KR101255720B1 - 유도 결합 플라즈마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연판과 서로 다른 간격을 가지는 이격되는 안테나를 구비한 기판처리장치에 관한 것으로, 기판처리장치는 몸체와 다수의 개구를 포함하는 리드의 결합에 의해 반응공간을 제공하는 공정챔버; 상기 다수의 개구 각각을 밀봉하는 다수의 절연판; 상기 다수의 절연판 각각의 상부에 이격되어 설치되고, 상기 다수의 절연판 각각으로부터 서로 다른 간격으로 이격되는 다수의 안테나; 상기 리드 또는 상기 다수의 절연판에 설치된 가스분사수단; 상기 반응공간에 위치하고 기판이 안치되는 기판안치수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

기판처리장치, 절연판, 안테나, 간격

Description

유도 결합 플라즈마 장치{Inductively coupled plasma apparatus}

본 발명은 절연판과 서로 다른 간격을 가지는 이격되는 안테나를 구비한 유도 결합 플라즈마 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. 이들 공정 중 박막증착공정 및 식각공정 등은 진공상태로 최적화된 기판처리장치에서 진행한다.

증착공정 및 식각공정에서 사용되는 기판처리장치는 반응가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 변형하여 공정을 진행하는 것으로, 플라즈마의 발생 및 제어가 핵심이다. 플라즈마의 발생방식은 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma: ICP)와 축전결합 플라즈마 (capacitively coupled plasma: CCP)의 방식으로 구분되 며, 일반적으로 축전결합 플라즈마는 RIE(reactive ion etching) 및 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)에 이용되고, 유도결합 플라즈마는 HDP(high density plasma etching)을 사용하는 식각 및 증착장치에 이용된다.

유도결합 플라즈마와 축전결합 플라즈마는 플라즈마를 발생시키는 원리가 다르고, 각각의 방식이 장점 및 단점을 가지고 있어, 필요에 따라 선택적으로 사용된다. 대면적의 기판을 사용함에 따라 대형화된 공정챔버를 가지는 기판처리장치에는 유도결합 플라즈마의 방식보다는 축전결합 플라즈마의 방식이 상대적으로 유리하다. 그러나, 유도결합 플라즈마의 방식은 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있는 반면, 대면적의 기판에 적용하기 위해서는 기술적으로 고려해야 할 사항들이 축전결합 플라즈마의 방식보다 많기 때문에 적용이 쉽지 않다.

유도결합 플라즈마 방식를 사용하는 기판처리장치에서, 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있지만, 공정챔버의 반응공간에서 주변부는 중심부와 비교하여 상대적으로 낮은 밀도의 플라즈마가 형성되어, 균일하게 기판을 처리하기 어려운 문제가 발생한다.

본 발명은 공정챔버의 내부에서 플라즈마 밀도를 일정하게 분포시켜 균일한 박막증착 또는 박막식각이 가능하도록, 공정챔버의 리드에 설치된 절연판으로부터 서로 다른 간격으로 이격되는 안테나를 포함하는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 공정챔버의 내부에서 플라즈마 밀도를 조절하기 위하여, 공정챔버의 리드에 설치된 절연판과 안테나의 간격을 제어할 수 있는 간격조절수단을 포함한 기판처리장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 몸체와 다수의 개구를 포함하는 리드의 결합에 의해 반응공간을 제공하는 공정챔버; 상기 다수의 개구 각각을 밀봉하는 다수의 절연판; 상기 다수의 절연판 각각의 상부에 양단부와 중앙부를 가지고 설치되며, 다수의 절연판 각각과 상기 양단부 및 상기 중앙부 사이의 간격이 서로 다른 다수의 안테나; 상기 리드 또는 상기 다수의 절연판에 설치된 가스분사수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 양단부는 제 1 및 제 2 단부를 포함하고, 상기 중앙부는 상기 제 1 및 제 2 단부로부터 상부 수직 방향으로 이격된 간격을 가지고 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 중앙부가 상기 제 1 및 제 2 단부에서 이격된 상기 간격은 상기 다수의 절연판 각각의 장축 길이에 대한 3 내지 8% 인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 안테나 각각은 곡률을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 다수의 단차부를 포함하고, 상기 다수의 절연판 각각으로부터 상기 다수의 단차부 사이의 간격은 상기 제 1 및 제 2 단부로부터 상기 중앙부의 방향으로 커지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 단차부는 상기 제 1 및 제 2 단부에 인접한 제 1 단차부와 상기 중앙부에 위치한 제 2 단차부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단차부는 상기 제 1 및 제 2 단부로부터 상부 수직 방향으로 제 1 및 제 2 간격으로 이격되고, 상기 제 1 및 제 2 간격 각각은 상기 다수의 절연판 각각의 장축 길이에 대하여 2 내지 5% 및 5 내지 8%인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 안테나 각각은 RF전원이 인가되는 제 1 단부과 접지되는 제 2 단부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단부는 각각 간격조절수단에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 간격조절수단은, 블록, 상기 블록을 관통하여 형성되고 상기 제 1 및 제 2 단부가 삽입되기 위한 삽입홀, 상기 블록 을 상기 리드와 결합시키기 위한 블록 고정부, 및 상기 다수의 절연판 각각과 상기 제 1 및 제 2 단부 사이의 간격을 조절하기 위한 간격조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 블록은 상기 삽입홀의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 상기 수평선의 상부 및 하부에 위치하는 상부블록 및 하부블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 블록 고정부는, 상기 삽입홀의 양측과 대응되는 상기 블록을 상하로 관통하는 관통홀, 상기 관통홀과 대응되는 상기 리드에 형성되는 체결홀, 및 상기 관통홀과 상기 체결홀에 삽입되어 상기 블록을 상기 리드에 체결시키는 블록 볼트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 간격조절부는 상기 삽입홀의 양측과 대응되는 상기 블록을 상하로 관통하는 관통홀 및 상기 관통홀을 통과하여 상기 리드의 표면과 접촉하는 조절볼트 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 간격조절수단은 상기 제 1 단부를 지지하는 제 1 간격조절수단과 상기 제 2 단부를 지지하는 제 2 간격조절수단을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 간격조절수단은 각각 절연물질 및 금속물질로 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 간격조절수단은 상 기 다수의 개구 각각에서 연장되고 상기 제 1 및 제 2 단부와 대응되며 상기 리드를 관통하지 않는 제 1 및 제 2 오프닝에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 리드는 상기 다수의 절연판과 교번하여 배열되는 다수의 돌출부와, 상기 다수의 돌출부의 하부에서 연장되고 상기 다수의 절연판이 고정되는 거치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 가스분사수단은 상기 다수의 돌출부와 대응되는 상기 리드에 설치되는 다수의 제 1 가스분사수단과, 상기 절연판에 설치되는 다수의 제 2 가스분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

유도결합 플라즈마 방식을 사용하는 본 발명의 기판처리장치에 있어서, 안테나의 양단부와 중앙부와 대응하는 반응공간의 플라즈마 밀도를 균일하게 유지시키기 위하여, 안테나의 중앙부에서 안테나와 절연판 사이의 간격을 안테나의 양단부에서 안테나와 절연판의 간격보다 크게 설정함으로써, 균일한 박막의 증착 또는 박막의 식각이 가능하다. 또한, 본 발명은 간격조절수단에 의해 안테나와 절연판 사이의 간격을 조절할 수 있어, 반응공간에서 발생하는 플라즈마의 밀도를 제어할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제 1 실시예

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유도결합 플라즈마를 이용한 기판처리장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 A에 대한 확대도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리드 상부의 사시도이고, 도 4는 도 3의 B에 대한 확대도이고, 도 5는 도 3의 B에 대한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 간격조절수단의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 간격조절수단의 단면도이고. 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판안치수단과 대향하는 리드의 평면도이다

도 1과 같이, 유도결합 플라즈마를 이용한 기판처리장치(110)는 리드(112a)와 몸체(112b)의 결합에 의해 반응공간이 제공되는 공정챔버(112), 리드(112a)를 관통하는 다수의 개구(114), 다수의 개구(114) 각각을 밀봉하는 다수의 절연판(116), 다수의 절연판(116) 각각의 상부에 위치한 다수의 안테나(118), 리드(112a) 및 다수의 절연판(116)에 설치된 가스분사수단(124), 반응공간에 위치되고 기판(120)이 안치되는 기판안치수단(122)을 포함하여 구성된다. 가스분사수단(124)은 필요에 따라 리드(112a) 및 다수의 절연판(116) 중 하나에 설치되거나, 모두에 설치될 수 있다.

기판처리장치(110)는 기판(120)을 반입 및 반출시키기 위한 출입구(130), 반 응공간의 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배기구(132), 및 기판(120) 상부의 주변부에 박막이 증착되거나 박막이 식각되는 것을 방지하기 위한 에지 프레임(134)을 더욱 포함하여 구성될 수 있다. 에지 프레임(134)은 기판(120) 상부의 주변부에서 공정챔버(112)의 내벽 근처까지 연장된다. 에지 프레임(134)은 전기적으로 부유상태(foating state)를 유지한다.

다수의 안테나(118) 각각은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등으로 형성되고, RF전원(126)과 연결되는 제 1 단부와 접지되는 제 2 단부를 포함한다. 다수의 안테나(118)는 RF전원(126)과 병렬로 연결되고, 다수의 안테나(118)와 RF전원(126) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(128)가 설치된다. 기판처리장치(110)에서 RF전원(126)이 인가되는 다수의 안테나(118)는 플라즈마 소스전극으로 사용되고, 접지되는 리드(112a) 및 몸체(112b)는 접지전극으로 사용된다. 리드(112a) 및 몸체(112b)는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속재질을 사용하여 제작하고, 절연판(116)은 세라믹 재질을 사용하여 제작한다.

기판안치수단(122)은 기판(120)이 안치되고 기판(120)보다 넓은 면적을 가지는 기판지지판(122a)과 기판지지판(122a)을 승강 및 하강시키는 샤프트(122b)를 포함하여 구성된다. 기판처리장치(110)에서, 기판안치수단(122)은 공정챔버(112)와 동일하게 접지된다. 그러나, 도면에서 도시하지 않았지만, 기판처리공정의 조건에 따라 기판안치수단(122)에 별도의 RF전원이 인가되거나, 전기적으로 부 유(floating) 상태를 유지할 수 있다.

유도결합 플라즈마 방식을 사용하는 기판처리장치(110)는 안테나(118)에 RF전원(126)을 인가하여 안테나(118)의 주변에 양전하와 음전하가 교번적으로 대전되는 유도 전기장을 형성시킨다. 유도 전기장은 유전체인 절연판(116)을 투과하고, 공정챔버(112)의 반응공간에서 유도 전기장에 의해 공정가스가 활성화 또는 이온화되어, 기판(120) 상에 박막이 증착되거나 박막이 식각되는 기판처리공정이 수행된다.

다수의 절연판(116) 각각으로부터 다수의 안테나(118) 각각이 동일 간격으로 이격되어 다수의 절연판(116) 상에 위치하는 경우, 다수의 안테나(118) 각각의 제 1 및 제 2 단부와 대응되는 반응공간의 플라즈마 밀도가 다수의 안테나(118) 각각의 중앙부와 대응되는 반응공간의 플라즈마 밀도보다 낮은 경향을 보인다. 다시 말하면, 반응공간에서 안테나(118)의 양단부에서 안테나(118)의 중앙부의 방향으로 플라즈마 밀도가 증가하는 경향을 보인다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서는 반응공간에서 플라즈마 밀도를 균일하게 유지하기 위하여, 안테나(118)의 양단부인 제 1 및 제 2 단부에서 안테나(118)와 절연판(116) 사이의 간격보다 안테나의 중앙부에서 안테나(118)와 절연판(116) 사이의 간격을 크게 설정한다. .

도 2는 도 1의 A에 대한 확대도이다. 도 2와 같이, 개구(114)는 절연판(116) 이 수용되는 상부개구(114a)와 절연판(116)의 하부와 대응되는 하부개구(114b)를 포함한다. 리드(112a)는 절연판(116)과 인접하는 돌출부(134)와 돌출부(134)의 하부에서 연장되어 절연판(116)이 거치되는 거치부(136)를 포함한다. 돌출부(134)와 절연판(116)은 교번적으로 배열된다. 안테나(118)는 절연판(116)과 이격되어 절연판(116)의 상부에 위치한다. 안테나(118)는 구리(Au) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속으로 형성되고, 냉매가 순환할 수 있는 유로(138)를 포함한다.

절연판(116)이 상부개구(114a)에 삽입되고 제 1 오링(182a)을 개재하여 거치부(136) 상에 위치한다. 제 1 오링(182a)는 절연판(116)의 주변부를 따라 배열된다. 절연판(116)은 절연판(116)의 주변부와 돌출부(134) 상에 위치한 다수의 고정대(164)에 의해서 고정된다. 고정대(164)는 절연판(116)의 양 주변부에 다수 설치된다. 고정대(164)는 절연판(116)의 주변부 상부와 접촉하는 수직 고정부(164a)와 수직 고정부(164a)의 상단에서 수평으로 연장되어 돌출부(134) 상에 위치하는 수평 고정부(164b)를 포함하여 구성된다. 제 1 볼트(184a)를 사용하여 수평 고정부(164b)와 돌출부(134)를 체결하면, 체결압력이 수직 고정부(164a)를 통하여 절연판(116)에 전달된다. 따라서, 제 1 오링(182a)을 개재한 절연판(116)과 거치부(134)는 기밀을 유지할 수 있다.

가스분사수단(124)은 돌출부(134)와 대응되는 리드(112a)에 설치되어 제 1 공정가스 또는 제 1 공정가스 조합물을 공급하는 다수의 제 1 가스분사수단(124a) 과 다수의 절연판(116) 각각에 설치되어 제 2 공정가스 또는 제 2 공정가스 조합물을 공급하는 다수의 제 2 가스분사수단(124b)을 포함한다.

제 1 가스분사수단(124a)는 외부로부터 제 1 공정가스 또는 제 1 공정가스 조합물을 공급하는 제 1 서브 가스공급관(138a), 제 1 서브 가스공급관(138a)과 연통되고 돌출부(134)와 대응되는 리드(112a)에 삽입되어 설치되는 제 1 가스유입관(140a), 제 1 가스유입관(140a)의 하부에 설치되고 제 1 공정가스 또는 제 1 공정가스 조합물을 일시적으로 수용하는 제 1 수용공간(142a), 및 제 1 수용공간(142a)의 하부에 위치하고 제 1 공정가스 또는 제 1 공정가스 조합물을 반응공간에 분사하기 위한 제 1 가스분배판(144a)을 포함하여 구성된다.

제 1 서브 가스공급관(138a)은 돌출부(134)의 중심부에서 인입된다. 제 1 서브 가스공급관(138a)과 제 1 가스유입관(140a)이 기밀을 유지하면서 연통될 수 있도록, 제 2 오링(182b)을 개재하여 제 1 기밀판(148a)과 돌출부(134)를 제 2 볼트(184b)를 사용하여 체결한다.

제 1 가스분배판(144a)은 제 1 수용공간(142a)의 하부에 설치되는 다수의 제 1 분사구(154a)를 포함한다. 리드(112a)에는 제 1 수용공간(142a) 주변부에서 확장된 제 1 함몰부(156a)가 형성되고, 제 1 함몰부(156a)에 제 1 가스분배판(144a)의 주변부가 인입되어 제 3 볼트(184c)에 의해 리드(112a)와 체결된다.

제 1 가스유입관(140a)은 절연관(150)과 절연관(150)과 연통되는 연결관(152)을 포함하여 구성된다. 리드(112a)가 알루미늄과 같은 금속으로 제작되어 있기 때문에, 제 1 서브 가스공급관(138a)과 리드(112a)의 접촉지점에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마의 방전을 방지하기 위해, 제 1 서브 가스공급관(138a)을 세라믹 계통의 튜브로 만들어진 절연관(150)에 연결시킨다. 절연관(150)이 제 1 수용공간(142a)까지 연장하여 설치할 수 있다. 그러나, 절연관(150)이 플라즈마의 방전을 방지할 정도의 크기를 가지면 되므로, 제작의 편의를 위하여 절연관(150)을 제 1 수용공간(142a)까지 연장시키지 않는 것이 바람직하다.

제 2 가스분사수단(124b)은, 외부로부터 제 2 공정가스 또는 제 2 공정가스 조합물을 공급하는 제 2 서브 가스공급관(138b), 제 2 서브 가스공급관(138b)과 연통되고 절연판(116)의 내부에 설치되는 제 2 가스유입관(140b), 제 2 가스유입관(140b)의 하부에 설치되고 제 2 공정가스 또는 제 2 공정가스 조합물을 일시적으로 수용하는 제 2 수용공간(142b), 및 제 2 수용공간(142b)의 하부에 위치하고 제 2 공정가스 또는 제 2 공정가스 조합물을 반응공간에 분사하기 위한 제 2 가스분배판(144b)을 포함하여 구성된다.

절연판(116)의 중심부에 안테나(118)가 위치해 있기 때문에, 제 2 서브 가스공급관(138b)은 안테나(118)와 일정 거리가 이격된 절연판(116)의 주변부에서 인입 된다. 제 2 서브 가스공급관(138b)과 제 2 가스유입관(140b)이 기밀을 유지하면서 연통될 수 있도록, 제 3 오링(182c)을 개재하고 제 4 볼트(184d)를 사용하여 제 2 기밀판(148b)과 절연판(116)를 체결한다. 제 2 가스유입관(140b)은 제 2 가스공급관(138b)과 연결되는 제 1 수직 유입관(158), 제 1 수직 유입관(158)과 연결되는 수평 유입관(160) 및 수평 유입관(160)과 제 2 수용공간(142b)을 연결시키는 제 2 수직 유입관(162)을 포함하여 구성된다. 제 2 수직 유입관(162)은 절연판(116)의 중심에 위치한다.

절연판(116)의 내부에 제 1 수직 유입관(158), 수평 유입관(160) 및 제 2 수직 유입관(162)을 형성시키기 위하여, 수직홀이 형성된 다수의 제 1 세라믹 판 및 수평 그루브(groove)가 형성된 다수의 제 2 세라믹 판을 접합하여 절연판(116)을 형성할 수 있다. 제 2 가스분배판(144b)은 제 2 수용공간(142b)의 하부에 설치되고 다수의 제 2 분사구(154b)를 포함한다. 절연판(116)에는 제 2 수용공간(142b) 주변부에서 확장된 제 2 함몰부(156b)가 형성되고, 제 2 함몰부(156b)에 제 2 가스분배판(144b)의 주변부가 인입되어 제 5 볼트(184e)에 의해 절연판(126)과 체결된다.

도 1 및 도 2에서 리드(112a) 및 다수의 절연판(116) 각각에 다수의 제 1 가스분사수단(124a) 및 다수의 제 2 가스분사수단(124b)을 설치하였지만, 필요에 따라 리드(112a) 및 다수의 절연판(116) 중 하나에만 설치할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리드 상부의 사시도이고, 도 4는 도 3의 B에 대한 확대 사시도이고, 도 5는 도 3의 B를 안테나와 평행한 방향으로 절단한 단면도이다.

도 3과 같이, 돌출부(134) 및 절연판(116)을 각각 길이방향으로 일정한 간격을 가지는 3 내지 6 개의 영역으로 구분하고, 돌출부(134) 및 절연판(116) 각각에 도 2의 제 1 및 제 2 가스분사수단(124a, 124b)을 설치한다.

다수의 개구(114)는 리드(112a)를 관통하고 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 배열된다. 개구(114)의 양단부에 도 2의 상부개구(114a)에서 연장되는 제 1 및 제 2 오프닝(166a, 166b)이 설치된다. 제 1 및 제 2 오프닝(166a, 166b)은 리드(112a)를 관통하지 않는다.

안테나(118)는 도 1의 RF전원(126)과 연결되는 제 1 단부와 도 3의 접지 연결대(168)을 개재하여 접지대(170)와 연결되는 제 2 단부을 포함한다. 도 3 및 도 4와 같이, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격은 간격조절수단(180)에 의해서 제어된다. 간격조절수단(180)은 안테나(118)의 제 1 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 조절하기 위한 제 1 간격조절수단(180a)과 안테나(118)의 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 조절하기 위한 제 2 간격조절수단(180b)을 포함한다.

제 1 간격조절수단(180a)은 제 1 오프닝(166a)과 대응되는 리드(112a) 상에 위치하고, 도 1의 RF전원(126)과 연결되는 안테나(118)의 제 1 단부를 전기적으로 부유시키는 기능을 한다. 또한, 제 1 간격조절수단(180a)은 안테나(118)의 제 1 단부와 절연판(116)의 간격을 조절할 수 있다. 제 2 간격조절수단(180b)은 제 2 오프닝(166b)과 대응되는 리드(112a) 상에 위치하고, 도 3의 접지 연결대(168)과 연결되는 안테나(118)의 제 2 단부을 지지하는 기능을 한다. 또한, 제 2 간격조절수단(180b)은 안테나(118)의 제 2 단부와 절연판(116)의 간격을 조절할 수 있다.

제 1 및 제 2 간격조절수단(180a, 180b)에 의해서, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부는 절연판(116)과 접촉하지 않고 이격된다. 필요에 따라, 안테나(118)의 중앙부에 안테나(118)와 절연판(116)의 간격을 조절하기 위한 제 3 간격조절수단(도시하지 않음)을 설치할 수 있다.

리드(112a) 상부에서, 제 1 간격조절수단(180a)에 의해 지지되는 안테나(118)의 제 1 단부와 제 2 간격조절수단(180b)에 의해 지지되는 안테나(118)의 제 2 단부가 교번적으로 배열된다. 안테나(118)의 길이방향과 수직한 리드(112a)의 일측에서, 기수번째의 안테나(118)의 제 1 단부는 제 1 간격조절수단(180a)에 의해 지지되고, 일측과 대향하는 타측에서, 우수번째의 안테나(118)의 제 2 단부는 제 2 간격조절수단(180b)에 의해 지지된다. 따라서, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부의 위치에 따라 제 1 및 제 2 오프닝(166a, 166b)은 서로 교체 가능하다.

도 4 및 도 5와 같이, 안테나(118)는 일정한 곡률을 가지며, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부 각각은 제 1 및 제 2 간격조절수단(180a, 180b)에 의해 지지된다. 제 1 및 제 2 간격조절수단(180a, 180b)에 의해, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부는 절연판(116)으로부터 1 내지 10mm 정도 이격된다. 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부와 절연판(116)의 이격거리는 필요에 따라 조절가능하다. 도 4 및 도 5에서, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 제 1 및 제 2 간격조절수단(180a, 180b)에 의해 조절하여, 반응공간의 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다.

안테나(118)의 중앙부는 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부에서 상부 수직방향으로 간격(D)만큼 이격되어 위치한다. 절연판(116)은 장축과 단축을 가진 장방형 형태이고, 간격(D)는 절연판(116)의 장축 길이에 대하여 3 내지 8%이다. 절연판(116)의 장축 길이를 500mm로 설정하면, 안테나(118)의 중앙부는 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부에서 수직으로 15 내지 40mm 정도 이격된 높이에 위치한다. 따라서, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부가 절연판(116)으로부터 10mm 정도 이격되는 경우, 안테나(118)의 중앙부는 절연판(116)으로부터 25 내지 50mm 정도 이격된다. 안테나(118)의 중앙부와 절연판(116) 사이의 이격거리는 필요에 따라 조절가능하다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 간격조절수단의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 간격조절수단의 단면도이다. 도 6 및 도 7과 같이, 간격조절수단(180)은 블록(192a), 블록(192a)을 관통하여 형성되고 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부가 삽입되기 위한 삽입홀(192b), 블록(192a)을 제 1 또는 제 2 오프닝(166a, 166b)와 대응되는 리드(112a)와 결합시키기 위한 블록 고정부(192c), 및 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 조절하기 위하여 블록(192a)을 관통하여 설치되는 간격조절부(192d)를 포함하여 구성된다.

안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부를 삽입홀(192b)에 용이하게 삽입하기 위하여 블록(192a)은 상부 및 하부블록(194a, 194b)로 분리하여 제작한다. 삽입홀(192b)의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 수평선의 상부 및 하부에는 각각 상부블록(194a) 및 하부블록(194b)이 위치한다. 부연하면, 상부블록(194a)의 하부와 하부블록(194b)의 상부에 각각 단면이 반원형인 그루브(groove)가 형성되고, 상부 및 하부블록(194a, 194b)의 결합에 의해 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부가 삽입되는 삽입홀(192b)이 형성된다.

블록 고정부(192c)는 삽입홀(192c)의 양측과 대응되는 상부 및 하부블록(194a, 194b)을 상하로 관통하는 제 1 관통홀(193a), 제 1 관통홀(193a)와 대응되는 리드(112a)에 형성되는 체결홀(193c), 및 제 1 관통홀(193a)과 체결홀에 삽입 되어 상부 및 하부블록(194a, 194b)을 리드(112a)에 체결시키는 블록 볼트(193b)를 포함한다. 도 6 및 도 7에서, 제 1 관통홀(193a)은 삽입홀(192c)의 양측에 2 개를 형성하였지만, 상부 및 하부블록(194a, 194b)의 크기에 따라 감소 또는 증가시킬 수 있다.

간격조절부(192d)는 삽입홀(192c)의 양측과 대응되고, 제 1 관통홀(193a)과 인접한 상부 및 하부블록(194a, 194b)을 상하로 관통하는 제 2 관통홀(195a) 및 제 2 관통홀(195a)을 통과하여 리드(112a)의 표면과 접촉하는 조절 볼트(195b)를 포함하여 구성된다. 도 6 및 도 7에서, 제 2 관통홀(195a)은 삽입홀(192c)의 양측에 2 개를 형성하였지만, 상부 및 하부블록(194a, 194b)의 크기에 따라 감소 또는 증가시킬 수 있다.

도 6 및 도 7의 간격조절수단(180)을 이용하여, 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부를 제 1 또는 제 2 오프닝(166a, 166b)과 대응되는 리드(112a)에 체결하고, 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 조절한다.

안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 이격 간격을 결정하고, 제 2 관통홀(195a)을 통과한 조절 볼트(195b)을 사용하여 상부 및 하부블록(194a, 194b)의 위치를 고정시킨다. 다시 말하면, 하부블록(194b)의 하부에서 돌출되는 조절 볼트(195b)의 길이에 따라 상부 및 하부블록(194a, 194b)이 리 드(112a)와 이격되는 위치가 결정된다. 조절 볼트(195b)에 의해서 상부 및 하부블록(194a, 194b)의 위치를 결정한 후, 제 1 관통홀(193a)을 통과한 블록 볼트(193b)를 체결홀(193c)에 삽입하여 상부 및 하부블록(194a, 194b)을 리드(112a)에 체결시킨다.

안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부가 간격조절수단(180)에 의해 제 1 또는 제 2 오프닝(166a, 166b)과 대응되는 리드(112a)에 체결된 후, 블록 볼트(193b) 및 조절볼트(195b)를 조절하여, 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 조절할 수 있다.

안테나(118)의 제 1 단부를 제 1 오프닝(166a)과 대응되는 리드(112a)에 체결하는 제 1 간격조절수단(180a)에서, 상부 및 하부블록(194a, 194b), 블록 볼트(193b), 및 조절 볼트(195b)은 안테나(118)의 제 1 단부와 리드(112a)가 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위하여, 절연체인 테프론 재질로 형성한다. 안테나(118)의 제 2 단부를 제 2 오프닝(166b)과 대응되는 리드(112a)에 체결하는 제 2 간격조절수단(180a)에서, 상부 및 하부블록(194a, 194b), 블록 볼트(193b), 및 조절 볼트(195b)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 재질로 형성한다.

도 6 및 도 7과 같은 간격조절수단(180)에서, 간격조절부(192d)를 설치하지 않고, 서로 다른 높이를 가진 다수의 블록(192a)을 구비하여, 블록(192a)을 교체함 으로써 안테나(118)의 제 1 또는 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격을 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판안치수단과 대향하는 리드의 평면도이다. 리드(112a)의 전체에 걸쳐 제 1 가스분사수단(124a)의 제 1 가스분배판(144a) 및 제 2 가스분사수단(124b)의 제 2 가스분배판(144b)이 균일하게 배열되어, 반응공간에 공정가스를 균일하게 공급할 수 있다.

도 3과 같이, 돌출부(134)의 상부에는 제 1 공정가스 또는 제 1 공정가스 조합물을 공급하고 다수의 제 1 서브 가스공급관(138a)과 연결되는 제 1 가스공급관(172a)이 설치된다. 다수의 돌출부(134) 각각의 상부에 위치한 다수의 제 1 가스공급관(172a)은 제 1 운송관(174a)을 통하여 제 1 소스부(176a)와 연결된다. 절연판(116)의 상부에는 제 2 공정가스 또는 제 2 공정가스 조합물을 공급하고, 다수의 제 2 서브 가스공급관(138b)과 연결되는 제 2 가스공급관(172b)이 설치된다. 다수의 절연판(116) 각각의 상부에 위치한 다수의 제 2 가스공급관(172b)은 제 2 운송관(174b)을 통하여 제 2 소스부(176b)와 연결된다.

기판처리공정에서 필요에 따라 제 1 및 제 2 공정가스 또는 공정가스 조합물은 동일한 물질을 사용할 수 있다. 제 1 및 제 2 공정가스 또는 공정가스 조합물을 다르게 사용하는 경우, 돌출부(134)와 대응되는 리드(112a)에 설치되는 제 1 가스 분사수단(124a)이 플라즈마에 의해 활성화되는 가스를 분사하고, 절연판(116)에 설치되는 제 2 가스분사수단(124b)이 이온화되는 가스를 분사할 수 있다. 그러나, 필요에 따라 제 1 가스분사수단(124a)이 이온화되는 가스를 분사하고, 제 2 가스분사수단(124b)이 활성화되는 가스를 분사할 수 있다.

제 2 실시예

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 9에서, 안테나(218)는 다수의 단차부(196)를 가지고, 안테나(218)의 제 1 단부는 도 1의 RF전원(126)과 연결되고, 안테나(218)의 제 2 단부는 도 3의 접지 연결대(168)을 개재하여 접지대(170)와 연결된다. 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부와 절연판(116) 사이의 간격은, 도 5 및 도 6의 안테나(118)와 동일하게 도 6 및 도 7과 같은 간격조절수단(180)에 의해서 제어된다.

다수의 단차부(196)는, 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부에서 중앙부의 방향으로 제 1 및 제 2 단차부(196a, 196b)를 포함하고, 제 1 및 제 2 단차부(196a, 196b) 각각은 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부에서 상부 수직 방향으로 제 1 및 제 2 간격(D1, D2)으로 이격되어 위치한다. 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부와 제 1 단차부(196a)가 연결되고, 안테나(218)의 중앙부에는 제 2 단차부(196b)가 위치한다. 안테나(218)과 절연판(116) 사이의 간격은 안테나(218)의 양단부에서 중앙부의 방향으로 증가하는 경향을 가진다. 다시 말하면, 제 1 간격(D1)보다 제 2 간 격(D2)이 크다. 필요에 따라, 다수의 단차부(196)의 수를 감소 또는 증가시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라, 다수의 단차부(196)의 너비를 동일 또는 서로 다르게 설정할 수 있다.

안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부는 절연판(116)으로부터 1 내지 10mm 정도 이격되어 위치한다. 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부와 절연판(116)의 이격거리는 필요에 따라 조절가능하다. 절연판(116)은 장축과 단축을 가진 장방형 형태이고, 제 1 간격(D1)은 절연판(116)의 장축 길이에 대하여 2 내지 5%이고, 제 2 간격(D2)은 절연판(116)의 장축 길이에 대하여 5 내지 8%이다. 절연판(116)의 장축 길이를 500mm로 설정하면, 제 1 단차부(196a)는 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부에서 상부 수직 방향으로 10 내지 25mm 정도 이격된 높이에 위치하고, 제 2 단차부(196b)는 안테나(218)의 제 1 및 제 2 단부에서 상부 수직 방향으로 25 내지 40mm 정도 이격된 높이에 위치한다. 따라서, 안테나(118)의 제 1 및 제 2 단부가 절연판(116)으로부터 10mm 정도 이격되는 경우, 제 1 및 제 2 단차부(196a, 196b) 각각은 절연판(116)으로부터 20 내지 35mm 및 35 내지 50mm 정도 이격되어 위치한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유도결합 플라즈마를 이용한 기판처리장치의 개략도

도 2는 도 1의 A에 대한 확대도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리드 상부의 사시도

도 4는 도 3의 B에 대한 확대도

도 5는 도 3의 B에 대한 단면도

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 간격조절수단의 사시도

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 간격조절수단의 단면도

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판안치수단과 대향하는 리드의 평면도

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 단면도

Claims (15)

1. 몸체와 다수의 개구를 포함하는 리드의 결합에 의해 반응공간을 제공하는 공정챔버;

   상기 다수의 개구 각각을 밀봉하는 다수의 절연판;

   상기 다수의 절연판 각각의 상부에 설치되는 다수의 안테나;

   상기 리드 또는 상기 다수의 절연판에 설치된 가스분사수단을 포함하고,

   상기 다수의 안테나 각각은 그 단부와 중앙부에서 상기 다수의 절연판 각각과 서로 다른 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단부는 제 1 및 제 2 단부를 포함하고, 상기 중앙부는 상기 제 1 및 제 2 단부로부터 상부 수직 방향으로 이격된 간격을 가지고 위치하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 중앙부가 상기 제 1 및 제 2 단부에서 이격된 상기 간격은 상기 다수의 절연판 각각의 장축 길이에 대한 3 내지 8%인 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 안테나 각각은 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 단부 사이에 다수의 단차부를 포함하고, 상기 다수의 절연판 각각으로부터 상기 다수의 단차부 사이의 간격은 상기 제 1 및 제 2 단부로부터 상기 중앙부의 방향으로 커지는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 다수의 단차부는 상기 제 1 및 제 2 단부에 인접한 제 1 단차부와 상기 중앙부에 위치한 제 2 단차부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단차부는 상기 제 1 및 제 2 단부로부터 상부 수직 방향으로 제 1 및 제 2 간격으로 이격되고, 상기 제 1 및 제 2 간격 각각은 상기 다수의 절연판 각각의 장축 길이에 대하여 2 내지 5% 및 5 내지 8%인 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 안테나 각각의 단부는 RF전원이 인가되는 제 1 단부과 접지되는 제 2 단부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 단부는 각각 간격조절수단에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 간격조절수단은, 블록, 상기 블록을 관통하여 형성되고 상기 제 1 및 제 2 단부가 삽입되기 위한 삽입홀, 상기 블록을 상기 리드와 결합시키기 위한 블록 고정부, 및 상기 다수의 절연판 각각과 상기 제 1 및 제 2 단부 사이의 간격을 조절하기 위한 간격조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 블록은 상기 삽입홀의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 상기 수평선의 상부 및 하부에 위치하는 상부블록 및 하부블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 블록 고정부는, 상기 삽입홀의 양측과 대응되는 상기 블록을 상하로 관통하는 관통홀, 상기 관통홀과 대응되는 상기 리드에 형성되는 체결홀, 및 상기 관통홀과 상기 체결홀에 삽입되어 상기 블록을 상기 리드에 체결시키는 블록 볼트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 간격조절부는 상기 삽입홀의 양측과 대응되는 상기 블록을 상하로 관통하는 관통홀 및 상기 관통홀을 통과하여 상기 리드의 표면과 접촉하는 조절볼트 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 간격조절수단은 상기 제 1 단부를 지지하는 제 1 간격조절수단과 상기 제 2 단부를 지지하는 제 2 간격조절수단을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 간격조절수단은 각각 절연물질 및 금속물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
13. 제 7 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 간격조절수단은 상기 다수의 개구 각각에서 연장되고 상기 제 1 및 제 2 단부와 대응되며 상기 리드를 관통하지 않는 제 1 및 제 2 오프닝에 위치하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 리드는 상기 다수의 절연판과 교번하여 배열되는 다수의 돌출부와, 상기 다수의 돌출부의 하부에서 연장되고 상기 다수의 절연판이 고정되는 거치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 가스분사수단은 상기 다수의 돌출부와 대응되는 상기 리드에 설치되는 다수의 제 1 가스분사수단과, 상기 절연판에 설치되는 다수의 제 2 가스분사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 장치.

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