KR102245821B1 - 배플 및 이를 가지는 기판 처리 장치 - Google Patents

배플 및 이를 가지는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 기판 처리 장치는 반응실 및 상기 반응실의 상부에 제공된 플라즈마 발생실을 가지는 공정 챔버; 상기 반응실 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 플라즈마 발생실로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 플라즈마 발생실로 공급된 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 상기 반응실과 상기 플라즈마 발생실 사이에 위치되며, 상기 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마를 상기 반응실로 공급하도록 제공되는 복수의 분사 홀이 형성된 배플 유닛을 구비하되, 상기 배플 유닛은, 상기 분사 홀이 형성된 분사 판; 상기 분사 판의 둘레에 위치되며 상기 분사 판이 결합되는, 그리고 상기 공정 챔버에 고정되는 고정 링; 및 상기 분사 판이 상기 고정 링과 직접 접촉되지 않도록 상기 분사 판과 상기 고정 링 사이에 제공되는 스크래치 방지구들을 포함할 수 있다.

Description

배플 및 이를 가지는 기판 처리 장치{A baffle and an apparatus for treating a substrate with the baffle}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조를 위해서는 증착, 사진, 식각, 애싱, 세정, 연마 등 다양한 공정이 요구된다. 증착, 식각, 그리고 애싱 공정과 같이 많은 공정은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 처리한다.
플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정을 수행하는 장치의 일 예는 한국공개특허 2011-61334에 개시되어 있다. 상기 장치는 플라즈마 생성부와 공정 공간 사이에 배플을 가지고, 배플은 전기적으로 접지된다. 일반적으로 플라즈마는 라디칼(radical), 이온(ion), 그리고 전자(electron) 등으로 구성된다. 배플은 일부의 이온 및 전자를 흡수하고, 라디칼은 기판이 제공된 영역으로 통과시켜 웨이퍼 표면의 포토레지스트, 자연산화막, 또는 화학적으로 생성된 산화막을 제거한다.
일반적으로 배플은 나사에 의해 챔버에 결합되므로, 배플에는 체결 홀이 형성된다. 배플은 체결 홀 가공시 깨지지 않도록 기계적 강도가 높은 알루미늄(Al)이나 산화막을 입힌 알루미늄(Anodizing Al)과 같은 재질로 제조된다.
그러나, 이러한 배플이 적용된 에싱 설비에서는 다음과 같은 문제점이 발생되고 있다.
첫째, 일반적으로 O2 공정을 사용하는 에싱(Ashing) 설비 특성상 초기에 알루미늄(Al)과 산화물(Oxide) 원소의 반응성으로 라디칼 로스(Radical loss)가 심히 발생한다.
둘째, 그로 인해 포화상태까지 도달하기 위하여 초기 에싱율(Ashing rate)이 매우 감소한다.
셋째, 고온 공정이나 롱 타임 공정(Long time process)시에 금속의 열팽창에 의한 디폼(Deform)이 발생한다.
넷째, 탑리드(Toplid)와 배플(Baffle) 사이에 수축 및 팽창에 의한 스크래치가 발생하여 파티클(Particle)의 원인이 된다.
다섯째, 롱 타임 공정(Long time process)시에 배플(Baffle)의 온도가 증가하여 에싱율이 감소하는 식각 종료점 지연(EPD Delay)의 원인이 된다.
본 발명은 라디칼 로스(Radical loss)를 개선할 수 있는 배플 및 이를 가지는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 초기 셋업 시간을 단축시킬 수 있는 배플 및 이를 가지는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 스크래치 발생을 최소화할 수 있는 배플 및 이를 가지는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반응실 및 상기 반응실의 상부에 제공된 플라즈마 발생실을 가지는 공정 챔버; 상기 반응실 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 플라즈마 발생실로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 플라즈마 발생실로 공급된 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 상기 반응실과 상기 플라즈마 발생실 사이에 위치되며, 상기 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마를 상기 반응실로 공급하도록 제공되는 복수의 분사 홀이 형성된 배플 유닛을 구비하되, 상기 배플 유닛은, 상기 분사 홀이 형성된 분사 판; 상기 분사 판의 둘레에 위치되며 상기 분사 판이 결합되는, 그리고 상기 공정 챔버에 고정되는 고정 링; 및 상기 분사 판이 상기 고정 링과 직접 접촉되지 않도록 상기 분사 판과 상기 고정 링 사이에 제공되는 스크래치 방지구들을 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 스크래치 방지구는 상기 분사 판의 가장자리 측면을 지지하는 바디; 상기 분사 판의 가장자리 저면을 지지하는 제1시트; 및 상기 제1시트와 대향되게 제공되며, 상기 분사 판의 가장자리 상면을 지지하는 제2시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 판은 가장자리 측면에 상기 바디가 삽입되도록 오목하게 형성된 요홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 요홈은 반호 형상으로 이루어지며, 상기 바디는 그 평단면 형상이 상기 요홈의 형상과 동일한 반호 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1시트는 상기 바디와 일체형으로 이루어지고, 상기 제2시트는 상기 바디의 상단에 볼트 체결될 수 있다.
또한, 상기 고정 링은, 제1체결볼트에 의해 상기 공정 챔버에 체결되고, 상기 분사 판의 가장자리가 놓여지는 받침 리브가 내측면으로부터 연장되어 형성된 베이스 링; 상기 베이스 링에 놓여진 상기 분사 판의 가장자리 상면에 놓여지고, 제2체결볼트에 의해 상기 베이스 링에 체결되는 상부 링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 받침 리브의 상면에는 상기 제2체결볼트가 체결되는 제1체결홀이 형성되고, 상기 상부 링과 상기 스크래치 방지구에는 상기 제1체결홀에 체결될 상기 제2볼트가 삽입 관통되는 제1관통구와 제2관통구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 링에 형성된 제1관통구에 위치한 상기 제1체결볼트가 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지하기 위한 세라믹 재질의 캡을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2관통구는 상기 제2시트와 상기 바디를 관통하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 분사 판은 상기 베이스 링과 상기 상부 링 사이에 상기 스크래치 방지구들을 매개체로 하여 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1시트는 상기 받침 리브와 상기 분사 판의 가장자리 저면 사이에 제공되고, 상기 제2시트는 상기 분사 판의 가장자리 상면과 상기 상부 링 사이에 제공되며, 상기 바디는 상기 분사 판의 가장자리 측면과 상기 베이스 링의 내측면 사이에 제공될 수 있다.
또한, 상기 분사 판은 제 1 재질로 제공되고, 상기 고정 링은 상기 제 1 재질과 상이한 제 2 재질로 제공되며, 상기 스크래치 방지구는 상기 제1,2재질과 상이한 제3재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 재1재질은 석영(SiO2)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2재질은 알루미늄(Al) 또는 양극 처리된 알루미늄(Anodizing Al)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3재질은 테프론 또는 PEEK를 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 제공되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛의 상부에 배치되며, 플라즈마가 통과하는 분사 홀이 형성된 배플을 구비하되, 상기 배플은, 상기 분사 홀이 형성된 분사 판; 상기 공정 챔버에 고정되고, 상기 분사 판의 가장자리가 놓여지는 받침 리브가 내측면으로부터 연장되어 형성된 베이스 링; 상기 베이스 링에 놓여진 상기 분사 판의 가장자리 상면에 놓여지고, 상기 베이스 링에 체결되는 상부 링; 상기 받침 리브와 상기 분사 판의 가장자리 저면 사이에 소정 간격으로 제공되는 제1시트; 상기 제1시트와 일체로 제공되고, 상기 분사 판의 가장자리 측면과 상기 베이스 링의 내측면 사이에 제공되는 바디; 및 상기 제1시트와 대향되도록 상기 상부 링과 상기 분사 판의 가장자리 상면 사이에 제공되는 제2시트를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 분사 판은 가장자리 측면에 상기 바디가 삽입되도록 오목하게 형성된 요홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 요홈은 반호 형상으로 이루어지며, 상기 바디는 그 평단면 형상이 상기 요홈의 형상과 동일한 반호 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분사 판은 석영(SiO2)을 포함하는 재질로 제공되고, 상기 베이스 링과 상기 상부 링은 알루미늄(Al) 또는 양극 처리된 알루미늄(Anodizing Al)을 포함하는 재질로 제공되며, 상기 제1시트와 상기 바디 그리고 상기 제2시트는 테프론 또는 PEEK를 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상하로 관통된 홀이 형성된 분사 판; 상기 분사 판에 결합되며 상기 분사 판을 감싸도록 제공되는, 그리고 외부 구조물과 고정을 위한 고정홀이 형성된 고정 링; 및 상기 분사 판이 상기 고정 링과 직접 접촉되지 않도록 상기 분사 판과 상기 고정 링 사이에 소정 간격으로 제공되는 스크래치 방지구들을 포함하는 배플을 제공하고자 한다.
또한, 상기 고정 링은 제1체결볼트에 의해 상기 외부 구조물에 고정되고, 상기 분사 판의 가장자리가 놓여지는 받침 리브가 내측면으로부터 연장되어 형성된 베이스 링; 및 상기 베이스 링에 놓여진 상기 분사 판의 가장자리 상면에 놓여지고, 제2체결볼트에 의해 상기 베이스 링에 체결되는 상부 링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크래치 방지구는 상기 받침 리브와 상기 분사 판의 가장자리 저면 사이에 소정 간격으로 제공되는 제1시트; 상기 제1시트와 일체로 제공되고, 상기 분사 판의 가장자리 측면과 상기 베이스 링의 내측면 사이에 제공되는 바디; 및 상기 제1시트와 대향되도록 상기 상부 링과 상기 분사 판의 가장자리 상면 사이에 제공되는 제2시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 판은 가장자리 측면에 상기 바디가 삽입되도록 오목하게 형성된 요홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 요홈은 반호 형상으로 이루어지며, 상기 바디는 그 평단면 형상이 상기 요홈의 형상과 동일한 반호 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 받침 리브의 상면에는 상기 제2체결볼트가 체결되는 제1체결홀이 형성되고, 상기 상부 링과 상기 스크래치 방지구에는 상기 제1체결홀에 체결될 상기 제2볼트가 삽입 관통되는 제1관통구와 제2관통구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 링에 형성된 제1관통구에 위치한 상기 제1체결볼트가 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지하기 위한 세라믹 재질의 캡을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 라디칼 로스(Radical loss)를 개선할 수 있고, 초기 Strip rate saturation 까지 에이징(Aging)이나 시즈닝(Seasoning)이 필요하지 않은 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 의하면, 초기 셋업 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 스크래치 발생을 방지하여 파티클 생성을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 분사판의 틀어짐을 방지할 수 있다.
발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 배플의 일 실시 예를 보여준다.
도 2는 배플이 탑 리드에 결합된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 요부 확대 단면도이다.
도 4는 배플이 분리된 상태를 보여주는 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6 그리고 도 7은 스크래치 방지구를 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 박막을 식각한다. 박막은 폴리 실리콘막, 실리콘 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 또한, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
기판 처리 장치(1)는 공정 챔버(process chamber, 100), 지지 유닛(support unit, 200), 가스 공급 유닛(300)(gas supply unit), 플라즈마 소스(400, plasma source), 그리고 배플(500, baffle)을 가진다.
공정 챔버(100)는 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140)을 가진다. 처리실(120)은 플라즈마에 의해 기판(W)이 처리되는 공간(121)을 제공한다. 플라즈마 발생실(140)은 공정 가스로부터 플라즈마가 발생되는 공간(149)을 제공한다.
처리실(120)은 내부에 상부가 개방된 공간(121)을 가진다. 처리실(120)은 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 처리실(120)의 측벽에는 개구(도시되지 않음)가 형성된다. 기판(W)은 개구를 통하여 처리실(120) 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 처리실(120)의 바닥면에는 배기 홀(122)이 형성된다. 배기 홀(122)에는 배기 라인(126)이 연결된다. 배기 라인(126)에는 펌프(128)가 설치된다. 펌프(128)는 처리실(120) 내 압력을 공정 압력으로 조절한다. 처리실(120) 내 잔류 가스 및 반응 부산물은 배기 라인(126)을 통해 처리실(120) 외부로 배출된다. 처리실(120)의 외측에 월 히터(129)가 제공될 수 있다. 월 히터(129)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 월 히터(129)는 공정 챔버(100)의 외벽 내부에 제공될 수 있다.
플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 외부에 위치한다. 일 예에 의하면, 플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 상부에 위치되며 처리실(120)에 결합된다. 플라즈마 발생실(140)은 가스 포트(142), 방전실(144), 확산실(146) 그리고 탑 리드(top lid)을 가진다. 가스 포트(142), 방전실(144), 그리고 확산실(146), 탑 리드(148)은 위에서부터 아래를 향하는 방향으로 순차적으로 제공된다. 가스 포트(142)는 외부로부터 가스를 공급받는다. 방전실(144)은 중공의 원통 형상을 가진다. 상부에서 바라볼 때 방전실(144) 내 공간(149)은 처리실(120) 내 공간(121)보다 좁게 제공된다. 방전실(144) 내에서 가스로부터 플라즈마가 발생된다. 확산실(146)은 방전실(144)에서 발생된 플라즈마를 처리실(120)로 공급한다. 확산실(146) 내 공간은 아래로 갈수록 점진적으로 넓어지는 부분을 가진다. 탑 리드(148)의 하단은 처리실(120)의 상단과 결합되며, 이들 사이에는 외부와의 밀폐를 위해 실링 부재(도시되지 않음)가 제공된다.
공정 챔버(100)는 도전성 재질로 제공된다. 공정 챔버(100)는 접지라인(123)을 통해 접지될 수 있다.
지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 지지판(220)과 지지축(240)을 가진다. 지지판(220)은 공간(121) 내에 위치되며 원판 형상으로 제공된다. 지지판(220)은 지지축(240)에 의해 지지된다. 기판(W)은 지지판(220)의 상면에 놓인다. 지지판(220)의 내부에는 전극(미도시)이 제공되고, 기판(W)은 정전기력에 의해 기판(W)에 지지 될 수 있다. 지지판(220)의 내부에는 가열 부재(222)가 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(222)는 열선으로 제공될 수 있다. 또한, 지지판(220)의 내부에는 냉각 부재(224)가 제공될 수 있다. 냉각 부재(224)는 냉각수가 흐르는 냉각라인으로 제공될 수 있다. 가열 부재(222)는 기판(W)을 기 설정된 온도로 가열하고, 냉각 부재(224)는 기판(W)을 강제 냉각시킨다.
가스 공급 유닛(300)은 제 1 가스 공급 부재(320)와 제 2 가스 공급 부재(340)를 가진다.
제 1 가스 공급 부재(320)는 제 1 가스 공급라인(322) 및 제 1 가스 저장부(324)를 가진다. 제 1 가스 공급라인(322)은 가스 포트(142)에 결합된다. 가스 포트(142)를 통해 공급된 제 1 가스는 방전실(144)로 유입되고, 방전실(144)에서 플라즈마로 여기된다. 제 1 가스는 이불화메탄(CH2F2, Difluoromethane), 질소(N2), 그리고 산소(O2)를 포함할 수 있다. 선택적으로 제 1 가스는 사불화탄소(CF4, Tetrafluoromethane) 등 다른 종류의 가스를 더 포함할 수 있다.
제 2 가스 공급 부재(340)는 제 2 가스 공급라인(342) 및 제 2 가스 저장부(344)를 가진다. 제 2 가스는 제 1 가스로부터 발생된 플라즈마가 처리실(120)로 흐르는 경로 상에 공급된다. 일 예에 의하면, 제 2 가스 공급라인(342)은 후술하는 안테나(420)보다 아래 영역에서 방전실(144)에 결합된다. 제 2 소스 가스는 삼불화질소(NF3, Nitrogen trifluoride)를 포함할 수 있다.
상술한 구조로 인해 제 1 가스는 전력에 의해 직접 플라즈마로 여기되고, 제 2 가스는 제 1 가스와의 반응에 의해 플라즈마로 여기된다.
상술한 예에서 제 1 가스와 제 2 가스의 종류는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 제 2 가스 공급 부재(340)의 제공 없이 제 1 가스 공급 부재(320)만 제공될 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 방전실(144)에서 제 1 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 일 예에 의하면, 플라즈마 소스(400)는 유도 결합형 플라즈마 소스(400)일 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나(420)와 전원(440)을 가진다. 안테나(420)는 방전실(144)의 외부에 제공되며 방전실(144)을 복수 회 감싸도록 제공된다. 안테나(420)의 일단은 전원(440)에 연결되고, 타단은 접지된다. 전원(440)은 안테나(420)에 전력을 인가한다. 일 예에 의하면, 전원(440)은 안테나(420)에 고주파 전력을 인가할 수 있다.
배플(500)은 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140) 사이에 위치된다. 배플(500)은 플라즈마가 기판(W)에 공급될 때 처리실(120) 내 전체 영역에서 플라즈마의 밀도와 흐름을 균일하게 유지한다. 배플(500)은 접지된다. 일 예에 의하면, 배플(500)은 공정 챔버(100)에 접촉되도록 제공되어, 공정 챔버(100)를 통해 접지될 수 있다. 선택적으로 배플(500)은 별도의 접지 라인에 직접 연결될 수 있다. 따라서 배플(500)에 의해 라디칼은 처리실(120)로 공급되고, 이온과 전자는 처리실(120) 내로 유입이 방해된다.
배플(500)은 공정 챔버(100)에 고정된다. 일 예에 의하면, 배플(500)은 탑 리드(148)의 하단에 결합될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 배플(500)의 일 실시 예를 보여준다. 도 2는 배플(500)이 탑 리드에 결합된 상태를 보여주는 단면도이고, 도 3은 요부 확대 단면도이며, 도 4는 배플(500)이 분리된 상태를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 배플(500)은 분사 판(520)과 고정 링(540) 그리고 스크래치 방지구(580)를 포함한다.
분사 판(520)은 원판 형상으로 제공된다. 분사 판(520)은 대체로 기판(W)과 유사한 직경으로 제공될 수 있다. 분사 판(520)에는 그 상단부터 하단까지 연장되는 분사 홀들(522)이 형성된다. 분사 홀들(522)은 분사 판(520)의 각 영역에 대체로 동일한 밀도로, 그리고 동일한 직경으로 형성될 수 있다. 선택적으로 분사 홀들(522)은 분사 판(520)의 영역에 따라 상이한 밀도로 형성될 수 있다. 또한, 분사 홀들(522)은 분사 판(520)의 영역에 따라 상이한 직경으로 형성될 수 있다. 플라즈마는 분사 홀(522)을 통해 플라즈마 발생실(140)에서 처리실(120)로 공급된다.
고정 링(540)은 분사 판(520)에 결합된다. 고정 링(540)은 링 형상을 가지며 분사 판(520)을 감싸도록 제공될 수 있다. 고정 링(540)에는 제2체결 홀(544)들이 형성된다. 제2체결 홀(544)은 고정 링(540)의 길이 방향을 따라 균일한 간격으로 복수 개 제공된다. 제2체결 홀(544)은 상하 방향으로 관통된 통공으로 제공될 수 있다. 제2체결 홀(544)의 내주 면에는 나사 산이 형성될 수 있다. 배플(500)은 제2체결 홀(544)을 통해 삽입되는 제2체결 부재(504)들에 의해 공정 챔버(100)에 고정된다. 제2체결 부재(504)로는 나사가 사용될 수 있다.
실험에 의하면, 석영(quartz), 알루미나(Al2O3), 알루미늄(Al), 그리고 양극 처리된 알루미늄(Anodizing Al) 각각의 단일 재질로 된 배플에 대해 라디칼 통과량을 측정했을 때, 석영, 알루미늄, 양극 처리된 알루미늄, 그리고 알루미나의 순서대로 라디칼 통과량이 우수하였다. 그러나 라디칼 통과량이 우수한 석영 재질의 배플에 체결 홀을 가공했을 때 석영은 취성에 약해서 잘 깨진다. 실험에 의하면, 석영, 알루미나, 알루미늄, 그리고 양극 처리된 알루미늄 각각의 단일 재질로 된 배플에 대해 취성을 측정하였을 때, 알루미늄, 양극 처리된 알루미늄, 알루미나, 그리고 석영 순으로 취성에 강하였다.
본 발명의 실시 예에서, 분사 판(520)에는 분사 홀(522)이 형성되므로 라디칼을 잘 통과시켜야 한다. 또한, 고정 링(540)에는 제1체결 홀(542)이 형성되므로 가공이 쉬워야 한다. 또한, 고정 링(540)은 분사 판(520)을 감싸도록 제공되어 배플(500)의 외형을 이루므로 취급이 쉬어야 한다. 따라서 분사 판(520)은 고정 링(540)에 비해 상대적으로 라디칼 통과량이 많은 제 1 재질로 제공된다. 또한, 고정 링(540)은 분사 판(520)에 비해 상대적으로 취성이 강한 제 2 재질로 제공된다. 예컨대, 제 1 재질은 석영 또는 석영을 포함하는 재질이고, 제 2 재질은 알루미늄, 양극 처리된 알루미늄, 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 재질 일 수 있다. 그러나 고정 링(540) 및 분사 판(520)의 재질은 상술한 예로 한정되지 않으며, 라디칼 통과량 및 취성을 고려하여 다양하게 선택될 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 고정 링(540)은 상부 링(550)과 베이스 링(560)을 가진다.
상부 링(550)과 베이스 링(560)은 각각 환형의 링 형상으로 제공된다.
베이스 링(560)은 링 바디(562)와 받침 리브(564)를 포함한다. 링 바디(562)는 분사 판(520)을 둘러쌀 수 있도록 분사 판(520)보다 큰 직경을 갖는다. 받침 리브(564)는 환형의 링 형상으로 링 바디(562)의 내측면 하단으로부터 내측으로 돌출되어 형성된다. 받침 리브(564)에는 분사 판(520)의 가장자리가 놓여지게 된다. 받침 리브(564)의 상면에는 제1체결 부재(502)가 체결되는 제1체결홀(542)들이 형성된다. 제1체결홀(542)들은 받침 리브(564)의 길이 방향을 따라 균일한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 제1체결홀(542)의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 한편, 제2체결 홀(542)들은 링 바디(562)의 저면에 형성된다.
상부 링(550)은 링 바디(562)의 내측면에 위치된다. 상부 링(550)의 외경은 분사 판(520)의 직경보다 크고, 상부 링(550)의 내경은 분사 판(520)의 직경보다 작게 제공될 수 있다. 상부 링(550)과 스크래치 방지구(580)에는 제1체결홀(542)에 체결될 제1체결 부재(502)가 삽입되는 제1관통구(551)와 제2관통구(589,587)가 각각 형성될 수 있다. 제1,2관통구(551,589,587)는 상하 방향으로 관통된 통공 형태로 제공될 수 있다. 제1체결부재(502)는 상부 링(550)의 제1관통구(551), 제2시트 및 바디의 제2관통구(589,587)을 통해 받침 리브의 제1체결홀(542)에 체결될 수 있다.
도 5 및 도 6 그리고 도 7은 스크래치 방지구를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 스크래치 방지구(580)는 분사 판(520)이 고정 링(540)과 직접 접촉되지 않도록 분사 판(520)과 고정 링(540) 사이에 제공될 수 있다. 스크래치 방지구(580)들은 분사 판(520)의 가장자리를 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다.
일 예에 따르면, 스크래치 방지구(580)는 분사 판(520)의 가장자리 측면을 지지하는 바디(582)와 분사 판(520)의 가장자리 저면을 지지하는 제1시트(584) 그리고 제1시트(584)와 대향되게 제공되며, 분사 판(520)의 가장자리 상면을 지지하는 제2시트(588)를 포함할 수 있다.
분사 판(520)은 가장자리 측면에 스크래치 방지구(580)의 바디(582)가 삽입되는 오목하게 형성된 요홈(524)들을 갖는다. 일 예로, 요홈(524)은 반호 형상으로 이루어질 수 있다. 바디(582)는 그 평단면 형상이 요홈(524)의 형상과 동일한 반호 형상으로 형성될 수 있다.
분사 판(520)은 측면이 120도 간격으로 반호 형상의 바디(582)에 의해 지지됨으로써, 공정 진행시 진동 및 수축팽창에 의해 발생될 수 있는 분사 판(520)의 위치 틀어짐 현상을 방지할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 분사판이 화살표 방향으로 이동되는 것을 스크래피 방지구에 의해 차단될 수 있다.
제1시트(584)는 바디(582)와 일체형으로 이루어지고, 제2시트(588)는 바디(582)의 상단에 위치되며, 제1체결부재(502)에 의해 고정될 수 있다. 다른 예로, 제1시트와 바디 그리고 제2시트는 하나의 일체형으로 제공될 수 있다.
스크래치 방지구(580)는 테프론 또는 PEEK 재질로 이루어짐으로써, 배플(500)에서 발생할 수 있는 스크래치 뿐만 아니라 에싱 공정 챔버의 고질적인 문제인 아킹(arcing)과 스크래치를 방지할 수 있다.
상기와 같이, 분사 판(520)은 베이스 링(560)과 상부 링(550) 사이에 스크래치 방지구(580)들을 매개체로 하여 설치될 수 있다. 또한, 분사 판(520)은 저면이 베이스 링의 받침 리브(562)로부터 제1시트(584)의 두께 만큼 이격되어 위치될 수 있으며, 분사 판(520)의 상면은 상부 링(550)으로 부터 제2시트(588)의 두께 만큼 이격되어 위치될 수 있다. 따라서, 분사 판(520)과 고정 링(540) 사이에서 발생될 수 있는 아킹 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상부 링(550)의 제1관통구(551)에는 캡(508)이 설치될 수 있다. 캡(508)은 상부 링(550)에 형성된 제1관통구(551)에 위치한 제1체결볼트(502)가 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지하기 위해 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 공정 챔버 120 : 처리실
140 : 플라즈마 발생실 200 : 지지 유닛
300 : 가스 공급 유닛 400 : 플라즈마 소스
500 : 배플 520 : 분사 판
540 : 고정 링 580 : 스크래치 방지구

Claims (26)

  1. 반응실 및 상기 반응실의 상부에 제공된 플라즈마 발생실을 가지는 공정 챔버;
    상기 반응실 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 플라즈마 발생실로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 플라즈마 발생실로 공급된 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;
    상기 반응실과 상기 플라즈마 발생실 사이에 위치되며, 상기 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마를 상기 반응실로 공급하도록 제공되는 복수의 분사 홀이 형성된 배플 유닛을 구비하되,
    상기 배플 유닛은,
    상기 분사 홀이 형성된 분사 판;
    상기 분사 판의 둘레에 위치되며 상기 분사 판이 결합되는, 그리고 상기 공정 챔버에 고정되는 고정 링; 및
    상기 분사 판이 상기 고정 링과 직접 접촉되지 않도록 상기 분사 판과 상기 고정 링 사이에 제공되는 스크래치 방지구들을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크래치 방지구는
    상기 분사 판의 가장자리 측면을 지지하는 바디;
    상기 분사 판의 가장자리 저면을 지지하는 제1시트; 및
    상기 제1시트와 대향되게 제공되며, 상기 분사 판의 가장자리 상면을 지지하는 제2시트를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분사 판은
    가장자리 측면에 상기 바디가 삽입되도록 오목하게 형성된 요홈을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 요홈은 반호 형상으로 이루어지며,
    상기 바디는 그 평단면 형상이 상기 요홈의 형상과 동일한 반호 형상으로 이루어지는 기판 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1시트는 상기 바디와 일체형으로 이루어지고, 상기 제2시트는 상기 바디의 상단에 볼트 체결되는 기판 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 링은,
    제1체결볼트에 의해 상기 공정 챔버에 체결되고, 상기 분사 판의 가장자리가 놓여지는 받침 리브가 내측면으로부터 연장되어 형성된 베이스 링;
    상기 베이스 링에 놓여진 상기 분사 판의 가장자리 상면에 놓여지고, 제2체결볼트에 의해 상기 베이스 링에 체결되는 상부 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 받침 리브의 상면에는 상기 제2체결볼트가 체결되는 제1체결홀이 형성되고,
    상기 상부 링과 상기 스크래치 방지구에는 상기 제1체결홀에 체결될 상기 제2체결볼트가 삽입 관통되는 제1관통구와 제2관통구가 형성되는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상부 링에 형성된 제1관통구에 위치한 상기 제1체결볼트가 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지하기 위한 세라믹 재질의 캡을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2관통구는 상기 제2시트와 상기 바디를 관통하여 형성되는 기판 처리 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 분사 판은
    상기 베이스 링과 상기 상부 링 사이에 상기 스크래치 방지구들을 매개체로 하여 설치되는 제공되는 기판 처리 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1시트는 상기 받침 리브와 상기 분사 판의 가장자리 저면 사이에 제공되고,
    상기 제2시트는 상기 분사 판의 가장자리 상면과 상기 상부 링 사이에 제공되며,
    상기 바디는 상기 분사 판의 가장자리 측면과 상기 베이스 링의 내측면 사이에 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 분사 판은 제 1 재질로 제공되고,
    상기 고정 링은 상기 제 1 재질과 상이한 제 2 재질로 제공되며,
    상기 스크래치 방지구는 상기 제1,2재질과 상이한 제3재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 재1재질은 석영(SiO2)을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2재질은 알루미늄(Al) 또는 양극 처리된 알루미늄(Anodizing Al)을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제3재질은 테프론 또는 PEEK를 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  16. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 제공되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 지지 유닛의 상부에 배치되며, 플라즈마가 통과하는 분사 홀이 형성된 배플을 구비하되,
    상기 배플은,
    상기 분사 홀이 형성된 분사 판;
    상기 공정 챔버에 고정되고, 상기 분사 판의 가장자리가 놓여지는 받침 리브가 내측면으로부터 연장되어 형성된 베이스 링;
    상기 베이스 링에 놓여진 상기 분사 판의 가장자리 상면에 놓여지고, 상기 베이스 링에 체결되는 상부 링;
    상기 받침 리브와 상기 분사 판의 가장자리 저면 사이에 소정 간격으로 제공되는 제1시트;
    상기 제1시트와 일체로 제공되고, 상기 분사 판의 가장자리 측면과 상기 베이스 링의 내측면 사이에 제공되는 바디; 및
    상기 제1시트와 대향되도록 상기 상부 링과 상기 분사 판의 가장자리 상면 사이에 제공되는 제2시트를 포함하는 기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 분사 판은
    가장자리 측면에 상기 바디가 삽입되도록 오목하게 형성된 요홈을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 요홈은 반호 형상으로 이루어지며,
    상기 바디는 그 평단면 형상이 상기 요홈의 형상과 동일한 반호 형상으로 이루어지는 기판 처리 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 분사 판은 석영(SiO2)을 포함하는 재질로 제공되고,
    상기 베이스 링과 상기 상부 링은 알루미늄(Al) 또는 양극 처리된 알루미늄(Anodizing Al)을 포함하는 재질로 제공되며,
    상기 제1시트와 상기 바디 그리고 상기 제2시트는 테프론 또는 PEEK를 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  20. 플라즈마를 이용한 플라즈마 기판 처리 장치에 있어서:
    상기 플라즈마가 기판으로 공급하도록 제공되는 배플을 구비하되,
    상기 배플은
    상하로 관통된 홀이 형성된 분사 판;
    상기 분사 판에 결합되며 상기 분사 판을 감싸도록 제공되는, 그리고 외부 구조물과 고정을 위한 고정홀이 형성된 고정 링; 및
    상기 분사 판이 상기 고정 링과 직접 접촉되지 않도록 상기 분사 판과 상기 고정 링 사이에 소정 간격으로 제공되는 스크래치 방지구들을 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 고정 링은
    제1체결볼트에 의해 상기 외부 구조물에 고정되고, 상기 분사 판의 가장자리가 놓여지는 받침 리브가 내측면으로부터 연장되어 형성된 베이스 링; 및
    상기 베이스 링에 놓여진 상기 분사 판의 가장자리 상면에 놓여지고, 제2체결볼트에 의해 상기 베이스 링에 체결되는 상부 링을 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 스크래치 방지구는
    상기 받침 리브와 상기 분사 판의 가장자리 저면 사이에 소정 간격으로 제공되는 제1시트;
    상기 제1시트와 일체로 제공되고, 상기 분사 판의 가장자리 측면과 상기 베이스 링의 내측면 사이에 제공되는 바디; 및
    상기 제1시트와 대향되도록 상기 상부 링과 상기 분사 판의 가장자리 상면 사이에 제공되는 제2시트를 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 분사 판은
    가장자리 측면에 상기 바디가 삽입되도록 오목하게 형성된 요홈을 더 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 요홈은 반호 형상으로 이루어지며,
    상기 바디는 그 평단면 형상이 상기 요홈의 형상과 동일한 반호 형상으로 이루어지는 플라즈마 기판 처리 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 받침 리브의 상면에는 상기 제2체결볼트가 체결되는 제1체결홀이 형성되고,
    상기 상부 링과 상기 스크래치 방지구에는 상기 제1체결홀에 체결될 상기 제2체결볼트가 삽입 관통되는 제1관통구와 제2관통구가 형성되는 플라즈마 기판 처리 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 상부 링에 형성된 제1관통구에 위치한 상기 제1체결볼트가 플라즈마 환경에 노출되는 것을 방지하기 위한 세라믹 재질의 캡을 더 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치.
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