KR20030090305A - 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트 - Google Patents

플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마의 누설을 방지하고, 배기 가스, 부산물 및 파티클을 원활히 배출시키기 위한 구조를 갖는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트(baffle plate)에 관한 것으로써, 상기 배플 플레이트의 중심에서 외주 방향으로 일정 넓이를 갖는 다수의 슬롯을 등간격으로 형성하며, 상기 슬롯은 중심에서 외주 방향에 대하여 일정한 곡형으로 형성하므로써, 플라즈마 공정시 발생되는 배기가스 및 부산물들을 좀더 효율적으로 배출시킬 수 있으며, 이로 인하여 플라즈마 공정이 좀더 원활해지고, 배기량이 증가하기 때문에 더 많은 공정 가스류를 사용할 수 있다.

Description

플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트{EXHAUST BAFFLE PLATE FOR PLASMA DISCHARGE DEVICE}
본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 특히 하부 전극의 하측에 설치되어 플라즈마의 누설을 방지하고, 배기 가스, 부산물 및 파티클(particle)을 원활히 배출시키기 위한 구조를 갖는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트(baffle plate)에 관한 것이다.
통상적으로, 플라즈마(plasma)는 고도로 전리되어 (+)이온과 (-)전자가 동일한 밀도로 존재하여 전기적으로 균형을 이루어 중성이 되어 있는 상태를 말하며, 방전관등을 예로 들수 있다.
반도체 또는 TFT LCD 집적회로의 제조를 위해서는, 하부의 실리콘 기판상에 형성된 소자들을 금속층에 의해 배선하기 위한 공정(metalization)이 필요하며, 이를 위하여 금속층 하부의 절연층과 금속층을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀을 형성하는 과정이 필수적이다. 콘택홀을 형성하기 위해서는 플라즈마(plasma)를 이용한 산화막의 건식식각(dry etch)에 의하는 것이 일반적이다.
도 1은 플라즈마 발생장치(100)를 도시한 구성도로써, 소정의 직경 또는 공간을 갖는 챔버(101)상에 웨이퍼등의 피식각대상물을 배치할 수 있는 하부 전극(102)이 설치되며, 상기 하부 전극(102)의 상부에는 상기 하부 전극(102)과 일정 간격을 갖도록 상부 전극(103)이 설치된다. 상기 상부 전극(103)에는 다수의 공정 가스 유입구(104)가 형성되므로써, 상기 챔버(101)내로 유입된 공정 가스가 상기 하부 전극에 인가되는 RF 전압에 의해 플라즈마화되어(즉, 라디칼, 이온, 전자등) 웨이퍼상에 공정을 수행하게 된다. 이때, 상기 플라즈마화되는 공정 가스에는 부산물등이 발생되고, 이러한 부산물들과 배기 가스를 배출하기 위한 배출 시스템(105)이 상기 챔버(101)의 하부에 설치된다. 상기 배출 시스템(105)으로는소정의 배기 펌프를 사용할 수 있다. 또한, 상기 챔버(101)의 플라즈마 발생 공간과 하부 전극(102)의 하측간에는 플라즈마의 누설을 방지하기 위한 소정의 배플 플레이트(baffle plate)(10)를 설치한다. 상기 배플 플레이트(10)는 상기 하부 전극(102)과 긴밀히 고정되거나 챔버(101)의 내주면상에 고정될 수 있으며, 챔버(101)의 형상에 따라 원형이거나 곡형이 될 수도 있다. 상기 상기 배플 플레이트(10)에는 배기 가스를 배출 시키기 위한 일정 형성의 다수개의 구멍이 형성되어 있으며, 이는 플라즈마를 누설시키지 않으면서 각종 부산물이나 배기 가스를 배출시키기 위한 크기로 형성된다.
도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 배플 플레이트를 도시한 사시도로써, 종래의 배플 플레이트(120)는 원형의 플레이트에서 중심에서 외주방향으로 일정 길이의 장공의 슬롯(121)이 등간격으로 형성된다. 따라서, 상기 배플 플레이트(120)의 슬롯(121)으로 플라즈마 공정시 배기 가스나 부산물등이 챔버의 하부로 배출되고, 배출 시스템에 의하여 외부로 배출된다. 도 3은 종래 기술의 일 실시예에 따른 도 2의 A부분의 요부 사시도로써, 도 2의 슬롯 부분을 상세히 도시하고 있다.
또한, 미도시 되었으나, 상기 배플 플레이트의 가스 배출 구멍은 일정 크기의 원형이 다수개 형성되어 있기도 한다.
그러나 상기와 같이 중심에서 원주 방향으로 직선 형태로 형성된 배플 플레이트의 형상은 도 3에 도시한 바와 같이, 플레이트 중심쪽의 슬롯간의 간격 T2와 플레이트 외주면 근처의 슬롯간의 간격 T2가 같지 않다. 다시 말하면 상기 배플 플레이트는 대부분 챔버의 형상에 따라 곡형이기 때문에 상기 T1의 간격이 T2보다 더크게 된다. 이는 배플 플레이트에 형성되는 배출 통로인 슬롯의 비효율적인 이용을 의미하게 되며, 이는 배기가스 또는 부산물등을 원활히 배출시키지 못함을 의미하는 것이다. 따라서, 상술한 종래의 배플 플레이트에 형성된 슬롯의 비 효율적인 배치때문에 플라즈마 장치의 전 공정에 있어서, 비효율적인 동작을 하게되며, 이로 인한 작업 공정 및 시간의 저하, 생산원가의 증가를 초래하는 문제점이 발생하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마를 누설시키지 않으며, 최대한 많은양의 배기 가스와 부산물등을 신속히 배출시킬 수 있도록 구성되는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 일정 공간의 배플 플레이트 설치공간을 최대한 이용하여 최대한 많은 양의 배기 가스 및 부산물을 외부로 배출시킬 수 있도록 구성되는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 좀더 많은 가스류를 사용할 수 있도록 배기 가스의 배기량을 최대한 높이도록 구성되는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트를 제공하는데 있다.
본 발명의 더욱 또 다른 목적은 배플 플레이트의 형상을 변형시키므로써 상기 플레이트상에 형성되는 슬롯의 넓이를 최대한 넓히도록 구성되는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트를 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명은 챔버내의 플라즈마 발생공간 하부에 설치되어 가스 및 부산물등을 배출시키는 배플 플레이트를 갖는 플라즈마 발생장치에 있어서,
상기 배플 플레이트의 중심에서 외주 방향으로 일정 넓이를 갖는 다수의 슬롯을 등간격으로 형성하며,
상기 슬롯은 중심에서 외주 방향에 대하여 일정한 곡형으로 형성함을 특징으로 한다.
도 1은 플라즈마 발생장치를 도시한 구성도.
도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 배플 플레이트를 도시한 사시도.
도 3은 종래 기술의 일 실시예에 따른 도 2의 A부분의 요부 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배플 플레이트를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도 4 B부분의 요부 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도 5의 C - C'의 부분 단면도.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배플 플레이트의 형상을 도시한 측면도.
본 발명에 의한 플라즈마 발생장치의 배플 플레이트는 발생되는 플라즈마의 누설을 최대한 줄이면서 배기 가스와 부산물의 배기량을 극대화시키므로써, 공정 진행을 원활히 하고, 다량의 공정가스를 챔버내로 유입시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 배플 플레이트의 배기 가스가 배출되는 슬롯(slot)은 배플 플레이트에 형상에 상응하여 슬롯간의 간격이 동일하도록 하며, 상기 슬롯의 일단간의 간격과 타단간의 간격을 동일하도록 형성한다. 바람직하게는 본 발명에 의한 배플 플레이트의 슬롯은 플레이트의 중심에서 외주방향으로 일정하게 곡형진 나선형으로 형성할 수 있다.
좀더 바람직하게는, 본 발명에서는 규정된 챔버의 공간상에 좀더 넓은 넓이를 갖는 슬롯을 형성하기 위하여, 상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 부분을 다양한 형상으로 변경하였다. 예를 들어, 상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 부분은 하향 또는 상향으로 절곡시킬 수 있으며, 곡형이거나 두 번 이상 절곡시킨 형상일 수 있다. 이때, 상기 각각의 변형된 플레이트에 역시 상술한 나선형의 곡형 슬롯이 형성되어야 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 예를 들어, 플라즈마 발생장치의 개략적인 설명등은 공지된 바와 같고, 종래 기술란에 상술하였기 때문에 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배플 플레이트를 도시한 사시도로써, 플라즈마 발생장치의 챔버내에 설치되는 배플 플레이트(10)는 하부 전극과 그 하측을 격리하는 격리판 역할을 하도록 설치된다. 본 발명에서는 챔버의 형상과 상응한 원형의 플레이트로 형성되어 있으며, 하부 전극에 삽입하기 위한 중공형으로 형성되어 있다. 상기 배플 플레이트(10)상에는 플라즈마 공정 가스의 누설을 방지함과 동시에 배기 가스와 각종 부산물들을 최대한 빠른 속도로 많은양을 배출하기 위한 다수의 슬롯(11)이 형성된다.
상기 슬롯(11)은 상기 배플 플레이트(10)의 중심에서 외주 방향으로 일정 넓이를 갖도록 다수개 형성한다. 바람직하게는 상기 배플 플레이트(10)의 원판 전체(360°)에 일정한 등간격으로 형성시킨다. 이때, 상기 슬롯(11)은 중심에서 외주 방향에 대하여 일정한 곡형으로 형성하게 되는데 이는 같은 공간상의 배플 플레이트(10)에서 좀더 넓은 넓이를 갖는 배기 공간을 확보하기 위함이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도 4 B부분의 요부 사시도로써, 상기 배플 플레이트(10)에 형성된 슬롯(11)은 일단간의 간격과 타단간의 간격이 동일하도록 형성한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 슬롯(11)의 일단간의 간격 T3와 상기 슬롯의 타단간의 간격 T4간의 크기를 서로 같게 한다. 이는 상기 슬롯(11)의 형상을 배플 플레이트(10)의 중심에서 외주방향으로 일정한 곡형으로 형성되도록 함으로써 가능하다.
예를 들어, 종래 기술에 의한 직선형 슬롯은 폭을 1mm로 했을 경우 약 40mm의 길이로 형성할 수 있으며, 이 경우 상기 슬롯은 배플 플레이트상에 약 360개를 형성시킬 수 있다. 따라서, 상기 배플 플레이트에 형성되는 슬롯에 의한 총 배기 공간은 약 14400mm2이 된다.
반면에, 같은 직경을 갖는 배플 플레이트에 본 발명에 의한 형상의 슬롯을 형성시켰을 경우, 슬롯은 약 45mm의 길이로 형성할 수 있으며, 이 경우에 역시 상기 슬롯은 배플 플레이트상에 약 360개를 형성시킬 수 있다. 따라서, 상기 배플 플레이트에 형성되는 슬롯에 의한 총 배기 공간은 약 16200mm2이 된다. 즉, 상술한 종래 기술에 의한 배플 플레이트의 총 배기공간보다 본 발명에 의한 총 배기 공간이 약 12.5% 증가하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 7a와 같이, 같은 직경을 갖는 배플 플레이트에 본 발명의 다른 실시예에 의한 형상의 슬롯을 형성시켰을 경우(예를 들어 하측으로 일정 각도 만큼 절곡시킴), 슬롯은 약 53mm의 길이로 형성할 수 있으며, 이 경우에 역시 상기 슬롯은 배플 플레이트상에 약 360개를 형성시킬 수 있다. 따라서, 상기 배플 플레이트에 형성되는 슬롯에 의한 총 배기 공간은 약 19080mm2이 된다. 즉, 배플 플레이트의 형상과 곡형으로 형성된 슬롯에 의해 종래 기술보다 좀더 넓은 배기 공간의 확보가 가능한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도 5의 C - C'의 부분 단면도로써, 상기 배플 플레이트(10)의 슬롯(11)의 상부폭은 적어도 상기 슬롯의 하부폭보다 크도록 형성한다. 이는 플라즈마 과정중 발생하는 폴리머가 상기 슬롯(11)에 흡착되는 현상이 발생하여 슬롯(11)의 구멍이 막히는 문제가 발생하기 때문에 상부 폭을 하부 폭보다 좀더 크게 형성하므로써, 미연에 폴리머의 흡착을 방지한다. 바람직하게는, 상기 슬롯의 상, 하부 폭 P1과 P2는 1mm ~ 1.8mm의 범위로 형성시킨다. 더욱 바람직하게는 상기 슬롯의 상부폭 P1은 1.8mm로 하부폭은 1mm로 형성시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배플 플레이트의 형상을 도시한 측면도로써, 본 발명에 의한 배플 플레이트(20, 30)의 슬롯이 형성된 부분은 같은 직경을 가지면서 다양한 형상으로 형성시킬 수 있는데, 이는 상기 배플 플레이트(20, 30)에 형성되는 곡형의 슬롯의 길이 방향의 거리를 좀더 길게 하고, 이로 인한 좀더 넓은 배기공간의 확보를 위함이다.
따라서, 도 7a 및 도 7b와 같이, 슬롯이 형성된 배플 플레이트(20)를 일정 직경 D의 범위내에서 일정 각도로 절곡시킬 수 있다. 이때, 상기 배플 플레이트(20)는 상방향(도 7b) 또는 하방향(도 7a)으로 절곡시킬 수 있다. 이때,상기 각도는 플라즈마 공정에 무리가 없을 정도의 각도 φ로 절곡시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 각도 φ는 0°~ 45°의 범위를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 각도 φ는 22°로 형성시킬 수 있다.
또한, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상황에 따라서 상기 배플 플레이트(40)는 하향으로 곡형지도록 절곡시킬 수 있으며, 미도시 되었으나, 상향으로 역시 곡형지도록 절곡시킬 수 있다.
또한, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상황에 따라서 상기 배플 플레이트(50)는 하방향으로 두번 절곡시킨 형상을 가질 수 있으며, 미도시 되었으나, 상향으로 역시 두번 절곡시킨 형상을 가질 수도 있다.
또한, 미도시 하였으나, 상기 배플 플레이트는 두번 이상 절곡된 형상으로 형성시킬 수도 있다, 예컨데, 좀더 넓은 배기공간의 확보를 위하여 다양한 형태로 상기 배플 플레이트의 형상을 변형시킬 수 있는 것이다.
한편, 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여질 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
본 발명은 배플 플레이트에 형성되는 배기 공간인 슬롯의 형상을 곡형으로 형성시키고, 상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 부분을 다양한 형상으로 형성시키므로써 플라즈마 공정시 발생되는 배기가스 및 부산물들을 좀더 효율적으로 배출시킬 수 있으며, 이로 인하여 플라즈마 공정이 좀더 원활해지고, 배기량이 증가하기 때문에 더 많은 공정 가스류를 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 챔버내의 플라즈마 발생공간 하부에 설치되어 가스 및 부산물등을 배출시키는 배플 플레이트를 갖는 플라즈마 발생장치에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 중심에서 외주 방향으로 일정 넓이를 갖는 다수의 슬롯을 등간격으로 형성하며,
    상기 슬롯은 중심에서 외주 방향에 대하여 일정한 곡형으로 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯의 일단간의 간격과 타단간의 간격은 동일하도록 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯의 상부폭은 적어도 상기 슬롯의 하부폭보다 크도록 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬롯의 하부폭과 상부폭은 1mm ~ 1.8mm임을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 부분은 일정 각도를 가지고 상향 또는 하향으로 절곡지도록 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 절곡된 부분의 절곡 각도는 0 ~ 45도임을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 절곡된 부분은 곡형으로 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 슬롯이 형성된 부분은 일정 각도를 가지고 상향 또는 하향으로 적어도 두 번 이상 절곡지도록 형성함을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치의 가스 배기용 배플 플레이트.
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