KR101456810B1

KR101456810B1 - 플라즈마 가공 설비

Info

Publication number: KR101456810B1
Application number: KR1020137010511A
Authority: KR
Inventors: 펭 첸; 멩신 자오; 강 웨이; 리앙 장; 바이 양; 구일롱 우; 페이준 딩
Original assignee: 베이징 엔엠씨 씨오., 엘티디.
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2014-10-31
Also published as: US20130256129A1; CN102418073B; CN102418073A; TW201214522A; TWI436407B; WO2012040986A1; US10984993B2; KR20130077880A; SG189129A1

Abstract

본 발명의 플라즈마 가공 설비는 챔버(20) 및 챔버(20) 상부의 타겟(25)을 포함하며, 타겟(25)의 표면이 챔버(20) 내의 처리 구역과 접촉되며, 챔버(20)는 중첩 설치된 절연 서브 챔버(21)와 제1 전도 서브 챔버(22)를 포함하며, 제1 전도 서브 챔버(22)는 절연 서브 챔버(21)의 하면에 구비되며, 절연 서브 챔버(21)는 절연재료로 이루어지며, 제1 전도 서브 챔버(22)는 금속재료로 이루어진다. 절연 서브 챔버(21)의 내부에는 패러데이 실드부재(10)가 구비되며, 패러데이 실드부재(10)는 금속재료로 이루어지거나 또는 전도 코팅층이 도금된 절연재료로 이루어지며, 패러데이 실드부재(10)는 적어도 하나의 슬릿을 구비하며, 절연 서브 챔버(21)의 외측에는 유도 코일(13)이 감겨진다. 본 플라즈마 가공 설비는 스퍼터링 과정에서 코일 표면에 파티클이 형성되어 웨이퍼에 오염을 초래하는 문제를 해결한다.

Description

플라즈마 가공 설비 {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 반도체 가공 기술, 특히 플라즈마 가공 설비와 관련된다.

플라즈마 가공 설비는 현재 집적회로, 태양전지, 평판 디스플레이 등의 제조 공정에서 널리 사용되고 있다. 산업분야에서 널리 사용되고 있는 플라즈마 가공 설비는 직류방전형, 용량 결합형 플라즈마(CCP : capacitive coupled plasma), 유도 결합형 플라즈마(ICP : inductive coupled plasma) 및 전자 싸이크로트론 공진형 프라즈마(ECR : electron cyclotron resonance) 등이 포함된다. 이들 유형의 플라즈마 가공 설비는 현재 물리 기상 증착(PVD : Physical Vapor Deposition), 건식 식각(dry-etching) 및 화학 기상 증착(CVD : Chemical Vapor Deposition) 등의 공정 과정에 이용되고 있다

PVD 공정 과정에서, 마그네트론 스퍼터링 기술(Magnetron sputtering technology)은 최근에 가장 널리 채용되는 기술이다. 이 기술은 고전력 직류 전원을 타겟(예를 들면, 금속 또는 금속산화물, 대표적으로는 Cu, Ta 등)에 연결하고, 직류 전원을 통하여 생성된 플라즈마가 타겟에 충격을 가하여, 타겟 재료가 가공 대기중인 웨이퍼에 증착되어 필름을 형성하도록 한다. 그밖에, 타겟 위에 마그네트론을 더 구비하여 스퍼터링 효율(sputtering efficiency)을 제고한다.

최신 공정, 특히 집적회로의 PVD 공정에서는, 공극(pores) 커버의 정형성(conformal)을 제고하기 위하여, 유도 코일을 사용하여 플라즈마 밀도를 증가함으로써, 낮은 전극의 바이어스(bias)가 효율적으로 이온 증착을 유도하거나 또는 웨이퍼를 식각하여 공정의 요구를 만족시킨다.

도 1은 종래의 PVD 설비의 결합 구조도이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 반응 챔버(reaction chamber)는 측벽(sidewall)(1)과 바닥벽(bottom wall)(2)의 두 개 부분으로 구성되고, 타겟(3)은 반응 챔버의 상부에 구비되고, 마그네트론(4)은 타겟(3)의 상면에 구비되며, 제1 RF 전원(41)은 제1 매칭 네트워크(matching network)(42)를 통하여 코일(7)과 연결되고, 제2 RF 전원(43)은 제2 매칭 네트워크(44)를 통하여 정전기 척(electrostatic chuck)(8)과 연결된다. 직류 전원(6)은 직류 전력을 타겟(3)에 인가하여, 프라즈마를 발생하며, 또한 플라즈마에 있는 이온을 유도하여 타겟(3)을 충격하여, 타겟(3)의 재료가 스퍼터링된 후 정전기 척(8)에 구비된 웨이퍼(도 1에 미도시)에 증착되도록 한다. 또한 정전기 척(8)에 인가되는 RF 전력은 RF자기 바이어스(self-bias)를 발생하여 이온을 흡인함으로써, 공극의 충전 효과를 개선 할 수 있다. 코일(7)은 제1 RF 전원(41)의 RF 전력을 반응 챔버로 인가하여, 진일보하게 플라즈마 밀도를 증가시킴으로써, 타겟의 재료가 웨이퍼 상에 증착하는 커버 효과를 제고한다.

그러나, 코일(7)이 반응 챔버 내부에 구비되고, 또한 코일(7)이 매우 높은 RF 바이어스를 구비하기 때문에, 코일(7)이 극히 용이하게 플라즈마에 의하여 스퍼터링이 되는 문제점이 있다. 불순물의 인입으로 코일이 스퍼터링 되는 것을 방지하기 위하여, 코일(7)과 타겟(3)의 재료가 동일할 것이 요구되기 때문에, 재료 선택의 다양성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 설비 원가의 증가를 초래한다. 더욱 심각한 문제점은, 이 코일(7)은 반응 챔버 내에서, 그 표면에 많은 파티클(particles) 들이 축적될 수 있어 가공 대기중인 웨이퍼에 오염을 초래하기 쉽고, 동시에 타겟의 유효 이용율이 떨어지는 점이다.

본 발명은 플라즈마 가공 설비에 관한 것으로서, 적어도 코일 표면이 스퍼터링(sputtering) 과정에서 파티클(particles)을 형성하여 웨이퍼의 오염을 초래하는 문제를 해결할 수 있다.

나아가, 타겟의 유효 이용율을 제고하여, 타겟 이용율의 문제를 해결할 수 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 플라즈마 가공 설비를 제공하는 바, 이 설비는 챔버 및 상기 챔버 상부의 타겟을 포함하며, 상기 타겟은 상기 챔버의 상부에 구비되어 상기 타겟의 표면이 챔버 내의 처리 구역과 접촉되도록 한다.

상기 챔버는 중첩 설치된 절연 서브 챔버와 제1 전도 서브 챔버를 포함하며, 상기 제1 전도 서브 챔버는 절연 서브 챔버의 하면에 구비되며, 상기 절연 서브 챔버는 절연재료로 이루어지며, 상기 제1 전도 서브 챔버는 금속재료로 이루어진다;

상기 절연 서브 챔버의 내부에는 패러데이 실드부재가 구비되며, 상기 패러데이 실드부재는 금속재료로 이루어지거나 또는 전도 코팅층이 도금된 절연재료로 이루어지며, 상기 패러데이 실드부재는 적어도 하나의 슬릿을 구비한다;

상기 절연 서브 챔버의 외측에는 유도 코일이 감겨진다.

선택적으로, 상기 절연 서브 챔버는 중공 원주(hollow cylinder)이다.

선택적으로, 상기 패러데이 실드부재는 중공 원주이다.

상기 절연 서브 챔버의 하단에는 절연 서브 챔버의 내측을 향하는 플랜지가 구비되며, 상기 플랜지는 상기 패러데이 실드부재를 지지하는데 사용된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는, 제1 블록킹 부재를 더 포함하며, 상기 제1 블록킹 부재는 상기 플랜지와 패러데이 실드부재의 연결 부위에 구비되며, 또한 제1 전도 서브 챔버의 방향으로 매달리게 연장된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는 격리부재를 더 포함하며, 상기 차폐 부재는 상기 타겟과 절연 서브 챔버의 사이에 구비된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는 제2 블록킹 부재를 더 포함하며, 상기 제2 블록킹 부재는 상기 절연 서브 챔버와 격리부재의 연결 부위에 구비되며, 또한 절연 서브 챔버의 방향으로 매달리게 연장된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는 제2 전도 서브 챔버를 더 포함하며, 상기 제2 전도 서브 챔버는 상기 격리부재와 절연 서브 챔버 사이에 구비된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는 제3 블록킹 부재를 더 포함하며, 상기 제3 블록킹 부재는 상기 제2 전도 서브 챔버와 격리부재의 연결 부위에 구비되며, 또한 절연 서브 챔버와 제2 전도 서브 챔버의 연결 부위로 매달리게 연장된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는 코일 보호 커버를 더 포함하며, 상기 코일 보호 커버는 상기 유도 코일의 외부에 구비된다.

바람직하게, 상기플라즈마 가공 설비에 있어서, 상기 패러데이 실드부재의 슬릿 부위에는 절연재료가 충전된다.

바람직하게, 상기 플라즈마 가공 설비는 물리 기상 증착 장치이다.

상기 기술방안은 아래와 같은 장점이 있다;:

본 발명의 실시예에서, 패러데이 실드부재는 패러데이 실드의 작용을 하며, 유도 코일, 절연 서브 챔버 및 패러데이 실드부재는 유도 코일 시스템을 구성한다. 패러데이 실드부재의 인덕턴스(inductance)가 비교적 작기 때문에, 종래기술의 금속 챔버의 유도 코일(도 1 참조)과 비교하여, 동일한 전력을 입력할 때, 패러데이 실드부재의 전압이 비교적 낮다. 그래서, 패러데이 실드부재 내표면의 RF 바이어스를 비교적 낮게 하여, 공정 과정에서 금속 이온 등 파티클이 패러데이 실드부재에 증착되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 유도 코일이 챔버의 외측에 구비되어, 코일이 스퍼터링 되어 파티클이 웨이퍼를 오염시키는 것을 피할 수 있으며, 또한 타겟 재료의 블필요한 손실을 방지하여 타겟 이용율을 제고한다.

또한 비교적 낮은 바이어스는 패러데이 실드부재가 이온 충돌을 유도 하여 부품을 손상시키는 것을 방지하여, 설비의 작업 수명을 제고하며, 원가를 낮출 수 있다.

도면의 예시를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 더욱 명확해진다. 전체 도면 중 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 지시한다. 도면은 실제 크기 비례로 도시되지 않았으며, 본 발명의 개념을 예시하는데 중점을 두었다.
도 1은 PVD 설비의 결합 구조 도면이다.
도 2는 실시예 1의 플라즈마 가공 설비의 결합 구조 도면이다.
도 3은 도 2의 절연 서브 챔버의 직경 방향의 단면도이다.
도 4는 도 2의 패러데이 컵 (Faraday cup)의 입체 결합 구조 도면이다.
도 5는 실시예 2의 플라즈마 가공 설비의 결합 구조 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 플라즈마 가공 설비의 결합 구조 도면이다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점을 보다 명확히 쉽게 이해하기 위하여, 아래에는 도면과 결합하여, 본 발명의 구체적인 실시방식에 대하여 상세히 설명한다.

아래의 설명에는 본 발명을 충분히 이해할 수 있도록 하기 위하여 많은 구체적인 사항을 기술하였지만, 본 발명은 여기에 기술된 방식과 다른 기타 방식을 채용할 수 있으므로, 본 발명은 아래에 공개된 구체적 실시예에 제한받지 않는다.

또한 본 발명은 개념도를 결합하여 상세한 설명을 진행하며, 본 발명의 실시예를 상술할 때, 설명의 편의를 위하여, 장치 결합 구조의 단면도는 일반적 비례에 따라 국부 확대를 진행하지 않았으며, 상기 개념도는 단지 예시이므로, 이것에 따라 본 발명의 보호 범위가 제한되어서는 안 된다. 그밖에, 실제 제작 중에는 길이, 폭 및 깊이의 3차원 공간의 크기가 포함되어야 한다.

본 발명의 특징을 강조하기 위하여, 도면에는 본 발명의 발명 포인트와 직접 관련이 없는 부분은 나타내지 않았다.

현재, 플라즈마 가공 설비에 있어서, 반응 챔버의 파티클 오염은 공정의 품질에 영향을 미치는 중요한 원인의 하나이며, 유도 코일의 PVD 플라즈마 가공 설비에 있어서 파티클 오염은 더욱 엄중하다. 발명자는, 반응 챔버 내부에 구비되는 유도 코일(induction coil)이 매우 높은 RF 바이어스를 구비하여, 플라즈마에 의하여 스퍼터링이 극히 쉽게 발생되며, 이것이 반응 챔버 내부의 오염된 파티클의 출처 중 하나라는 것을 발견하였다. 오염을 피하기 위해서는 코일과 타겟의 재료를 동일하게 선택하여야 하나, 이는 재료 선택의 다양성에 영향을 미치고, 설비의 원가를 증가시킨다.

상기와 같은 이유로, 본 발명은, 유도코일이 반응 챔버의 외부에 구비되며, 또한 내부에 구비된 패러데이 실드부재(Faraday shield component)를 이용하여 RF 바이어스를 낮추며, 타겟 이온이 패러데이 실드부재의 내부 표면에 증착되는 것을 방지하는 플라즈마 가공 설비를 제공한다. 이하 첨부 도면을 결합하여 본 발명 플라즈마 가공 설비의 구체적인 실시예를 설명한다.

실시예 1

도 2는 본 실시예에 있어서 플라즈마 가공 설비의 결합 구조 도면이다. 도면에 예시된 바와 같이, 플리즈마 가공 설비는 챔버(20)와 챔버(20) 상부의 상부 커버(25)를 포함한다.

챔버(20)는 원주의 형상으로, 절연 서브 챔버(21)와 제1 전도 서브 챔버(22)를 포함하며, 이들은 중첩되게 설치되고 중공 원주로 고정되게 연결된다; 제1 전도 챔버 (22)는 절연 서브 챔버(21)의 하면에 구비되며, 바닥벽을 구비하는 원주형 부재이다; 상부 커버(25)는 절연 서브 챔버(21)의 상면에 구비된다; 상부 커버(25), 절연 서브 챔버(21) 및 제1 전도 서브 챔버(22)는 플라즈마 가공 설비의 반응 챔버를 구성한다.

절연 서브 챔버(21)는 절연재료로 이루어지며, 세라믹이나 석영이 바람직하다; 제1 전도 서브 챔버(22)는 금속재료로 이루어지며, 바람직하게는 스테인레스강 또는 알루미늄이다. 상기 제1 전도 서브 챔버(22)는 접지된다.

상부 커버(25)의 전체는 금속 타겟으로 기능할 수 있으며, 금속 타겟(25)(즉, 상부 커버 (25)) 위에는 마그네트론(27)이 구비되며, 직류 전원(28)은 직류 전력을 금속 타겟에 인가한다. 정전기 척(29)은 반응 챔버의 저부에 구비되어, 금속 타겟과 대향되며, 가공 대기 중인 웨이퍼(미도시)를 지지하는데 사용한다. 정전기 척(29)에는 가열장치 또는 냉각장치를 포함할 수 있다. 상부 커버(25)의 중앙 또는 단부(edge)에는 흡기구(미도시)가 구비되어, 반응 챔버로 공정 기체(process gas)를 전달하는데 사용되며, 제1 전도 서브 챔버(22)의 바닥벽에는 배기구(미도시)가 구비되며, 정전기 척의 주위에 구비되어 잔여 기체를 반응 챔버 밖으로 배출하는데 사용될 수 있다.

절연 서브 챔버(21)의 외측은 유도 코일(13)이 감겨져 있으며, 유도 코일(13)의 감김수는 1회 또는 1회 이상이다. 유도 코일(13)은 제1 매칭 네트워크(15)를 통해 제1 RF 전원(14)과 연결되며, 제1 RF전원(14) 및 제1 매칭 네트워크(15)가 전송하는 RF 전력을 반응 챔버로 결합하여 플라즈마를 발생하게 한다. 제1 RF 전원(14)의 주파수는 2MHz 또는 13MHz 일 수 있다.

바람직하게, 유도 코일(13)의 외부에는 코일 보호커버(18)가 더 구비되어, 유도 코일(13)의 전자기장 에너지(electromagnetic field energy)가 외부에 복사 영향을 미치지 못하도록 할 수 있다.

절연 서브 챔버(21)의 내측에는 금속재료로 이루어진 패러데이 실드부재(10)가 구비된다. 상기 패러데이 실드부재의 형상은 절연 서브 챔버의 형상과 동일하며, 본 실시예서, 패러데이 실드부재(10)는 중공 원주이며, 구체적으로는 패러데이 컵(Faraday cup)으로 호칭되며, 그의 반경은 절연 서브 챔버(21)의 반경보다 약간 작다. 반응 챔버 내에서의 패러데이 컵(10)의 위치는 절연 서브 챔버(21) 외측의 유도 코일(13)의 위치와 대응된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 패러데이 실드부재(10)는 다른 형상일 수 있다

절연 서브 챔버(21)의 하단(즉, 제1 전도 서브 챔버(22)와 가까운 위치)에는 절연 서브 챔버(21)의 내측을 향하는 플랜지(211)가 구비되어, 패러데이 컵(10)을 지지하는데 사용되며, 상기 패러데이 컵(10)은 플렌지(211)에 구비된다. 상기 플렌지(211)는 연속적인 환형(ring)일 수 있으며, 절연 서브 챔버의 내측을 따라 간격을 두고 분포되어 패러데이 컵을 지지하는 작용을 하는 복수의 돌출부일 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 다른 방식을 통하여 패러데이 컵(10)을 절연 서브 챔버의 내측에 구비할 수도 있다. 예를 들면, 볼트 결합 방식을 통하여 패러데이 컵을 절연 서브 챔버(21)의 내측에 고정한다.

도 3은 도 2의 절연 서브 챔버 직경방향의 단면도이며, 도 4는 도 2의 페러데이 컵의 입체 결합 구조 도면이다. 도면에 예시된 바와 같이, 상기 패러데이 컵(10)은 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 구비하며, 즉, 패러데이 컵(10)은 비연속 금속 컵이다. 슬릿(101)의 위치에서 패러데이 컵(10)은 완전히 나누어지며, 이러한 구조는 유효하게 와류 손실과 발열을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 상기 슬릿(101)은 페러데이 컵(10)의 축방향을 따라 구비된다.

본 실시예에서, 패러데이 컵(10)은 패러데이 실드 역할을 하며, 유도 코일(13), 절연 서브 챔버(21) 및 패러데이 컵(10)은 유도 코일 시스템을 구성하며, 패러데이 컵(10)의 인덕턴스(inductance)는 비교적 작기 때문에, 종래기술의 금속 챔버 내의 코일과 비교할 때(도 1 참조), 같은 입력 전력(input power) 하에서, 패러데이 컵(10)의 전압은 비교적 낮다. 그래서 패러데이 컵(10)의 내표면의 RF 바이어스는 비교적 낮아 공정 과정에서 금속 이온 등 파티클이 패러데이 컵(10) 위에 증착되는 것을 유효하게 저지할 수 있으며, 코일이 스퍼터링되어 파티클을 형성하여 웨이퍼에 오염을 초래하는 것을 피할 수 있으며, 타겟 재료의 불필요한 손실을 방지하여 타겟의 이용율을 제고한다.

또한, 비교적 낮은 바이어스는 패러데이 컵(10)이 이온 충격을 유도하여 부품을 손상하는 것을 방지하여, 설비의 작업 수명을 제고하고, 또한 원가를 절감할 수 있다. 제1 전도 서브 챔버(22)는 RF 및 직류회로의 접지단으로서, 플라즈마의 정상적인 방전(discharge) 및 유지를 보장할 수 있다.

바람직하게는, 슬릿(101) 내부는 절연재료(3)로 충전되며, 절연재료는 세라믹 또는 석영일 수 있으며, 이렇게 하면 타겟에서 스퍼터링된 금속 이온이 패더레이 컵 외부의 절연 서브 챔버(21)의 내벽에 증착되는 것을 방지할 수 있어, 금속 이온의 증착이 심각할 때 패러데이 컵(10)의 슬릿 부위가 단락되는 것을 피할 수 있다. 절연재료는 세리믹 등이 바람직하며, 이는 패러데이 컵(10)의 슬릿 부위에 구비되어, 스퍼터링된 금속 이온의 커버가 슬릿의 단락을 초래하지 않도록 보장할 수 있다.

그밖에, 패러데이 컵(10)은 금속재료로 이루어지는 것에 제한되지 않으며, 표면이 전도 코팅층으로 도금된 절연재료로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 플라즈마 가공 설비는 제1 블록킹 부재(31)와 제2 블록킹 부재(32)를 더 포함한다.

도 2에 예시된 바와 같이, 제1 블록킹 부재(31)는 플렌지(211)와 패더레이 컵(10)의 연결 부위에 구비되며, 제1 전도 서브 챔버(22)의 방향으로 매달리게 연장된다. 상기 제1 블록킹 부재(31)는 환형(circular ring-shaped)이며, 그 반경 방향의 단면은 “L”형이며, 일단은 절연 서브 챔버(21)의 플렌지(211)에 연결되며, 매달린 연장부는 절연 서브 챔버(21)와 제1 전도 서브 챔버(22)의 슬롯(slot) 부위를 차단하며, 이렇게 하여, 금속 이온이 절연 서브 챔버(21)와 제1 전도 서브 챔버(22)의 슬롯 부위에 증착하여, 전기적 연결을 초래하는 것을 방지함으로써, 패러데이 컵(10)이 플라즈마 방전시 안정적인 부유 전위(floating potential)를 유지하는 것을 보증한다.

제2 블록킹 부재(32)는 절연 서브 챔버(21)와 격리부재(26)의 연결 부위에 구비되며, 또한 절연 서브 챔버(21)의 방향으로 매달리게 연장된다. 상기 제2 블록킹 부재는 환형(circular ring-shaped)이며, 그 반경 방향의 단면은 “L”형이며, 매달린 연장부는 절연 서브 챔버(21)와 격리부재(26)의 연결 부위를 차단한다. 확실히 제2 블록킹 부재(32)는 제1 블록킹 부재(31)의 효과와 유사하여, 금속 이온이 절연 서브 챔버(21)와 격리부재(26)의 슬롯 부위에 증착하여, 전기적 연결을 초래하는 것을 방지함으로써, 패러데이 컵(10)이 플라즈마 방전시 안정적인 부유 전위(floating potential)를 유지하는 것을 보증한다.

제1 블록킹 부재(31)는 세라믹 등의 재료가 바람직하며, 제2 블록킹 부재(32)는 알루미늄 등의 금속재료가 바람직하다. 격리부재(26)은 제2 블록킹 부재(32)와 상부 커버(25) 사이에 구비되며, 격리부재(26)는 절연재료로 이루어져, 제2 블록킹 부재(32)와 상부 커버(25) 사이의 전기적 절연을 유지함으로써, 제2 블록킹 부재(32)가 독립된 전위를 구비하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 상부 커버(25)와 절연 서브 챔버(21)의 사이에는 격리부재가 더 구비된다. 구체적으로 격리부재(26)는 제2 블록킹 부재(32)와 상부 커버(25)의 사이에 구비되어, 상부 커버(25)와 제2 블록킹 부재(32)를 절연되게 격리하여, 챔버 내의 공정 기체(process gas)가 정상적으로 방전되는 것을 보장한다.

실제에 있어서, 본 발명의 플라즈마 가공 설비는 제2 전도 서브 챔버를 포함할 수 있다. 즉, 3개의 서브챔버를 중첩하여 형성하는데, 구체적인 것은 아래의 실시예에서 설명한다.

제2 실시예

도 5는 본 실시예에서 플라즈마 가공 설비의 결합 구조 도면이다. 도면에 예시된 바와 같이, 플라즈마 가공 설비는, 절연 서브 챔버(21)의 상측에 중첩되어 구비되는 제2 전도 서브 챔버(23)를 더 포함하며, 제2 전도 서브 챔버(23)은 금속재료로 이루어진다. 즉, 플라즈마 가공 설비는 중첩되어 설치된 절연 서브 챔버(21), 제1 전도 서브 챔버(22) 및 제2 전도 서브 챔버(23)으로 구성된다; 중간에 위치한 절연 서브 챔버(21)는 세라믹 재료이며, 그 상하에 구비된 제2 전도 서버 챔버(23) 및 제1전도 서브 챔버(22)는 금속재료이다. 제1 전도 서브 챔버(22)는 절연 서브 챔버(21)의 하면에 구비되며, 상기 제1 전도 서브 챔버(22)는 바닥벽을 구비한 원주형 부재이다. 제2 전도 서브 챔버(23)는 절연 서브 챔버(21)의 상면에 구비되며, 상부 커버(25)는 제2 전도 서브 챔버(23)의 상면에 구비되며, 상부 커버(25), 절연 서브 챔버(21), 제1 전도 서브 챔버(22) 및 제2 전도 서브 챔버(23)는 같이 플라즈마 가공 설비의 반응 챔버를 형성한다.

본 실시예에 있어서, 절연 서브 챔버(21)와 제2 전도 서브 챔버(23)는 반경이 기본적으로 동일한 중공 원주이며, 그 높이는 설계 요구에 따라 다를 수도 있고 같을 수도 있다.

바람직하게, 플라즈마 가공 설비는 제3 블록킹 부재(33)를 더 포함하며, 그것은 제2 전도 서브 챔버(23)와 격리부재(26)의 연결 부위에 구비되며, 또한 절연 서브 챔버(21) 및 제2 전도 서브 챔버(23)의 연결 부위로 매달리게 연장된다. 상기 제3 블록킹 부재(33)는 원통형이며, 반경방향의 단면은 역시 "L" 형이며, 일단은 격리부재(26)와 제2 전도 서브 챔버(23)의 연결 부위에 구비되며, 매달린 연장부는 절연 서브 챔버(21)와 제2 전도 서브 챔버(23)의 연결 부위를 차폐하여, 금속 이온의 증착을 방지할 수 있다. 제3 블록킹 부재(33)는 알루미늄 등의 금속재료가 바람직하다.

격리부재(26)는 제2 전도 서브 챔버(23)와 상부 커버(25)의 사이에 구비된다. 보다 구체적으로, 격리부재(26)는 제3 블록킹 부재(33)와 상부 커버(25)의 사이에 구비되어, 상부 커버(25)와 제2 전도 서브 챔버(23)(및 제3 블록킹 부재)가 절연되게 격리하여, 제2 전도 서브 챔버(23)가 독립된 전위를 구비하도록 보장하여, 챔버 내 공정 기체가 정상적으로 방전할 수 있게 한다.

유도 코일 시스템에 있어서, 유도 코일, 패러데이 실드부재(10)의 구조와 위치는 실시예 1과 동일하므로, 여기서 다시 설명하지 않는다. 코일 보호 커버(18)는 금속재료로서, 제2 전도 서브 챔버(23)와 제1 전도 서브 챔버(22)가 전기적으로 연결되도록 하며, 또한 제1 전도 서브 챔버(22)를 통하여 접지된다. 그 밖에 제2 전도 서브 챔버(23)도 단독으로 접지될 수 있다.

본 실시예에 있어서 플라즈마 가공 설비는 패러데이 실드부재(10)의 상면과 하면에 접지부재(즉, 제1 전도 서브 챔버(22)와 제2 전도 서브 챔버(23))가 구비되어, 플라즈마 방전과 안정 유지를 보장한다. 패러데이 실드부재(10)의 상하에는 블록킹 부재(즉, 제1 블록킹 부재(31)와 제 3 블록킹 부재(33)가 구비되어, 패러데이 실드부재(10)가 플라즈마 방전시 안정적인 부유 전위를 유지하는 것을 보장한다.

그 중, 제1 RF 전원(14)과 제1 매칭 네트워크(15)가 전송하는 RF 전력은 챔버내로 결합되어, 고밀도의 플라즈마를 발생한다. 제1 RF 전원(14)의 주파수는 2MHz 또는 13MHz 일 수 있다. 제2 RF 전원(16)은 제2 매칭 내트워크(17)을 통해 RF 전력을 정전기 척(29)(웨이퍼 홀더)으로 결합하여, RF 바이어스를 발생한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 플라즈마 가공 설비는 제2 RF 전원과 제2 매칭 내트워크를 생략할 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같이 정전기 척(29)은 직접 접지되며, 제1 전도 서브 챔버(22)와 제2 전도 서브 챔버(23)는 모두 접지되며, 상기 설비는 RF 바이어스가 불필요한 가공 공정에서 사용된다.

상기 실시예는 모두 유도 코일이 구비된 PVD 설비(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링 설비)이고, 실제에 있어서는 플라즈마 식각 설비 또는 플라즈마 화학 기상 증착 설비일 수도 있다.

이상은 단지 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 어떤 형식으로 본 발명을 제한하지 않는다.

비록 본 발명이 바람직한 실시예로 상기와 같이 공개하였으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 영역에 익숙한 기술자는 본발명의 기술방안을 벗어나지 않는 범위에서 상기 게시된 방법 및 기술내용을 이용하여 다양한 변형을 가하거나 균등한 변화를 가져오는 균 등한 실시예로 수정할 수 있다. 그러므로, 본 기술방안을 벗어나지 않는 모든 내용은, 본 발명의 기술 실체에 근거하여 상기 실시예에 대한 간단한 변형, 균등한 변화 및 대체로, 모두 본 발명의 기술 방안이 보호하는 범위에 속한다.

Claims

챔버 및 상기 챔버 상부의 타겟을 포함하며, 상기 타겟은 상기 챔버의 상부에 구비되어 상기 타겟의 표면이 챔버 내의 처리 구역과 접촉되는 플라즈마 가공 설비에 있어서,
상기 챔버는 중첩 설치된 절연 서브 챔버와 제1 전도 서브 챔버를 포함하며, 상기 제1 전도 서브 챔버는 절연 서브 챔버의 하면에 구비되며, 상기 절연 서브 챔버는 절연재료로 이루어지며, 상기 제1 전도 서브 챔버는 금속재료로 이루어지며;
상기 절연 서브 챔버의 내부에는 패러데이 실드부재가 구비되며, 상기 패러데이 실드부재는 금속재료로 이루어지거나 또는 전도 코팅층이 도금된 절연재료로 이루어지며, 상기 패러데이 실드부재는 적어도 하나의 슬릿을 구비하며,
상기 절연 서브 챔버의 외측에는 유도 코일이 감겨진 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 1에 있어서,
상기 절연 서브 챔버는 중공 원주인 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 1에 있어서,
상기 패러데이 실드부재는 중공 원주인 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 1에 있어서,
상기 절연 서브 챔버의 하단에는 절연 서브 챔버의 내측을 향하는 플랜지가 구비되며, 상기 플랜지는 상기 패러데이 실드부재를 지지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 4에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 제1 블록킹 부재를 더 포함하며, 상기 제1 블록킹 부재는 상기 플랜지와 패러데이 실드부재의 연결 부위에 구비되며, 또한 제1 전도 서브 챔버의 방향으로 매달리게 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 5에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 격리부재를 더 포함하며, 상기 격리부재는 상기 타겟과 절연 서브 챔버의 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 6에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 제2 블록킹 부재를 더 포함하며, 상기 제2 블록킹 부재는 상기 절연 서브 챔버와 격리부재의 연결 부위에 구비되며, 또한 절연 서브 챔버의 방향으로 매달리게 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 6에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 제2 전도 서브 챔버를 더 포함하며, 상기 제2 전도 서브 챔버는 상기 격리부재와 절연 서브 챔버 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 8에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 제3 블록킹 부재를 더 포함하며, 상기 제3 블록킹 부재는 상기 제2 전도 서브 챔버와 격리부재의 연결 부위에 구비되며, 또한 절연 서브 챔버와 제2 전도 서브 챔버의 연결 부위로 매달리게 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 코일 보호 커버를 더 포함하며, 상기 코일 보호 커버는 상기 유도 코일의 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패러데이 실드부재의 슬릿 부위에는 절연재료가 충전되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.
청구항 1에 있어서,
상기 플라즈마 가공 설비는 물리 기상 증착 장치인 것을 특징으로 하는 플라즈마 가공 설비.