KR102616743B1 - 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터 - Google Patents
플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터 에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버는 환형의 플라즈마 방전 채널을 갖는 챔버바디; 상기 플라즈마 채널의 일부를 감싸도록 설치되는 페라이트 코어; 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차권선; 상기 일차권선으로 전력을 공급하기 위한 전원 공급원; 상기 챔버바디의 외부로 돌출 형성되어 기판을 처리하기 위한 공정챔버와 연결되는 일체형 연결부; 상기 일체형 연결부에 설치되며 상기 일체형 연결부를 통과하는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부를 포함한다. 본 발명의 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터에 의하면, 어댑터를 사용하지 않고 플라즈마 챔버를 직접 공정챔버에 설치할 수 있다. 그러므로 설치 및 유지보수가 용이하며 비용이 절감된다. 또한 별도의 어댑터를 사용하지 않기 때문에 플라즈마 챔버와 어댑터 사이에 발생할 수 있는 아크 방전 및 이로 인한 파티클 발생을 미연에 방지할 수 있다. 또한 센서전극을 이용하여 배출되는 활성화 가스의 상태를 정확하게 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방전된 플라즈마에 의해 분해된 활성화 가스를 배출하는 플라즈마 챔버 및 어댑터에 관한 것이다.
플라즈마 방전은 가스를 여기시켜 이온, 자유 라디칼, 원자 및 분자를 함유하는 활성화된 가스를 생성하도록 사용될 수 있다. 활성화된 가스는 반도체 웨이퍼와 같은 고형 물질, 파우더, 및 기타 가스를 처리하는 것을 포함하는 다양한 산업 및 과학 분야에서 사용된다. 플라즈마의 변수 및 처리되는 물질에 대한 플라즈마의 노출에 관한 조건은 기술 분야에 따라 넓게 변화한다. 예를 들면, 몇몇 분야에서는 처리되는 물질이 손상되기 쉬우므로 이온을 낮은 운동 에너지(즉, 몇 전자 볼트)로 사용할 것을 필요로 한다. 이방성 에칭 또는 평탄화된 절연체 증착과 같은 다른 분야에서는 높은 운동 에너지로 이온을 사용할 것을 필요로 한다. 반응성 이온 빔 에칭과 같은 또 다른 분야에서는 이온 에너지의 정밀 제어를 필요로 한다.
몇몇 분야에서는 처리되는 물질을 높은 밀도의 플라즈마에 직접 노출시키는 것을 필요로 한다. 이러한 분야 중 하나는 이온-활성화된 화학 반응을 생성하는 것이다. 다른 이러한 분야는 높은 종횡비 구조의 에칭 및 그 안으로의 물질 증착을 포함한다. 다른 분야는, 처리되는 물질이 플라즈마로부터 차폐되는 동안, 물질이 이온에 의해 손상되기 쉽거나 처리 공정이 높은 선택비 요구 조건을 갖기 때문에, 원자 및 활성화된 분자를 함유하는 중성 활성화된 가스를 필요로 한다.
다양한 플라즈마 공급원은 DC 방전, 고주파(RF) 방전, 및 마이크로웨이브 방전을 포함하는 다양한 방식으로 플라즈마를 생성할 수 있다. DC 방전은 가스 내의 두 개의 전극 사이에 전위를 인가함으로써 달성된다. RF 방전은 전원으로부터 플라즈마 내로 에너지를 정전기 또는 유도 결합시킴으로써 달성된다. 평행 판들은 에너지를 플라즈마 내에 유도 결합시키도록 통상적으로 사용된다. 유도 코일은 전류를 플라즈마 내에 유도하도록 통상적으로 사용된다. 마이크로웨이브 방전은 가스를 수용하는 방전 챔버 내에 마이크로웨이브 통과 윈도우를 통해 마이크로웨이브 에너지를 직접 결합시킴으로써 달성된다. 마이크로웨이브 방전은 높게 이온화된 전자 사이클론공명(ECR) 플라즈마를 포함하는 넓은 범위의 방전 조건을 지원하도록 사용될 수 있다.
마이크로웨이브 또는 다른 타입의 RF 플라즈마 공급원과 비교하여, 토로이달(toroidal) 플라즈마 공급원은 낮은 전기장, 낮은 플라즈마 챔버 부식, 소형화, 및 비용 효과 면에서 장점을 갖는다. 토로이달 플라즈마 공급원은 낮은 전계로 동작하며 전류-종료 전극 및 관련 음극 전위 강하를 내재적으로 제거한다. 낮은 플라즈마 챔버 부식은 토로이달 플라즈마 공급원이 다른 방식의 플라즈마 공급원보다 높은 전력 밀도에서 작동하도록 한다. 또한, 고 투과성 페라이트 코어를 사용하여 전자기 에너지를 플라즈마에 효율적으로 결합시킴으로써, 토로이달 플라즈마 챔버이 상대적으로 낮은 RF 주파수에서 작동하도록 하여 전력 공급 비용을 낮추게 된다. 토로이달 플라즈마 챔버는 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이, 및 다양한 물질의 처리를 위해 불소, 산소, 수소, 질소 등을 포함하는 화학적으로 활성 가스를 생성하도록 사용되어 왔다.
토로이달 플라즈마 챔버의 가스 입구를 통해 공급되는 가스는 챔버 내부의 토로이달 플라즈마 방전 채널을 따라 이동하며 플라즈마와 반응함으로써 활성화된 가스를 생성한다. 플라즈마 챔버는 활성화된 가스를 생성하여 공정챔버로 공급하기 위하여 사용될수도 있고, 공정챔버에서 배출되는 배기가스를 공급받아 공정챔버 내에서 형성된 화학 반을 가스를 저감시키기 위하여 사용될 수도 있다.
플라즈마 챔버는 공정챔버와 어댑터를 통해 연결된다. 어댑터를 통해 플라즈마 챔버와 공정챔버가 연결되기 때문에 설치 및 유지보수가 번거로운 단점이 존재한다. 또한 플라즈마 챔버는 어댑터에 비해 상대적으로 매우 고온의 상태로, 플라즈마 챔버와 어댑터 사이에서 아크(Arc) 방전이 발생할 수 있다. 이러한 아크 방전에 의해 플라즈마 챔버가 손상되거나 어댑터가 손상되어 파티클(Particle)이 발생할 수 있다. 발생된 파티클은 기판을 오염시켜 기판 불량을 발생시키는 요인으로 작용한다. 또한 활성화 가스의 상태를 정확하게 확인하여 플라즈마를 제어하는 것이 요구되나, 활성화 가스의 상태를 정확하게 확인하는데 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 플라즈마 챔버에 어댑터가 일체로 형성되어 어댑터를 이용하지 않고 공정챔버에 직접 연결하므로 설치 및 유지보수가 매우 용이할 뿐만 아니라, 센서전극을 이용하여 플라즈마의 상태를 정확하게 측정할 수 있는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터 에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버는 환형의 플라즈마 방전 채널을 갖는 챔버바디; 상기 플라즈마 채널의 일부를 감싸도록 설치되는 페라이트 코어; 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차권선; 상기 일차권선으로 전력을 공급하기 위한 전원 공급원; 상기 챔버바디의 외부로 돌출 형성되어 기판을 처리하기 위한 공정챔버와 연결되는 일체형 연결부; 상기 일체형 연결부에 설치되며 상기 일체형 연결부를 통과하는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 일체형 연결부는 상기 공정챔버와 연결되며 상기 공정챔버로 활성화된 플라즈마 가스를 공급하기 위한 가스 배출구이다.
일 실시예에 있어서, 상기 일체형 연결부는 상기 공정챔버의 배기구와 연결되며 상기 공정챔버로부터 가스를 공급받기 위한 가스 주입구이다.
일 실시예에 있어서, 상기 챔버바디는 전기적 절연을 위한 절연 브레이크를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 센서 전극부는 상기 플라즈마 방전 채널에 형성되는 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위하여 상기 일체형 연결부에 설치되는 센서 전극; 상기 센서 전극이 상기 플라즈마에 노출되지 않도록 상기 센서 전극과 상기 플라즈마 방전 채널 사이에 구비되는 센서 보호플레이트; 상기 센서 보호플레이트와 상기 일체형 연결부 사이에 구비되는 오링을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 센서 전극부는 상기 센서 전극과 연결되어 상기 센서 전극으로부터 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위한 상태 계측부; 상기 상태 계측부로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 플라즈마 상태를 확인하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명의 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터는 플라즈마 소스에 의해 활성화된 가스를 공급하기 위한 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 챔버와 연결되며 기판을 처리하기 위한 공정챔버; 상기 플라즈마 챔버와 상기 공정챔버 사이를 연결하는 어댑터; 상기 어댑터에 설치되며 상기 어댑터를 통해 배출되는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 센서 전극부는 상기 플라즈마 방전 채널에 형성되는 플라즈마로부터 전기적 특성값을 측정하기 위하여 상기 어댑터에 설치되는 센서 전극; 상기 센서 전극이 상기 플라즈마에 직접 노출되지 않도록 상기 센서 전극과 상기 플라즈마 방전 채널 사이에 구비되는 센서 보호플레이트; 상기 센서 보호플레이트와 상기 어댑터 사이에 구비되는 오링; 상기 오링과 상기 플라즈마에 의해 상기 오링이 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 오링과 상기 어댑터 사이에 구비되는 세라믹 링을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 센서 전극부는 상기 센서 전극과 연결되어 상기 센서 전극으로부터 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위한 상태 계측부; 상기 상태 계측부로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 플라즈마 상태를 확인하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명의 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터에 의하면, 어댑터를 사용하지 않고 플라즈마 챔버를 직접 공정챔버에 설치할 수 있다. 그러므로 설치 및 유지보수가 용이하며 비용이 절감된다. 또한 별도의 어댑터를 사용하지 않기 때문에 플라즈마 챔버와 어댑터 사이에 발생할 수 있는 아크 방전 및 이로 인한 파티클 발생을 미연에 방지할 수 있다. 또한 센서전극을 이용하여 배출되는 활성화 가스의 상태를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 공정챔버로 활성화된 가스를 공급하는 플라즈마 챔버가 구비된 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 공정챔버의 배기가스를 저감시키기는 플라즈마 챔버가 구비된 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 4는 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 플라즈마 챔버의 일체형 연결부의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 일체형 연결부에 냉각채널이 구비된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 일체형 연결부에 설치되는 센서 전극부를 설명하기 위한 도면으로 센서 전극부의 분해 사시도이다.
도 8은 센서 전극부가 설치된 일체형 연결부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 10은 플라즈마 챔버와 임피던스 매처의 다양한 설치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 공정챔버의 배기가스를 저감시키기는 플라즈마 챔버가 구비된 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 4는 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 플라즈마 챔버의 일체형 연결부의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 일체형 연결부에 냉각채널이 구비된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 일체형 연결부에 설치되는 센서 전극부를 설명하기 위한 도면으로 센서 전극부의 분해 사시도이다.
도 8은 센서 전극부가 설치된 일체형 연결부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 10은 플라즈마 챔버와 임피던스 매처의 다양한 설치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 공정챔버로 활성화된 가스를 공급하는 플라즈마 챔버가 구비된 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이고, 도 2는 공정챔버의 배기가스를 저감시키기는 플라즈마 챔버가 구비된 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 챔버(100)는 공정챔버(12)의 상부에 구비되어 공정챔버(12) 내로 활성화된 가스를 제공할 수 있다. 공정챔버(12) 내에는 피처리 기판(25)을 지지하기 위한 기판 지지대(20)가 구비된다. 공정챔버(12)는 가스 배기구(미도시)가 구비되며, 가스 배기구는 펌프(50)와 연결되어 공정챔버(12) 내에서 생성된 화학 가스를 배출한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 챔버(100)는 공정챔버(12)의 가스 배기구와 연결될 수 있다. 플라즈마 챔버(100)는 공정챔버(12) 내에서 생성된 화학 가스를 공급받아 플라즈마와 반응하여 화학 가스를 저감한다. 공정챔버(12)는 별도의 플라즈마 공급원(15)이 연결될 수 있다.
하기에서는 플라즈마 챔버(100)를 공정챔버(12)의 상부에 구비하여 활성화된 가스를 공정챔버(12)로 제공하는 실시예를 설명한다. 하기에 설명하는 플라즈마 챔버(100)는 동일한 구성으로 공정챔버(12)의 가스 배기구에 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이고, 도 4는 플라즈마 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 플라즈마 처리장치(10)는 플라즈마 챔버(100)와 공정챔버(12)로 구성된다. 플라즈마 챔버(100)는 플라즈마 챔버(100) 내로 공급된 가스가 플라즈마와 반응하여 활성화된 가스, 플라즈마 가스를 공정챔버(12)로 공급한다. 플라즈마 챔버(100)는 챔버바디(110)와 챔버바디(110)에 설치되는 페라이트 코어(130)와 페라이트 코어(130)에 권선되는 일차 권선 코일(132) 및 전원 공급원(102)으로 구성된다. 챔버바디(110)는 내부에 플라즈마가 방전되기 위한 환형의 플라즈마 방전 채널(112)을 갖는다. 챔버바디(110)는 가스 공급원(미도시)으로부터 가스를 공급받기 위한 가스 주입구(114)와 가스와 플라즈마가 반응하여 형성된 활성화 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(116)를 포함하는 일체형 연결부(116)가 구비된다. 가스 주입구(114)와 가스 배출구(116)는 다양한 위치에 구비될 수 있으나, 챔버바디(110)의 상부 중앙에 가스 주입구(114)가 구비되고, 챔버바디(110)의 하부 중앙에 가스 배출구(116)를 포함하는 일체형 연결부(119)가 구비되는 것이 바람직하다. 또한 가스 주입구(114)는 챔버바디(110)의 상부 측면으로 위치되고, 상부 중앙에 점화 전극부(120)가 구비될 수 있다. 점화 전극부(120)의 설치 위치는 다양하게 변경 가능하다.
플라즈마 챔버(100)는 전자기 에너지를 플라즈마 방전 채널(112) 내에 형성되는 플라즈마로 결합시키기 위하여 페라이트 코어(132) 및 일차 권선 코일(134)을 포함한다. 전원 공급원(102)으로부터 전력을 공급받아 일차 권선 코일(134)이 구동되면, 챔버바디(110)의 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널(112) 내의 플라즈마가 이차 회로를 형성한다. 챔버바디(110)를 알루미늄과 같은 금속성 물질 또는 다루기 힘든 금속, 양극 산화처리된 알루미늄과 같은 피복된 금속으로 형성될 수도 있고, 석영과 같은 절연 물질로 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 챔버바디(110)는 내부에 플라즈마가 발생하기 위한 방전 공간으로써 토로이달 형상의 플라즈마 채널(112)을 포함한다. 챔버바디(110)는 가스 주입구(114)가 구비되며 플라즈마 방전 채널(112)의 상부가 포함되는 상부 챔버블럭, 가스 배출구(116)가 구비되며 플라즈마 방전 채널(112)의 하부가 포함되는 하부 챔버블럭 및 상부 챔버블럭과 하부 챔버블럭을 연결하기 위한 연결블럭이 구비된다. 여기서, 상부 챔버블럭은 제1, 2 챔버블럭(110a, 110b)이 결합되어 형성될 수도 있고, 하부 챔버블럭은 제5, 6 챔버블럭(110e, 110f)이 결합되어 형성될 수 있다. 제2 챔버블럭(110b)과 제5 챔버블럭(110e)은 연결블럭인 제3, 4 챔버블럭(110c, 110d)과 연결된다. 플라즈마 챔버(110)는 절연 브레이크(111)가 형성된 제2 챔버블럭(110b)을 기준으로 상부, 하부로 구분된다. 다수개의 챔버블럭이 결합되어 플라즈마 방전 채널(112)을 형성한다. 여기서,
일반적으로 페라이트 코어(132)는 제3, 4 챔버블럭(110c, 110d)에 설치되나, 플라즈마 챔버(100)에서 페라이트 코어(132)는 가스 주입구(114)가 구비된 상부 챔버블럭 및 가스 배출구(116)가 구비된 하부 챔버블럭에 설치될 수 있다. 페라이트 코어(132)는 좌, 우로 분기된 플라즈마 방전 채널의 양쪽 또는 한쪽에 설치될 수 있다. 그러므로 플라즈마 방전 채널(112)을 통과하는 가스는 체류시간이 길어져 플라즈마의 반응 시간이 길게 된다. 그러므로 플라즈마 챔버(100) 내에서 플라즈마와 반응하여 배출되는 가스의 활성화 비율이 높아지게 된다. 페라이트 코어(132)에는 일차 권선 코일(134)이 권선된다.
플라즈마 챔버(100)는 고온의 플라즈마에 의해 챔버바디(110) 내부가 손상되는 것을 방지하기 위한 냉각채널(미도시)을 포함한다. 냉각채널(미도시)은 플라즈마 방전 채널(112)의 주변에 위치한다. 냉각채널은 냉각수 공급원(미도시)로부터 공급된 냉각수가 순환되며 챔버바디(110)의 온도를 낮춘다.
점화 전극부(120)는 플라즈마 방전 채널(112) 내의 플라즈마를 점화하는 초기 이온화 이벤트를 제공하는 자유 전하를 생성할 수 있다. 점화 전극부(120)는 전원 공급원(102)으로부터 전력을 공급받거나 별도의 점화 전력을 구비할 수 있다.
도 5는 플라즈마 챔버의 일체형 연결부의 단면을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 연결부(116)는 어댑터가 플라즈마 챔버(100)와 일체화되어 형성된 것으로써, 플라즈마 챔버(100)의 가스 배출구(116)가 플라즈마 챔버(100)의 외부로 일정길이 돌출되어 형성된다. 일체형 연결부(116)에 의해 플라즈마 챔버(100)에서 활성화 가스, 플라즈마 가스가 공정챔버(12)로 배출된다. 일체형 연결부(116)는 공정챔버(12)에 설치되기 위한 플랜지(116a)가 구비된다. 일체형 연결부(116)는 제6 챔버블럭(110f)과 일체로 가공된다. 일체형 연결부(116)의 길이 및 직경은 다양하게 변형 실시가 가능할 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 챔버(100)를 이용하면, 어댑터를 사용하지 않고 플라즈마 챔버(100)를 직접 공정챔버(12)에 설치할 수 있다. 그러므로 설치 및 유지보수가 용이하며 비용이 절감된다. 또한 별도의 어댑터를 사용하지 않기 때문에 플라즈마 챔버(100)와 어댑터 사이에 발생할 수 있는 아크 방전 및 이로 인한 파티클 발생을 미연에 방지할 수 있다.
도 6은 일체형 연결부에 냉각채널이 구비된 상태를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일체형 연결부(116)에는 냉각채널(117)이 구비된다. 냉각채널(117)은 일체형 연결부(116)의 가스 배출구(116)를 둘러싸도록 형성된다. 냉각채널(117)은 냉각수 공급원(미도시)으로부터 냉각수를 공급받아 가스 배출구(116)의 온도를 조절한다. 냉각채널(117)은 플라즈마 챔버(100)에 구비되는 냉각채널(미도시)과 연결될 수도 있고, 별도로 형성될 수도 있다.
도 7은 일체형 연결부에 설치되는 센서 전극부를 설명하기 위한 도면으로 센서 전극부의 분해 사시도이고, 도 8은 센서 전극부가 설치된 일체형 연결부의 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 플라즈마 챔버(100)는 연장형 연결부(119)에 센서 전극부(200)가 구비된다. 연장형 연결부(119)에는 센서 전극부(200)가 설치될 수 있도록 관통홀(119a)이 구비된다. 센서 전극부(200)는 센서 전극(208), 센서 보호플레이트(206), 오링(204)과 세라믹링(202)을 포함한다. 센서 전극(208)은 금속으로 형성되며 판 형상으로 관통홀(119a)에 삽입 설치된다. 센서 전극(208)은 하나의 전극 또는 다수개의 전극을 포함한다. 센서 전극(208)이 플라즈마에 노출되어 손상되는 것을 방지하기 위하여 센서 전극(208)의 전방으로 센서 보호플레이트(206)가 구비된다. 센서 보호플레이트(206)는 센서 전극(208)이 직접적으로 플라즈마에 노출되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 알루미늄, 사파이어, 산화 알루미늄(Al2o3) 등으로 제작될 수 있다. 센서 보호플레이트(206)와 연장형 연결부(119) 사이에는 진공 유지를 위한 오링(204)이 설치된다. 또한 오링(204)이 플라즈마에 노출되어 손상되는 것을 방지하기 위하여 세라믹링(202)을 추가로 설치할 수 있다. 센서 전극(208)의 외부에는 외부커버(209)가 설치되며 체결수단(210)에 의해 연장형 연결부에 체결된다. 외부커버(209)와 센서 전극(208) 사이에는 오링(204)이 더 설치된다.
센서 전극(208)은 가스 배출구(116)를 통해 배출되는 플라즈마의 상태를 측정한다. 센서 전극(208)은 플라즈마와 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 센서 전극(208)은 가스 배출구(116) 내의 플라즈마를 통해 전기적 특성값(예를 들어, 전류, 전압값)을 측정하여 플라즈마의 밀도, 전자온도 등을 한다. 상태 계측부(220)는 센서 전극과 연결되어 플라즈마의 전기적 특성값을 측정한다. 측정된 값은 제어부(222)로 전달된다. 제어부(222)는 측정된 플라즈마의 상태를 확인하여 플라즈마 챔버(100) 내로 방전되는 플라즈마를 제어한다. 제어부(222)는 측정된 플라즈마 상태를 플라즈마 챔버(100)의 외부에 구비된 표시부(224)로 전송한다. 표시부(224)를 통해 사용자는 플라즈마 챔버(100) 내의 플라즈마 상태를 쉽게 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리장치(10a)는 플라즈마 챔버(150)와 어댑터(300) 및 공정챔버(12)를 포함한다. 플라즈마 챔버(150)는 활성화된 가스를 배출하기 위한 구성으로 상기에 설명한 바와 같이, 챔버바디(110)와 페라이트 코어(132) 및 일차 권선 코일(134)을 갖는 변압기 플라즈마를 사용한다.
플라즈마 챔버(150)와 공정챔버(12)는 어댑터(300)를 통해 연결된다. 여기서, 어댑터(300)에는 센서 전극부(200)가 설치된다. 센서 전극부(200)를 이용하여 플라즈마 챔버(10)에서 공정챔버(12)로 공급되는 활성화된 가스, 5플라즈마 가스의 상태를 확인하고, 이를 기초로 하여 전원 공급원(102) 등을 제어함으로써 방전되는 플라즈마를 조절한다.
어댑터(300)는 플라즈마 챔버(150)와 공정챔버(100)를 연결하기 위한 것으로, 플라즈마 챔버(150)를 공정챔버(12)의 가스 배기구에 연결하여 플라즈마 저감 장치로 사용하는 경우에도 이용될 수 있다. 센서 전극부(200)의 구성, 작용, 효과는 상기에 설명한 바와 동일하다.
도 10은 플라즈마 챔버와 임피던스 매처의 다양한 설치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 플라즈마 챔버(100)와 임피던스 매처(450) 및 공정챔버(12)는 다양한 방식으로 설치될 수 있다. 도 10(a)를 참조하면, 종래에는 플라즈마 챔버(100)와 임피던스 매처(450)를 따로 공정챔버(12) 상부에 설치하였다. 도 10(b)를 참조하면, 본 발명에서는 임피던스 매처(450)를 플라즈마 챔버(100) 상부에 장착할 수 있다. 그러면 플라즈마 챔버(100) 및 임피던스 매처(450)의 설치 공간을 줄일 수 있다. 추가적으로, 플라즈마 챔버(100)와 임피던스 매처(450)를 고정하기 위한 고정 프레임(400)을 더 설치할 수 있다. 도 10(c)를 참조하면, 임피던스 매처(450)의 중심 영역에 관통홀이 형성되고, 관통홀에 플라즈마 챔버(100)의 연장형 연결부를 삽입하여 플라즈마 챔버(100)를 임피던스 매처(450c) 상부에 설치할 수 있다. 임피던스 매처(450c)와 플라즈마 챔버(100)는 케이블(460)로 연결된다.
이상에서 설명된 본 발명의 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버 및 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 10a: 플라즈마 처리장치 12: 공정챔버
100, 150: 플라즈마 챔버 102: 전원 공급원
110: 챔버바디
110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f: 제1, 2, 3, 4, 5, 6 챔버블럭
111: 절연 브레이크 112: 플라즈마 방전 채널
114: 가스 주입구 116: 가스 배출구
119: 일체형 연결부 116a: 플랜지
117: 냉각채널 120: 점화전극부
132: 페라이트 코어 134: 일차 권선 코일
200: 센서 전극부 202: 세라믹 링
204: 오링 206: 센서 보호플레이트
208: 센서전극 209: 외부커버
210: 체결수단 220: 상태 계측부
222: 제어부 224: 표시부
300: 어댑터 400: 고정 프레임
450, 450a: 임피던스 매처
100, 150: 플라즈마 챔버 102: 전원 공급원
110: 챔버바디
110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f: 제1, 2, 3, 4, 5, 6 챔버블럭
111: 절연 브레이크 112: 플라즈마 방전 채널
114: 가스 주입구 116: 가스 배출구
119: 일체형 연결부 116a: 플랜지
117: 냉각채널 120: 점화전극부
132: 페라이트 코어 134: 일차 권선 코일
200: 센서 전극부 202: 세라믹 링
204: 오링 206: 센서 보호플레이트
208: 센서전극 209: 외부커버
210: 체결수단 220: 상태 계측부
222: 제어부 224: 표시부
300: 어댑터 400: 고정 프레임
450, 450a: 임피던스 매처
Claims (9)
- 환형의 플라즈마 방전 채널을 갖는 챔버바디;
상기 플라즈마 방전 채널의 일부를 감싸도록 설치되는 페라이트 코어;
상기 페라이트 코어에 권선되는 일차권선;
상기 일차권선으로 전력을 공급하기 위한 전원 공급원;
상기 챔버바디의 외부로 돌출 형성되어 기판을 처리하기 위한 공정챔버와 연결되는 일체형 연결부; 및
상기 일체형 연결부에 설치되며 상기 일체형 연결부를 통과하는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부;를 포함하고,
상기 센서 전극부는,
상기 플라즈마 방전 채널에 형성되는 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위하여 상기 일체형 연결부에 설치되는 센서 전극;
상기 센서 전극이 상기 플라즈마에 노출되지 않도록 상기 센서 전극과 상기 플라즈마 방전 채널 사이에 구비되는 센서 보호플레이트; 및
상기 센서 보호플레이트와 상기 일체형 연결부 사이에 구비되는 오링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 일체형 연결부는 상기 공정챔버와 연결되며 상기 공정챔버로 활성화된 플라즈마 가스를 공급하기 위한 가스 배출구인 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 일체형 연결부는 상기 공정챔버의 배기구와 연결되며 상기 공정챔버로부터 가스를 공급받기 위한 가스 주입구인 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 챔버바디는 전기적 절연을 위한 절연 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버. - 삭제
- 환형의 플라즈마 방전 채널을 갖는 챔버바디;
상기 플라즈마 방전 채널의 일부를 감싸도록 설치되는 페라이트 코어;
상기 페라이트 코어에 권선되는 일차권선;
상기 일차권선으로 전력을 공급하기 위한 전원 공급원;
상기 챔버바디의 외부로 돌출 형성되어 기판을 처리하기 위한 공정챔버와 연결되는 일체형 연결부; 및
상기 일체형 연결부에 설치되며 상기 일체형 연결부를 통과하는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부;를 포함하고,
상기 센서 전극부는,
상기 플라즈마 방전 채널에 형성되는 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위하여 상기 일체형 연결부에 설치되는 센서 전극;
상기 센서 전극과 연결되어 상기 센서 전극으로부터 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위한 상태 계측부; 및
상기 상태 계측부로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 플라즈마 상태를 확인하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 일체형 연결부를 갖는 플라즈마 챔버. - 플라즈마 소스에 의해 활성화된 가스를 공급하기 위한 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 챔버와 연결되며 기판을 처리하기 위한 공정챔버;
상기 플라즈마 챔버와 상기 공정챔버 사이를 연결하는 어댑터; 및
상기 어댑터에 설치되며 상기 어댑터를 통해 배출되는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부;를 포함하고,
상기 센서 전극부는,
플라즈마 방전 채널에 형성되는 플라즈마로부터 전기적 특성값을 측정하기 위하여 상기 어댑터에 설치되는 센서 전극;
상기 센서 전극이 상기 플라즈마에 직접 노출되지 않도록 상기 센서 전극과 상기 플라즈마 방전 채널 사이에 구비되는 센서 보호플레이트;
상기 센서 보호플레이트와 상기 어댑터 사이에 구비되는 오링; 및
상기 오링과 상기 플라즈마에 의해 상기 오링이 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 오링과 상기 어댑터 사이에 구비되는 세라믹 링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터. - 삭제
- 플라즈마 소스에 의해 활성화된 가스를 공급하기 위한 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 챔버와 연결되며 기판을 처리하기 위한 공정챔버;
상기 플라즈마 챔버와 상기 공정챔버 사이를 연결하는 어댑터; 및
상기 어댑터에 설치되며 상기 어댑터를 통해 배출되는 가스의 상태 정보를 측정하기 위한 센서 전극부;를 포함하고,
상기 센서 전극부는,
플라즈마 방전 채널에 형성되는 플라즈마로부터 전기적 특성값을 측정하기 위하여 상기 어댑터에 설치되는 센서 전극;
상기 센서 전극과 연결되어 상기 센서 전극으로부터 플라즈마의 전기적 특성값을 측정하기 위한 상태 계측부; 및
상기 상태 계측부로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 플라즈마 상태를 확인하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 상태 측정 센서가 구비된 어댑터.
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2016
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