KR101979222B1 - Assembly for generating plasma and apparatus for processing substrate having the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a plasma generating assembly generating plasma for process treatment a substrate and a substrate treating apparatus having the same. According to the present invention, the plasma generating assembly comprises: an antenna generating an induced current according to high frequency power supplied from the outside; a shower head disposed under the antenna, generating induce electric field according to the induced current, and supplying a process gas to a process space where the substrate is treated; a cover frame disposed at the shower head and covering the shower head; and a coupling module connecting the shower head and the cover frame each other and providing elastic force in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame according to the plasma.

Description

플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치{ASSEMBLY FOR GENERATING PLASMA AND APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE HAVING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a plasma generating assembly and a substrate processing apparatus having the plasma generating assembly.

본 발명은 플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 공정 처리하는 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a plasma generating assembly and a substrate processing apparatus having the plasma generating assembly, and more particularly, to a plasma generating assembly for generating a plasma for processing a substrate and a substrate processing apparatus having the same.

기판 처리장치는 디스플레이 장치의 제조에 사용되는 글라스 및 반도체 장치의 제조에 사용되는 웨이퍼 등을 공정 처리하는 장치이다. 기판 처리장치는 기판에 대해 증착 또는 식각 등의 공정 처리를 수행하는 제조 장비이다. 여기서, 기판 처리장치의 종류로는 플라즈마를 이용하여 기판의 공정 처리, 예를 들어 기판의 식각을 위해서 유도 결합 플라즈마 처리장치가 있다.The substrate processing apparatus is a device for processing glass used for manufacturing a display device and a wafer used for manufacturing a semiconductor device. A substrate processing apparatus is a manufacturing apparatus that performs processing such as deposition or etching on a substrate. As the type of the substrate processing apparatus, there is an inductively coupled plasma processing apparatus for processing the substrate by using plasma, for example, etching the substrate.

이러한 유도 결합 플라즈마 처리장치는 안테나에 의해 인가되는 고주파 전원에 의해 유도 전류를 생성하고, 안테나에 의해 생성된 유도 전류에 의해 유도 전계 생성부는 기판이 처리되는 공정 공간에 유도 전계를 생성한다. 유도 결합 플라즈마 처리장치는 공정 공간에 생성된 유도 전계와 공정 공간으로 공급된 공정 가스에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 기판의 공정 처리한다.In the inductively coupled plasma processing apparatus, an induction current is generated by a high frequency power source applied by an antenna, and an induced electric field generated by an antenna generates an induced electric field in a process space where a substrate is processed. The inductively coupled plasma processing apparatus processes the substrate by using the induced electric field generated in the process space and the plasma generated by the process gas supplied to the process space.

한편, 유도 전계를 생성하는 유도 전계 생성부는 세라믹 재질의 유전체 창이 주로 사용되었다. 최근에 유도 결합 플라즈마 처리장치는 세라믹 재질의 단점을 개선한 비자성체이며 금속 재질의 금속 창이 유전체 창을 대체하는 유도 결합 플라즈마 처리장치가 등장하였다. 유도 결합 플라즈마 처리장치는 대형 디스플레이 장치의 제조에 상응하여 대형 기판들을 처리하기 위해 금속 창이 크기가 증가한다. 금속 창의 크기가 증가하면 자중에 의해 처짐이 발생하기 때문에 금속 창은 복수 개로 분할되어 배치되며, 복수 개의 분할된 금속 창의 인접 영역에는 플라즈마의 유입을 방지하기 위해 커버가 배치된다. 금속 창과 금속 창을 커버하는 커버는 볼트와 같은 체결부재에 의해 상호 체결된다.On the other hand, a dielectric window made of a ceramic material is mainly used as an induction field generating portion for generating an induced electric field. Recently, an inductively coupled plasma processing apparatus in which a metal window made of a metal material is replaced with a dielectric window has appeared, which is a non-magnetic material which improves disadvantages of a ceramic material. The inductively coupled plasma processing apparatus increases in size of the metal window in order to process large substrates corresponding to the manufacture of a large display device. As the size of the metal window increases, deflection occurs due to its own weight. Therefore, the metal window is divided into a plurality of parts, and a cover is disposed in an adjacent area of the plurality of divided metal windows to prevent the inflow of plasma. The cover covering the metal window and the metal window is fastened to each other by a fastening member such as a bolt.

그런데, 종래의 유도 결합 플라즈마 처리장치의 커버는 공정 공간에 생성된 플라즈마에 의해 열 팽창이 발생 또는 플라즈마가 소멸된 후 수축되는 특성을 갖는다. 이때, 커버를 관통하여 금속 창을 상호 결합시킨 체결부재에 의해 실질적으로 커버는 열 팽창 또는 열 수축 시 파손될 수 있는 문제점이 있다.However, the cover of the conventional inductively coupled plasma processing apparatus has the characteristic that the thermal expansion occurs due to the plasma generated in the process space, or the plasma shrinks after the plasma disappears. At this time, there is a problem that the cover may be damaged by thermal expansion or thermal shrinkage by a fastening member that penetrates the cover and joins the metal windows to each other.

일본 등록특허공보 제5479867호; 유도 결합 플라즈마 처리 장치Japanese Patent Publication No. 5479867; Inductively Coupled Plasma Processing Apparatus

본 발명의 목적은 플라즈마의 열 팽창 또는 수축에 대응하여 체결 방식이 개선된 플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma generating assembly with improved fastening system corresponding to thermal expansion or contraction of plasma and a substrate processing apparatus having the plasma generating assembly.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 외부로부터 공급되는 고주파 전원에 따라 유도 전류를 생성하는 안테나와, 상기 안테나의 하부에 배치되며 상기 유도 전류에 따라 유도 전계를 생성하고 기판이 처리되는 공정 공간으로 공정 가스를 공급하는 샤워헤드와, 상기 샤워헤드의 하부에 배치되어 상기 샤워헤드를 커버하는 커버 프레임과, 상기 샤워헤드와 상기 커버 프레임을 상호 연결하며 플라즈마에 따른 상기 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 따라 탄성력을 제공하는 체결모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체에 의해 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including: an antenna for generating an induction current according to a high frequency power supplied from the outside according to the present invention; A cover frame disposed below the shower head and covering the shower head; a cover frame interconnecting the shower head and the cover frame, the thermal expansion or shrinkage of the cover frame along with the plasma, And a fastening module that provides an elastic force according to the length of the fastening module.

여기서, 상기 체결모듈은 상기 커버 프레임을 관통하여 상기 샤워헤드와 상기 커버 프레임을 상호 체결시키는 체결부재와, 상기 체결부재가 관통되는 상기 커버 프레임에 배치되고 상기 체결부재를 둘러싸는 하우징과, 상기 체결부재와 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 따라 상기 하우징에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함 할 수 있다.Here, the fastening module includes a fastening member that passes through the cover frame to fasten the shower head and the cover frame to each other, a housing that is disposed in the cover frame through which the fastening member is passed and surrounds the fastening member, And an elastic member disposed between the member and the housing to provide an elastic force to the housing in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame.

상기 체결모듈은 상기 공정 공간에 노출된 상기 체결부재와 상기 하우징을 커버하여 상기 체결부재의 체결 영역으로 유동되는 플라즈마를 차단시키는 세라믹 캡(cap)을 더 포함 할 수 있다.The fastening module may further include a ceramic cap covering the fastening member and the housing exposed in the process space to block plasma flowing to the fastening region of the fastening member.

상기 탄성부재는 상기 체결부재의 삽입 방향을 따라 탄성력을 제공하는 코일 스프링을 포함 할 수 있다.The elastic member may include a coil spring that provides an elastic force along the inserting direction of the fastening member.

상기 체결부재는 상기 공정 공간으로 노출되는 헤드부와, 상기 헤드부의 단면적 보다 상대적으로 작은 단면적을 가지며 상기 샤워헤드와 나사 결합되는 체결부와, 상기 헤드부와 상기 체결부 사이를 상호 연결하며 상기 하우징 내부에 배치되는 관통부를 포함 할 수 있다.Wherein the fastening member has a head portion that is exposed to the process space, a fastening portion having a cross-sectional area that is relatively smaller than a cross-sectional area of the head portion and is screwed to the shower head, and a fastening portion that interconnects the head portion and the fastening portion, And may include a penetrating portion disposed therein.

상기 체결부재와 상기 세라믹 캡에는 상호 연통되어 상기 샤워헤드와 상기 공정 공간을 압력 평형으로 유도하는 공기 연통홀이 형성되어 있을 수 있다.The coupling member and the ceramic cap may have air communication holes communicating with each other to guide the showerhead and the process space to a pressure balance.

상기 샤워헤드는 복수 개로 분할되며 상기 커버 프레임은 복수 개로 분할된 상기 샤워헤드가 인접된 경계 영역을 커버 할 수 있다.The shower head is divided into a plurality of parts, and the cover frame may cover a bordered area in which the showerhead is divided into a plurality of parts.

상기 커버 프레임은 복수 개의 바(bar)를 포함하고, 상기 커버 프레임은 복수 개로 분할된 상기 샤워헤드의 형상에 대응하여 복수 개의 상기 바의 상호 결합에 의해 형성될 수 있다.The cover frame may include a plurality of bars, and the cover frame may be formed by a mutual coupling of the plurality of bars corresponding to the shape of the showerhead divided into a plurality of bars.

상기 체결모듈은 복수 개의 상기 바가 상호 결합되는 영역에 관통되어 상기 샤워헤드와 상기 커버 프레임을 상호 결합 할 수 있다.The fastening module may pass through a region where a plurality of the bars are mutually coupled to couple the shower head and the cover frame to each other.

상기 샤워헤드는 상기 안테나가 배치되는 공간과 상기 공정 공간 사이에 배치되어 상기 안테나로부터 생성된 상기 유도 전류에 따라 상기 공정 공간에 상기 유도 전계를 생성하는 비자성체의 전도성 재질의 금속 창과, 상기 금속 창과 상기 커버 프레임 사이에 배치되어 상기 공정 공간으로 공정 가스를 공급하는 비자성체의 전도성 재질의 샤워부를 포함 할 수 있다.Wherein the showerhead comprises a non-magnetic conductive metal window disposed between the space in which the antenna is disposed and the process space to generate the induction field in the process space in accordance with the induced current generated from the antenna, And a non-magnetic conductive material shower disposed between the cover frames to supply the process gas to the process space.

한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 챔버와, 상기 챔버의 외부에 배치되어 상기 챔버로 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원 공급부와, 기판이 지지되는 스테이지와, 상기 챔버의 내부에 배치되어 상기 스테이지에 지지된 상기 기판을 플라즈마 공정 처리하는 전술한 구성들 중 하나의 플라즈마 발생 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치에 의해서도 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising a chamber, a high frequency power supply unit disposed outside the chamber and supplying a high frequency power to the chamber, a stage supported on the substrate, And a plasma generation assembly of one of the above-described configurations for plasma processing the substrate supported on the stage.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치의 효과는 다음과 같다.The effects of the plasma generating assembly and the substrate processing apparatus having the plasma generating assembly according to the present invention are as follows.

체결모듈이 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 연동함에 따라 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 따른 파손 등을 방지할 수 있으므로, 유지 보수비용의 절감과 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As the fastening module is interlocked with the thermal expansion or contraction of the cover frame, it is possible to prevent breakage due to thermal expansion or contraction of the cover frame, thereby reducing maintenance costs and improving operational reliability.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 개략 구성 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생 조립체의 배면 분해 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 발생 조립체의 결합 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 제 1작동 단면도,
도 5는 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 제 1작동 단면도이다.1 is a schematic structural cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an exploded bottom perspective view of the plasma generating assembly shown in FIG. 1,
3 is an exploded perspective view of the plasma generating assembly shown in FIG. 2,
Fig. 4 is a first operating sectional view of the III-III line shown in Fig. 2,
5 is a first operating cross-sectional view of the line III-III shown in Fig.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a plasma generating assembly and a substrate processing apparatus having the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생 조립체 및 이를 갖는 기판 처리장치는 유도 결합 플라즈마 처리장치에 적용하여 설명되나, 이에 한정되지 않고 열 팽창 또는 수축되는 구성 요소를 체결하는 기판 처리장치에도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.Before describing the present invention, a plasma generating assembly and a substrate processing apparatus having the plasma generating assembly according to an embodiment of the present invention are described as applied to an inductively coupled plasma processing apparatus. However, the present invention is not limited thereto, It can be applied to

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 개략 구성 단면도이다.1 is a schematic structural cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 기판 처리장치(10)는 챔버(100), 게이트(200), 스테이지(300), 고주파 전원 공급부(400) 및 플라즈마 발생 조립체(500)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(10)는 고주파 전원의 공급에 의해 공정 공간에 플라즈마를 생성하는 유도 결합 플라즈마 처리장치가 사용된다.1, the substrate processing apparatus 10 includes a chamber 100, a gate 200, a stage 300, a high frequency power supply 400, and a plasma generating assembly 500. The substrate processing apparatus 10 according to the embodiment of the present invention uses an inductively coupled plasma processing apparatus for generating a plasma in a process space by supplying a high frequency power source.

챔버(100)는 후술할 플라즈마 발생 조립체(500)의 안테나(510)가 수용되는 안테나 실(110) 및 기판(S)이 처리되는 공정 공간(130)을 형성한다. 챔버(100) 내부에 형성되는 안테나 실(110)과 공정 공간(130)은 후술할 샤워헤드(530)에 의해 상호 구획된다.The chamber 100 forms an antenna chamber 110 in which an antenna 510 of a plasma generating assembly 500 to be described later is accommodated and a processing space 130 in which the substrate S is processed. The antenna chamber 110 formed in the chamber 100 and the process space 130 are partitioned by a showerhead 530 to be described later.

게이트(200)는 챔버(100)의 공정 공간(130)으로 인입 및 공정 공간(130)으로부터 인출되는 기판(S)의 인출입로를 개폐한다. 게이트(200)는 본 발명의 일 실시 예로서, 1개의 기판(S)의 인출입로에 대응되어 1개가 배치되나, 인출입로가 인입로 및 인출로로 구분될 경우 이에 대응하여 배치될 수 있다.The gate 200 opens and closes the inlet and outlet of the substrate S drawn into the process space 130 of the chamber 100 and drawn out of the process space 130. The gate 200 may be disposed corresponding to the outgoing inlet of the substrate S as one embodiment of the present invention. However, when the outgoing inlet is divided into the inlet and outlet passages, have.

스테이지(300)는 공정 공간(130)에 배치되어 플라즈마 처리되는 기판(S)을 지지한다. 스테이지(300)는 플라즈마 공정 처리 시 기판(S)의 이탈을 제한하기 위해 정전 척이 사용될 수 있다. 또한, 스테이지(300)에는 기판(S)의 온도를 제어하기 위한 미도시된 히터 또는 쿨러 등이 장착될 수 있다.The stage 300 is disposed in the process space 130 and supports the substrate S to be plasma-processed. The stage 300 may be an electrostatic chuck to limit the escape of the substrate S during plasma processing. A heater or a cooler may be mounted on the stage 300 to control the temperature of the substrate S.

고주파 전원 공급부(400)는 챔버(100)의 외부에 배치되어 플라즈마 발생 조립체(500)의 안테나(510)에 고주파 전원을 공급한다. 고주파 전원 공급부(400)는 안테나(510)에 RF 전원을 공급한다.The high frequency power supply unit 400 is disposed outside the chamber 100 to supply the high frequency power to the antenna 510 of the plasma generating assembly 500. The RF power supply unit 400 supplies RF power to the antenna 510.

다음으로 도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생 조립체의 배면 분해 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 발생 조립체의 결합 사시도, 도 4는 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 제 1작동 단면도, 그리고 도 5는 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 제 1작동 단면도이다.FIG. 2 is a rear exploded perspective view of the plasma generating assembly shown in FIG. 1, FIG. 3 is an assembled perspective view of the plasma generating assembly shown in FIG. 2, FIG. 4 is a first operating sectional view of the III- And Fig. 5 is a first operating cross-sectional view of the line III-III shown in Fig.

플라즈마 발생 조립체(500)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나(510), 샤워헤드(530), 커버 프레임(550) 및 체결모듈(570)을 포함한다. 플라즈마 발생 조립체(500)는 챔버(100) 내부의 공정 공간(130)에 플라즈마를 형성하기 위해 공정 공간(130)에 유도 전계 생성 및 공정 가스를 공급한다.The plasma generation assembly 500 includes an antenna 510, a showerhead 530, a cover frame 550, and a fastening module 570, as shown in FIGS. 2-5. The plasma generating assembly 500 provides induction field generation and process gases to the process space 130 to form a plasma in the process space 130 within the chamber 100.

안테나(510)는 외부로부터 공급되는 고주파 전원에 따라 유도 전류를 생성한다. 안테나(510)는 챔버(100)의 안테나 실(110)에 배치된다. 안테나(510)는 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원 공급부(400)와 연결되며, 외부에 접지된 상태 일 수 있다. 여기서, 안테나(510)와 고주파 전원 공급부(400) 사이에는 임피던스 정합을 수행하는 미도시된 정합기가 배치될 수 있다. 안테나(510)는 공급된 고주파 전원을 기초로 하여 유도 전류를 생성한다.The antenna 510 generates an induced current according to a high frequency power supplied from the outside. The antenna 510 is disposed in the antenna chamber 110 of the chamber 100. The antenna 510 is connected to a high frequency power supply unit 400 for applying a high frequency power, and may be grounded to the outside. Here, an unillustrated matching unit for performing impedance matching may be disposed between the antenna 510 and the high frequency power supply unit 400. The antenna 510 generates an induced current based on the supplied high frequency power.

샤워헤드(530)는 안테나(510)의 하부에 배치된다. 샤워헤드(530)는 챔버(100)의 내부 공간을 안테나(510)가 배치되는 안테나 실(110)과 기판(S)이 공정 처리되는 공정 공간(130)으로 구획한다. 샤워헤드(530)는 비자성체의 전도성 재질로 마련된다. 샤워헤드(530)는 안테나(510)에 의해 생성되는 유도 전류에 따라 기판(S)이 처리되는 공정 공간(130)에 유도 전계를 생성하고, 유도 전계에 의해 반응하는 공정 가스를 공정 공간(130)으로 공급한다. 샤워헤드(530)는 본 발명의 일 실시 예로서, 금속 창(531), 샤워부(533) 및 버퍼부(535)를 포함한다.The showerhead 530 is disposed below the antenna 510. The showerhead 530 divides an internal space of the chamber 100 into an antenna chamber 110 in which the antenna 510 is disposed and a processing space 130 in which the substrate S is processed. The showerhead 530 is made of a non-magnetic conductive material. The showerhead 530 generates an induction field in the process space 130 where the substrate S is processed according to the induction current generated by the antenna 510 and supplies the process gas reacted by the induction field to the process space 130 ). The showerhead 530 includes a metal window 531, a shower 533, and a buffer 535 as one embodiment of the present invention.

금속 창(531)은 안테나(510)의 하부에 배치되어 안테나(510)로부터 생성된 유도 전류에 따라 유도 전계를 생성한다. 금속 창(531)의 표면에 인가된 유도 전류는 금속 창(531)을 따라 유도되어 공정 공간(130)에 유도 전계를 생성한다. 금속 창(531)은 본 발명의 일 실시 예로서, 4개로 분할되어 배치된다. 금속 창(531)은 비자성체의 금속으로 제작된다.The metal window 531 is disposed under the antenna 510 to generate an induced electric field according to an induced current generated from the antenna 510. [ An induced current applied to the surface of the metal window 531 is induced along the metal window 531 to generate an induced electric field in the process space 130. The metal window 531 is divided into four parts as an embodiment of the present invention. The metal window 531 is made of a non-magnetic metal.

샤워부(533)는 금속 창(531)의 하부에 배치되어 외부로부터 공급된 공정 가스를 공정 공간(130)으로 안내한다. 샤워부(533)는 금속 창(531)과의 사이에 버퍼부(535)를 형성한다. 버퍼부(535)는 외부의 공정 가스 공급수단(미도시)와 연결되고 샤워부(533)로 안내되는 공정 가스를 수용하는 수용 공간을 형성한다. 여기서, 샤워부(533)는 금속 창(531)에 대응하여 복수 개로 분할된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 샤워부(533)는 4개로 분할된 금속 창(531)에 대응하여 4개로 분할되어 배치된다.The shower part 533 is disposed under the metal window 531 and guides the process gas supplied from the outside to the process space 130. The shower part 533 forms a buffer part 535 with the metal window 531. The buffer unit 535 forms an accommodation space for receiving a process gas connected to an external process gas supply unit (not shown) and guided to the shower unit 533. Here, the shower part 533 is divided into a plurality of parts corresponding to the metal window 531. [ In an embodiment of the present invention, the shower part 533 is divided into four parts corresponding to the four divided metal windows 531.

커버 프레임(550)은 샤워헤드(530)에 배치되어 공정 공간(130)으로부터 샤워헤드(530)로 유입되는 플라즈마를 차단한다. 커버 프레임(550)은 본 발명의 일 실시 예로서 세라믹 재질로 제작된다. 그러나, 커버 프레임(550)은 전도성 재질로 마련된 샤워헤드(530)와 통전되지 않는, 즉 절연될 수 있는 다른 재질로 마련될 수 있다. 상세하게 샤워헤드(530)와 커버 프레임(550)은 상호 절연되는 것이 바람직하다. 커버 프레임(550)은 복수 개의 바(bar)로 구성된다. 커버 프레임(550)은 복수 개로 분할된 샤워헤드(530)의 형상에 대응하여 복수 개의 바의 상호 결합에 의해 형성된다. 복수 개의 바는 체결모듈(570)에 의해 샤워헤드(530)와 함께 체결된다.The cover frame 550 is disposed in the showerhead 530 to block the plasma entering the showerhead 530 from the process space 130. The cover frame 550 is made of a ceramic material as one embodiment of the present invention. However, the cover frame 550 may be provided with another material that is not energized, i.e., insulated, from the showerhead 530 made of a conductive material. In detail, the shower head 530 and the cover frame 550 are preferably insulated from each other. The cover frame 550 is composed of a plurality of bars. The cover frame 550 is formed by mutual engagement of a plurality of bars corresponding to the shape of the showerhead 530 divided into a plurality of parts. The plurality of bars are fastened together with the showerhead 530 by the fastening module 570.

커버 프레임(550)은 복수 개로 분할된 샤워헤드(530)를 지지하며, 복수 개로 분할된 샤워헤드(530)가 상호 인접된 경계 영역을 커버한다. 즉, 커버 프레임(550)은 복수 개로 분할된 샤워헤드(530)의 경계 영역으로 플라즈마의 유입을 차단하기 위해 복수 개로 분할된 샤워헤드(530)의 경계 영역을 커버한다. 이렇게 커버 프레임(550)은 복수 개로 분할된 샤워헤드(530)의 경계 영역을 커버하여 플라즈마에 의해 아킹(arcing)이 발생되는 것을 저지한다.The cover frame 550 supports the showerhead 530 divided into a plurality of portions, and the divided showerheads 530 cover the boundary region where the showerheads 530 are adjacent to each other. That is, the cover frame 550 covers the boundary region of the showerhead 530 divided into a plurality of portions in order to block the inflow of the plasma into the boundary region of the showerhead 530 divided into a plurality of portions. Thus, the cover frame 550 covers the boundary region of the showerhead 530 divided into a plurality of portions, thereby preventing arcing from being generated by the plasma.

체결모듈(570)은 샤워헤드(530)와 커버 프레임(550)을 상호 연결한다. 체결모듈(570)은 플라즈마에 따른 커버 프레임(550)의 열 팽창 또는 수축에 따라 탄성력을 제공한다. 즉, 체결모듈(570)은 공정 공간(130)에서 플라즈마가 생성되어 커버 프레임(550)이 열 팽창될 때 커버 프레임(550)의 열 팽창에 연동하여 유연하게 이동되고, 커버 프레임(550)의 열 팽창 상태에서 플라즈마가 소멸되고 수축될 때 커버 프레임(550)의 열 수축에 연동하여 유연하게 이동된다. 체결모듈(570)은 본 발명의 일 실시 예로서, 체결부재(571), 하우징(573), 탄성부재(575), 세라믹 캡(cap)(577) 및 공기 연통홀(579)을 포함한다.The fastening module 570 interconnects the showerhead 530 and the cover frame 550. The fastening module 570 provides an elastic force in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame 550 in accordance with the plasma. That is, the fastening module 570 flexibly moves in conjunction with the thermal expansion of the cover frame 550 when the cover frame 550 is thermally expanded due to the plasma generated in the process space 130, When the plasma is extinguished and contracted in the thermal expansion state, it is flexibly moved in conjunction with the heat shrinkage of the cover frame 550. [ The fastening module 570 includes a fastening member 571, a housing 573, an elastic member 575, a ceramic cap 577 and an air communication hole 579 as one embodiment of the present invention.

체결부재(571)는 커버 프레임(550)을 관통하여 샤워헤드(530)에 체결된다. 상세하게 체결부재(571)는 본 발명의 일 실시 예로서, 커버 프레임(550)을 관통하여 샤워부(533)에 체결된다. 체결부재(571)는 헤드부(571a), 체결부(571b) 및 관통부(571c)를 포함한다.The fastening member 571 passes through the cover frame 550 and is fastened to the shower head 530. The fastening member 571 is fastened to the shower part 533 through the cover frame 550 as an embodiment of the present invention. The fastening member 571 includes a head portion 571a, a fastening portion 571b, and a penetrating portion 571c.

헤드부(571a)는 공정 공간(130)에 노출된다. 헤드부(571a)는 체결부재(571)가 관통 삽입되는 커버 프레임(550)의 관통홀 보다는 단면적이 상대적으로 크게 마련된다. 체결부(571b)는 헤드부(571a)의 단면적 보다 상대적으로 작은 단면적을 가지며 샤워헤드(530)와 나사 결합된다. 체결부(571b)는 커버 프레임(550)을 관통하여 실질적으로 샤워헤드(530)와 나사 결합함으로써 샤워헤드(530)와 커버 프레임(550)을 상호 체결시킨다. 관통부(571c)는 헤드부(571a)와 체결부(571b) 사이를 상호 연결하며 하우징(573) 내부에 배치된다. 관통부(571c)는 체결부(571b)와 달리 나사 결합되는 나사산이 형성되지 않는다. 즉, 관통부(571c)는 커버 프레임(550)의 관통홀에 배치되어 커버 프레임(550)의 열 팽창 또는 수축에 간섭되지 않도록 배치된다.The head portion 571a is exposed to the process space 130. [ The cross-sectional area of the head portion 571a is larger than that of the through hole of the cover frame 550 through which the fastening member 571 is inserted. The fastening portion 571b has a cross sectional area relatively smaller than the cross sectional area of the head portion 571a and is screwed to the shower head 530. [ The fastening portion 571b penetrates the cover frame 550 and substantially screws the shower head 530 to fasten the shower head 530 and the cover frame 550 to each other. The penetrating portion 571c is disposed inside the housing 573 to interconnect the head portion 571a and the fastening portion 571b. Unlike the fastening portion 571b, the threaded portion is not formed in the penetrating portion 571c. That is, the penetrating portion 571c is disposed in the through hole of the cover frame 550 so as not to interfere with thermal expansion or contraction of the cover frame 550. [

하우징(573)은 체결부재(571)가 관통되는 커버 프레임(550)에 배치되고 체결부재(571)를 둘러싼다. 하우징(573)은 체결부재(571)의 관통부(571c)를 둘러싸는 몸체(573a)와 몸체(573a)로부터 연장되어 커버 프레임(550)에 걸림되는 걸림턱(573b)을 포함한다. 몸체(573a)는 통 형상으로 마련되어 체결부재(571)를 수용한다. 걸림턱(573b)은 챔버(100)의 공정 공간으로 노출되며 몸체(573a)로부터 절곡 연장되어 커버 프레임(550)의 판면에 접촉 지지된다. 하우징(573)은 커버 프레임(550)의 열 팽창 또는 수축에 따라 체결부재(571)의 삽입 방향으로 이동된다.The housing 573 is disposed in the cover frame 550 through which the fastening member 571 passes and surrounds the fastening member 571. [ The housing 573 includes a body 573a surrounding the penetrating portion 571c of the fastening member 571 and a latching protrusion 573b extending from the body 573a and engaged with the cover frame 550. [ The body 573a is provided in a cylindrical shape to receive the fastening member 571. The engaging protrusions 573b are exposed to the process space of the chamber 100 and are bent and extended from the body 573a to be contacted and supported by the plate surface of the cover frame 550. [ The housing 573 is moved in the inserting direction of the fastening member 571 in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame 550.

탄성부재(575)는 체결부재(571)와 하우징(573) 사이에 배치된다. 상세하게 탄성부재(575)는 체결부재(571)와 하우징(573)의 몸체(573a) 사이에 배치되어 커버 프레임(550)의 열 팽창 또는 수축에 따라 하우징(573)에 탄성력을 제공한다. 즉, 탄성부재(575)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 커버 프레임(550) D1의 두께에서 D2의 두께로 열 팽창될 때 하우징(573)이 커버 프레임(550)의 D2의 두께에 대응하여 이동되도록 하우징(573)에 탄성력을 제공한다. 탄성부재(575)는 본 발명의 일 실시 예로서 D1의 두께를 갖는 커버 프레임(550)이 D2의 두께로 열 팽창하는 것에 대응하여 하우징(573)이 이동될 수 있도록 코일 스프링이 사용된다.The elastic member 575 is disposed between the fastening member 571 and the housing 573. The elastic member 575 is disposed between the fastening member 571 and the body 573a of the housing 573 to provide an elastic force to the housing 573 in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame 550. [ 4 and 5, when the housing 573 is thermally expanded from the thickness of the cover frame 550 D1 to the thickness of D2, the resilient member 575 has a thickness D2 of the cover frame 550 And provides elastic force to the housing 573 so as to be moved in correspondence with the rotation of the housing 573. The elastic member 575 is used as a coil spring so that the housing 573 can be moved corresponding to the thermal expansion of the cover frame 550 having the thickness of D1 to the thickness of D2 in one embodiment of the present invention.

세라믹 캡(577)은 공정 공간으로 노출된 체결부재(571)와 하우징(573)을 커버한다. 세라믹 캡(577)은 체결부재(571)의 체결 영역으로 유동되는 플라즈마를 차단한다. 상세하게 세라믹 캡(577)은 플라즈마 공정에 의한 공정 부산물이 체결부재(571)의 체결 영역으로 유입되는 것을 저지한다.The ceramic cap 577 covers the fastening member 571 and the housing 573 exposed to the process space. The ceramic cap 577 blocks the plasma flowing into the fastening region of the fastening member 571. In detail, the ceramic cap 577 prevents the process by-products from the plasma process from flowing into the fastening region of the fastening member 571.

마지막으로 공기 연통홀(579)은 체결부재(571)와 세라믹 캡(577)에 연통되어 샤워헤드(530)와 공정 공간(130)을 압력 평형으로 유도한다. 공기 연통홀(579)은 체결부재(571)에 관통 형성되는 제 1공기 연통홀(579a)과 세라믹 캡(577)에 관통 형성된 제 2공기 연통홀(579b)을 포함한다.Finally, the air communication hole 579 communicates with the coupling member 571 and the ceramic cap 577 to induce the showerhead 530 and the process space 130 to be in a pressure balanced state. The air communication hole 579 includes a first air communication hole 579a formed through the fastening member 571 and a second air communication hole 579b formed through the ceramic cap 577.

이러한 구성에 의해 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생 조립체(500) 및 기판 처리장치(10)에 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the plasma generating assembly 500 and the substrate processing apparatus 10 according to the embodiment of the present invention will be described.

우선, 샤워헤드(530)와 커버 프레임(550)을 상호 체결하기 위해 체결모듈(570)을 사용한다. 여기서, 체결모듈(570)은 커버 프레임(550)의 관통 영역에 체결부재(571), 하우징(573) 및 탄성부재(575)를 삽입한다. 이때 체결부재(571)의 체결부(571b)와 샤워헤드(530)는 나사 결합된다. 체결부재(571), 하우징(573) 및 탄성부재(575)에 의해 샤워헤드(530)와 커버 프레임(550)이 상호 체결된 후, 체결 영역으로 플라즈마가 유입되는 것을 차단하기 위해 세라믹 캡(577)으로 커버한다.First, a fastening module 570 is used to fasten the shower head 530 and the cover frame 550 to each other. Here, the fastening module 570 inserts the fastening member 571, the housing 573, and the elastic member 575 into the through-hole of the cover frame 550. At this time, the fastening portion 571b of the fastening member 571 and the shower head 530 are screwed together. After the shower head 530 and the cover frame 550 are fastened together by the fastening member 571, the housing 573 and the elastic member 575, the ceramic cap 577 ).

기판(S)의 공정 처리가 시작되면 안테나(510)의 유도 전류 생성, 유도 전류에 따른 유도 전계와 공정 공간(130)으로 공급된 공정 가스에 의해 공정 공간(130)에 플라즈마가 생성된다. 도 4에 도시된 바와 같이 D1의 두께를 갖는 커버 프레임(550)은 플라즈마의 영향에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 D2의 두께로 열 팽창된다. 열 팽창에 따른 커버 프레임(550)의 두께 변경에 따라 탄성부재(575)는 하우징(573)에 탄성력을 제공한다.When the process of the substrate S is started, induction current generation of the antenna 510, induced electric field due to the induced current, and plasma generated in the process space 130 by the process gas supplied to the process space 130 are generated. The cover frame 550 having the thickness of D1 as shown in Fig. 4 is thermally expanded to the thickness of D2 as shown in Fig. 5 by the influence of the plasma. The elastic member 575 provides an elastic force to the housing 573 in accordance with the change of the thickness of the cover frame 550 due to thermal expansion.

이에, 체결모듈이 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 연동함에 따라 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 따른 파손 등을 방지할 수 있으므로, 유지 보수비용의 절감과 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, since the fastening module is interlocked with the thermal expansion or contraction of the cover frame, it is possible to prevent breakage due to thermal expansion or contraction of the cover frame, thereby reducing maintenance costs and improving operation reliability.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

500: 플라즈마 발생 조립체 510: 안테나
530: 샤워헤드 531: 금속 창
533: 샤워부 535: 버퍼부
550: 커버 프레임 570: 체결모듈
571: 체결부재 573: 하우징
575: 탄성부재 577: 세라믹 캡(cap)
579: 공기 연통홀500: plasma generating assembly 510: antenna
530: shower head 531: metal window
533: Shower part 535: Buffer part
550: cover frame 570: fastening module
571: fastening member 573: housing
575: elastic member 577: ceramic cap (cap)
579: Air communication hole

Claims (11)

외부로부터 공급되는 고주파 전원에 따라 유도 전류를 생성하는 안테나와;
상기 안테나의 하부에 배치되며, 상기 유도 전류에 따라 유도 전계를 생성하고 기판이 처리되는 공정 공간으로 공정 가스를 공급하는 샤워헤드와;
상기 샤워헤드의 하부에 배치되어, 상기 샤워헤드를 커버하는 커버 프레임과;
상기 샤워헤드와 상기 커버 프레임을 상호 연결하며, 플라즈마에 따른 상기 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 따라 탄성력을 제공하는 체결모듈을 포함하며,
상기 체결모듈은 상기 커버 프레임을 관통하여 상기 샤워헤드와 상기 커버 프레임을 상호 체결시키는 체결부재와, 상기 체결부재가 관통되는 상기 커버 프레임에 배치되고 상기 체결부재를 둘러싸는 하우징과, 상기 체결부재와 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 커버 프레임의 열 팽창 또는 수축에 따라 상기 하우징에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
An antenna for generating an induction current according to a high frequency power supplied from the outside;
A showerhead disposed below the antenna and generating an induction field in response to the induced current and supplying the process gas to a process space in which the substrate is processed;
A cover frame disposed under the shower head and covering the shower head;
And a fastening module interconnecting the showerhead and the cover frame and providing an elastic force in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame in accordance with the plasma,
Wherein the fastening module includes a fastening member passing through the cover frame to fasten the shower head and the cover frame to each other, a housing disposed in the cover frame through which the fastening member is passed and surrounding the fastening member, And an elastic member disposed between the housings to provide an elastic force to the housing in accordance with thermal expansion or contraction of the cover frame.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 체결모듈은 상기 공정 공간에 노출된 상기 체결부재와 상기 하우징을 커버하여, 상기 체결부재의 체결 영역으로 유동되는 플라즈마를 차단시키는 세라믹 캡(cap)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the fastening module further comprises a ceramic cap that covers the fastening member and the housing exposed in the process space and blocks plasma flowing into the fastening region of the fastening member.
제 1항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 체결부재의 삽입 방향을 따라 탄성력을 제공하는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the elastic member includes a coil spring that provides an elastic force along an inserting direction of the fastening member.
제 1항에 있어서,
상기 체결부재는,
상기 공정 공간으로 노출되는 헤드부와;
상기 헤드부의 단면적 보다 상대적으로 작은 단면적을 가지며, 상기 샤워헤드와 나사 결합되는 체결부와;
상기 헤드부와 상기 체결부 사이를 상호 연결하며, 상기 하우징 내부에 배치되는 관통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
The method according to claim 1,
The fastening member
A head unit exposed to the process space;
A fastening portion having a cross sectional area relatively smaller than a cross sectional area of the head portion and screwed to the shower head;
And a penetrating portion that interconnects the head portion and the coupling portion and is disposed inside the housing.
제 3항에 있어서,
상기 체결부재와 상기 세라믹 캡에는 상기 샤워헤드와 상기 공정 공간을 압력 평형으로 유도하도록 상호 연통되는 공기 연통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
The method of claim 3,
Wherein the coupling member and the ceramic cap are formed with an air communication hole communicating with the showerhead and the process space in a pressure balanced manner.
제 1항에 있어서,
상기 샤워헤드는 복수 개로 분할되며, 상기 커버 프레임은 복수 개로 분할된 상기 샤워헤드가 인접된 경계 영역을 커버하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the showerhead is divided into a plurality of portions, and the cover frame covers a border region where the showerhead is divided into a plurality of adjacent showerhead portions.
제 7항에 있어서,
상기 커버 프레임은 복수 개의 바(bar)를 포함하고,
상기 커버 프레임은 복수 개로 분할된 상기 샤워헤드의 형상에 대응하여, 복수 개의 상기 바의 상호 결합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
8. The method of claim 7,
Wherein the cover frame includes a plurality of bars,
Wherein the cover frame is formed by mutual coupling of the plurality of bars corresponding to the shape of the showerhead divided into a plurality of parts.
제 8항에 있어서,
상기 체결모듈은 복수 개의 상기 바가 상호 결합되는 영역에 관통되어, 상기 샤워헤드와; 상기 커버 프레임을 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
9. The method of claim 8,
Wherein the fastening module passes through a region where a plurality of the bars are coupled to each other, the shower head; And the cover frames are coupled to each other.
제 1항에 있어서,
상기 샤워헤드는,
상기 안테나가 배치되는 공간과 상기 공정 공간 사이에 배치되어, 상기 안테나로부터 생성된 상기 유도 전류에 따라 상기 공정 공간에 상기 유도 전계를 생성하는 비자성체의 전도성 재질의 금속 창과;
상기 금속 창과 상기 커버 프레임 사이에 배치되어, 상기 공정 공간으로 공정 가스를 공급하는 비자성체의 전도성 재질의 샤워부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 조립체.
The method according to claim 1,
The shower head includes:
A non-magnetic conductive metal window disposed between the space in which the antenna is disposed and the processing space and generating the induction field in the processing space according to the induction current generated from the antenna;
And a non-magnetic, conductive material shower disposed between the metal window and the cover frame for supplying process gas to the process space.
챔버와;
상기 챔버의 외부에 배치되어, 상기 챔버로 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원 공급부와;
기판이 지지되는 스테이지와;
상기 챔버의 내부에 배치되어, 상기 스테이지에 지지된 상기 기판을 플라즈마 공정 처리하는 제 1항 또는 제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 플라즈마 발생 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.A chamber;
A high frequency power supply unit disposed outside the chamber and supplying a high frequency power to the chamber;
A stage on which a substrate is supported;
10. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the plasma generating assembly is disposed inside the chamber and performs plasma processing on the substrate supported on the stage.
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