(90)을 처리한다.
여기서, 제1 파워 제공(170)부와 제2 파워 제공부(160)는 일체로 형성될 수도 있다.
미설명부호 132, 134, 142 및 144는 각각 CCP 전극과 ICP 전극을 이루는 전극과 유전체들이고, 165와 175는 RF 파워를 매칭시켜주는 매칭부이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 다른 실시예를 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(100')는 기판(90)이 처리되도록 내부에 플라즈마 처리공간을 제공하는 챔버(110), 상기 챔 버(110) 내부로 기판(90)이 입출되도록 상기 챔버(110)의 일측에 마련된 기판 출입구(미도시), 상기 기판 출입구를 선택적으로 밀폐하는 도어(미도시), 상기 기판(90)이 안착되도록 상기 챔버(110)의 내부 일측 예를 들면, 하측에 마련된 기판 홀더(120), 상기 챔버(110) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버(110) 내부의 타측 예를 들면, 상측에 설치되는 ICP 전극(140), 상기 ICP 전극(140)에 RF 파워를 제공하기 위한 제1 파워 제공부(170), 상기 챔버(110) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버(110) 내부의 양 측벽에 각각 설치되는 CCP 전극(130'), 상기 CCP 전극(130')에 RF 파워를 제공하기 위한 제2 파워 제공부(160)를 포함한다.
따라서, 상기 도어가 기판 출입구를 오픈하면, 상기 챔버(110) 내부로 기판(90)이 유입되고, 상기 기판(90)이 유입된 후에는 도어가 기판 출입구를 밀폐하여 공정이 밀폐된 상태에서 진행될 수 있도록 하게 된다
이후, 상기 챔버(110) 내부로 기판(90)이 유입되어 상기 기판 홀더(120)에 기판(90)이 안착되고 상기 도어가 기판 출입구를 밀폐하면, 제1 파워 제공부(170)는 상기 ICP 전극(140)에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하고, 제2 파워 제공부(160)는 상기 CCP 전극(130')에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공한다.
따라서, 상기 챔버(110) 내부 곧, 상기 챔버(110)의 내측 중앙부와 상기 챔버(110)의 내측 가장자리부에는 상기 ICP 전극(140)과 상기 CCP 전극(130)을 통해 전달되는 RF 에너지로 인하여 균일한 플라즈마가 발생되고, 상기 발생된 플라즈마 는 상기 기판 홀더(120)에 안착된 기판(90)을 균일하게 처리하게 된다.
여기서, 상기 제1 파워 제공부(170)와 상기 제2 파워 제공부(160)는 일체로 형성될 수도 있다.
미설명부호 132'와 134'는 각각 CCP 전극을 이루는 전극과 유전체들이다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예들을 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 처리장치에서 플라즈마가 발생되고 있는 상태를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 다른 실시예를 도시한 구성도이다.

Claims (5)

  1. 기판이 처리되도록 내부에 플라즈마 처리공간을 제공하는 챔버;
    상기 기판이 안착되도록 상기 챔버의 내부에 마련된 기판 홀더;
    상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버 내부에 설치되되 상기 기판 홀더에 안착되는 상기 기판의 중앙부에 대응되도록 설치되는 ICP 전극; 및,
    상기 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 기판의 에지부에 대응되도록 설치되는 CCP 전극을 포함하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 상기 챔버 내부의 하측에 마련되고,
    상기 ICP 전극은 상기 챔버의 내부 상측 중앙부에 마련되며,
    상기 CCP 전극은 상기 ICP 전극의 가장자리에 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 상기 챔버 내부의 하측에 마련되고,
    상기 ICP 전극은 상기 챔버의 내부 상측 중앙부에 마련되며,
    상기 CCP 전극은 상기 챔버 내부의 양 측벽에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 제 1항, 제2 항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ICP 전극에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하는 제1 파워 제공부; 및,
    상기 CCP 전극에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워를 제공하는 제2 파워 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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