KR20040037288A - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 공정이 이루어지는 챔버 내부를 실링토록 장착되는 오링이 플라즈마의 영향으로부터 손상되는 것을 방지하도록 하여 그 수명을 연장토록 함과 동시에 그 실링 효율을 보다 높이도록 하는 플라즈마 처리장치용 챔버에 관한 것으로서, 이에 대한 특징적인 구성은, 상부가 개방된 용기 형상의 챔버 몸체와; 상기 챔버 몸체의 상측 단부에 밀착되어 개방된 부위를 덮는 챔버 커버와; 상기 챔버 몸체와 챔버 커버가 밀착되는 부위 사이에 형성된 홈 상에 장착되어 내·외측을 실링하는 오링; 및 상기 챔버 커버의 하측 단부가 상기 챔버 몸체에 밀착되는 부위의 내측 주연 부위가 상기 챔버 몸체의 상측 단부로부터 하측으로 소정 깊이로 끼워지도록 연장 돌출되는 돌출부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 또한, 상기 돌출부에 대응하는 상기 챔버 몸체의 상측 단부 내측 부위에는 상기 돌출부에 부합되는 단턱을 더 형성하여 구성함이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 플라즈마를 이용한 공정이 진행되는 과정에서 상술한 돌출부가 챔버 몸체와 챔버 커버 사이를 통한 오링까지 플라즈마의 유동 경로를 연장하게 됨으로써 플라즈마에 의한 오링의 손상이 감소되고, 그에 따른 오링의 사용 수명이 연장되며, 챔버 몸체와 챔버 커버가 이루는 내부의 실링 효율이 장구히 연장되는 효과가 있다.

Description

플라즈마 처리장치{plasma treating equipment}

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 공정이 이루어지는 챔버 내부를 실링토록 장착되는 오링이 플라즈마의 영향으로부터 손상되는 것을 방지하여 그 수명을 연장시키도록 함과 동시에 그 실링 효율을 보다 높이도록 하는 플라즈마 처리장치용 챔버에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입 및 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하는 것으로 만들어진다.

이들 반도체소자 제조공정 중 식각공정이나 다른 각 공정을 수행한 이후에 마스크로서 사용된 포토레지스트를 제거하는 애싱공정 및 금속증착 등의 공정은 밀폐된 챔버 내부에서 공정가스를 플라즈마 상태로 변환시켜 소망하는 반응이 이루어지도록 하는 플라즈마 처리공정이 주로 이용된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 플라즈마 처리공정을 수행하는 플라즈마 처리장치의 종래 기술 구성에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

종래의 플라즈마 처리장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상 상부가 개방된 용기 형상의 챔버 몸체(12)가 있고, 이 챔버 몸체(12)의 내부에는 투입 위치되는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하며 고정하는 척 조립체(14)를 구비하고 있으며, 이 척 조립체(14)는 경우에 따라 고주파 파워가 인가되는 하부전극을 이루기도 한다.

또한, 상술한 챔버 몸체(12)의 상측 부위에는 챔버 몸체(12)의 상단 부위에밀착되어 덮는 형상으로 그 내부를 구획토록 하는 챔버 커버(18)의 결합이 이루어진다.

이러한 챔버 커버(18)의 저면 즉, 챔버 몸체(12)와의 결합에 의해 척 조립체(14)와 대향하는 부위에는 경우에 따라 공정에 필요한 공정가스를 공급하며 고주파 파워가 인가되는 상부전극, 플라즈마 상태의 공정가스의 공급이 이루어지는 샤워헤드, 고주파 파워가 인가되는 상부전극으로서 플라즈마 상태의 공정가스에 대한 소스 물질을 이루는 타깃 등의 기능을 수행하는 헤드(H)가 구비된다.

그리고, 챔버 몸체(12)와 챔버 커버(18) 사이에 밀착되는 부위에는 챔버 몸체(12)와 챔버 커버(18)의 결합에 의해 구획된 내부를 기밀 유지토록 실링하는 오링(16)이 적어도 하나 이상 설치된다.

이에 더하여 상술한 챔버 몸체(12) 상에는 챔버 커버(18)의 결합으로 구획된 내부에 소정의 진공압 분위기로 형성하기 위하여 진공압 제공부(도면의 단순화를 위하여 생략함)와 선택적으로 연통하게 하는 배관(V)이 연결되는 것이 일반적이다.

이러한 구성에 의하면, 밀폐된 분위기를 이루는 챔버(12, 18) 내부에 공급된 플라즈마 상태의 공정가스는 상·하부 전극 사이 또는 척 조립체(14) 상에 놓이는 웨이퍼(W)를 대상체로 하여 공정을 수행한다.

이때 상술한 플라즈마 상태의 공정가스는 그 분포 범위가 상·하부 전극 사이 또는 척 조립체의 상부 소정 부위에 한정되지 않고 챔버(12, 18) 내부의 각 방향 각 부위로 무분별하게 이동한다.

여기서, 챔버 몸체(12)와 챔버 커버(18)의 결합이 이루어지는 부위 즉, 상호밀착되는 부위는 소정의 틈새를 이루고, 상술한 바와 같이 무분별하게 유동하는 플라즈마는 챔버 몸체(12)와 챔버 커버(18) 사이의 틈새를 통해 이들 사이를 기밀 유지토록 하는 오링(16)이 장착된 부위까지 침투가 이루어진다.

그러나, 상술한 오링(16)은 플라즈마 상태의 공정가스에 노출되어 반응이 이루어짐으로써 그 손상이 진행되고, 계속적인 공정 진행 과정에서 결국 그 기능을 상실하여 챔버(12, 18) 내부를 충분히 실링하지 못하는 결과를 초래한다. 이것은 챔버(12, 18) 내부의 기밀유지에 지대한 영향을 끼쳐 공정 불량을 야기하는 문제가 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 오링(16)은 플라즈마 상태의 공정가스에 영향으로 손상됨에 의해 일정 주기로 교체가 요구되며, 이것은 오링(16)의 교체에 의한 비용 발생과 더불어 챔버 몸체(12)와 챔버 커버(18)의 분해 조립에 따른 번거로움과 불필요한 작업시간의 소요 및 설비의 가동 중단에 따른 가동률과 생산성 저하를 초래하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 챔버 몸체와 챔버 커버가 결합되는 부위로 플라즈마 상태의 공정가스가 침투하는 것을 방지하여 그 사이에 위치되는 오링의 손상 및 파손을 방지토록 함으로써 오링의 수명을 연장시키도록 하고, 그에 따른 비용을 절감토록 하며, 설비의 분해 조립에 따른 작업시간의 소요와 번거로움을 줄이도록 함으로써 설비의 가동률과 생산성을 증대시키도록 하는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 구성하는 챔버 몸체와 챔버 커버의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 이루는 챔버 몸체와 챔버 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 변형 실시예의 챔버 콤체와 챔버 커버의 결합 관계 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 20, 30: 플라즈마 처리장치12, 32: 챔버 몸체

14: 척 조립체 16: 오링

18, 22, 36: 챔버 커버 24, 38: 돌출부

34: 단턱

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적 구성은, 상부가 개방된 용기 형상의 챔버 몸체와; 상기 챔버 몸체의 상측 단부에 밀착되어 개방된 부위를 덮는 챔버 커버와; 상기 챔버 몸체와 챔버 커버가 밀착되는 부위 사이에 형성된 홈 상에 장착되어 내·외측을 실링하는 오링; 및 상기 챔버 커버의 하측 단부가 상기 챔버 몸체에 밀착되는 부위의 내측 주연 부위가 상기 챔버 몸체의 상측 단부로부터 하측으로 소정 깊이로 끼워지도록 연장 돌출되는 돌출부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출부에 대응하는 상기 챔버 몸체의 상측 단부 내측 부위에는 상기 돌출부에 부합되는 단턱을 더 형성하여 구성함이 바람직하다.

그리고, 상술한 단턱(34)이 이루는 챔버 몸체(32)의 내벽은 돌출부(38)가 끼워지기 용이하도록 함과 동시에 그 밀착 정도를 심화시키기 위하여 소정 각도의 경사도를 갖는 테이퍼진 면으로 형성함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 이루는 챔버 몸체와 챔버 커버의 결합 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 변형 실시예의 챔버 콤체와 챔버 커버의 결합 관계 구성을 개략적으로 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하기로 한다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(20, 30)는, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 통상 상부가 개방된 용기 형상의 챔버 몸체(12, 32)가 있고, 이 챔버 몸체(12, 32)의 내부에는 투입 위치되는 웨이퍼(W)의 저면을 받쳐 지지하며 고정하는 척 조립체(14)를 구비하고 있으며, 이 척 조립체(14)는 경우에 따라 고주파 파워가 인가되는 하부전극을 이루기도 한다.

또한, 상술한 챔버 몸체(12, 32)의 상측 부위에는 챔버 몸체(12, 32)의 상단 부위에 밀착되어 덮는 형상으로 그 내부를 구획토록 하는 챔버 커버(22, 36)의 결합이 이루어진다.

이러한 챔버 커버(22, 36)의 저면 즉, 챔버 몸체(12, 32)와의 결합에 의해 척 조립체(14)와 대향하는 부위에는 경우에 따라 공정에 필요한 공정가스를 공급하며 고주파 파워가 인가되는 상부전극, 플라즈마 상태의 공정가스의 공급이 이루어지는 샤워헤드, 고주파 파워가 인가되는 상부전극으로서 플라즈마 상태의 공정가스에 대한 소스 물질을 이루는 타깃 등의 기능을 수행하는 헤드(H)가 구비된다.

그리고, 챔버 몸체(12, 32)와 챔버 커버(22, 36) 사이에 밀착되는 부위에는 챔버 몸체(12, 32)와 챔버 커버(22, 36)의 결합에 의해 구획된 내부를 기밀 유지토록 실링하는 오링(16)이 적어도 하나 이상 설치된다.

한편, 상술한 바와 같이, 챔버 몸체(12, 32)와 챔버 커버(22, 36)의 결합 관계에 있어서, 도 2에 도시된 구성은, 챔버 커버(22)의 하부 내측 부위에는 챔버 몸체(12)의 상단 내측 측벽에 대응하여 밀착 가능하도록 연장된 형상의 돌출부(24)가형성된다.

이렇게 연장 형성된 돌출부(24)는 챔버(12, 22)가 이루는 내부에 플라즈마 상태의 공정가스가 챔버 몸체(12)와 챔버 커버(22)가 결합되는 장착되는 오링(16)까지 유동 침투하는 거리를 더욱 연장시킨다.

또한, 도 3에 도시된 구성은, 챔버 커버(36)의 하부 내측 부위가 챔버 몸체(32)의 상단 내측 측벽에 대응하여 밀착 가능하도록 연장된 형상의 돌출부(38)가 형성되고, 이에 더하여 상술한 돌출부(38)에 대응하는 챔버 몸체(32)의 상부 내측 단부 부위는 돌출부(38)의 형상에 부합되어 상호 밀착이 가능하도록 하는 단턱(34)이 형성된 구성을 이룬다.

그리고, 상술한 단턱(34)이 이루는 챔버 몸체(32)의 내벽은 돌출부(38)가 끼워지기 용이하도록 함과 동시에 그 밀착 정도를 심화시키기 위하여 소정 각도의 경사도를 갖는 테이퍼진 면으로 형성함이 바람직하다.

여기서, 상술한 단턱(34)은 돌출부(38)와 밀착됨에 의해 플라즈마 상태의 공정가스가 장착된 오링(16) 위치까지 침투하는 것을 더욱 효과적으로 차단할 뿐 아니라 단턱(34)이 이루는 테이퍼진 면은 그 밀착 정도를 향상시킬 뿐 아니라 오링(16)까지 플라즈마 상태의 공정가스가 침투하는 거리를 더욱 연장하게 된다.

이에 더하여 상술한 챔버 몸체(12, 32) 상에는 챔버 커버(22, 36)의 결합으로 구획된 내부에 소정의 진공압 분위기로 형성하기 위하여 진공압 제공부(도면의 단순화를 위하여 생략함)와 선택적으로 연통하게 하는 배관(V)이 연결되는 것이 일반적이다.

이러한 구성에 의하면, 밀폐된 분위기를 이루는 챔버(12, 22 or 32, 36) 내부에 공급된 플라즈마 상태의 공정가스는 상·하부 전극 사이 또는 척 조립체(14) 상에 놓이는 웨이퍼(W)를 대상체로 하여 공정을 수행한다.

이때 상술한 플라즈마 상태의 공정가스는 그 분포 범위가 상·하부 전극 사이 또는 척 조립체의 상부 소정 부위에 한정되지 않고 챔버(12, 22 or 32, 36) 내부의 각 방향 각 부위로 무분별하게 이동한다.

여기서, 챔버 몸체(12, 32)와 챔버 커버(22, 36)의 결합이 이루어지는 부위 즉, 상호 밀착되는 부위는 소정의 틈새를 이루고, 상술한 바와 같이 무분별하게 유동하는 플라즈마 상태의 공정가스는 챔버 몸체(12, 32)와 챔버 커버(22, 36) 사이의 틈새를 통해 이들 사이를 기밀 유지토록 하는 오링(16)이 장착된 부위까지 침투하는 힘을 갖게 되지만 상술한 돌출부(24, 38)에 의해 그 틈새의 길이가 연장됨으로써 미쳐 오링(16) 위치까지 도달하기에는 많은 어렵게 된다.

더욱이 챔버 커버(36)의 돌출부(38)와 챔버 몸체(32)의 단턱(34)의 밀착 관계와 이들이 이루는 테이퍼진 면은 상호 부합되게 밀착되는 정도를 더욱 심화시킴으로써 플라즈마 상태의 공정가스에 의한 오링(16)의 손상은 충분히 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 챔버 몸체와 결합하는 챔버 커버의 하부 내측 부위가 챔버 몸체의 내벽에 밀착되게 삽입되는 형상으로 연장된 돌출부를 이루고 있음에 따라 그 결합 부위의 틈새로 플라즈마 상태의 공정가스가 유동할 수 있는 길이를 연장하게 됨으로써 오링에 대한 손상을 줄이고, 또 챔버 몸체에 형성된 단턱 부위에 대하여 밀착이 이루어짐에 의해 그 실링 효율이 보다 향상될 뿐 아니라 오링이 장착된 부위까지 플라즈마 상태의 공정가스가 유동하는 거리를 더욱 연장하게 됨으로써 오링의 손상 및 파손이 충분히 저감되고, 이에 따라 오링의 수명이 연장되며, 그에 따른 비용을 절감과 설비의 분해 조립에 따른 작업시간의 소비와 번거로움을 줄일 뿐 아니라 설비의 가동률과 생산성이 증대되는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

1. 상부가 개방된 용기 형상의 챔버 몸체와; 상기 챔버 몸체의 상측 단부에 밀착되어 개방된 부위를 덮는 챔버 커버와;

   상기 챔버 몸체와 챔버 커버가 밀착되는 부위 사이에 형성된 홈 상에 장착되어 내·외측을 실링하는 오링; 및

   상기 챔버 커버의 하측 단부가 상기 챔버 몸체에 밀착되는 부위의 내측 주연 부위가 상기 챔버 몸체의 상측 단부로부터 하측으로 소정 깊이로 끼워지도록 연장 돌출시킨 돌출부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 돌출부에 대응하는 상기 챔버 몸체의 상측 단부 내측 부위에는 상기 돌출부에 부합하여 밀착되는 형상의 단턱을 더 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 플라즈마 처리장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 단턱이 이루는 상기 챔버 몸체의 내벽은 상기 돌출부가 끼워지기 용이하도록 소정의 경사도를 갖는 테이퍼진 면으로 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는상기 플라즈마 처리장치.