KR102518875B1 - 대기압 플라즈마 기판처리장치 - Google Patents

대기압 플라즈마 기판처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102518875B1
KR102518875B1 KR1020200116233A KR20200116233A KR102518875B1 KR 102518875 B1 KR102518875 B1 KR 102518875B1 KR 1020200116233 A KR1020200116233 A KR 1020200116233A KR 20200116233 A KR20200116233 A KR 20200116233A KR 102518875 B1 KR102518875 B1 KR 102518875B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrodes
processing apparatus
power
substrate processing
Prior art date
Application number
KR1020200116233A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220033857A (ko
Inventor
이창복
송웅섭
명경은
Original Assignee
주식회사 이루테크놀러지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이루테크놀러지 filed Critical 주식회사 이루테크놀러지
Priority to KR1020200116233A priority Critical patent/KR102518875B1/ko
Publication of KR20220033857A publication Critical patent/KR20220033857A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102518875B1 publication Critical patent/KR102518875B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용해 기판표면을 처리하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 내부에 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되는 전극부(200)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(300)를 포함하는 기판처리장치로서, 상기 전극부(200)는, 상기 공정챔버(100) 상측에서 하측으로 돌출되며 간격을 두고 교번하여 배치되는 복수의 제1전극(210)들 및 복수의 제2전극(220)들과, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들 외주면을 감싸는 유전층(230)과, 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 RF전력을 인가하기 위한 RF전력인가부(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

대기압 플라즈마 기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 대기압 플라즈마를 이용한 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기압 조건에서 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
플라즈마를 효율적으로 방전시키기 위해 플라즈마 소스의 여러 형태들과 조건들이 존재하고 있다. 플라즈마 소스의 대표적인 종류로는 DC, CCP, ICP 등을 들수 있으며 방전 환경으로 가장 극단적으로 구별되는 조건중에 하나로 운전 압력 조건이 있으며 이는 대기압 과 진공 조건으로 크게 나누어져 운영되고 있다.
대기압 플라즈마의 장점으로는 대기압 조건에서는 진공 용기를 제작하고 진공을 유지하기 위해 진공 펌프를 장착해야 하는 등 여러 가지 제약 조건을 가지고 있는 진공 플라즈마 보다 부대시설 및 부대 비용 절감과 같은 경제적인 효과가 있기 때문에 진공이 아닌 대기압에서 플라즈마를 발생시키는 방법에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며 많은 수의 장비들이 상용화 되어 있다.
또한 플라즈마 특성 측면에서는 진공 플라즈마로 처리가 되지 않거나 진공의 조건에서 처리할 수 없는 기판의 경우 대기압 플라즈마가 훌륭한 대안이 되고 있다
예를 들어 옷감, 폴리머 재질의 얇은 필름, 낮은 에너지를 가지는 플라즈마 특성 등이 요구되어지는 어플리케이션에서 대기압 플라즈마 사용이 폭발적으로 증가하고 있는 추세이며 이에 대한 연구도 활발하게 이루어 지고 있다
대기압 플라즈마 소스로 가장 대표적인 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge) 방식은 코로나 방전과 같은 스트림 이나 ARC 와 같은 극단적이고 국부적인 플라즈마를 발생시키는 대신에 진공 플라즈마와 유사한 형태의 글로우 방전을 RF power 를 사용하여 대기압에서 아주 손쉽게 발생 시킬수 있는 장점이 있다. 응용 측면에서 물질 표면을 처리하는데 널리 이용되고 있으며 이러한 표면 처리를 통해서 인쇄나 접착 특성이 더 좋은 표면을 만들 수 있다. 또 다른 예로서, 최근들어 각광을 받고 있는 기판의 PR(Photo Resister)를 에싱(ashing)하기 위한 애싱공정에서 유전체 장벽 방전 활용되고 있는데 현재 까지 대면적 기판 처리를 위한 균일도 및 처리 속도 측면에서 DBD 소스는 많은 한계점을 가지고 있다 즉 대기압 플라즈마를 이용한 대면적 기판처리 장치에서 균일도와 공정 효율성이 높은 플라즈마 발생과 기판 형태에 구속되지 않는 즉 커스터마이징이 가능한 대기압 플라즈마 소스 및 기판 처리 장치에 대한 요구가 늘어 나고 있으며 이에 대응하기 위한 기술수단이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 필요성에 따라, 대기압 하에서 플라즈마를 이용한 기판처리공정을 수행함에 있어, 대면적 기판에 대한 기판처리를 효율적이며 균일하게 수행할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 내부에 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되는 전극부(200)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(300)를 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 전극부(200)는, 상기 공정챔버(100) 상측에서 하측으로 돌출되며 간격을 두고 교번하여 배치되는 복수의 제1전극(210)들 및 복수의 제2전극(220)들과, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들 외주면을 감싸는 유전층(230)을 포함하며, 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 하나에는 RF전력이 인가되고 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 나머지 하나는 접지될 수 있다.
상기 전극부(200)는, 상기 공정챔버(100) 상측 개구를 복개하며 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들이 설치되는 상부플레이트(250)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 상부플레이트(250)에는 상기 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사구(252)들이 관통형성될 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 상부플레이트(250) 상측에 설치되며 상기 처리공간(S)으로 분사될 가스가 공급되는 하나 이상의 가스공급관(310)과 결합되는 가스분배플레이트(320)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 하나에는 RF전력을 인가하고 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 나머지 하나는 접지시키기 위하여 RF전력인가부(240)를 포함할 수 있다.
상기 RF전력인가부(240)는, 상기 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제1전극(210)들에 각각 결합되는 제1전력인가부(240a)와 상기 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제2전극(220)들에 각각 결합되는 제2전력인가부(240b)를 포함할 수 있다.
상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b) 중 하나는 외부 RF전원과 연결되며, 상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b) 중 나머지 하나는 접지될 수 있다.
상기 상부플레이트(250) 및 상기 가스분배플레이트(320)에는, 상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b)가 상하관통되기 위한 다수의 개구부(254, 324)이 형성될 수 있다.
상기 전극부(200)는 평면 상 직사각형 형상으로 이루어지며, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들은, 각각 평면 상 상기 전극부(200)의 일측면에 평행한 I자 형상으로 이루어지며 간격을 두고 교번하여 일렬로 배치될 수 있다.
상기 전극부(200)는, 평면 상 원형 형성으로 이루어지며, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들은, 각각 평면 상 상기 전극부(200)의 중심을 동심으로 하는 링 형상으로 이루어지며 간격을 두고 교번하여 원주방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1전극(210)들은, 연속된 중공형 육각구조들을 형성하며, 상기 복수의 제2전극(220)들 각각은, 상기 중공형 육각구조 내부에 배치될 수 있다.
상기 기판처리장치는, 대기압 하에서 플라즈마를 이용한 에싱공정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 대기압 하에서 플라즈마를 이용한 기판처리공정을 수행함에 있어, 대면적 기판에 대한 기판처리를 효율적이며 균일하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 CCP 플라즈마 소스의 기본 구성과 대기압 환경에서 기판의 형상이나 배치에 관계없이 대면적 기판에 대해서도 플라즈마 소스를 이용한 기판 처리를 수행할 수 있는 이점이 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 공정챔버 내의 기판 상측에 서로 간격을 가지고 다양한 형상 및 배치로 교번하는 제1전극들 및 제2전극들을 배치하여 제1전극과 제2전극 사이에서 플라즈마가 형성되도록 함으로써 대면적 기판에 대한 기판처리를 효율적이며 균일하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 다공질의 금속부재를 제1전극 및 제2전극 사이 상부플레이트의 저면에 추가로 설치함으로써 제1전극 및 제2전극 사이 공간에서 플라즈마가 보다 용이하게 점화되도록 할 수 있고, 금속부재를 통한 보다 균일한 가스분사가 가능해지는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 전극부를 보여주는 사시도이다.
도 3a는, 도 2의 A-A방향 단면도이다.
도 3b는, 도 2의 평면도이다.
도 3c는, 도 3b의 B-B방향 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치의 전극부를 보여주는 사시도이다.
도 5a는, 도 4의 전극부를 보여주는 저면도이다.
도 5b는, 도 5a의 전극부의 평면도이다.
도 5c는, 도 5b의 C-C방향 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치의 전극부를 보여주는 저면도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판(10)에 대한 증착, 식각, 에싱 등의 기판처리를 수행하기 위한 시스템이다.
예로서, 상기 기판처리장치는, 대기압 하에서 플라즈마를 이용해 기판(10)에 대한 에싱공정(ashing)을 수행하는 에싱장비일 수 있다.
여기서 기판(10)은, 반도체용 웨이퍼, 글라스, LCD패널용 기판, OLED용 기판, 태양전지용기판 등 다양한 기판이 가능하다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 내부에 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되는 전극부(200)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(300)를 포함한다.
상기 공정챔버(100)는, 내부에 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 처리공간(S)은 기판(10) 처리가 이루어지는 공정챔버(100) 내부 공간으로, 기판처리시 대기압 상태(상압상태)로 유지될 수 있다.
상기 공정챔버(100) 일측에는 기판(10) 출입을 위한 게이트(111)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 공정챔버(100)는, 처리공간(S)내의 가스를 배기하기 위한 배기시스템을 구비할 수 있다.
상기 전극부(200)는, 공정챔버(100) 상측에 설치되는 전극으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 전극부(200)는, 공정챔버(100)의 상측 개구부에 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성할 수 있다.
상기 전극부(200)는, 처리공간(S) 내에 플라즈마가 형성되도록 RF전원과 연결될 수 있다.
상기 전극부(200)는 또한 후술하는 외부의 가스공급관(310)과 연통되어 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 샤워헤드로 기능할 수 있다.
처리공간(S)에 가스를 분사하며 처리공간(S) 내에 플라즈마를 형성하기 위한 전극부(200)의 상세 구조는 뒤에 후술하기로 한다.
상기 기판지지부(300)는, 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)을 지지하는 구성으로, 기판(10)을 안정적으로 지지할 수 있다면 진공척, 정전척 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 기판지지부(300)는, 처리대상이 되는 기판(10)의 평면형상에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.
이하, 처리공간(S) 내에 플라즈마를 형성하기 위한 전극부(200)의 상세 구조를 설명한다.
상기 전극부(200)는, 대기압상태(상압상태)에서 DBD(Dielectric Barrier Discharging)을 이용해 플라즈마를 형성하도록 구성될 수 있다.
예로서, 상기 전극부(200)는, 상기 공정챔버(100) 상측에서 하측으로 돌출되며 간격을 두고 교번하여 배치되는 복수의 제1전극(210)들 및 복수의 제2전극(220)들과, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들 외주면을 감싸는 유전층(230)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 하나에는 RF전력이 인가되고 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 나머지 하나는 접지될 수 있다.
상기 제1전극(210) 및 제2전극(220)은, 공정챔버(100) 상측에서 하측방향으로 돌출되어 형성되는 돌출전극일 수 있다.
상기 제1전극(210) 및 제2전극(220) 중 하나는 RF캐소드(RF전력인가)이고 나머지 하나는 RF애노드(접지연결)일 수 있다.
이때, 상기 전극부(200)는, 공정챔버(100) 상측 개구를 복개하며 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들이 설치되는 상부플레이트(250)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 상부플레이트(250)는, 저면에 복수의 제1전극(210)들 및 복수의 제2전극(220)들이 설치되며 공정챔버(100)의 상측 개구를 복개하는 커버플레이트로 다양한 구성이 가능하다.
상기 상부플레이트(250)는, 각형, 원형 등 평면 상 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 제1전극(210) 및 제2전극(220)은, 상부플레이트(250) 저면에서 기판지지부(300)를 향하는 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 제1전극(210) 및 제2전극(220)은, 각각 복수개 구비되며 서로 간격을 두고 교번하여 배치될 수 있다. 상기 제1전극(210) 및 제2전극(220)은 서로 교번한다면 다양한 형태로 배치될 수 있고 간격의 크기 또한 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
이때, 상기 상부플레이트(250)에는 상기 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이로 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사구(252)들이 상하 관통형성될 수 있다.
상기 가스분사구(252)들은, 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 분사구로서, 외부의 가스공급관(310)과 연통될 수 있다.
이때, 상기 기판처리장치는, 상부플레이트(250) 상측에 설치되며 상기 처리공간(S)으로 분사될 가스가 공급되는 하나 이상의 가스공급관(310)과 결합되는 가스분배플레이트(320)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가스분배플레이트(320)에는 하나 이상의 가스공급관(310)과 결합되기 위한 하나 이상의 가스공급연결구(324)가 관통형성될 수 있다.
상기 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250) 사이 공간을 통해 가스가 확산되어 상부플레이트(250)의 가스분사구(252)를 통해 처리공간(S)으로 가스가 분사될 수 있다.
상기 가스분배플레이트(320)는, 평면 상 상부플레이트(250)와 동일하거나 유사한 형상으로 이루어질 수 있다.
예로서, 상기 가스분배플레이트(320)는, 평면 상 각형 또는 원형으로 이루어질 수 있다.
상기 유전층(230)은, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들 외주면을 감싸는 유전체층으로, 상압에서 Dielectric Barrier Discharging에 의해 플라즈마를 형성할 수 있는 물질이라면 다양한 재질이 가능하다.
상기 유전층(230)은, 처리공간(S)에 노출된 제1전극(210) 및 제2전극(220) 전체를 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 유전층(230)의 두께는 설계에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 이웃하는 유전층(230) 사이의 이격간격(D3)은 미리 설정될 수 있다.
상기 유전층(230)은 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이 공간에서 플라즈마 방전을 가능하게 할 뿐만 아니라, 이에 더해 가스분사구(252)를 통해 분사되는 가스로부터 제1전극(210) 및 제2전극(220)을 보호할 수 있다.
한편, 상기 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이 방전공간(DS)에서 플라즈마가 방전되기 위해서는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 RF전원이 인가되어야 한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 하나에는 RF전력을 인가하고 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 나머지 하나는 접지시키기 위하여 RF전력인가부(240)를 포함할 수 있다.
상기 RF전력인가부(240)는 RF전력 분배 및 전력인가를 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 RF전력인가부(240)는, 상기 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제1전극(210)들에 각각 결합되는 제1전력인가부(240a)와 상기 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제2전극(220)들에 각각 결합되는 제2전력인가부(240b)를 포함할 수 있다.
상기 제1전력인가부(240a)는, 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제1전극(210)들에 각각 결합되는 RF전력 피더(feeder)로서 다양한 형상 및 구조로 이루어질 수 있다.
이를 위해, 상기 상부플레이트(250) 및 상기 가스분배플레이트(320)에는, 상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b)가 상하관통되기 위한 다수의 개구부(254, 324)이 형성될 수 있다.
예로서, 상기 제1전력인가부(240a)는, 가스분배플레이트(320) 상측에 위치되는 제1전력인가부재(242a)와, 상기 제1전력인가부재(242)에서 분기된 복수의 제1전력인가분기부재(244a)들을 포함할 수 있다.
상기 제1전력인가부재(242a)는, 외부전원과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1전력인가분기부재(244a)들은, 각각 일단에서 제1전력인가부재(242a)에 연결되며 타단에서 제1전극(210)에 연결될 수 있다.
상기 제1전력인가분기부재(244a)들은, 전력이동경로를 동일하게 하기 위해 동일한 크기 및 길이로 구비됨이 바람직하다.
상기 제1전력인가부(240a)는, 전극부(200)에 중앙부에 위치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3a 내지 도 3c의 경우, 1개의 수로 구비되는 경우를 도시하였으나 복수로 구비되는 실시예로 가능함은 물론이다.
유사하게, 상기 제2전력인가부(240b)는, 가스분배플레이트(320) 상측에 위치되는 제2전력인가부재(242b)와, 상기 제2전력인가부재(242b)에서 분기된 복수의 제2전력인가분기부재(244b)들을 포함할 수 있다.
상기 제2전력인가부재(242b)는, 외부전원과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2전력인가분기부재(244b)들은, 각각 일단에서 제2전력인가부재(242b)에 연결되며 타단에서 제2전극(220)에 연결될 수 있다.
상기 제2전력인가분기부재(244b)들은, 전력이동경로를 동일하게 하기 위해 동일한 크기 및 길이로 구비됨이 바람직하다.
상기 제2전력인가부(240b)는, 제1전력인가부(240a)를 사이에 두고 전극부(200)에 대향하는 양 측부에 위치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3a 내지 도 3c의 경우, 2개의 수로 구비되는 경우를 도시하였으나 더 많은 수로 구비되거나 또는 1개의 개수로 구비되는 실시예로 가능함은 물론이다.
한편, 상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b) 중 하나는 외부 RF전원과 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b) 중 나머지 하나는 접지될 수 있다.
예로서, 도 3b를 참조하면, 제1전력인가부(240a)는 RF전원(RF파워제너레이터과 연결되고, 제1전력인가부(240a)를 사이에 두고 양측에 위치된 제2전력인가부(240b)는 접지될 수 있다.
이를 통해, 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 RF전력이 인가되어 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이 방전공간(DS)에서 DBD에 의해 플라즈마가 형성될 수 있다.
한편, 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250) 사이에서 가스가 유동되므로, 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250)를 관통하는 제1전력인가분기부재(244a) 및 제2전력인가분기부재(244b)는 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250) 사이에서 가스에 노출될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250) 사이에는 제1전력인가분기부재(244a) 및 제2전력인가분기부재(244b)를 둘러싸 외측 가스와 차단하는 차단부(270)가 구비될 수 있다.
상기 차단부(270)는, 제1전력인가분기부재(244a) 및 제2전력인가분기부재(244b)가 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250) 사이에서 가스와 접촉되지 않도록 할 수 있다면 다양한 부재 및 형상으로 이루어질 수 있고, 가스분배플레이트(320) 또는 상부플레이트(250)와 별도 부재로 구성되거나 가스분배플레이트(320) 또는 상부플레이트(250)와 일체로 구성될 수 있다.
예로서, 상기 차단부(270)는, 가스분배플레이트(320)의 개구부(324)의 둘레를 따라 하방으로 돌출된 제1돌출부(272)를 포함할 수 있다.
상기 제1돌출부(272)는 제1전력인가분기부재(244a) 또는 제2전력인가분기부재(244b)를 둘러싸며 하방으로 연장되어 상부플레이트(250)의 상면에 접촉될 수 있다.
다른 예로서, 상기 차단부(270)는, 상부플레이트(250)의 개구부(254)의 둘레를 따라 상방으로 돌출된 제2돌출부(274)를 포함할 수 있다.
상기 제2돌출부(274)는 제1전력인가분기부재(244a) 또는 제2전력인가분기부재(244b)를 둘러싸며 상방으로 연장되어 가스분배플레이트(320)의 저면에 접촉될 수 있다.
상기 차단부(270)가, 제1돌출부(272) 및 제2돌출부(274)를 모두 포함하는 실시예도 가능함은 물론이다.
상기 제1돌출부(272) 및/또는 제2돌출부(274)에 의해, 제1전력인가분기부재(244a) 및 제2전력인가분기부재(244b)가 가스에 노출되지 않도록 보호함과 동시에, 가스분배플레이트(320)와 상부플레이트(250) 사이에 가스가 유동할 수 있는 유동경로(P)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극부(200)는, 도 2 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 평면 상 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 상부플레이트(250) 및 가스분배플레이트(320) 또한 평면 상 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들은, 각각 평면 상 상기 전극부(200)의 일측면에 평행한 I자 형상으로 이루어지며 간격을 두고 교번하여 일렬로 배치될 수 있다.
예로서, 각 제1전극(210)이 전극부(200)의 일측면인 폭방향(Y축방향)에 평행한 I자 형상으로 이루어지며, N개(N은 1이상의 자연수)의 제1전극(210)이 폭방향에 수직한 길이방향(X축방향)으로 간격을 두고 배치될 수 있다.
유사하게, 각 제2전극(220)이 전극부(200)의 일측면인 폭방향(Y축방향)에 평행한 I자 형상으로 이루어지며, M개(M은 1이상의 자연수)의 제2전극(220)이 폭방향에 수직한 길이방향(X축방향)으로 제1전극(210)에 이웃하게 간격을 두고 배치될 수 있다.
이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이의 중심간 간격(D1) 및 이격간격(D2)은 미리 설계 일정하게 설정될 수 있다.
도 2 내지 도 3c의 실시예에서, 가스분사구(252)들은, 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 제1전극(210) 및 제2전극(220)의 길이방향(Y축방향)을 따라 복수의 열로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1전력인가부(240a)는 전극부(200)의 중앙에 전극부(200)의 길이방향(X축방향)을 따라 구비될 수 있으며, 제2전력인가부(240b)는 제1전력인가부(240a)를 사이에 두고 전극부(200)의 양측에 전극부(200)의 길이방향(X축방향)을 따라 2개로 구비될 수 있다.
2개의 전력인가부(240a)는, 처리공간(S) 내 균일한 플라즈마 형성을 위해 전극부(200)의 중앙에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 전극부(200)는, 도 4 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 평면 상 원형 형성으로 이루어질 수 있다. 상기 상부플레이트(250) 및 가스분배플레이트(320) 또한 평면 상 원형 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들은, 각각 평면 상 상기 전극부(200)의 중심을 동심으로 하는 링 형상으로 이루어지며 간격을 두고 교번하여 원주방향을 따라 배치될 수 있다.
예로서, 복수의 제1전극(210) 중 하나가 전극부(200)의 중앙 중심에 위치되고 나머지 제1전극(210) 및 제2전극(220)이 서로 교번하여 동심링 형상으로 배치될 수 있다.
링형상을 이루는 제1전극(210) 및 제2전극(220)의 반경은 전극부(200)의 중앙에서 가장자리로 갈수록 증가될 수 있다.
전극부(200)의 반경방향을 기준으로 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이의 중심간 간격(D1) 및 이격간격(D2)은 미리 설계 일정하게 설정될 수 있다.
도 4 내지 도 5c의 실시예에서, 가스분사구(252)들은, 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 전극부(200)의 원주방향을 따라 링형상을 이루며 복수의 열로 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1전력인가부(240a)는 전극부(200)의 중앙에 전극부(200)의 직경방향을 따라 구비될 수 있다.
이때, 제2전력인가부(240b)는 제1전력인가부(240a)와 상하 높이차를 두고 전극부(200)의 중앙에 위치될 수 있다.
예로서, 상기 제2전력인가부(240b)는, 제1전력인가부(240a)의 하측에 위치되며 제1전력인가부(240a)와 간섭되지 않는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2전력인가부(240b)는, 또한, 제1전력인가부(240a)의 길이방향에 수직한 방향을 따라 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1전력인가부(240a) 및 제2전력인가부(240a)는, 평면 상 서로 수직으로 교차하도록 설치될 수 있다.
상기 제1전력인가부(240a) 및 제2전력인가부(240b)는, 처리공간(S) 내 균일한 플라즈마 형성을 위해 전극부(200)의 중앙에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 복수의 제1전극(210)들은, 도 6에 도시된 바와 같이, 연속된 중공형 육각구조들을 형성할 수 있다.
이때, 상기 복수의 제2전극(220)들 각각은, 상기 중공형 육각구조 내부에 배치될 수 있다.
이를 통해, 중공형 육각구조 내부 공간에서 플라즈마가 형성될 수 있다.
제1전극(210)들이 연속된 중공형 육각구조를 형성함으로써 처리공간(S) 전체에 걸쳐 균일한 플라즈마 방전이 달성될 수 있다.
한편, 상술한 가스분배플레이트(320) 상측에는 RF전력인가부(240)를 외부로부터 보호하기 위한 커버부재(600)가 추가로 구비될 수 있다.
또한, 상기 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이 상기 상부플레이트(250)의 저면에는 가스분사 및 플라즈마 점화를 위한 다공성 금속부재(260)가 설치될 수 있다.
상기 금속부재(260)는, 다공성 부재로서, 도 3a, 도 3c, 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 다수의 개구부(262)가 상하 관통형성될 수 있다.
상기 금속부재(260)는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이, 보다 구체적으로는 제1전극(210) 및 제2전극(220)을 둘러싸는 유전층(230) 사이에 위치될 수 있다.
상기 금속부재(260)는 상부플레이트(250) 저면에 설치되며, 균일한 가스분사를 위해 금속부재(260)의 개구부(262)는 상부플레이트(250)의 가스분사구(252)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 다공질의 금속부재(260)를 상부플레이트(250)의 저면에 추가로 설치함으로써 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이 공간에서 플라즈마가 보다 용이하게 점화되도록 할 수 있고, 금속부재(260)를 통한 보다 균일한 가스분사가 가능해지는 이점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 도 3a를 참조하여, 제1전극(210)에 RF전력이 인가되고 제2전극(220)이 접지되는 경우를 가정하면, 금속부재(260)가 제1전극(210)과 제2전극(220) 사이에 설치됨에 따라 제1전극(210)과 금속부재(260) 사이의 거리가 짧으므로(제1전극(210)과 제2전극(220) 사이 거리보다 상대적으로) 제1전극(210)과 금속부재(260) 사이에 강한 전기장이 형성될 수 있고 결과적으로 빠른 응답으로 플라즈마점화가 가능해질 수 있다. (전기장은 두 금속부재 사이의 거리가 가까울수록 커지므로)
특히, 제1전극(210) 및 제2전극(220)이 유전층(230)으로 감싸져 있기 때문에 제1전극(210)과 금속부재(260)(베어금속층) 사이에 상대적으로 쉽게 스트리머(streamer)가 발생될 수 있고 스트리머에 포함된 전자들이 플라즈마 점화에 이득을 줄 수 있다.
또한, 금속부재(260)는 가스가 분사될 때 분사균일도 증가를 위해 최적화 가능한 개구부(262)들이 형성될 수 있으며, 특히 탈착가능하게 설치됨으로써 공정이나, 가스종류에 따라 교체될 수 있고 다양한 개구부(262)들의 형상이나 배치를 통한 균일한 가스분사가 가능해지는 이점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 공정챔버 200: 전극부
200: 기판지지부

Claims (8)

  1. 내부에 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 상측에 설치되는 전극부(200)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(300)를 포함하는 기판처리장치로서,
    상기 전극부(200)는, 상기 공정챔버(100) 상측에서 하측으로 돌출되며 간격을 두고 교번하여 배치되는 복수의 제1전극(210)들 및 복수의 제2전극(220)들과, 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들 외주면을 감싸는 유전층(230)과, 상기 공정챔버(100) 상측 개구를 복개하며 상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들이 설치되는 상부플레이트(250)를 포함하며,
    상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 하나에는 RF전력이 인가되고 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 나머지 하나는 접지되며,
    상기 상부플레이트(250)에는 상기 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이에 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사구(252)들이 관통형성되며,
    상기 이웃하는 제1전극(210) 및 제2전극(220) 사이 상기 상부플레이트(250)의 저면에는 가스분사 및 플라즈마 점화를 위한 다공성 금속부재(260)가 설치되며,
    상기 금속부재(260)는, 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 RF전력이 인가된 전극과 상기 금속부재(260) 사이에 전기장이 형성되어 플라즈마 점화가 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판처리장치는, 상기 상부플레이트(250) 상측에 설치되며 상기 처리공간(S)으로 분사될 가스가 공급되는 하나 이상의 가스공급관(310)과 결합되는 가스분배플레이트(320)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기판처리장치는, 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 하나에는 RF전력을 인가하고 상기 제1전극(210) 및 상기 제2전극(220) 중 나머지 하나는 접지시키기 위하여 RF전력인가부(240)를 포함하며,
    상기 RF전력인가부(240)는, 상기 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제1전극(210)들에 각각 결합되는 제1전력인가부(240a)와 상기 가스분배플레이트(320)의 상측에서 복수로 분기되어 상기 복수의 제2전극(220)들에 각각 결합되는 제2전력인가부(240b)를 포함하며,
    상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b) 중 하나는 외부 RF전원과 연결되며,
    상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b) 중 나머지 하나는 접지되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부플레이트(250) 및 상기 가스분배플레이트(320)에는, 상기 제1전력인가부(240a) 및 상기 제2전력인가부(240b)가 상하관통되기 위한 다수의 개구부(254, 324)이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극부(200)는 평면 상 직사각형 형상으로 이루어지며,
    상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들은, 각각 평면 상 상기 전극부(200)의 일측면에 평행한 I자 형상으로 이루어지며 간격을 두고 교번하여 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극부(200)는, 평면 상 원형 형성으로 이루어지며,
    상기 복수의 제1전극(210)들 및 상기 복수의 제2전극(220)들은, 각각 평면 상 상기 전극부(200)의 중심을 동심으로 하는 링 형상으로 이루어지며 간격을 두고 교번하여 원주방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 제1전극(210)들은, 연속된 중공형 육각구조들을 형성하며,
    상기 복수의 제2전극(220)들 각각은, 상기 중공형 육각구조 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판처리장치는, 대기압 하에서 플라즈마를 이용한 에싱공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
KR1020200116233A 2020-09-10 2020-09-10 대기압 플라즈마 기판처리장치 KR102518875B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116233A KR102518875B1 (ko) 2020-09-10 2020-09-10 대기압 플라즈마 기판처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116233A KR102518875B1 (ko) 2020-09-10 2020-09-10 대기압 플라즈마 기판처리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220033857A KR20220033857A (ko) 2022-03-17
KR102518875B1 true KR102518875B1 (ko) 2023-04-06

Family

ID=80936158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200116233A KR102518875B1 (ko) 2020-09-10 2020-09-10 대기압 플라즈마 기판처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102518875B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102132045B1 (ko) * 2012-09-21 2020-07-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 가스 공급 방법 및 플라즈마 처리 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7678239B2 (en) * 2003-07-25 2010-03-16 Oerlikon Solar Ip Ag, Trubbach Sliding anode magnetron sputtering source
KR100561194B1 (ko) * 2003-11-27 2006-03-15 최대규 대기압 플라즈마 시스템
KR101844325B1 (ko) * 2013-07-25 2018-05-14 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101946312B1 (ko) * 2018-10-29 2019-02-11 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102132045B1 (ko) * 2012-09-21 2020-07-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 가스 공급 방법 및 플라즈마 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220033857A (ko) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11476093B2 (en) Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
JP7425160B2 (ja) 周期的かつ選択的な材料の除去及びエッチングのための処理チャンバ
KR102491945B1 (ko) 기판 처리 장치
US10672629B2 (en) Ring assembly and chuck assembly having the same
US8518284B2 (en) Plasma treatment apparatus and method for plasma-assisted treatment of substrates
US11798788B2 (en) Hollow cathode, an apparatus including a hollow cathode for manufacturing a semiconductor device, and a method of manufacturing a semiconductor device using a hollow cathode
KR102139296B1 (ko) 배치식 기판처리장치
JP2000091250A (ja) プラズマ強化式化学蒸着による蒸着装置および方法
KR20120011612A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 챔버 세정 방법
KR20190077488A (ko) 활성 가스 생성 장치
KR20160134908A (ko) 기판 처리 장치
KR102518875B1 (ko) 대기압 플라즈마 기판처리장치
KR101614032B1 (ko) 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR101517720B1 (ko) 정전척 및 이를 포함하는 플라즈마 발생장치
KR100791995B1 (ko) 가스 공급 장치 및 이를 갖는 막 형성 장치
KR100578136B1 (ko) 플라즈마로 강화된 반도체 증착 장비
KR101550272B1 (ko) 플라즈마 생성 장치 및 이를 포함하는 플라즈마 에칭 장치
KR101230114B1 (ko) 복수개의 전극을 갖는 상압 플라즈마 장치
KR101963401B1 (ko) 플라즈마 공급장치 및 기판 처리 장치
KR101158289B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 방법
TWI851944B (zh) 用於循環與選擇性材料移除與蝕刻的處理腔室
KR102387279B1 (ko) 지지 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치
KR20110027900A (ko) 플라즈마 발생장치 및 기판 처리장치
KR101104638B1 (ko) 플라즈마 처리장치
JP2005353636A (ja) プラズマプロセス装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant