KR102281236B1 - 플라즈마 세정장치 및 이를 구비한 반도체 공정설비 - Google Patents

Abstract

플라즈마 세정장치는 금속 챔버, 유전체, 고전압 전극, 및 접지 전극을 포함한다. 금속 챔버는 제1 진공관과 제2 진공관 사이에 설치되며, 적어도 하나의 개구를 포함한다. 유전체는 개구를 막도록 금속 챔버에 기밀 상태로 설치되고, 고전압 전극은 유전체의 외면에 위치한다. 접지 전극은 금속 챔버의 내면 중 제1 진공관과 유전체 사이 부분에 고정된 고정부와, 고정부로부터 제2 진공관을 향해 확장되어 유전체와 거리를 두고 마주하는 대향부를 포함하며, 제1 진공관을 향한 플라즈마의 확산을 억제한다.

Description

플라즈마 세정장치 및 이를 구비한 반도체 공정설비 {PLASMSA CLEANING APPRATUS AND SEMICONDUCTOR PROCESS EQUIPMENT WITH THE SAME}

본 발명은 플라즈마 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공관과 진공펌프의 세정을 위한 플라즈마 세정장치에 관한 것이다.

반도체 공정은 공정챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복 수행함으로써 특정 패턴의 반도체 칩을 제조하는 공정이다. 이때 공정챔버는 진공관에 의해 진공펌프와 연결되어 내부가 진공으로 배기된다.

공정챔버에서 배출되는 공정가스에는 미분해 전구체와 공정 부산물이 포함되어 있으며, 이들은 시간이 흐름에 따라 진공관과 진공펌프에 누적되어 이들의 수명을 단축시킨다. 더욱이 최근 공정 미세화에 따라 사용되는 전구체의 양이 많아지면서 진공관과 진공펌프의 교체 주기가 빨라지고 있다.

진공관의 특정 부위에 플라즈마를 발생시켜 세정가스로부터 불소 라디칼 또는 염소 라디칼을 생성하고, 이 라디칼들을 이용하여 진공관과 진공펌프에 누적된 미분해 전구체와 공정 부산물을 가스화하는 플라즈마 세정장치가 공지되어 있다. 공지의 플라즈마 세정장치에서 고전압 전극은 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받으며, 유전체에 의해 보호된다.

한편, 플라즈마의 확산은 압력이 낮을수록 잘 일어나므로, 진공관의 압력이 낮거나 공정챔버와 플라즈마 세정장치가 가깝게 위치하는 경우, 공정챔버의 내부로 플라즈마가 침투할 수 있다. 공정챔버의 플라즈마 침투는 공정의 증착률, 식각률, 및 공정 균일도에 큰 영향을 미친다.

본 발명은 진공관과 진공펌프의 세정을 위한 플라즈마 세정장치에 있어서, 공정챔버를 향한 플라즈마 확산을 억제함과 동시에 진공펌프를 향한 플라즈마 확산을 원활하게 하는 플라즈마 세정장치 및 이를 구비한 반도체 공정설비를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 세정장치는 금속 챔버, 유전체, 고전압 전극, 및 접지 전극을 포함한다. 금속 챔버는 공정챔버와 연결된 제1 진공관과, 진공펌프와 연결된 제2 진공관 사이에 설치되며, 적어도 하나의 개구를 포함한다. 유전체는 개구를 막도록 금속 챔버에 기밀 상태로 설치된다. 고전압 전극은 유전체의 외면에 위치한다. 접지 전극은 금속 챔버의 내면 중 제1 진공관과 유전체 사이 부분에 고정된 고정부와, 고정부로부터 제2 진공관을 향해 확장되어 유전체와 거리를 두고 마주하는 대향부를 포함하며, 제1 진공관을 향한 플라즈마의 확산을 억제한다.

금속 챔버의 적어도 일부는 다각통 형상으로 이루어질 수 있고, 접지 전극은 금속 챔버를 구성하는 복수의 면 중 적어도 한 면의 안쪽에 위치할 수 있으며, 사각의 판형으로 이루어질 수 있다. 고정부의 두께는 대향부의 두께보다 클 수 있고, 대향부는 고정부의 내면 하단에서 제2 진공관을 향해 확장될 수 있다.

금속 챔버를 정면에서 보았을 때, 접지 전극의 가로 폭은 유전체의 가로 폭보다 작을 수 있고, 고전압 전극의 가로 폭보다 클 수 있으며, 접지 전극의 좌우측 가장자리와 하측 가장자리는 고전압 전극과 유전체의 가장자리 사이에 대응하여 위치할 수 있다. 유전체와 대향부 사이의 방전 공간은 고정부에 의해 위쪽으로 막히면서 아래쪽으로 제2 진공관과 통하는 형상일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 세정장치는 금속 챔버, 관형의 제1 유전체, 고전압 전극, 및 관형의 제2 유전체를 포함한다. 금속 챔버는 공정챔버와 연결된 제1 진공관과, 진공펌프와 연결된 제2 진공관 사이에 설치된다. 제1 유전체는 금속 챔버에 기밀 상태로 설치되며, 고전압 전극은 제1 유전체의 외면에 위치한다. 제2 유전체는 금속 챔버의 내측에서 제1 진공관과 제1 유전체 사이에 위치하며, 제1 진공관과 고전압 전극 사이의 방전 경로를 늘려 제1 진공관을 향한 플라즈마 확산을 억제한다.

금속 챔버는 제1 진공관에 결합된 제1 챔버와, 제2 진공관에 결합된 제2 챔버로 구분될 수 있고, 제1 유전체는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 연결 설치될 수 있다. 제1 챔버의 내경과 제1 유전체의 내경은 제1 및 제2 진공관 각각의 내경보다 클 수 있다. 제2 챔버의 상단측 내경은 제1 유전체의 내경과 같을 수 있고, 제2 챔버의 하단측 내경은 제2 진공관의 내경과 같을 수 있다.

제2 챔버의 내면은 제2 진공관을 향할수록 내경이 작아지는 경사면으로 구성될 수 있다. 다른 한편으로, 제2 챔버의 내면은 제1 유전체의 내경과 같은 내경을 가지는 제1 수직면과, 제2 진공관의 내경과 같은 내경을 가지는 제2 수직면과, 제1 수직면과 제2 수직면을 연결하는 수평면으로 구성될 수 있다.

제2 유전체의 두께는 제1 유전체의 두께보다 클 수 있고, 제2 유전체의 내경은 제1 유전체의 내경보다 작을 수 있으며, 제2 유전체의 하측 단부는 제1 유전체의 상측 단부와 접하여 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 공정설비는 공정챔버와 진공펌프 및 전술한 구성의 플라즈마 세정장치를 포함한다. 공정챔버에서는 증착 공정이 진행되고, 진공펌프는 제1 진공관 및 제2 진공관에 의해 공정챔버와 연결되며, 공정챔버의 내부를 배기시킨다. 플라즈마 세정장치는 제1 진공관과 제2 진공관 사이에 설치되고, 세정가스를 플라즈마로 분해하여 진공관과 진공펌프에 누적된 공정 부산물을 세정한다.

본 발명의 플라즈마 세정장치는 공정가스의 흐름을 저해하지 않으면서 방전 공간 중 공정챔버를 향한 상측 공간의 플라즈마 발생과 확산을 억제하는 내부 구성을 가진다. 본 발명의 플라즈마 세정장치는 진공관과 진공펌프에 누적된 공정 부산물을 세정하여 진공관과 진공펌프의 사용 수명을 늘림과 동시에 공정챔버를 향한 플라즈마의 확산을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 사시도이다.
도 3과 도 5는 도 2에 도시한 플라즈마 세정장치의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 플라즈마 세정장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 사시도이다.
도 7과 도 8은 도 6에 도시한 플라즈마 세정장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정설비의 구성도이다.

도 1을 참고하면, 반도체 공정설비(100)는 증착과 식각 등의 공정이 이루어지는 공정챔버(11)와, 진공관(12, 13)에 의해 공정챔버(11)와 연결되며 공정챔버(11)의 내부를 진공으로 배기시키는 진공펌프(14)와, 진공관(12, 13)에 연결 설치된 플라즈마 세정장치(200)를 포함한다.

진공관(12, 13)은 공정챔버(11)에 접속된 제1 진공관(12)과, 진공펌프(14)에 접속된 제2 진공관(13)으로 구분되며, 플라즈마 세정장치(200)는 제1 진공관(12)과 제2 진공관(13) 사이에 연결 설치된다.

공정챔버(11)의 증착 공정은 전구체와 반응가스를 주입하여 박막을 만드는 증착 단계와, 공정챔버(11)에 잔류하는 미분해 전구체와 공정 부산물을 공정챔버(11) 밖으로 배출하는 퍼지 단계로 구성된다. 이때 미분해 전구체와 공정 부산물의 극히 일부는 공정챔버(11)의 내벽에 붙어 잔류하며, 이들을 제거하기 위해 증착 단계와 퍼지 단계를 수회 진행한 이후 세정 단계를 진행하게 된다.

세정 단계에서는 불소 또는 염소를 포함한 세정가스가 리모트 플라즈마에 의해 불소 라디칼 또는 염소 라디칼로 분해되어 공정챔버(11) 내에 주입되며, 이들 라디칼이 공정챔버(11)의 내벽에 남아 있는 미분해 전구체와 공정 부산물을 가스로 변환시킨다. 그런데 공정챔버(11)에 주입된 불소 라디칼 또는 염소 라디칼의 극히 일부만 공정챔버(11)의 세정에 소모되고, 대부분은 공정챔버(11) 밖으로 배출되며, 배출된 라디칼들은 진공관(12, 13)과의 충돌에 의해 재결합되어 가스가 된다.

플라즈마 세정장치(200)는 재결합된 불소 또는 염소 가스를 다시 플라즈마로 분해하여 세정 능력이 우수한 불소 라디칼 또는 염소 라디칼을 생성하며, 이 라디칼들을 이용하여 진공관(12, 13)과 진공펌프(14)에 축적되어 있는 미분해 전구체와 공정 부산물을 세정한다. 플라즈마 세정장치(200)는 공정챔버(11)와 연계되어 공정챔버(11)의 세정 단계에서 플라즈마를 온(on)시킬 수 있다.

다른 한편으로, 제1 진공관(12) 중 플라즈마 세정장치(200)의 전단에 세정가스 주입관(도시하지 않음)이 설치될 수 있다. 이 경우 플라즈마 세정장치(200)는 플라즈마 작동을 공정챔버(11)와 연계시키지 않고, 세정가스 주입관을 통해 공급받은 세정가스를 플라즈마로 분해하여 플라즈마 세정을 진행할 수 있다.

한편, 진공관(12, 13)과 진공펌프(14)의 온도가 낮을 경우, 미분해 전구체는 액체로 상변화를 일으키고, 공정 부산물과 함께 진공관(12, 13)과 진공펌프(14)에 엉겨붙어 이들의 수명을 단축시킨다. 히터(15)는 진공관(12, 13)의 외벽에 부착된 히팅 테이프(heating tape) 등으로 구성될 수 있으며, 진공관(12, 13)의 온도를 높여 미분해 전구체가 액체로 상변화를 일으키는 것을 억제한다.

반도체 공정설비(100)는 플라즈마 세정장치(200)에 의해 진공관(12, 13)과 진공펌프(14)에 누적된 미분해 전구체와 공정 부산물을 효과적으로 세정하여 이들의 사용수명을 늘릴 수 있으며, 그 결과 반도체 공정효율을 높일 수 있다. 플라즈마 세정장치(200)는 다음에 설명하는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 플라즈마 세정장치 중 어느 하나로 구성된다.

이하, 플라즈마 세정장치의 상세 구조와 작용에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 플라즈마 세정장치의 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시한 플라즈마 세정장치의 정면도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 세정장치(201)는 제1 진공관(12)과 제2 진공관(13) 사이에 연결 설치된 금속 챔버(20)와, 금속 챔버(20)에 설치된 유전체(30)와, 유전체(30)의 외면에 위치하는 고전압 전극(40)과, 금속 챔버(20)의 내측에서 제1 진공관(12)과 유전체(30) 사이에 설치된 접지 전극(50)을 포함한다.

제1 및 제2 진공관(12, 13)은 원통 형상일 수 있고, 금속 챔버(20)는 전체가 원통 형상이거나, 원통 형상과 다각통(예를 들어 사각통) 형상이 조합된 구성으로 이루어질 수 있다. 금속 챔버(20)의 내부 공간은 제1 및 제2 진공관(12, 13)의 내부와 통해 있다.

제1 진공관(12)은 하측 단부에 원형의 제1 플랜지(121)를 구비할 수 있고, 제2 진공관(13)은 상측 단부에 원형의 제2 플랜지(131)를 구비할 수 있다. 금속 챔버(20)는 제1 플랜지(121)에 결합된 원형의 제1 접속부(21)와, 제2 플랜지(131)에 결합된 원형의 제2 접속부(22)와, 제1 접속부(21)와 제2 접속부(22) 사이에 위치하는 사각형의 챔버 본체(23)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 접속부(21, 22)는 금속 챔버(20)의 플랜지로 기능하며, 금속 챔버(20)가 제1 및 제2 진공관(12, 13)에 기밀 상태로 결합할 수 있도록 한다. 챔버 본체(23)에는 적어도 두 개의 개구(231)가 위치한다. 예를 들어, 네 개의 개구(231)가 챔버 본체(23)의 네 면에 하나씩 위치할 수 있다.

유전체(30)는 챔버 본체(23)의 개구(231)를 막도록 챔버 본체(23)에 기밀 상태로 설치된다. 유전체(30)는 유리, 석영, 알루미나 등으로 제작될 수 있다. 고전압 전극(40)은 유전체(30)의 외면에 위치하며, 유전체(30)보다 작은 크기로 제작되어 가장자리를 따라 챔버 본체(23)와 거리를 두고 위치한다. 개구(231)와 유전체(30) 및 고전압 전극(40)은 사각형일 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다.

고전압 전극(40)은 전원(41)과 연결되어 플라즈마 발생을 위한 구동 전압을 인가받는다. 구동 전압은 교류(AC) 전압 또는 고주파(RF) 전압일 수 있다. 복수의 고전압 전극(40)은 동일 전원에 연결되거나 각자의 전원에 연결될 수 있다.

접지 전극(50)은 금속 챔버(20)의 내측에서 제1 진공관(12)과 유전체(30) 사이에 설치되며, 고전압 전극(40)과의 전압 차에 의해 금속 챔버(20) 내부에 플라즈마 방전을 일으킴과 동시에 제1 진공관(12)을 향한 플라즈마 확산을 억제하는 기능을 한다. 접지 전극(50)은 사각의 금속판으로서, 유전체(30)의 내측에 위치한다.

구체적으로, 접지 전극(50)은 제1 진공관(12)과 유전체(30) 사이의 챔버 본체(23)에 고정된 고정부(51)와, 고정부(51)로부터 제2 진공관(13)을 향해 확장되어 유전체(30)와 마주하는 대향부(52)를 포함한다. 고정부(51)는 제1 접속부(21)와 유전체(30) 사이의 챔버 본체(23)의 내벽에 고정될 수 있으며, 대향부(52)는 수평 방향을 따라 유전체(30)와 소정의 거리를 두고 위치한다.

도 3을 참고하면, 플라즈마 세정장치(201)를 단면에서 보았을 때, 고정부(51)는 대향부(52)보다 큰 두께를 가질 수 있고, 대향부(52)는 고정부(51)의 내면 하단에서 제2 진공관(13)을 향해 확장될 수 있다. 그리고 챔버 본체(23)의 두께는 유전체(30)의 두께보다 클 수 있고, 유전체(30)가 챔버 본체(23)의 가운데에 고정 설치될 수 있다. 이러한 구성에 의해 수평 방향을 따라 유전체(30)와 대향부(52) 사이의 간격을 확보할 수 있다.

도 4를 참고하면, 플라즈마 세정장치(201)를 정면에서 보았을 때, 접지 전극(50)의 가로 폭은 유전체(30)의 가로 폭보다 작을 수 있고, 고전압 전극(40)의 가로 폭보다 클 수 있다. 접지 전극(50)의 좌측 가장자리와 우측 가장자리 및 하측 가장자리는 고전압 전극(40)과 유전체(30)의 가장자리 사이에 대응하여 위치할 수 있다.

이러한 접지 전극(50)은 충분한 방전 면적을 확보하면서 플라즈마가 좌우 양쪽 및 아래 방향으로 원활하게 확산되도록 할 수 있다. 도 4에 표시된 화살표는 플라즈마의 확산 방향을 나타낸다.

다시 도 3을 참고하면, 접지 전극(50)의 고정부(51) 내면과, 챔버 본체(23)의 내면 중 유전체(30)와 접하는 부분과, 제2 접속부(22)의 내면은 경사면으로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 방전이 일어나는 공간에 뾰족한 금속 부분이 없도록 하여 아크 발생을 억제하고, 플라즈마 확산을 원활하게 가이드하는 기능을 한다.

도 5는 도 2에 도시한 플라즈마 세정장치의 단면도로서, 플라즈마 영역을 개략적으로 도시하였다.

도 1과 도 5를 참고하면, 공정챔버(11)의 세정 단계에서 고전압 전극(40)에 구동 전압이 인가될 수 있다. 고전압 전극(40)에 구동 전압이 인가되면 고전압 전극(40)과 접지 전극(50)의 전압 차에 의해 유전체(30)와 접지 전극(50)의 대향부(52) 사이 공간에 플라즈마(P)가 발생한다.

플라즈마(P)는 공정챔버(11)의 세정에 소모되지 않고 배출된 세정가스를 분해하여 세정능력이 우수한 불소 라디칼 또는 염소 라디칼을 생성하며, 플라즈마 세정장치(201)는 이 라디칼들을 이용하여 진공관(12, 13)과 진공펌프(14)에 축적되어 있는 미분해 전구체와 공정 부산물을 가스화한다.

이때 유전체(30)와 대향부(52) 사이의 공간은 접지 전극(50)의 고정부(51)에 의해 위가 막혀 있고, 아래로는 장애물 없이 제2 진공관(13)과 바로 통해 있다. 따라서, 플라즈마(P)는 유전체(30)와 접지 전극(50)의 대향부(51) 사이 공간, 금속 챔버(20)의 내부 공간 중 접지 전극(50)의 아래에 해당하는 부분, 및 제2 진공관(13)의 내부에 걸쳐 대략 유(U)자 모양으로 형성된다.

즉, 플라즈마 세정장치(201)가 구현하는 플라즈마(P)는 접지 전극(50)의 고정부(51)에 의해 공정챔버(11)가 위치하는 윗방향으로 확산이 억제되고, 진공펌프(14)가 위치하는 아래방향으로는 확산이 원활하게 이루어지는 특성을 가진다.

진공관(12, 13)의 압력이 낮거나 공정챔버(11)와 플라즈마 세정장치가 가깝게 위치하는 경우, 플라즈마 세정장치 작동 시 플라즈마가 공정챔버(11)를 향해 확산되어 공정챔버(11)의 내부로 침투할 수 있다. 제1 실시예의 플라즈마 세정장치(201)는 접지 전극(50)에 의해 방전 공간의 윗부분을 막아 공정챔버(11)를 향한 플라즈마(P)의 확산을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 플라즈마 세정장치의 단면도이다.

도 6과 도 7을 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마 세정장치(202)는 제1 진공관(12)과 제2 진공관(13) 사이에 연결 설치된 금속 챔버(60)와, 금속 챔버(60)에 연결 설치된 제1 유전체(71)와, 제1 유전체(71)의 외면에 위치하는 고전압 전극(80)과, 금속 챔버(60)의 내측에서 제1 진공관(12)과 제1 유전체(71) 사이에 설치된 제2 유전체(72)를 포함한다.

제1 진공관(12)과 금속 챔버(60) 및 제2 진공관(13)은 원통 형상일 수 있으며, 공정가스의 연속된 흐름 경로를 제공한다. 제1 및 제2 진공관(12, 13)은 금속 챔버(60)와 결합되기 위한 각자의 플랜지(121, 131)를 구비할 수 있다. 제1 및 제2 진공관(12, 13)과 금속 챔버(60)는 접지되어 접지 전극으로 기능한다.

금속 챔버(60)는 제1 진공관(12)에 결합된 제1 챔버(61)와, 제2 진공관(13)에 결합된 제2 챔버(62)로 구분될 수 있고, 원통 형상의 제1 유전체(71)가 제1 챔버(61)와 제2 챔버(62) 사이에 연결 설치될 수 있다. 제1 유전체(71)의 상측 단부는 제1 챔버(61)의 하측에 결합되고, 제1 유전체(71)의 하측 단부는 제2 챔버(62)의 상측에 결합된다.

고전압 전극(80)은 제1 유전체(71)의 외면에 위치하며, 수직 방향을 따라 제1 및 제2 챔버(61, 62)와 거리를 두고 위치한다. 고전압 전극(80)은 제1 유전체(71)를 한바퀴 둘러싸는 원통 형상일 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다.

제1 챔버(61)의 내경(d1)과 제1 유전체(71)의 내경(d2)은 제1 및 제2 진공관(12, 13)의 내경(d3)보다 클 수 있다. 그리고 제2 챔버(62)의 내면은 제2 진공관(13)을 향할수록 내경이 작아지는 경사면으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 챔버(62)의 상측 내경(d4)은 제1 유전체(71)의 내경(d2)과 같을 수 있고, 제2 챔버(62)의 하측 내경(d5)은 제2 진공관(13)의 내경(d3)과 같을 수 있다.

제2 유전체(72)는 금속 챔버(60) 중 제1 챔버(61)의 내측에 위치한다. 제2 유전체(72)는 원통 형상으로서, 제1 챔버(61)의 내면과 접하도록 끼워져 제1 챔버(61)와 함께 이중관을 구성한다. 제2 유전체(72)의 두께는 제1 유전체(71)의 두께보다 크고, 제2 유전체(72)의 내경(d6)은 제1 유전체(71)의 내경(d2)보다 작으며, 제1 및 제2 진공관(12, 13)의 내경(d3)과 같을 수 있다.

제2 유전체(72)의 하측 단부는 제1 유전체(71)의 상측 단부와 접하여 위치할 수 있다. 이 경우 수직 방향을 따라 제2 유전체(72)와 제1 유전체(71)가 바로 이어지며, 제1 및 제2 유전체(71, 72)의 내부 공간에서 제1 유전체(71)와 제2 유전체(72) 사이에 금속 부분이 노출되지 않는다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 단면도로서, 플라즈마 영역을 개략적으로 도시하였다.

도 7과 도 8을 참고하면, 공정챔버의 세정 단계에서 고전압 전극(80)에 구동 전압이 인가될 수 있다. 그러면 고전압 전극(80)과 금속 챔버(60)의 전압 차에 의해 제1 유전체(71) 내부에 플라즈마(P)가 발생한다. 공정챔버의 세정에 소모되지 않고 배출된 세정가스는 플라즈마(P)에 의해 세정능력이 우수한 불소 라디칼 또는 염소 라디칼로 분해되어 진공관과 진공펌프에 누적된 미분해 전구체와 공정 부산물을 세정한다.

이때 고전압 전극(80)과 제2 진공관(13) 사이의 방전 경로는 짧은 반면, 고전압 전극(80)과 제1 진공관(12) 사이의 방전 경로는 제2 유전체(72)에 의해 길게 확장되어 있다. 따라서 플라즈마(P)는 제1 유전체(71)의 내부 공간에 집중적으로 발생하며, 제2 유전체(72)의 내부 공간에서는 거의 발생하지 않는다.

이와 같이 제2 유전체(72)는 고전압 전극(80)과 제1 진공관(12)의 방전 경로를 길게 늘려 그 내부에 플라즈마가 생성되는 것을 억제한다. 즉, 제2 유전체(72)는 제1 진공관(12)과 제1 유전체(71) 사이에 플라즈마가 생성되는 것을 억제한다. 따라서 제2 실시예의 플라즈마 세정장치(202)는 제2 유전체(72)를 이용하여 제1 진공관(12)을 향한 플라즈마 확산을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 세정장치의 단면도이다.

도 9를 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마 세정장치(203)에서 제2 챔버(62)의 내면은 계단 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 챔버(62)의 내면은 제1 유전체(71)의 내경과 같은 내경을 가지는 제1 수직면(621)과, 제2 진공관(13)의 내경과 같은 내경을 가지는 제2 수직면(622)과, 제1 수직면(621)과 제2 수직면(622)을 연결하는 수평면(623)으로 구성될 수 있다.

제3 실시예의 플라즈마 세정장치(203)는 제2 챔버(62)의 형상을 제외하고 전술한 제2 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어지며, 중복되는 설명은 생략한다.전술한 제1 내지 제3 실시예의 플라즈마 세정장치(201, 202, 203)에서, 제1 실시예의 접지 전극(50)과 제2 및 제3 실시예의 제2 유전체(72)는 공정가스의 흐름을 저해하지 않으면서 방전 공간 중 공정챔버(11)를 향한 상측 공간의 플라즈마 발생을 억제하는 구성으로 이루어진다.

제1 내지 제3 실시예의 플라즈마 세정장치(201, 202, 203)는 압력이 낮거나 공정챔버(11)와 가깝게 위치하는 조건에서도 공정챔버(11)를 향한 플라즈마의 확산을 효과적으로 억제할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100: 반도체 공정설비 11: 공정챔버
12, 13: 제1, 2 진공관 14: 진공펌프
15: 히터200, 201, 202, 203: 플라즈마 세정장치
20, 60: 금속 챔버 30: 유전체
40, 80: 고전압 전극 50: 접지 전극
51: 고정부 52: 대향부
71: 제1 유전체 72: 제2 유전체

Claims (12)

1. 공정챔버와 연결된 제1 진공관과, 진공펌프와 연결된 제2 진공관 사이에 설치되며, 적어도 하나의 개구를 포함하는 금속 챔버;
   상기 개구를 막도록 상기 금속 챔버에 기밀 상태로 설치되는 유전체;
   상기 유전체의 외면에 위치하는 고전압 전극; 및
   상기 금속 챔버의 내면 중 상기 제1 진공관과 상기 유전체 사이 부분에 고정된 고정부와, 고정부로부터 상기 제2 진공관을 향해 확장되어 상기 유전체와 거리를 두고 마주하는 대향부를 포함하며, 상기 제1 진공관을 향한 플라즈마의 확산을 억제하는 접지 전극
   을 포함하는 플라즈마 세정장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 챔버의 적어도 일부는 다각통 형상으로 이루어지고,
   상기 접지 전극은 상기 금속 챔버를 구성하는 복수의 면 중 적어도 한 면의 안쪽에 위치하며, 사각의 판형으로 이루어지는 플라즈마 세정장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정부의 두께는 상기 대향부의 두께보다 크고, 상기 대향부는 상기 고정부의 내면 하단에서 상기 제2 진공관을 향해 확장되는 플라즈마 세정장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 금속 챔버를 정면에서 보았을 때, 상기 접지 전극의 가로 폭은 상기 유전체의 가로 폭보다 작고, 상기 고전압 전극의 가로 폭보다 크며, 상기 접지 전극의 좌우측 가장자리와 하측 가장자리는 상기 고전압 전극과 상기 유전체의 가장자리 사이에 대응하여 위치하는 플라즈마 세정장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 유전체와 상기 대향부 사이의 방전 공간은 상기 고정부에 의해 위쪽으로 막히면서 아래쪽으로 상기 제2 진공관과 통하는 형상인 플라즈마 세정장치.
6. 공정챔버와 연결된 제1 진공관과, 진공펌프와 연결된 제2 진공관 사이에 설치되는 금속 챔버;
   상기 금속 챔버에 기밀 상태로 설치되는 관형의 제1 유전체;
   상기 제1 유전체의 외면에 위치하는 고전압 전극; 및
   상기 금속 챔버의 내측에서 상기 제1 진공관과 상기 제1 유전체 사이에 위치하며, 상기 제1 진공관과 상기 고전압 전극 사이의 방전 경로를 늘려 상기 제1 진공관을 향한 플라즈마 확산을 억제하는 관형의 제2 유전체
   를 포함하는 플라즈마 세정장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 금속 챔버는 상기 제1 진공관에 결합된 제1 챔버와, 상기 제2 진공관에 결합된 제2 챔버로 구분되며, 상기 제1 유전체는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이에 연결 설치되는 플라즈마 세정장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 챔버의 내경과 상기 제1 유전체의 내경은 상기 제1 및 제2 진공관 각각의 내경보다 크고, 상기 제2 챔버의 상단측 내경은 상기 제1 유전체의 내경과 같으며, 상기 제2 챔버의 하단측 내경은 상기 제2 진공관의 내경과 같은 플라즈마 세정장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 챔버의 내면은 상기 제2 진공관을 향할수록 내경이 작아지는 경사면으로 구성되는 플라즈마 세정장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 챔버의 내면은 상기 제1 유전체의 내경과 같은 내경을 가지는 제1 수직면과, 상기 제2 진공관의 내경과 같은 내경을 가지는 제2 수직면과, 제1 수직면과 제2 수직면을 연결하는 수평면으로 구성되는 플라즈마 세정장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 유전체의 두께는 상기 제1 유전체의 두께보다 크고, 상기 제2 유전체의 내경은 상기 제1 유전체의 내경보다 작으며, 상기 제2 유전체의 하측 단부는 상기 제1 유전체의 상측 단부와 접하여 위치하는 플라즈마 세정장치.
12. 증착 공정이 진행되는 공정챔버;
    제1 진공관 및 제2 진공관에 의해 상기 공정챔버와 연결되며, 상기 공정챔버의 내부를 배기시키는 진공펌프; 및
    상기 제1 진공관과 상기 제2 진공관 사이에 설치되고, 세정가스를 플라즈마로 분해하여 상기 제1 진공관 및 상기 제2 진공관과 상기 진공펌프에 누적된 공정 부산물을 세정하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 플라즈마 세정장치
    를 포함하는 반도체 공정설비.

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