KR20060030247A - 플라즈마 공정 챔버 시스템 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 공정 챔버 시스템을 제공한다. 이 시스템은 상부 플레이트, 측벽 및 하부 플레이트를 갖는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 로딩되는 서셉터, 상기 상부 플레이트로부터 소정 간격 이격되면서 상기 공정 챔버 상에 배치된 상부 전극 코일 및 상기 상부 전극 코일의 외부 표면에 코팅된 고유전막을 포함한다.
Description
도 1은 일반적인 플라즈마 공정 챔버 구조체의 구조를 개략적으로 보여주는 장치 구성도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 구조체의 구조를 개략적으로 보여주는 장치 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상부 전극 코일의 구조를 보여주는 장치도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 구조체의 구조를 개략적으로 보여주는 장치 구성도이다.
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치의 공정 챔버 시스템에 관한 것이다.
플라즈마를 이용하는 반도체 제조 장치는 플라즈마 식각 공정, 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 포토레지스트 스트리핑 및 기타 표면 처리 공정 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 플라즈마를 이용하는 반도체 제조 장치는 플라즈마 발생 장치를 구비하고 있으며, 상기 플라즈마 발생 장치는 플라즈마를 넓은 영역에서 균일하게 발생시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이처럼 균일한 플라즈마를 넓은 영역에 형성하기 위하여, 최근에는 코일에 인가되는 RF 전력에 의해 유도된 자기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 유도결합형 플라즈마(Inductive Coupled Plasma;ICP) 발생 장치가 플라즈마 식각 공정에 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 공정 챔버 구조체의 구조를 개략적으로 보여주는 장치 구성도이다.
도 1을 참조하면, 기판(50)은 공정 챔버(10) 내에 배치된 서셉터(40) 상에 로딩된다. 상기 공정 챔버(10)는 상부 플레이트(11), 측벽(12) 및 하부 플레이트(13)로 구성된다. 상기 상부 플레이트(11) 상에는 상부 전극 구조체가 배치되어, 상기 상부 플레이트(11)와 상기 기판(50) 사이에 플라즈마(99)를 발생시킨다. 상기 상부 전극 구조체는 상부 전극 코일(20), 주파수 조화기(21) 및 상부 고주파 발생기(22)로 구성된다. 상기 서셉터(40)에는 하부 고주파 발생기(32)가 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 상부 전극 구조체에서 발생되는 자기장은 공정 재현성을 위해 일정하게 유지되어야 한다. 그렇지만, 종래 기술에 따르면, 상기 상부 전극 코일(20)은 상기 상부 플레이트(11)에 직접 접촉하도록 배치된다. 이에 따라, 공정을 진행하는 동안 발생하는 상기 공정 챔버(10)의 온도 변화에 상기 상부 전극 코일(20)의 전기적 특성이 변할 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 전극 코일(20)에 전달되는 온도 변화는 상기 상부 전극 코일(20)의 리액턴스(reactance)를 변화시키어 상기 플 라즈마(99)의 밀도를 변화시킬 수 있다.
이에 더하여, 플라즈마 식각 장치의 경우, 공정을 진행하는 동안, 상기 상부 플레이트(11)가 함께 식각되는데, 이러한 식각 역시 상기 상부 전극 코일(20)의 리액턴스 변화를 유발하는 원인이 된다.
하지만, 상기 상부 전극 코일(20)의 표면은 일반적으로 에나멜과 같은 절연성 물질로 도포되어 있으나, 상술한 리액턴스의 변화를 차단하는 효과가 떨어진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균일한 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 공정 챔버 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상부 전극 코일의 리액턴스 변화를 최소화할 수 있는 플라즈마 공정 챔버 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 공정 챔버의 온도 및 압력 변화에 따른 영향을 차단할 수 있는 플라즈마 공정 챔버 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부 플레이트로부터 이격된 상부 전극 코일을 갖는 플라즈마 공정 챔버 시스템을 제공한다. 이 시스템은 상부 플레이트, 측벽 및 하부 플레이트를 갖는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되고 기판이 로딩되는 서셉터, 상기 상부 플레이트로부터 소정 간격 이격되면서 상기 공정 챔버 상에 배치된 상부 전극 코일 및 상기 상부 전극 코일의 외부 표면 에 코팅된 고유전막을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 고유전막은 세라믹 물질로 이루어지고, 상기 상부 플레이트는 석영을 포함하는 절연성 물질로 이루어지고, 상기 상부 전극 코일은 구리로 이루어진다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 상부 전극 코일과 상기 상부 플레이트 사이에는절연성 단열재가 배치될 수도 있다.
이에 더하여, 상기 서셉터에는 하부 고주파 전원이 전기적으로 연결되고, 상기 상부 전극 코일에는 상부 고주파 전원이 더 연결될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
도 2은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버 구조체의 구조를 개략적으로 보여주는 장치 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버 구조체(1)는 공정 챔버(100), 상기 공정 챔버(100)의 상부에 배치된 상부 전극 구조체 및 상기 공정 챔버(100)의 아래에 배치된 하부 고주파 발생기(320)를 구비한다.
상기 공정 챔버(100)는 상부 플레이트(110), 측벽(120) 및 하부 플레이트(130)를 포함하는 구성을 갖는다. 플라즈마 식각 장치에 적용되는 본 발명의 일 실 시예에 따르면, 상기 상부 플레이트(110)는 안정된 식각 분위기를 형성하기 위해 식각 공정이 진행되는 동안 함께 식각될 수 있도록 석영(quartz)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 상부 전극 구조체는 상기 상부 플레이트(110)의 상부에 배치되는 상부 전극 코일(200) 및 상기 상부 전극 코일(200)에 고주파 전력(radio frequency power, RF power)을 인가하기 위한 상부 고주파 발생기(RF generator, 220)를 포함한다. 또한, 상기 상부 전극 코일(200)과 상기 상부 고주파 발생기(220) 사이에는, 상기 상부 고주파 발생기(220)에서 발생되어 상기 상부 전극 코일(200)에 인가되는 고주파 전력의 인가 주파수를 조절하기 위한 주파수 조절기(RF matching system, 210)가 배치될 수 있다. 상기 상부 전극 코일(200), 상기 주파수 조절기(210) 및 상기 상부 고주파 발생기(220)는 모두 전기적으로 연결되며, 각각의 동작은 소정의 제어기에 의해 통제된다.
상기 공정 챔버(100)의 내부에는 하부 전극으로 사용되면서, 기판(500)이 안착되는 서셉터(400)가 배치된다. 상기 서셉터(400)는 상기 하부 고주파 발생기(320)와 전기적으로 연결된다. 플라즈마(99)는 상기 상부 플레이트(110)와 상기 기판(500) 사이에 생성된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 상부 전극 코일(200)은 상기 공정 챔버(100)에서 발생하는 온도 변화에 의한 영향을 최소화할 수 있도록, 상기 상부 플레이트(110)의 상부면으로부터 소정의 거리(t)만큼 이격되어 배치된다. 이에 더하여, 상기 상부 전극 코일(200)은 구리를 포함하는 금속성 물질로 이루어지되, 본 발명 에 따르면, 상기 상부 전극 코일(200)의 외부 표면에는 상기 공정 챔버(100)의 환경 변화에 따른 특성 변화를 최소화하기 위해, 고유전 상수를 갖는 고유전막(250)이 코팅된다. 바람직하게는, 상기 상부 전극 코일(200)은 균일한 플라즈마(99)를 생성할 수 있도록, 도 3에 도시된 것처럼, 나선형 구조를 갖는다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 플라즈마 공정 챔버 구조체의 구조를 개략적으로 보여주는 장치 구성도이다. 이 실시예는 상기 상부 전극 코일(200)과 상기 상부 플레이트(110) 사이에 배치되는 단열재(800)를 제외한다면, 앞서 도 2를 참고하여 설명한 플라즈마 공정 챔버 시스템과 동일하다. 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
상기 단열재(800)는, 상술한 것처럼, 상기 상부 전극 코일(200)과 상기 상부 플레이트(110) 사이에 배치되며, 바람직하게는 절연성 물질로 이루어진다. 이에 따라, 종래 기술에서 설명한 상기 공정 챔버(100)의 온도 변화에 따른 상기 상부 전극 코일(200)의 리액턴스 변화의 문제는 최소화될 수 있다. 상기 단열재(800)는 상기 상부 플레이트(110) 또는 상기 상부 전극 코일(200)에 접촉되도록 배치될 필요는 없다. 즉, 상기 단열재(800)는 상기 상부 플레이트(110) 및 상기 상부 전극 코일(200)로부터 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 구성을 통해 열팽창에 따른, 상기 상부 플레이트 전극(110)과 상기 상부 전극 코일(200) 사이의 거리 변화를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 플라즈마를 생성하기 위한 전극으로 사용되는 상부 전극 코일은 상부 플레이트 전극으로부터 소정 간격 이격되어 배치된다. 또한, 상부 전극 코일의 외부 표면에는 고유전막이 코팅된다. 이에 따라, 공정 챔버의 온도 변화에 따른 영향을 직접 받는 것을 피할 수 있어, 상기 상부 전극 코일의 리액턴스 변화를 예방할 수 있다. 이에 더하여, 상기 상부 전극 코일과 상기 상부 플레이트 사이에는 절연성의 단열재가 배치됨으로써, 상술한 공정 챔버의 온도 변화에 따른 공정 불안정을 해결할 수 있다. 그 결과, 보다 안정된 특성을 갖는 플라즈마를 생성하는 것이 가능하다.
Claims (7)
- 상부 플레이트, 측벽 및 하부 플레이트를 갖는 공정 챔버;상기 공정 챔버 내에 배치되고, 기판이 로딩되는 서셉터;상기 상부 플레이트로부터 소정 간격 이격되면서 상기 공정 챔버 상에 배치된 상부 전극 코일; 및상기 상부 전극 코일의 외부 표면에 코팅된 고유전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
- 제 1 항에 있어서,상기 고유전막은 세라믹 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
- 제 1 항에 있어서,상기 상부 플레이트는 석영을 포함하는 절연성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
- 제 1 항에 있어서,상기 상부 전극 코일과 상기 상부 플레이트 사이에 배치되는 절연성 단열재를 더 포함하는 플라즈마 공정 챔버.
- 제 1 항에 있어서,상기 상부 전극 코일은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버.
- 제 1 항에 있어서,상기 상부 전극 코일에 전기적으로 연결된 상부 고주파 전원을 더 포함하는 플라즈마 공정 챔버.
- 제 1 항에 있어서,상기 서셉터에 전기적으로 연결된 하부 고주파 전원이 더 포함하는 플라즈마 공정 챔버.
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