KR101445278B1 - 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하부 몸체와 그 상부에 위치하는 챔버 리드를 구비하는 챔버; 플라즈마 전원이 인가되는 상부 전극을 포함하고, 상기 상부 전극은, 상기 챔버 리드와 이격되는 판 형상의 표면부; 원형의 띠 형상으로 상기 챔버 리드와 표면부 사이에 마련되며 상기 표면부의 처짐을 방지하고 상기 챔버 리드에 연결되는 복수의 연결부를 포함하는 반도체 장치를 제시한다.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 플라즈마를 이용한 반도체 처리 장치의 전극에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치의 경우 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜 인가된 공정 가스를 플라즈마화 한다. 플라즈마 처리 장치는 플라즈마화된 공정 가스를 이용하여 기판상의 박막을 식각하거나, 기판 상에 박막을 증착하여 반도체 및 유기막 등의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이러한 플라즈마 처리 장치는 챔버 내측 즉, 기판 상측 영역에 플라즈마를 발생시키기 위한 상부 전극을 구비한다. 상부 전극은 기판이 안치되는 서셉터부 또는 공정이 이루어지는 영역보다 상부에 위치하게 되므로(즉, 열원으로부터 서셉터부나 공정 영역보다 멀리 있으므로)원하는 공정 온도보다 낮게 된다. 따라서 공정을 위해 공급된 소스가 충분히 분해되지 못한 상태에서 상부 전극의 표면에 파티클을 형성하게 되는 경우가 발생한다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 챔버 상측에 별도의 가열 수단을 두어 상부 전극을 가열하였다. 그러나 이러한 종래의 방법은 챔버의 진공을 유지하기 위한 오링부를 손상시키게 되어 이부분의 냉각이 필요하다. 이와 같이 국부적으로 가열과 냉각을 하여 주어야 하기 때문에 장치의 구성이 복잡해지고, 이로 인해 시스템의 제작 단가가 상승하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 상부 전극의 내측에 중공부 즉, 빈 공간을 형성하여 상부 전극 표면의 온도 손실을 최소화하여 별도의 가열 수단을 사용하지 않고도 챔버 내측의 메인 가열 수단으로 상부 전극의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 반도체 장치는 하부 몸체와 그 상부에 위치하는 챔버 리드를 구비하는 챔버; 플라즈마 전원이 인가되는 상부 전극; 및 상기 상부 전극은, 상기 챔버 리드와 이격되는 판 형상의 표면부; 원형의 띠 형상으로 상기 챔버 리드와 표면부 사이에 마련되며 상기 표면부의 처짐을 방지하고 상기 챔버 리드에 연결되는 복수의 연결부를 포함한다.
상기 복수의 연결부는 상기 표면부의 외측으로부터 내측으로 소정 간격 이격되어 마련된다.
상기 챔버 내부에 마련된 서셉터부; 및 상기 서셉터부와 상기 상부 전극 사이에 마련되어 공정 가스를 분사하는 가스 분사부를 더 포함한다.
상기 챔버 리드와 상기 표면부 및 상기 연결부 사이에 복수의 중공 영역이 마련되며, 상기 중공 영역에 비활성 가스가 공급된다.
상기 연결부에 적어도 하나의 연통홀이 형성되어 상기 복수의 중공 영역 간을 연통시킨다.
상기 표면부는 도전 물질로 제작되어 상기 플라즈마 전원이 인가되고, 상기 연결부는 절연 물질로 제작된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 반도체 장치는 하부 몸체와 그 상부에 위치하는 챔버 리드를 구비하는 챔버; 플라즈마 전원이 인가되는 상부 전극; 및 상기 상부 전극은, 상기 챔버 리드에 결합 고정된 고정 몸체부; 상기 고정 몸체부와 이격되는 판 형상의 표면부; 원형의 띠 형상으로 상기 고정 몸체부와 표면부 사이에 마련되며 상기 표면부의 처짐을 방지하고 상기 고정 몸체부와 연결되는 복수의 연결부를 포함한다.
상기 챔버 내부에 마련된 서셉터부; 상기 서셉터부와 상기 상부 전극 사이에 마련되어 공정 가스를 분사하는 가스 분사부; 상기 상부 전극을 관통하여 상기 가스 분사부와 연결되며, 상기 가스 분사부에 공정 가스를 제공하고 상기 가스 분사부를 회전시키는 회전축; 상기 챔버 외측에 마련되어 상기 회전축을 고정 지지하는 하우징; 및 상기 회전축과 상기 하우징 사이를 밀봉하는 실링부를 더 포함한다.
상기 고정 몸체부는 가장자리에 지지 돌기를 구비하는 판 형상으로 제작되고, 상기 챔버 리드는 상기 고정 몸체부에 대응되는 홈 형상의 장착홈과 상기 지지 돌기를 지지 고정하기 위한 돌출부가 형성된다.
상기 고정 몸체부와 상기 표면부 및 상기 연결부 사이에 복수의 중공 영역이 마련되며, 상기 중공 영역에 비활성 가스가 공급된다.
상기 챔버 리드와 상기 고정 몸체부 사이에 마련된 절연부를 더 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전극부의 표면과 전극부가 지지 고정되는 면과의 접촉 면적을 줄여 전극부 표면의 열 에너지가 감소하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극부의 표면 온도 저하로 인해 발생하는 파티클 소스의 흡착을 줄여 플라즈마 처리 공정 중 발생하는 파티클양을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 상부 전극을 가열하기 위한 수단(챔버 하부의 열원이 아닌, 직접적인 가열 수단)이 존재하지 않으므로, 실리 부재(O-ring 등과 같은)를 보호하기 위한 냉각수단이 필요치 않으므로 챔버 상부의 구조가 간단해진다.
또한, 본 발명은 상부 전극으로부터 챔버 리드로 빠져나가는 열을 감소시켜 열적인 충격에 약한 실링 부재 및 절연 부재 등을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 장치의 단면도.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 상부 전극을 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 제 1 실시 예의 변형 예에 따른 상부 전극을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 장치의 단면도.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 상부 전극을 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 제 1 실시 예의 변형 예에 따른 상부 전극을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 장치의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 장치의 단면도이다. 도 2는 제 1 실시 예에 따른 상부 전극을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4는 제 1 실시 예의 변형 예에 따른 상부 전극을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 반도체 장치는 반응 공간을 갖는 챔버(100)와, 챔버(100) 내에 마련되어 기판(10)이 안치되는 서셉터부(200)와, 플라즈마 발생을 위한 전극부(500)와, 반응 공간에 공정 가스를 제공하는 가스 공급부(400)와, 상기 챔버(100) 내부를 가열하는 가열 수단(300)을 구비한다.
그리고, 상기 서셉터부(200)에 바이어스 전원을 제공하는 바이어스 전원부(600)와, 챔버(100) 내부의 가스를 배기하는 배기부(700)를 더 구비한다.
상기 챔버(100)는 내부가 비어 있는 챔버 하측 몸체(110)와, 챔버 하측 몸체(110)를 덮는 챔버 리드(120)를 구비한다. 챔버 하측 몸체(110)는 상측이 개방되고, 내부가 비어 있는 기둥 형상으로 제작된다. 즉, 챔버 하측 몸체(110)는 바닥면과, 바닥면의 가장자리에서 돌출된 측벽면들을 구비한다. 상기 바닥면은 챔버(100)의 형태에 따라 다각형, 원형 또는 타원형과 같은 다양한 형상이 가능하다. 측벽면들과 바닥면을 통해 반응 공간이 마련된다. 챔버 리드(120)는 챔버 하측 몸체(110)와 결합하여 반응 공간을 밀봉한다. 챔버 리드(120)는 챔버(100)의 상부벽 역할을 수행한다. 그리고, 챔버 리드(120)는 챔버 하측 몸체(110)와 개폐 가능하도록 설치된다. 이를 통해 챔버 반응 공간의 세정 및 소모품의 교환과 같은 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있다.
도시되지 않았지만 챔버(100)의 일측에는 기판이 인입 및 인출되는 개폐부가 마련된다. 상기 챔버 하측 몸체(110)의 측벽면의 일측에 개폐부 즉, 게이트 밸브가 위치한다.
서셉터부(200)는 챔버(100) 내부로 인입되는 기판(10)을 안치한다. 서셉터부(200)는 기판(10)을 안치하는 몸체(210)와, 몸체(210)를 구동시키는 구동부(220)와, 기판(10)을 몸체(210)에 안치시키는 리프트 핀(미도시)을 구비한다. 상기 몸체(210)는 단일 몸체로 구성될 수 있고, 복수의 몸체들이 결합되어 하나의 몸체를 이룰 수도 있다. 몸체(210)에는 리프트 핀이 관통하는 복수의 관통홀이 마련된다. 몸체(210)에는 전극 판이 마련될 수도 있다. 서셉터부(200)내에는 냉각 패스가 마련되어 기판(10)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 도 1에서는 서셉터부(200) 상에 하나의 기판(10)이 안치됨이 도시되었다. 그러나 이에 한정되지 않고, 서셉터부(200) 상에 복수의 기판이 안치될 수 있다. 서셉터부(200)의 형상을 기판의 형상에 따라 원형, 타원형 또는 다각형 등의 다양한 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 몸체(210)는 구동부(220)에 의해 회전 또는 상하 운동을 수행할 수 있다.
서셉터부(200)의 하측에 가열 수단(300)이 마련된다. 가열 수단(300)은 챔버(100) 내부를 가열한다. 가열 수단(300)은 기판(10) 표면이 공정 온도가 되도록 가열한다. 즉, 가열 수단(300)은 서셉터부(200)를 가열하여 그 상부에 마련된 기판(10)을 가열한다. 그리고, 가열 수단(300)의 열은 서셉터부(200) 상측에 마련된 전극부(400)도 함께 가열한다. 서셉터부(200)는 열 전도 특성이 우수한 물질로 제작한다. 상기의 가열 수단(300)으로 전기 히터 또는 램프 히터를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 서셉터부(200) 하측에 가열 수단(300)으로 복수의 램프 히터를 두어 서셉터부(200)를 가열하는 것이 바람직하다. 램프 히터를 서셉터부(200) 하측에 두어 플라즈마에 의한 램프 히터의 손상을 방지하고, 파티클이 램프 히터에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
가스 공급부(400)는 공정 가스가 저장된 가스 저장부(410)와, 공정 가스를 반응 공간에 분사하는 분사부(420)와, 상기 분사부(420)와 가스 저장부(410) 사이에 마련되어 공정 가스를 분사부(420)에 제공하고 분사부(420)를 회전시키는 가스 제공부(430)를 구비한다.
가스 저장부(410)는 공정 가스를 저장하고, 유량 제어기를 구비하여 분사부(420)에 공급되는 공정 가스의 유량을 일정하게 제어한다. 분사부(420)는 내부가 비어 있는 봉 형상으로 제작되고, 기판(10) 방향으로 복수의 분사 노즐이 마련된다.
가스 제공부(430)는 챔버 리드(120)를 관통하여 반응 공간의 분사부(420)에 접속된 회전축(431)과, 상기 챔버 리드(420) 상측으로 돌출된 회전축(431)을 고정하는 하우징(432)과, 회전축(431)과 하우징(432) 사이에서 회전축(431)을 지지하는 실링부(433)를 구비한다. 회전축(431)의 내부에는 공정 가스가 이송하는 가스 유로가 마련된다. 그리고, 상기 회전축(431)의 가스 유로와 분사부(420)의 내부 공간은 연통된다. 이때, 회전축(431)에는 적어도 하나의 가스 유로를 구비하고, 상기 가스 유로에 접속된 적어도 하나의 분사부(420)가 마련된다. 이를 통해 본 실시예에 따른 가스 공급부(400)는 각기 서로 다른 공정 가스를 챔버(100)의 반응 공간에 분사할 수 있다. 본 실시예의 회전축(431)은 회전하게 되고, 이에 따라 회전축(431)에 접속된 분사부(420)도 함께 회전한다. 하우징(432)은 회전하는 회전축(431)을 고정한다. 이때, 이들 사이의 고정은 베어링을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 회전축(431)은 챔버(100)의 반응 공간으로 연장되어 있다. 즉, 챔버 리드(120)에는 회전축(431)이 관통하는 관통공이 마련된다. 이로인해 챔버(100)의 반응 공간의 밀봉이 파괴될 수 있으므로, 회전축(431)과, 회전축(431)을 감싸는 하우징(432) 사이에 실링부(433)를 설치하여 반응 공간을 밀봉한다. 실링부(433)로는 마크네트 시일을 사용하는 것이 효과적이다. 그리고, 하우징(432)과 챔버 리드(120)사이에는 오링과 같은 실링 부재가 마련되는 것이 효과적이다.
전극부(500)는 챔버 리드(120) 하측에 마련된 상부 전극(510)과, 상기 상부 전극(510)에 플라즈마 전원을 제공하는 플라즈마 전원부(520)를 구비한다. 상부 전극(510)은 도 2에 도시된 바와 같이 표면부(511)와, 표면부(511)를 지지하고 챔버 리드(120)와 결합될 연결부(512)를 구비한다. 도 2의 (a)는 상부 전극(510)의 평면도이고, (b)는 상부 전극(510)의 단면도이다.
전극부(500)의 상부 전극(510)은 가스 공급부(450)의 분사부(420)와, 챔버 리드(120) 사이 공간에 마련된다. 이를 통해 상부 전극(510)의 중심(즉, 표면부(511)의 중심)에는 홀(513)이 마련된다. 여기서 플라즈마 전원부(520)는 공급 라인을 통해 상부 전극(510)의 표면부(511)에 플라즈마 전원을 제공한다.
상부 전극(510)의 표면부(511)는 도 2에 도시된 바와 같이 원형 판 형상으로 제작된다. 그러나 이의 형상은 원형 판에 한정되지 않고, 하부 기판(10)의 형상 또는 서셉터부(200)의 형상에 따라 다양하게 변화할 수 있다. 연결부(512)는 도 2에 도시된 바와 같이 띠 형상으로 마련된다. 연결부(512)는 지름이 각기 다른 3개의 원형 띠를 구비한다. 이때, 표면부(511)와 연결부(512)는 일체로 제작되거나 각기 분리 제작될 수 있다. 표면부(511)와 연결부(512)가 일체로 제작되는 경우 소정 두께의 전극판의 일부를 제거하여 그 일부를 리세스 시켜 표면부(511)과 연결부(512)를 제작할 수 있다. 또는 소정 틀을 이용하여 표면부(511)와 연결부(512)가 일체화된 전극을 제작할 수 있다. 또는 먼저 얇은 전극 판 형태의 표면부(511)을 제작한다. 이어서, 띠 형태의 연결부(512)를 제작한 다음 연결부(512)와 표면부(511)을 결합하여 상부 전극(510)을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 표면부(511)는 전극판으로 작용하여 그 하측 영역에 플라즈마를 발생시킨다. 상기 연결부(512)는 표면부(511)를 지지하여 표면부(511)가 처지는 것을 예방한다. 즉, 표면부(511)는 두께가 얇고 그 판이 매우 넓다. 따라서, 표면부(511)은 자중에 의해 처짐이 발생하게 된다. 이는 균일한 플라즈마 발생을 저해 할 뿐만 아니라 상부 전극(510)이 쉽게 손상되는 문제가 발생한다. 따라서, 본 실시예에서는 이를 예방하기 위해 연결부(512)를 두어 표면부(511)의 처짐을 방지한다.
또한, 본 실시 예에서는 상부 전극(510)을 두꺼운 판형상으로 제작하여 챔버 리드(120)에 부착하지 않고, 얇은 두께의 표면부(511)와, 표면부(511)를 지지하고 챔버 리드(120)에 부착된 연결부(512)를 두어 상부 전극(510) 표면의 열에너지의 손실을 최소화할 수 있다. 즉, 상부 전극(510)은 하측의 가열 수단(300)에 의해 가열된다. 하지만, 기존에는 상부 전극(510)은 두꺼운 판 형상으로 제작되고, 이 판이 챔버(100)의 챔버 리드(120)에 부착되어 있기 때문에 상부 전극(510) 표면의 대부분의 열에너지는 챔버 리드(120)에 빼앗기게 되어 상부 전극(510)의 표면 온도가 저하되는 문제가 발생하였다. 하지만, 본 실시예에서와 같이 상부 전극(510)은 연결부(512)를 구비하고, 연결부(512)만이 챔버 리드(120)에 부착되도록 하여 챔버 리드(120)와 상부 전극(150)과의 접촉 면적을 줄임으로 인해 상부 전극(510) 표면의 열 에너지를 챔버 리드(120)에 빼앗기는 현상을 줄일 수 있다. 이를 통해 가열수단(300)에 의해 가열된 상부 전극(510)의 표면 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 상기 연결부(512)의 두께를 매우 얇게 하여 표면부(511)의 열이 챔버 리드(120)을 전달되는 것을 막아 표면부(511)의 온도 변화를 최소화할 수 있습니다. 이때, 상기 연결부(512)의 두께는 상기 표면부(511)의 두께와 동일하거나 이보다 더 얇은 것이 바람직하다. 또한, 상기 연결부(512)로 절연 물질을 사용하는 것이 가능하다. 이때, 연결부(512)로 열전도성이 낮은 절연물질을 사용하여 판형 상의 표면부(511)의 열이 챔버 리드(120)으로 전달되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
상기 상부 전극(510)과 챔버 리드(120)가 결합되는 경우, 챔버 리드(120)와 상부 전극(510)의 연결부(512)와 표면부(511)에 의해 중공 영역이 형성된다. 이러한 중공 영역 들간의 연통을 위해 상기 연결부(512)에는 소정의 연통홀(514)이 마련된다. 상부 전극(510)과 챔버 리드(120) 간이 결합할 경우 열적인 팽창으로 인해 이들의 결합면 사이에 갭이 발생하고 상기 갭으로 공정 가스가 침투하여 증착되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 증착 공정 중 공정 가스가 상기 중공 영역으로 침투하여 증착되는 현상을 방지하기 위해 중공 영역에 비활성 가스를 제공하는 것이 효과적이다. 이에 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버 리드(120)를 관통하여 상기 중공 영역에 비활성 가스를 공급하는 별도의 비활성 가스 공급 수단(450)을 더 구비한다.
그리고, 도시되지 않았지만, 상기 챔버 리드(120)와 상부 전극(510) 사이에 소정의 절연부가 마련된다. 즉, 상기 상부 전극(510)에는 고주파 전원이 인가되고, 챔버 리드(120)를 포함하는 챔버(100)에는 접지 전원이 인가되기 때문에 이둘 간을 절연해 주는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우 상기 상부 전극(510)의 열 에너지는 챔버 리드(120) 뿐만 아니라 절연부에도 전달되어 상부 전극(510)의 표면 온도를 더욱 감소시킬 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 절연부와 상부 전극(510) 간의 접촉 면적을 줄여 줌으로 인해 열 에너지의 전도율을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 상부 전극(510) 표면의 온도 저하를 방지할 수 있다. 이를 통해 상부 전극(510)의 온도 저하로 인한 파티클 발생을 줄일 수 있다. 또한, 상부 전극(510)으로부터 챔버 리드(120)로 빠져나가는 열을 감소시켜 열적인 충격에 약한 실링 부재 및 절연 부재 등을 보호할 수 있다. 또한, 상부 전극(510)을 가열하기 위한 별도의 가열 수단을 구비하지 않으므로 인해 실링 부재와 같이 열화되기 쉬운 부재들을 보호하기 위한 냉각 수단을 설치하지 않아도 되기 때문에 챔버 상측의 구조가 간단해 질 수 있습니다.
그리고, 도시되지 않았지만, 연결부(512)의 일측에는 챔버 리드(120)와 결합하기 위한 별도의 결합 영역이 마련되는 것이 효과적이다. 그리고, 상술한 효과를 갖는 연결부(512)의 형상을 도 2에서와 같은 원형 띠 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상이 가능하다. 즉, 도 3의 변형예에서와 같이 연결부(512)는 중심에 마련된 제 1 원형 띠와, 표면부(511)의 가장자리에 마련된 제 3 원형 띠와, 제 1 및 제 3 원형 띠 사이에 마련된 제 2 원형 띠 그리고, 상기 제 1 원형 띠에서 제 3 원형 띠 방향으로 방사상으로 연장된 복수의 직선 바를 구비한다. 이를 통해 표면부(511)의 처짐을 방지할 수 있다. 이때, 상기 바는 직선에 한정되지 않고, 곡선 또는 절곡된 직선 형상일 수도 있다. 그리고, 도 2의 실시예에 따른 연결부(512) 즉, 원형 띠 형상의 연결부를 통해 제작된 중공 영역은 원형 띠 형상으로 제작된다. 그러나 도 3의 변형예에 따른 구조의 연결부(512)를 통해 마련되는 중공 영역의 형상은 부채꼴 형상으로 제작된다. 또한, 도 4의 변형 예에서와 같이 연결부(512)는 교차하는 복수의 직선 바를 구비할 수도 있다. 즉, 연결부(512)는 표면부(511)의 가장자리에 마련된 원형띠와, 원형띠 내측에 메쉬 패턴을 형상하도록 수평 또는 수직 방향으로 연장된 복수의 직선 바를 구비한다. 이와 같은 도 4의 변형 예에 따른 구조의 연결부(512)를 통해 마련되는 중공 영역의 형상은 사각형 형태로 제작된다. 또한, 도 5의 변형 예에서와 같이 연결부(512)는 직선과 사선 형태의 연결 바를 구비한다. 그리고, 도 5의 변형 예에 따른 구조의 연결부(512)를 통해 마련되는 중공 영역의 형상은 벌집 모양 형태로 제작된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 중공 영역의 형상은 연결부(512)의 직선형 바의 형상에 따라 제작되는 중공 영역의 형상은 다각형 형상, 원 형상 또는 타원 형상으로 제작될 수 있다.
또한, 상술한 플라즈마 처리 장치는 상술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다. 하기에서는 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 관해 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 후술되는 설명의 기술은 상술한 설명에 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시 예의 반도체 장치의 전극부(500)는 표면 몸체부(532)와, 고정 몸체부(531)를 갖는 상부 전극판(530)과, 상부 전극판(530)에 플라즈마 전원을 제공하는 플라즈마 전원부(520)를 구비하고, 상기 표면 몸체부(532)와 고정 몸체부(531) 사이에 복수의 중공(533)이 마련된다.
고정 몸체부(531)는 챔버(100) 상측의 챔버 리드(120)에 결합 고정된다. 도 5에 도시된 바와 같이 챔버 리드(120)는 장착홈을 구비하고, 상기 장착홈 내에 고정 몸체부(531)가 장착된다. 고정 몸체부(531)는 판 형상으로 제작되고, 판의 가장자리도 돌출된 지지돌기를 구비한다. 챔버 리드(120)의 장착홈은 상기 판 형상의 고정 몸체부(531)에 대응되는 홈 형상으로 제작되고, 상기 지지돌기를 지지 고정하기 위한 돌출부를 구비한다. 이를 통해 도 6에 도시된 바와 같이 지지돌기가 돌출부에 고정되어 고정 몸체부(531)를 고정시킨다. 그리고, 상기 고정 몸체부(531)와 챔버 리드(120)의 장착홈 사이에는 오링부가 마련된다. 즉, 상기 지지돌기와 돌출부 사이에 오링부가 형성된다. 이와같은 오링부를 통해 고정 몸체부(531)와 챔버 리드(120)의 장착홈 사이 공간에서 진공이 파기되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 고정 몸체부(531)와 챔버 리드(120) 사이에는 절연부(800)가 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 절연부(800)는 고주파 전원이 인가되는 고정 몸체부(531)와 접지 전원이 인가되는 챔버 리드(120) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있는 다양한 형태의 물질들이 사용될 수 있다.
표면 몸체부(532)는 챔버 리드(120)에서 반응 공간으로 돌출된 판 형상으로 제작된다. 이와 같이 반응 공간으로 돌출된 표면 몸체부(532)는 반응 공간의 열원(즉, 가열 수단)으로부터 열 에너지를 받아 가열된다. 본 실시예에서는 고정 몸체부(531)와 접속되는 표면 몸체부(532)에 중공(533)이 마련된다. 물론 본 실시예에서는 상기 중공(533) 내부를 고온에 견디며, 열전도성이 상기 전극부(500)보다 작은 물질로 충진할 수 있다.
상술한 중공(533)을 통해 챔버 리드(120)와 접속된 고정 몸체부(531)와 표면 몸체부(532)간의 접촉 면적을 줄여 표면 몸체부(532) 표면에 인가된 열 에너지가 고정 몸체부(531)로 전도되어 챔버 리드(120) 또는 절연부(800)에 빼앗기는 효과를 줄일 수 있다. 즉, 예를 들어 표면 몸체부(532)와 고정 몸체부(531)의 경계영역에 중공(533)이 없는 경우에는 이들 경계영역 전체를 통하여 표면 몸체부(532)에 제공된 열 에너지가 고정 몸체부(531)로 전도될 수 있다. 하지만, 표면 몸체부(532)와 고정 몸체부(531) 사이에 중공(533)이 형성되는 경우, 중공(533) 영역을 제외한 경계 영역에서만 열 에너지의 전도가 이루어지기 때문에 그만큼 열 전도도가 저하되고, 이는 표면 몸페부(532) 표면의 열 에너지를 유지할 수 있음을 의미한다. 상기의 중공(533)은 표면 몸체부(532) 뿐만 아니라 고정 몸체부(531)에도 마련될 수 있다. 중공부(533)은 표면 몸체부(532)에 형성되는 것이 효과적이다. 이는 표면 몸체부(532)의 표면 영역의 두께가 얇고, 고정 몸체부(531)와의 경계영역에서 접하는 면이 적을수록 표면 몸체부(532) 표면의 열을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 서셉터부(200)의 몸체(210) 내에 가열 수단(300)이 마련된다. 이를 통해 가열 수단(300)은 서셉터부(200)의 몸체(210)를 가열하여 몸체(210) 상에 마련된 기판(10)을 가열하고 또한, 기판(10) 상부에 위치한 전극부(500)를 가열할 수 있다. 이때, 상기 가열 수단(300)으로 전기 히터를 사용하는 것이 효과적이다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
10 : 기판 100 : 챔버
200 : 서셉터부 300 : 가열부
400 : 가스 공급부 500 : 전극부
510 : 상부 전극 520 : 플라즈마 전원부
530 : 상부 전극판
200 : 서셉터부 300 : 가열부
400 : 가스 공급부 500 : 전극부
510 : 상부 전극 520 : 플라즈마 전원부
530 : 상부 전극판
Claims (11)
- 하부 몸체와 그 상부에 위치하는 챔버 리드를 구비하는 챔버; 및
플라즈마 전원이 인가되는 상부 전극을 포함하고,
상기 상부 전극은,
상기 챔버 리드와 이격되는 판 형상의 표면부;
상기 챔버 리드와 표면부 사이에 마련되며 상기 표면부의 처짐을 방지하고 상기 챔버 리드에 연결되는 복수의 연결부를 포함하고,
상기 복수의 연결부는 상기 표면부의 외측으로부터 내측으로 소정 간격 이격되어 마련된 반도체 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 연결부는 각각 원형의 띠 형상으로 마련되어 소정 간격 이격되어 마련된 반도체 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 챔버 내부에 마련된 서셉터부; 및
상기 서셉터부와 상기 상부 전극 사이에 마련되어 공정 가스를 분사하는 가스 분사부를 더 포함하는 반도체 장치.
- 청구항 1 또는 3에 있어서, 상기 챔버 리드와 상기 표면부 및 상기 연결부 사이에 복수의 중공 영역이 마련되며, 상기 중공 영역에 비활성 가스가 공급되는 반도체 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 연결부에 적어도 하나의 연통홀이 형성되어 상기 복수의 중공 영역 간을 연통시키는 반도체 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 표면부는 도전 물질로 제작되어 상기 플라즈마 전원이 인가되고, 상기 연결부는 절연 물질로 제작된 반도체 장치.
- 하부 몸체와 그 상부에 위치하는 챔버 리드를 구비하는 챔버; 및
플라즈마 전원이 인가되는 상부 전극을 포함하고,
상기 상부 전극은,
상기 챔버 리드에 결합 고정된 고정 몸체부;
상기 고정 몸체부와 이격되는 판 형상의 표면부;
상기 고정 몸체부와 표면부 사이에 마련되며 상기 표면부의 처짐을 방지하고 상기 고정 몸체부와 연결되는 복수의 연결부를 포함하고,
상기 복수의 연결부는 상기 표면부의 외측으로부터 내측으로 소정 간격 이격되어 마련된 반도체 장치.
- 청구항 7에 있어서, 상기 챔버 내부에 마련된 서셉터부;
상기 서셉터부와 상기 상부 전극 사이에 마련되어 공정 가스를 분사하는 가스 분사부;
상기 상부 전극을 관통하여 상기 가스 분사부와 연결되며, 상기 가스 분사부에 공정 가스를 제공하고 상기 가스 분사부를 회전시키는 회전축;
상기 챔버 외측에 마련되어 상기 회전축을 고정 지지하는 하우징; 및
상기 회전축과 상기 하우징 사이를 밀봉하는 실링부를 더 포함하는 반도체 장치.
- 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 고정 몸체부는 가장자리에 지지 돌기를 구비하는 판 형상으로 제작되고, 상기 챔버 리드는 상기 고정 몸체부에 대응되는 홈 형상의 장착홈과 상기 지지 돌기를 지지 고정하기 위한 돌출부가 형성된 반도체 장치.
- 청구항 9에 있어서, 상기 고정 몸체부와 상기 표면부 및 상기 연결부 사이에 복수의 중공 영역이 마련되며, 상기 중공 영역에 비활성 가스가 공급되는 반도체 장치.
- 청구항 10에 있어서,
상기 챔버 리드와 상기 고정 몸체부 사이에 마련된 절연부를 더 포함하는반도체 장치.
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