KR101798374B1 - 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조 - Google Patents

유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피처리 기판(S)을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 본체 용기(10)와, 상기 본체 용기(10) 내에서 피처리 기판(S)이 탑재되는 기판탑재대(20)와, 상기 본체 용기(10) 내부를 배기하는 배기계(30)와, 상기 본체 용기(10)의 상부창을 구성하는 유전체창(100)과, 상기 본체 용기(10)의 외부에서 상기 유전체창(100)에 대응되어 설치되고, RF 전원이 공급됨으로써 상기 본체 용기(10) 내에 유도 전계를 형성하기 위한 하나 이상의 RF 안테나(40)를 구비하는 유도결합 플라즈마 처리장치에 있어서, 하나 이상의 유전체부재(110)에 의하여 일체로 형성되고, 상면 및 저면 중 적어도 일면에 세라믹세라믹보강부재(120)가 본딩되며, 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 관통하며 상기 본체 용기(10)의 상측에 설치된 지지부재(12)에 결합되어 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 유전체창지지부(500)를 포함하는 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조를 제공함으로써 안테나가 설치되는 영역에서의 유전체 지지구조를 세라믹으로 대체함으로써 지지구조에 의한 전력손실을 최소화할 수 있다.

Description

유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조 {Dielectric window supporting structure for inductively coupled plasma processing apparatus}
본 발명은 기판에 대하여 에칭, 증착 등 기판처리를 수행하는 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD), OLED 등의 제조 공정에 있어서 기판에 소정의 처리를 실시하기 위하여, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 증착장치 등 각종 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 이러한 플라즈마 처리 장치로는 종래에 용량 결합 플라즈마 처리 장치가 사용되었지만, 최근 고진공도로 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있는 큰 이점을 갖는 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP) 처리장치가 주목받고 있다.
유도결합 플라즈마 처리장치는, 피처리 기판을 수용하는 본체 용기의 유전체창의 외측에 RF 안테나를 배치하고, 본체 용기 내에 처리가스를 공급하는 동시에 RF 안테나에 RF 전력을 공급함으로써, 본체 용기 내에 유도결합 플라즈마를 발생시키고, 유도결합 플라즈마에 의해서 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 것이다. 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나로는, 소용돌이 형상의 평면 안테나가 많이 사용되고 있다.
그런데 최근 기판의 대형화가 진행되고, 한 변의 길이가 1m를 초과하는 대형 기판의 기판처리를 위하여 플라즈마 처리장치의 대형화가 필요하게 되었다.
이에 대형기판처리를 위한 유도결합 플라즈마 처리장치 또한 대형화되면서 피처리 기판의 평면 상에서의 플라즈마 밀도의 편차가 증가하여 균일한 기판처리가 불가능한 문제점이 있다.
특히 유도결합 플라즈마 처리장치 또한 대형화되면서 유전체창이 복수개로 분할되고 분할된 복수의 유전체창들은 금속 재질의 격자형 지지구조에 의하여 지지됨이 일반적이다.
그러나, 종래의 격자형 지지구조는, 안테나에 의하여 유도되는 전력이 금속재질의 지지구조로도 전달되어 Eddy current, 아크 등이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일체화된 유전체창 및 유전체의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 결합된 세라믹보강부재를 관통하여 유전체창을 지지하도록 함으로써 금속재질의 지지구조의 사용을 최소화하여 전력손실을 최소화할 수 있는 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조를 제공함을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조는 피처리 기판(S)을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 본체 용기(10)와, 상기 본체 용기(10) 내에서 피처리 기판(S)이 탑재되는 기판탑재대(20)와, 상기 본체 용기(10) 내부를 배기하는 배기계(30)와, 상기 본체 용기(10)의 상부창을 구성하는 유전체창(100)과, 상기 본체 용기(10)의 외부에서 상기 유전체창(100)에 대응되어 설치되고, RF 전원이 공급됨으로써 상기 본체 용기(10) 내에 유도 전계를 형성하기 위한 하나 이상의 RF 안테나(40)를 구비하는 유도결합 플라즈마 처리장치에 있어서, 하나 이상의 유전체부재(110)에 의하여 일체로 형성되고, 상면 및 저면 중 적어도 일면에 세라믹세라믹보강부재(120)가 본딩되며, 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 관통하며 상기 본체 용기(10)의 상측에 설치된 지지부재(12)에 결합되어 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 유전체창지지부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면 상기 유전체창지지부(500)는 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하도록 수평방향으로 확장된 확장지지부(510)와, 일단부가 확장지지부(510)와 결합되고 타단부가 지지부재(12)에 결합되어 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 지지로드(520)를 포함할 수 있다.
상기 유전체창(100)은 수평방향으로 복수개로 분할된 유전체부재(110)들이 본딩되어 일체화될 수 있다.
상기 복수개로 분할된 유전체부재(110)는 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 유전체부재(110)와 접하는 면에서 단차구조가 형성될 수 있다.
상기 복수개로 분할된 유전체부재(110)는 세라믹 본딩에 의하여 결합될 수 있다.
상기 세라믹세라믹보강부재(120)는 수평방향으로 복수개로 분할된 세라믹보강부재들이 본딩되어 일체화될 수 있다.
상기 복수개로 분할된 세라믹보강부재는 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 세라믹보강부재와 접하는 면에서 단차구조가 형성될 수 있다.
본 발명은 일체화된 유전체창을 관통하여 유전체창을 유전체창지지부에 의하여 지지하도록 함으로써 금속재질의 지지구조의 사용을 최소화하여 전력손실을 최소화할 수 있다.
더 나아가 유전체창지지부가 유전체의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 결합된 세라믹보강부재를 관통하여 지지하도록 함으로써 유전체창의 강성의 취약성을 보완함을 물론 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
또한 본 발명은 상부에 안테나가 설치되는 유전체창을 평면상에서 복수개로 분할된 유전체부재를 세라믹본딩 등에 의하여 일체로 형성함으로써 금속재질의 지지구조가 불필요하여 안테나에 의한 유도전계 형성시에 금속재질의 지지구조에 의한 전력손실을 최소화가 가능하다.
실시예에 따르면, 분할된 복수의 유전체부재가 인접한 유전체부재와 본딩될 때 서로 접하는 부분에서 단차구조, 돌출부 및 요홈부 결합구조에 의하여 본딩됨으로써 인접한 유전체부재와의 견고한 결합이 가능하여 구조적 취약성을 해소한 일체화된 유전체창의 형성이 가능하며 본체 용기의 내부를 효과적으로 밀폐시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치를 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 유전체창을 도시하는 평면도,
도 3a는 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ 방향 및 Ⅳ-Ⅳ 방향의 단면도,
도 3b는 도 2에서 Ⅴ-Ⅴ방향의 단면도,
도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 유전체창지지부를 도시하는 평면도들,
도 5는 도 1에 도시한 장치에 설치된 RF 안테나의 일예를 도시하는 평면도,
도 6는 도 2의 RF 안테나의 등가회로도,
도 7은 도 1에 도시한 장치에 설치된 RF 안테나의 배치의 일예를 도시한 평면도,
도 8은 도 7에서 Ⅷ-Ⅷ 방향의 단면도,
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d, 도 9e 및 도 9f는 도 8의 변형예를 도시하는 단면도들이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치를 도시하는 단면도, 도 2는 도 1의 유전체창을 도시하는 평면도, 도 3a는 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ 방향 및 Ⅳ-Ⅳ 방향의 단면도, 도 3b는 도 2에서 Ⅴ-Ⅴ방향의 단면도, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 유전체창지지부를 도시하는 평면도들, 도 5는 도 1에 도시한 장치에 설치된 RF 안테나의 일예를 도시하는 평면도, 도 6는 도 2의 RF 안테나의 등가회로도, 도 7은 도 1에 도시한 장치에 설치된 RF 안테나의 배치의 일예를 도시한 평면도, 도 8은 도 7에서 Ⅷ-Ⅷ 방향의 단면도, 도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d, 도 9e 및 도 9f는 도 8의 변형예를 도시하는 단면도들이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는 피처리 기판(S)을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 본체 용기(10)와, 본체 용기(10) 내에서 피처리 기판(S)이 탑재되는 기판탑재대(20)와, 본체 용기(10) 내부를 배기하는 배기계(30)와, 본체 용기(10)의 상부창을 구성하는 하나 이상의 유전체창(100)과, 본체 용기(10)의 외부에서 유전체창(100)에 대응되어 설치되고, RF 전원이 공급됨으로써 본체 용기(10) 내에 유도 전계를 형성하기 위한 하나 이상의 RF 안테나(40)를 구비한다.
이 장치는, 예컨대 LCD, OLED의 제조에 있어서 피처리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때에, 금속막, ITO막, 산화막 등을 에칭하거나 증착하는 등 기판처리공정을 수행하기 위해 사용된다.
본체 용기(10)는 피처리 기판(S)을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 내부 공간을 형성하는 구성요소이다.
본체 용기(10)는 도전성 재료, 예컨대 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되는 사각통 형상을 가질 수 있으며 분해 가능하게 조립할 수 있고, 접지선(도시되지 않음)에 의해 접지될 수 있다.
그리고 본체 용기(10)의 측벽에는 기판(S)을 반입출하기 위한 게이트 및 그것을 개폐하는 게이트 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
그리고 본체 용기(10)의 상측에는 뒤에서 설명할 RF 안테나(40)에 의하여 형성되는 전자기장이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 RF 안테나(40)를 감싸는 커버부재(12)가 설치될 수 있다.
커버부재(12)는 본체 용기(10)의 상측에서 RF 안테나(40)에 의하여 형성되는 전자기장이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
기판탑재대(20)는 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성될 수 있다. 기판탑재대(22)에 탑재된 기판(S)은, 정전척(도시하지 않음)에 의해 기판탑재대(22)에 흡착 유지될 수 있다.
그리고 기판탑재대(22)는 급전봉(도시하지 않음)에 의해, 정합기(도시하지 않음)를 거쳐 RF 전원(도시하지 않음)이 접속될 수 있다.
이 RF 전원은, 플라즈마 처리 중에, 바이어스용 RF 전원, 예컨대 주파수 6㎒의 RF 전원을 기판탑재대(22)에 인가할 수 있다. 이 바이어스용 RF 전원에 의해, 본체 용기(10) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 기판(S)으로 인입될 수 있다.
또한, 기판탑재대(22) 내에는 기판(S)의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등으로 구성되는 온도 제어 기구와, 온도 센서가 설치되어 있다(모두 도시하지 않음).
배기계(30)는 본체 용기(10) 내부를 배기하는 구성요소이다.
배기계(30)는 본체 용기(10)의 바닥부에 진공 펌프 등을 포함하는 배기 장치가 접속되는 배기관을 포함하며, 배기 장치에 의해 본체 용기(10) 내부가 배기되고, 플라즈마 처리 동안 본체 용기(10) 내가 소정의 진공 분위기(예컨대 1.33 ㎩)로 설정되어 유지된다.
RF 안테나(40)는 본체 용기(10)의 외부에서 유전체창(100)에 대응되어 하나 이상으로 설치되고, RF 전원이 공급됨으로써 본체 용기(10) 내에 유도 전계를 형성하는 구성요소로서 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 다양한 구조 및 패턴이 가능하다.
RF 안테나(40)는 절연 부재로 구성되는 스페이서(도시하지 않음)에 의해 유전체창(100)으로부터 일정한 거리 이하의 범위로 이격되어 설치될 수 있다.
또한 RF 안테나(40)는 도시하지 않았지만 유전체창(100)에 일부가 매립된 상태로도 설치될 수 있다.
그리고 RF 안테나(40)에 대한 급전을 위하여 하나 이상의 급전 부재(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 이들 급전 부재에는 정합기(도시하지 않음)를 거쳐 RF 전원(도시하지 않음)이 접속되어 있다.
플라즈마 처리 중, RF 전원으로부터는, 유도 전계 형성용의 예컨대 주파수가 13.56㎒인 RF 전원이 RF 안테나(40)로 공급될 수 있다. 이와 같이 RF 전원이 공급된 RF 안테나(40)에 의해, 본체 용기(10) 내에 유도전계가 형성되고, 이 유도전계에 의해 처리가스가 플라즈마화된다. 이때의 RF 전원의 출력은 플라즈마를 발생시키는데 충분한 값이 되도록 적절히 설정된다.
RF 안테나(40)는 본체 용기(10)의 외부에서 유전체창(100)에 대응하는 부분에 설치되고, RF 전원이 공급됨으로써 본체 용기 내에 유도 전계를 형성하는 구성요소로서 다양한 구조 및 패턴이 가능하다.
일 실시예에 따르면 RF 안테나(40)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일단부에서 급전 부재(47b)와 연결된 후 분기되고 서로 평행을 이루어 배치되고 타단부에서 병합되어 접지되는 제1안테나플레이트(45) 및 제2안테나플레이트(46)로 이루어지는 복수의 배선그룹을 포함한다.
그리고 각 배선그룹은 일단부에서 급전 부재(47b)와 연결된 후 분기되고 서로 평행을 이루어 배치되고 타단부에서 병합되어 접지되는 제1안테나플레이트(45) 및 제2안테나플레이트(46)로 이루어진다.
이때 제1안테나플레이트(45) 및 제2안테나플레이트(46)는 그 배치되는 방향을 길이방향으로 하는 판형상을 가질 수 있다.
이와 같은 구조를 가지는 RF 안테나는 도 5에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면 RF 안테나(40)는 유전체창(100)의 중심부분으로부터 외측을 향하여 나선형상으로 배치될 수 있다.
제1안테나플레이트(45)는 일단부에서 급전 부재(47b)와 연결되는 이너 안테나플레이트(45a)와, 타단부에서 접지되는 아우터 안테나플레이트(45b)와, 이너 안테나플레이트(45a)와 아우터 안테나플레이트(45b) 사이에 설치되는 가변커패시터(45c)를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1안테나플레이트(45)가 이너 안테나플레이트(45a)와 아우터 안테나플레이트(45b) 사이에 가변커패시터(45c)를 포함하게 되면 가변커패시터(45c)의 조정을 통하여 RF 안테나(40)에 의하여 형성되는 플라즈마를 균일하게 형성할 수 있게 된다.
가변커패시터(45c)는 이너 안테나플레이트(45a)와 아우터 안테나플레이트(45b) 사이에 설치되어 커패시터 값을 변화시켜 균일한 플라즈마 형성에 최적화하기 위한 구성이다.
그리고 가변커패시터(45c)는 진공가변콘덴서가 사용됨이 바람직하다.
복수의 배선그룹을 포함하는 RF 안테나(40)는 직사각형, 원형 등 유전체창(100)의 평면형상에 대응하여 3개, 4개 등 적절한 수로 배치되는 등 다양한 구조로 설치된다.
일 실시예에 따르면 유전체창(100)은 직사각형의 평면형상을 가지고, 배선그룹은 4개로 설치되어 직사각형의 각 변의 중앙에서 배선그룹이 접지될 수 있다.
이때 급전 부재(47b)는, 유전체창(100)의 중심에서 각 변의 중앙으로 4개로 분기된 후 4개의 배선그룹 각각과 연결된다.
그리고 제1안테나플레이트(45) 및 제2안테나플레이트(46)는 급전 부재(47b)와 90°각도를 이루는 제1절곡부, 제1절곡부와 90°각도를 이루는 제2절곡부, 제2절곡부와 270°각도를 이루는 제3절곡부, 제3절곡부와 270°각도를 이루는 제4절곡부, 및 제4절곡부와 90°각도를 이루는 제5절곡부를 포함할 수 있다.
제1절곡부 및 제2절곡부는 대체로 유전체창(100)의 중앙부분에, 제4절곡부 및 제5절곡부는 대체로 유전체창(100)의 가장자리부분에 위치되며, 제3절곡부는 중앙부분 및 가장자리부분을 연결한다.
한편 이와 같은 플라즈마 최적화에 있어서, 복수의 배선그룹 각각은 진공가변콘덴서와 같은 가변커패시터(19a)와 추가로 연결된 후 접지됨이 바람직하다.
또한 이와 같은 플라즈마 최적화에 있어서, 복수의 배선그룹은 진공가변콘덴서와 같은 가변커패시터(도시하지 않음)와 추가로 연결된 후 각각 급전 부재(17b)와 연결됨이 바람직하다.
그리고 이와 같은 플라즈마 최적화에 있어서, 복수의 배선그룹 각각은 제1안테나플레이트(15)의 커패시터 조정시 제2안테나플레이트(16)의 전류도 함께 제어됨이 바람직하다.
상기와 같은 구조에 의하여 가변커패시터(45c)가 설치된 제1안테나플레이트(45)를 통한 전압제어에 활용하고 가변커패시터(45c)가 없는 제2안테나플레이트(46)에 의하여 전류제어의 조합이 가능하여 보다 효율적인 플라즈마 제어가 가능하다.
한편 본체 용기(10) 내부에 형성되는 플라즈마는 유전체창(100) 상부에 설치된 RF 안테나(40)의 구조 및 패턴에 따라서 좌우된다.
구체적으로 RF 안테나(40)는 도 5 및 도 7에 도시된 패턴 및 구조로 설치될 수 있다.
보다 구체적인 실시예에 따르면 도 7 내지 도 9f에 도시된 바와 같이 RF 안테나(40)는 폭 및 두께를 가지는 판형구조를 가지며, 폭을 가지는 면의 법선(N)이 유전체창(100)의 상면과 수직인 수평안테나부분(41) 및 폭을 가지는 면의 법선(N)이 유전체창(100)의 상면과 수평인 수직안테나부분(42)이 조합되어 구성될 수 있다.
수평안테나부분(41)은 RF 안테나(40) 중 폭을 가지는 면의 법선(N)이 유전체창(100)의 상면과 수직을 이루는 부분으로서 유전체창(100)의 상면과 평행을 이루어 배치될 수 있다.
그리고 수평안테나부분(41)은 각각 독립된 부재 또는 타 부분과 일체로 결합되는 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
수직안테나부분(42)은 RF 안테나(40) 중 폭을 가지는 면의 법선(N)이 유전체창(100)의 상면과 수평을 이루는 부분으로서 유전체창(100)의 상면과 수직을 이루어 배치될 수 있다.
그리고 수직안테나부분(42)은 각각 독립된 부재 또는 타 부분과 일체로 결합되는 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
본 발명은 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)의 조합, 즉 직렬, 병렬, 직병렬 등의 조합에 의하여 형성되는 플라즈마 밀도를 제어하기 위한 조합으로서 실험 등을 통하여 최적의 배치 및 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)의 조합은 상부창 전체 또는 플라즈마 균일도의 취약부분인 가장자리 부분, 가장자리 중앙 등 일부에 국한되어 설치될 수 있다.
그리고 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)의 조합패턴은 도 8 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 다양한 실시예들이 가능하다.
일 실시예에 따르면 도 9a, 도 9c에 도시된 바와 같이, 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)이 수평방향으로 간격(Dx)을 두고 배치될 수 있다.
이때 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42) 사이의 상하 상대높이는 도 8에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)이 수직안테나부분(42)의 중앙 부근에, 도 9a 및 도 9c에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)이 수직안테나부분(42)의 상단 또는 하단 부근에 중앙 정도에 배치될 수 있다.
또한 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)의 조합패턴은 도 8, 도 9a, 도 9c에 도시된 바와 같이, 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)이 수평방향으로 간격(Dx)을 두고 배치될 수 있다.
다른 실시예에 따르면 수직안테나부분(42)은 도 9b, 도 9d, 도 9e 및 도 9f에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 하나 이상으로 설치될 수 있다.
다른 실시예에 따르면 수직안테나부분(42)은 도 9b에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 설치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면 수직안테나부분(42)은 도 9d에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)의 상측에 한 쌍으로 설치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면 수직안테나부분(42)은 도 9e에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)의 하측에 한 쌍으로 설치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면 수직안테나부분(42)은 도 9f에 도시된 바와 같이 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측에 한 쌍씩 설치될 수 있다.
한편 도 9d, 도 9e 및 도 9f 및 그에 설명된 실시예들은 도면 상태에서 수직으로 회전된 상태로서의 실시예로도 가능함을 물론이다.
즉, 도 9d, 도 9e 및 도 9f를 기준으로 유전체창(100)의 상면이 도면 기준으로 수직으로 배치되는 형태로 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)이 배치될 수 있음은 물론이다.
다시 말하면, 도 9d, 도 9e 및 도 9f에서 수평안테나부분(41) 및 수직안테나부분(42)이 서로 바뀔 수 있다.
상기와 같은 다양한 패턴에 의하여 그 하부에서의 유도전계의 변화 및 제어가 가능하여 형성되는 플라즈마 밀도를 적절하게 제어할 수 있다.
유전체창(100)은 본체 용기(10)의 상부창을 구성하며 상부에 설치된 RF 안테나(40)의 RF 전원인가에 의하여 그 하부에 유도전계를 형성하도록 하는 구성요소이다.
유전체창(100)은 하나 이상으로 설치되며 Al2O3　등의 세라믹, 석영 등으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유전체창(100)은 수평방향으로 복수개로 분할된 유전체부재(110)들이 본딩되어 일체화된 것을 특징으로 한다.
유전체부재(100)는 서로 본딩되어 일체화된 유전체창(100)을 형성하기 위한 구성요소로서 원판, 다각판 등 분할구조에 따라서 다양한 평면형상을 가질 수 있다.
구체적인 실시예에 따르면 유전체창(100)의 평면형상이 직사각형이 바람직한데 이때 유전체부재(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 유전체창(100)의 직사각형의 양변 중 적어도 일변 방향으로 복수개로 분할될 수 있다.
보다 구체적인 실시예에 따르면 직사각형 유전체부재(100)가 평면 상태에서 격자구조로 서로 결합될 수 있는데 2개의 유전체부재(100)의 경계선(L1)이 인접한 2개의 유전체부재(100)의 경계선(L2)과 서로 엇갈리게 형성됨이 바람직하다.
도 3에서 점선으로 표시된 부분이 유전체창(100)이 가로방향 및 세로방향으로 분할된 것을 도시한 것으로, 세로방향에서 각 경계선이 서로 엇갈리게 형성된 예를 도시한 것이다.
그리고 복수개로 분할된 유전체부재(110)는 도 2, 도 3a, 도 3b에 도시된 바와 같이 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 유전체부재(110)와 접하는 면에서 단차구조 또는 돌출부(113) 및 요홈부(114)의 구조에 의하여 서로 본딩될 수 있다.
여기서 단차구조 또한 2개의 유전체부재(100)의 경계선(L1)이 도 2, 도 3a, 도 3b에 도시된 바와 같이 인접한 2개의 유전체부재(100)의 경계선(L2)에서 서로 다른 방향, 즉 서로 대칭되게 형성될 수 있다.
그리고 복수개로 분할된 유전체부재(110)는 유도전계에 의한 영향을 최소화하기 위하여 세라믹 본딩에 의하여 결합됨이 바람직하다.
또한 유전체창(100)은 세라믹재질을 가지며 유전체창(100)의 상면 및 저면 중 적어도 일면에 세라믹보강부재(120)가 본딩될 수 있다.
그리고 세라믹보강부재(120)는 유전체창(100)의 상면 및 저면 중 적어도 일면에 세라믹 본딩됨이 바람직하다.
세라믹보강부재(120)는 Al2O3와 같은 세라믹재질을 가지며 유전체창(100)의 상면 및 저면 중 적어도 일면에 본딩되어 구조적 강성을 확보하기 위한 구성요소이다.
구체적인 실시예에 따르면 유전체창(100)이 직사각형의 평면형상을 가질 때 세라믹보강부재(120)는 격자구조로서 유전체창(100)의 상면 및 저면 중 적어도 일면에 본딩될 수 있다.
또한 세라믹보강부재(120)는 유전체창(100)의 분할구조와 유사하게 수평방향으로 복수개의 세라믹보강부재들로 분할되며 세라믹 본딩 등에 의하여 결합될 수 있다.
그리고 복수개의 세라믹보강부재들은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 세라믹보강부재와 접하는 면에서 단차구조 또는 돌출부 및 요홈부의 구조에 의하여 서로 본딩될 수 있다.
본 발명은 유전체창(100)의 적어도 일부에 가스분사구조를 설치하여 피처리 기판의 평면 상의 처리가스 분사제어가 가능하여 균일한 기판처리가 가능하게 할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치급구조는 처리가스를 본체 용기(10) 내로 확산시키는 확산플레이트(220)를 포함하며, 확산플레이트(220)는 유전체창(100)의 저면 중 적어도 일부에 형성됨을 특징으로 한다.
확산플레이트(220)는 확산된 처리가스를 본체 용기(10) 내로 확산시키는 구성요소이다.
일 실시예에 따르면 확산플레이트(220)는 유전체창(100)과 동일한 재질을 가지며 유전체창(100)과 일체로 형성되거나 별도 부재로 형성될 수 있다.
그리고 확산플레이트(220)는 유전체창(100)과 별도로 형성되는 경우 볼트결합, 세라믹본딩결합 등 다양한 결합이 가능하며, 유도전계 형성의 균일도 등을 위하여 세라믹본딩결합이 바람직하다.
그리고 확산플레이트(220)는 본체 용기(10) 내로 처리가스가 확산될 수 있도록 복수의 분사공들(221)이 형성된다.
상기와 같은 확산플레이트(220)는 유전체창(100)에서의 설치구조에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
한편 확산플레이트(220)는 처리가스공급관(300)의 분기관(310)에 연결되어 처리가스를 미리 확산시키기 위한 확산공간이 형성됨이 바람직하다.
이러한 확산공간의 형성을 위하여 별도의 추가 확산플레이트가 추가로 설치되거나 도 1에 도시된 바와 같이 유전체창(100)과 일체로 형성된 확산부가 형성될 수 있다.
확산부는 유전체창(100)과 별도 또는 일체로 형성되며 분기관(310)을 통하여 공급된 처리가스를 확산공을 통하여 확산공간으로 확산시키는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
한편 본 발명의 실시예를 통하여 가스분사구조가 유전체창(100)에 설치된 예를 들어 설명하였으나 가스분사구조는 유전체창(100) 이외에 본체 용기(10)의 내측벽, 유전체창(100)과 결합되는 별도의 가스분사구조 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
한편 유전체창(100)은 본체 용기(10)의 상단에 결합된 유전체지지부(400)에 의하여 지지될 수 있다.
유전체지지부(400)는 본체 용기(10)의 상단에 결합되며 본체 용기(10)의 내부를 밀폐시키도록 유전체창(100)을 지지하는 구성요소이다.
일 실시예에 따르면 유전체지지부(400)는 유전체창(100)을 직접 또는 간접으로 지지하기 위하여 단면이 'ㄴ'의 구조를 가질 수 있다.
그리고 유전체지지부(400)는 알루미늄 또는 그 합금과 같은 금속재질을 가질 수 있다.
한편 유전체지지부(400) 및 유전체창(100)이 서로 접하는 면에는 본체 용기(10) 내부의 실링을 위하여 오링(51)이 설치됨이 바람직하다.
그리고 유전체지지부(400)의 저면 및 유전체창(100)의 저면, 서로 결합된 유전체부재(110)의 저면이 서로 접하는 경계영역에는 플라즈마 이온, 라디칼 등이 침투하여 손상되는 것을 방지하기 위한 실드부재(61, 62)가 설치될 수 있다.
실드부재(61, 62)는 유전체지지부(400)의 저면 및 유전체창(100)의 저면이 접하는 경계영역, 서로 결합된 유전체부재(110)의 저면이 서로 접하는 경계영역에는 플라즈마 이온, 라디칼 등이 침투하는 것을 방지하기 위한 구성요소로서, 세라믹 재질 등으로 유전체지지부(400)의 저면 및 유전체창(100)의 저면이 접하는 경계영역, 서로 결합된 유전체부재(110)의 저면이 서로 접하는 경계영역에 설치된다.
구체적인 실시예에 따르면 유전체지지부(400)의 저면 및 유전체창(100)의 저면이 접하는 경계영역, 서로 결합된 유전체부재(110)의 저면이 서로 접하는 경계영역을 가로질러 유전체지지부(400)의 저면 및 유전체창(100)의 저면에 밀착되어 설치될 수 있다.
한편 본체 용기(10)의 내부에 대기압보다 상당히 낮은 압력인, 공정압의 형성으로 유전체창(100) 및 세라믹보강부재(120)에 압력이 가해지는바 이를 구조적으로 보강할 필요가 있다.
따라서 본 발명은 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 관통하며 본체 용기(10)의 상측에 설치된 지지부재(12)에 결합되어 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 유전체창지지부(500)를 포함함이 바람직하다.
이때 지지부재(12)는 본체 용기(10)의 상측에 설치되어 유전체창지지부(500)에 의하여 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하기 위한 구성요소이다.
일 실시예에 따르면 지지부재(12)는 앞서 설명한 바와 같이 본체 용기(10)의 상측에서 RF 안테나(40)에 의하여 형성되는 전자기장이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 커버부재가 될 수 있다.
다른 실시예에 따르면 지지부재(12)는 본체 용기(10)의 상측에서 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하기 위한 프레임부재로 구성될 수 있다.
유전체창지지부(500)는 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 관통하며 본체 용기(10)의 상측에 설치된 지지부재(12)에 결합되어 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
일 실시예에 따르면 유전체창지지부(500)는 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하도록 수평방향으로 확장된 확장지지부(510)와, 일단부가 확장지지부(510)와 결합되고 타단부가 지지부재(12)에 결합되어 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 지지로드(520)를 포함할 수 있다.
확장지지부(510)는 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하도록 수평방향으로 확장된 구성요소이다.
확장지지부(510)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, '-'자 형상, '+'자 형상, 다각형 형상, 원판 형상 등 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있다.
지지로드(520)는 일단부가 확장지지부(510)와 결합되고 타단부가 지지부재(12)에 결합되어 유전체창(100) 및 세라믹세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
여기서 지지로드(520)의 타단부는 지지부재(12)와 다양한 결합이 가능하며 너트(530)와의 결합을 위한 나사산이 형성될 수 있다.
한편 도시하지 않았지만 중앙프레임(420)의 내부에는 폴리머, 파티클 등이 퇴적되는 것을 방지하기 위한 히터(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
히터는 중앙프레임(420), 인접한 유전체창(100) 등을 가열하여 표면에 폴리머, 파티클 등이 퇴적되는 것을 방지하기 위한 구성요소이다.
S... 기판
10... 본체 용기
40... RF 안테나
100... 유전체창
400... 유전체지지부

Claims (7)

  1. 피처리 기판(S)을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 본체 용기(10)와,
    상기 본체 용기(10) 내에서 피처리 기판(S)이 탑재되는 기판탑재대(20)와,
    상기 본체 용기(10) 내부를 배기하는 배기계(30)와,
    상기 본체 용기(10)의 상부창을 구성하는 유전체창(100)과,
    상기 본체 용기(10)의 외부에서 상기 유전체창(100)에 대응되어 설치되고, RF 전원이 공급됨으로써 상기 본체 용기(10) 내에 유도 전계를 형성하기 위한 하나 이상의 RF 안테나(40)와,
    상기 RF 안테나(40)에 의하여 형성되는 전자기장이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 상기 RF 안테나(40)를 감싸도록 상기 본체 용기(10)의 상측에 설치되는 지지부재(12)를 구비하는 유도결합 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 유전체창(100)은 복수의 유전체부재(110)들에 의하여 일체로 형성되고, 상기 유전체창(100)의 구조적 강성을 확보하기 위하여 상면 및 저면 중 적어도 일면에 세라믹재질을 가지는 세라믹보강부재(120)가 세라믹 본딩되며,
    상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 관통하며 상기 지지부재(12)에 결합되어 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 유전체창지지부(500)를 포함하며,
    상기 유전체창(100)은 수평방향으로 복수개로 분할된 유전체부재(110)들이 세라믹본딩되어 일체화되며,
    상기 복수개로 분할된 유전체부재(110)는 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 유전체부재(110)와 접하는 면에서 단차구조가 형성되는 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체창지지부(500)는
    상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하도록 수평방향으로 확장된 확장지지부(510)와,
    일단부가 확장지지부(510)와 결합되고 타단부가 지지부재(12)에 결합되어 상기 유전체창(100) 및 상기 세라믹보강부재(120) 중 적어도 하나를 지지하는 지지로드(520)를 포함하는 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개로 분할된 유전체부재(110)는 세라믹 본딩에 의하여 결합된 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조.
  6. 제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 세라믹보강부재(120)는 수평방향으로 복수개로 분할된 세라믹보강부재들이 본딩되어 일체화된 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수개로 분할된 세라믹보강부재는 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 세라믹보강부재와 접하는 면에서 단차구조가 형성된 유도결합 플라즈마 처리장치의 유전체창의 지지구조.
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