KR101083590B1

KR101083590B1 - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR101083590B1
Application number: KR1020080089670A
Authority: KR
Inventors: 구병희
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2011-11-16
Also published as: JP2010067588A; KR20100030783A

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부전극의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 플라즈마 처리장치는 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부 하측에 구비되며, 기판을 재치하는 하부전극; 상기 진공챔버의 내부 상측에 구비되는 상부전극; 및 상기 상부전극을 냉각하는 냉매가 흐르는 냉매유로가 형성된 냉각판;을 포함하며, 상기 냉매유로는 상기 상부전극의 복수영역을 담당하도록 복수개 형성되며, 상기 복수의 냉매유로는 상호 연결되지 않고 별개로 형성된다.

플라즈마. 기판. 상부전극. 냉각판.

Description

플라즈마 처리장치{PLASMA TREATMENT APPARATUS}

일반적으로 플라즈마 처리장치는 반도체 또는 평판디스플레이 패널을 제조하는데 이용된다.

도 1을 참조하여 일반적인 플라즈마 처리장치(100)의 구성을 살펴보면, 진공챔버(110)의 내부 하측에 구비되는 하부전극(120)과, 하부전극(120)에 대향되는 상측에 구비되고 공정가스를 분사하는 상부전극(130)을 구비한다. 하부전극(120) 또는 상부전극(130) 중 적어도 어느 하나 이상에 RF전원을 인가하여 플라즈마를 생성하고, 이러한 플라즈마를 이용하여 기판에 성막을 하거나 또는 특정 박막을 식각하게 되는 것이다.

상부전극(130)을 보다 구체적으로 설명하면, 반응가스 공급기(미도시)와 연통되는 몸체(131)와, 공급되는 반응가스를 균일하게 확산시키는 확산판(132)과, 확산판(132)을 통해 유입되는 반응가스를 기판을 향해 분사하는 샤워헤드(134)로 구성된다.

한편, 상부전극(130)의 온도가 상승되는 것을 방지하기 위하여 냉각판(133)을 구비한다. 상기 냉각판(133)은 샤워헤드(134)의 상면에 밀착, 고정되며, 냉매가 흐르는 냉매유로(133a)가 형성되어 있다. 이러한 냉각판(133)의 구비로 인해 상부전극(130)의 온도를 안정적으로 제어할 수 있게 된다.

그러나 전체적으로 상부전극(130)의 온도를 제어할 수 있기는 하지만, 상부전극(130)은 센터영역과 에지영역의 온도편차가 존재하는데, 이에 대해 대처할 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 샤워헤드(134)에 온도가 높은 부분은 아노다이징처리된 부분에 크랙이 생겨 이물질이 발생하고, 반대로 온도가 낮은 부분은 디포지션된 폴리머가 떨어져 역시 이물질이 발생하는데, 이러한 이물질은 기판의 플라즈마 처리시 불량의 원인이 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상부전극의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 처리장치는 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부 하측에 구비되며, 기판을 재치하는 하부전극; 상기 진공챔버의 내부 상측에 구비되는 상부전극; 상기 상부전극의 하단에 위치되어 진공챔버 내부로 반응가스를 분사하는 샤워헤드; 상기 샤워헤드의 상면 또는 저면에 위치되어, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 에지영역만 냉각시키도록 그 내부 둘레에 걸쳐 제1냉매유로가 형성되고, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 센터영역만 냉각시키도록 그 내부 센터영역에 형성되되, 상기 제1냉매유로와는 연결되지 않는 별개의 제2냉매유로가 형성된 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 냉각판은, 센터영역이 개구되며, 상기 제1냉매유로가 형성되는 제1냉각판; 및 상기 제1냉각판의 개구된 센터영역에 삽입되며, 상기 제2냉매유로가 형성되는 제2냉각판;을 포함하는 구성일 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 플라즈마 처리장치는 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부 하측에 구비되며, 기판을 재치하는 하부전극; 상기 진공챔버의 내부 상측에 구비되는 상부전극; 상기 상부전극의 하단에 위치되어 진공챔버 내부로 반응가스를 분사하는 샤워헤드; 상기 샤워헤드의 상면 또는 저면에 위치되어, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 에지영역만 냉각시키도록 각 모서리측 내부에 각각 제1냉매유로들이 형성되고, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 센터영역만 냉각시키도록 그 내부 센터영역에 형성되되, 상기 제1냉매유로들과는 연결되지 않는 별개의 제2냉매유로가 형성된 냉각판을 포함하는 구성으로 이루어질 수도 있다.
여기서, 상기 냉각판은, 상기 제1냉매유로들이 형성되고, 모서리측에 위치하는 복수의 제1냉각판; 및 상기 제1냉각판과 별개로 구비되되, 상기 제2냉매유로가 형성되는 제2냉각판;을 포함하는 것일 수도 있다.
또한, 상기 제1냉매유로와 제2냉매유로에 흐르는 냉매의 유량 또는 유속을 개별적으로 제어하는 제어부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에 따르면, 상부전극의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

따라서 상부전극의 영역별로 플라즈마 밀도를 제어할 수 있고, 또한 고열이나 저열로 인한 상부전극의 손상을 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 설명한다.
<제 1실시 예>

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 제1실시예(1)는 진공챔버(10)의 내부 하측에 구비되는 하부전극(20)과, 하부전극(20)에 대향되는 상측에 구비되고 공정가스를 분사하는 상부전극(30)을 구비한다. 하부전극(20) 또는 상부전극(30) 중 적어도 어느 하나 이상에 RF전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.

또한 상부전극(30)은 반응가스 공급기(미도시)와 연통되는 몸체(31)와, 공급되는 반응가스를 균일하게 확산시키는 확산판(32)과, 확산판(32)을 통해 유입되는 반응가스를 기판을 향해 분사하는 샤워헤드(34)와, 상기 샤워헤드(34)의 상면에 부착되고, 냉매가 흐르는 냉매유로가 형성된 냉각판(40)이 구비된다.

도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 제 1실시예의 냉각판(40)을 구체적으로 설명한다.

본 실시예의 냉각판(40)은 샤워헤드의 에지영역에만 밀착되도록 센터영역이 개구된 제1냉각판(42)과, 상기 제1냉각판(42)의 개구된 센터영역에 삽입되어 샤워헤드의 센터영역에만 밀착되는 제2냉각판(41)을 포함한다.

또한 상기 제1냉각판(42)에는 냉매가 흐르는 제1냉매유로(42c)가 형성되고, 상기 제2냉각판(41)에는 제2냉매유로(41c)가 형성되되, 상기 제1냉매유로(42c)와 제2냉매유로(41c)는 상호 연결되지 않고 별개로 형성된다. 즉, 제1냉각판(42)과 제2냉각판(41)은 각각 별개의 냉매유입구(42a, 41a)와 냉매배출구(42b,41b)가 형성된다.

또한 상기 제1냉각판(42)과 제2냉각판(41)에 공급되는 냉매의 유량 또는 유속을 개별적으로 제어하는 제어부(미도시)가 더 구비된다.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 작동상태를 설명한다.

진공챔버(10)에 기판을 반입하고, 하부전극(20) 상에 기판을 재치한 상태에서 반응가스와 RF전원을 공급하여 플라즈마를 발생시켜 기판을 소정의 플라즈마 처리를 수행한다.

이러한 공정 수행 중 샤워헤드(34)의 온도를 검출하는데, 검출결과 에지영역과 센터영역 사이에 온도편차가 발생되면, 상기 제어부를 통해 제1냉매유로(42c)와 제2냉매유로(41c)에 공급되는 냉매의 유량 또는 유속을 제어함으로써 샤워헤드(24)의 에지영역과 센터영역 사이에 존재하는 온도편차를 줄인다.
<제 2실시 예>

도 4를 참조하여 본 발명에 의한 냉각판의 제 2실시예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 냉각판(50)은 상부전극의 좌측영역을 담당하는 제1냉매유로(51a)와 상부전극의 우측영역을 담당하는 제2냉매유로(52a)를 구비한다. 상기 제1냉매유로(51a) 및 제2냉매유로(52a)는 상호 연결되지 않고 별개로 형성되며, 각각의 냉매유입구와 냉매유출구가 형성된다. 또한 상기 제1냉매유로(51a)가 형성되는 제1냉각판(51)과, 상기 제2냉매유로(52a)가 형성되는 제2냉각판(52)을 구비한다.

그러나 이와 달리 제1냉매유로(51a)와 제2냉매유로(52a)가 각각 별개로 형성되되, 냉각판(50)은 하나로 형성될 수도 있다.
<제 3실시 예>

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 냉각판의 제 3실시예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 냉각판(60)은 상부전극의 네모서리영역을 각각 담당하는 4개의 제1냉매유로(미도시)와, 상부전극의 네모서리영역을 제외한 영역을 담당하는 제2냉매유로(미도시)를 구비한다. 상기 제1냉매유로 및 제2냉매유로는 상호 연결되지 않고 별개로 형성되며, 각각의 냉매유입구와 냉매유출구가 형성된다. 또한 상기 제1냉매유로가 형성되는 제1냉각판(62)과, 상기 제2냉매유로가 형성되는 제2냉각판(61)을 구비한다.

그러나 이와 달리 제1냉매유로와 제2냉매유로가 각각 별개로 형성되되, 냉각판(60)은 하나로 형성될 수도 있다.

도 1은 종래 플라즈마 처리장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 일실시예의 구성도이다.

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 실시예의 요부를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다양한 실시예를 도시한 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 플라즈마 처리장치 10: 진공챔버

20: 하부전극 30: 상부전극

31: 몸체 32: 확산판

34: 샤워헤드 40: 냉각판

41: 제2냉각판 42: 제1냉각판

Claims

진공챔버;

상기 진공챔버의 내부 하측에 구비되며, 기판을 재치하는 하부전극;

상기 진공챔버의 내부 상측에 구비되는 상부전극;

상기 상부전극의 하단에 위치되어 진공챔버 내부로 반응가스를 분사하는 샤워헤드;

상기 샤워헤드의 상면 또는 저면에 위치되어, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 에지영역만 냉각시키도록 그 내부 둘레에 걸쳐 제1냉매유로가 형성되고, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 센터영역만 냉각시키도록 그 내부 센터영역에 형성되되, 상기 제1냉매유로와는 연결되지 않는 별개의 제2냉매유로가 형성된 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 냉각판은,

센터영역이 개구되며, 상기 제1냉매유로가 형성되는 제1냉각판; 및

상기 제1냉각판의 개구된 센터영역에 삽입되며, 상기 제2냉매유로가 형성되는 제2냉각판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
삭제
삭제
진공챔버;

상기 진공챔버의 내부 하측에 구비되며, 기판을 재치하는 하부전극;

상기 진공챔버의 내부 상측에 구비되는 상부전극;

상기 상부전극의 하단에 위치되어 진공챔버 내부로 반응가스를 분사하는 샤워헤드;

상기 샤워헤드의 상면 또는 저면에 위치되어, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 에지영역만 냉각시키도록 각 모서리측 내부에 각각 제1냉매유로들이 형성되고, 상기 상부전극 및 샤워헤드의 센터영역만 냉각시키도록 그 내부 센터영역에 형성되되, 상기 제1냉매유로들과는 연결되지 않는 별개의 제2냉매유로가 형성된 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제8항에 있어서,

상기 냉각판은,

상기 제1냉매유로들이 형성되고, 모서리측에 위치하는 복수의 제1냉각판; 및

상기 제1냉각판과 별개로 구비되되, 상기 제2냉매유로가 형성되는 제2냉각판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항 또는 제8항에 있어서,

상기 제1냉매유로와 제2냉매유로에 흐르는 냉매의 유량 또는 유속을 개별적으로 제어하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.