KR101798384B1 - 유도결합 플라즈마 처리장치의 rf 안테나 구조 - Google Patents

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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 하나 이상의 유전체창(100)과, 상기 본체 용기(10)의 상단에 결합되며 상기 본체 용기(10)의 내부를 밀폐시키도록 상기 유전체창(100)을 지지하는 유전체지지부(400)와, 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, 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 적어도 일부가 조합된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조를 제공함으로써 안테나가 설치되는 영역에서의 유전체 지지구조를 세라믹으로 대체함으로써 지지구조에 의한 전력손실을 최소화할 수 있다.

Description

유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나 구조 {RF antenna structure for inductively coupled plasma processing apparatus}
본 발명은 기판에 대하여 에칭 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 성막(成膜) 장치 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.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 판경구조의 안테나에 있어서 평판이 유전체창에 수평인 수평안테나부분 및 수직인 수직안테나부분을 직렬, 병렬, 직병렬 조합 등의 구조를 적어도 일부로 RF 안테나를 구성함으로써 본체 용기 내부에 형성되는 플라즈마의 밀도를 요구되는 공정조건에 효과적으로 대응할 수 있는 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조를 제공함을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조는 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 하나 이상의 유전체창(100)과, 상기 본체 용기(10)의 상단에 결합되며 상기 본체 용기(10)의 내부를 밀폐시키도록 상기 유전체창(100)을 지지하는 유전체지지부(400)와, 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, 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 적어도 일부가 조합된 것을 특징으로 한다.
상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)의 조합은 상기 상부창 전체 또는 상기 상부창의 가장자리 부분에 국한되어 설치될 수 있다.
상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)은 수평방향으로 간격(Dx)을 두고 배치될 수 있다.
상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42) 사이의 상하 상대높이는 상기 수평안테나부분(41)이 수직안테나부분(42)의 중앙 부근에, 또는 수평안테나부분(41)이 수직안테나부분(42)의 상단 또는 하단 부근에 중앙 정도에 배치될 수 있다.
상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)은 수평방향으로 간격(Dx)을 두고 배치될 수 있다.
상기 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 하나 이상으로 설치될 수 있다.
상기 수직안테나부분(42)은 상기 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 설치될 수 있다.
상기 수직안테나부분(42)은 상기 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 한 쌍으로 설치될 수 있다.
한편 상기 유전체지지부(400)는 상기 본체 용기(10)의 상단에 지지되는 외곽프레임(410)과, 상기 외곽프레임(410)과 결합되며 상기 각 유전체창(100)의 평면형상에 대응되는 개구(401)가 형성되고 상기 유전체창(100)의 저면 가장자리를 지지하는 지지부분(402)이 형성되며 적어도 일부가 세라믹 재질을 가지는 중앙프레임(420)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르며, 상기 유전체지지부(400) 및 상기 유전체창(100)의 평면형상이 직사각형이 바람직하다.
보다 구체적으로 상기 중앙프레임(420)은 상기 개구들(401) 사이를 경계로 직사각형의 양변 중 적어도 일변 방향으로 복수개로 분할될 수 있다.
그리고 상기 복수개로 분할된 중앙프레임(420)은 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 중앙프레임(420)과 접하는 면에서 돌출부(423) 및 요홈부(424)가 형성될 수 있다.
또한 상기 복수개로 분할된 중앙프레임(420)은 세라믹 본딩에 의하여 결합됨이 바람직하다.
본 발명은 복수의 유전체창들을 지지하는 지지구조를 본체 용기의 상단을 지지하는 외곽프레임과 외곽프레임의 내측에서 복수의 유전체창들을 지지하는 중앙프레임으로 구성하고 중앙프레임의 적어도 일부, 바람직하게는 전부를 세라믹 재질로 형성함으로써 안테나에 의한 유도전계 형성시에 금속재질에 의한 전력손실을 최소화가 가능하다.
일 실시예에 따르면, 외곽프레임은 금속재질로 형성하고 상부에 안테나가 설치되는 중앙프레임은 Al2O3와 같은 세라믹 재질로 형성함으로써 안테나의 하부 쪽에 금속재질의 부재를 제거하여 안테나에 의한 유도전계 형성시에 금속재질에 의한 전력손실을 최소화가 가능하다.
보다 구체적인 실시예에 따르면, 세라믹 재질의 중앙프레임을 유전체창이 각각 설치되는 개구들 사이에서 분할하여 형성함으로써 대형의 피처리기판을 처리하기 위하여 본체 용기의 상부창을 효율적으로 복개할 수 있다.
보다 구체적인 실시예에 따르면, 분할된 중앙프레임이 인접한 중앙프레임과 접하는 부분에서 단차구조, 돌출부 및 요홈부와 같은 구조로 서로 밀착시킴으로써 본체 용기의 내부를 효과적으로 밀폐시킬 수 있다.
보다 구체적인 실시예에 따르면, 분할된 중앙프레임이 인접한 중앙프레임이 세라믹 본딩에 의하여 결합됨으로써 금속 재질의 부재의 사용을 최소화하여 전력손실, 즉 전류 손실을 최소화할 수 있다.
일 실시예에 따르면 RF 안테나는 폭 및 두께를 가지는 판형구조를 가지며, 폭을 가지는 면의 법선이 유전체창의 상면과 수직인 수평안테나부분 및 폭을 가지는 면의 법선이 유전체창의 상면과 수평인 수직안테나부분이 조합되어 구성됨으로써 본체 용기 내부에 형성되는 플라즈마의 밀도를 요구되는 공정조건에 효과적으로 대응할 수 있다.
구체적인 실시예에 따르면, 수직안테나부분은 수평안테나부분보다 전류를 높이고 전압을 낮게 하는 특성이 있는바, 피처리기판을 처리하기 위한 상부영역에서 형성되는 플라즈마 밀도의 요구조건에 따라서 수직안테나부분 및 수평안테나부분을 직렬, 병렬, 직병렬조합 등으로 배치함으로써 본체 용기 내부에 형성되는 플라즈마의 밀도를 요구되는 공정조건에 효과적으로 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치를 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 유전체벽 및 지지부재를 도시하는 평면도,
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도,
도 4는 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도로서 유전체창 지지구조의 변형된 실시예의 단면도,
도 5는 도 1에 도시한 장치에 설치된 RF 안테나의 일예를 도시하는 평면도,
도 6은 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 유전체벽 및 지지부재를 도시하는 평면도, 도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도, 도 4는 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ 방향의 단면도로서 유전체창 지지구조의 변형된 실시예의 단면도, 도 5는 도 1에 도시한 장치에 설치된 RF 안테나의 일예를 도시하는 평면도, 도 6은 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 및 도 9c는 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) 외부의 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 LCD 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때에, 금속막, ITO막, 산화막 등을 에칭하는 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.
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) 외부의 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) 외부의 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, 바람직하게는 복수개로 설치되며 Al2O3　등의 세라믹, 석영 등으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유전체창(100)은 직사각형 평면형상을 가지고 복수개로 설치되어 복수의 유전체창들(100)이 격자형으로 배치될 수 있도록 복수의 유전체창들(100)의 가장자리는 유전체지지부(400)에 의해 지지되어 본체 용기(10)의 상부에 설치될 수 있다.
한편 본 발명은 유전체창(100)의 적어도 일부에 가스분사구조를 설치하여 피처리 기판의 평면 상의 처리가스 분사제어가 가능하여 균일한 기판처리가 가능함에 특징이 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.
일실시예에 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 1 및 도 4에 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 확산공(110)을 통하여 확산공간으로 확산시키는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
한편 분기관(310) 및 확산플레이트(220) 사이에는 처리가스 확산공간을 형성하는 확산부재(320)가 더 설치될 수 있다.
확산부재(320)는 유전체창(100)의 상면에 결합되어 처리가스 확산공간을 형성하는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
유전체지지부(400)는 본체 용기(10)의 상단에 결합되며 본체 용기(10)의 내부를 밀폐시키도록 상기 복수의 유전체창들(100)을 지지하는 구성요소이다.
일 실시예에 따르면 유전체지지부(400)는 본체 용기(10)의 상단에 지지되는 외곽프레임(410)과, 외곽프레임(410)과 결합되며 각 유전체창(100)의 평면형상에 대응되는 개구(401)가 형성되고 유전체창(100)의 저면 가장자리를 지지하는 지지부분(402)이 형성되며 적어도 일부가 세라믹 재질을 가지는 중앙프레임(420)를 포함할 수 있다.
외곽프레임(410)은 유전체지지부(400)는 본체 용기(10)의 상단에 지지되는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
외곽프레임(410)은 유전체창(100)을 직접 또는 간접으로 지지하기 위하여 단면이 'ㄴ'의 구조를 가질 수 있다.
그리고 외곽프레임(410)은 세라믹 재질, 알루이늄 또는 그 합금과 같은 금속재질을 가질 수 있으며, 강성 보강을 위하여 금속재질을 가짐이 바람직하다.
중앙프레임(420)은 외곽프레임(410)과 결합되며 각 유전체창(100)의 평면형상에 대응되는 개구(401)를 형성하는 구성요소로서 다양한 구성이 가능하다.
일 실시예에 따르면 중앙프레임(420)은 끝단이 외곽프레임(410)과 결합되며 각 유전체창(100)의 평면형상에 대응되는 개구(401)를 형성하도록 평면형상이 '+'자 형상 등 격자형 구조를 가질 수 있다.
다른 실시예에 따르면 중앙프레임(420)은 외곽프레임(410)과 결합되며 각 유전체창(100)의 평면형상에 대응되는 개구(401)가 형성되고 유전체창(100)의 저면 가장자리를 지지하는 지지부분(402)이 형성될 수 있다.
개구(401)는 유전체창(100)이 복개하도록 설치되도록 형성하는 개구로서 유전체창(100)의 구조에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
여기서 유전체창(100)은 중앙프레임(420)의 지지부분(402)에 지지될 수 있도록 가장자리가 단차로 형성될 수 있다.
한편 중앙프레임(320)은 RF 안테나(40)에 의하여 형성되는 유도전계의 효율을 위하여 금속재질보다는 적어도 일부가 Al2O3와 같은 세라믹 재질을 가짐이 바람직하며, 전부가 Al2O3와 같은 세라믹 재질을 가지는 것이 보다 바람직하다.
또한 유전체지지부(400) 및 유전체창(100)의 평면형상이 직사각형이 바람직한데 이때 중앙프레임(420)은 개구들(401) 사이를 경계로 직사각형의 양변 중 적어도 일변 방향으로 복수개로 분할될 수 있다.
상기와 같이 중앙프레임(420)이 개구들(401) 사이를 경계로 직사각형의 양변 중 적어도 일변 방향으로 복수개로 분할되면 대형의 피처리기판(S)의 처리를 위한 상부창을 효율적으로 구성할 수 있다.
보다 구체적인 실시예에 따르면 복수개로 분할된 중앙프레임(420)은 상하방향으로 보았을 때 일부가 중첩되도록 인접한 중앙프레임(420)과 접하는 면에서 돌출부(423) 및 요홈부(424)가 형성될 수 있다.
그리고 복수개로 분할된 중앙프레임(420)은 세라믹 본딩에 의하여 결합됨이 바람직하다.
한편 상기와 같이 세라믹재질을 복수로 분할하여 세라믹본딩에 의하여 하나의 부재를 형성하는 기술은 유전체창(100)의 지지를 위한 유전체지지부(400)의 형성 이외에 세라믹재질의 부재들을 결합시켜 대형의 부재의 형성을 위한 구조 모두에 적용이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 상기와 같이 세라믹재질을 복수로 분할하여 세라믹본딩에 의하여 하나의 부재를 형성하는 기술은 Al2O3와 같은 세라믹 재질로 이루어진 유전체창, 정전척의 일부, 실드부재 등 다양한 부재에 대한 적용이 가능하다.
한편 외곽프레임(410), 중앙프레임(420) 및 유전체창(100)이 서로 접하는 면에는 본체 용기(10) 내부의 실링을 위하여 오링(51, 52, 53)이 설치됨이 바람직하다.
S... 기판
10... 본체 용기
40... RF 안테나
100... 유전체창
400... 유전체지지부

Claims (8)

  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 하나 이상의 유전체창(100)과,
    상기 본체 용기(10)의 상단에 결합되며 상기 본체 용기(10)의 내부를 밀폐시키도록 상기 유전체창(100)을 지지하는 유전체지지부(400)와,
    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,
    상기 RF 안테나(40)는 일정 폭 및 상기 폭 보다 얇은 일정 두께를 가지는 판형구조를 가지며,상기 상부창의 하부에 형성되는 플라즈마의 밀도를 제어하기 위하여 폭을 가지는 면의 법선(N)이 유전체창(100)의 상면과 수직을 이루어 배치되는 수평안테나부분(41) 및 폭을 가지는 면의 법선(N)이 유전체창(100)의 상면과 수평을 이루어 배치되는 수직안테나부분(42)을 포함하며,
    상기 RF 안테나(40)는, 상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)이 조합되어 구성되는 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)의 조합은 상기 상부창 전체 또는 상기 상부창의 가장자리 부분에 국한되어 설치된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)은 수평방향으로 간격(Dx)을 두고 배치 된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42) 사이의 상하 상대높이는 상기 수평안테나부분(41)이 수직안테나부분(42)의 중앙 부근에, 또는 수평안테나부분(41)이 수직안테나부분(42)의 상단 또는 하단 부근에 중앙 정도에 배치된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수평안테나부분(41) 및 상기 수직안테나부분(42)은 수평방향으로 간격(Dx)을 두고 배치된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 수직안테나부분(42)은 상기 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 하나 이상으로 설치된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 수직안테나부분(42)은 상기 수평안테나부분(41)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 한 쌍으로 설치된 유도결합 플라즈마 처리장치의 RF 안테나구조.
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