KR20060122272A - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 상태에서 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상방으로 개구되는 하부챔버; 상기 하부챔버 내부 상하측에 각각 마련되되 고주파 전원이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 을 포함하며, 상기 상부전극은 상기 하부챔버의 내부로 부분 삽입된 상태에서 하부전극에 위치 고정되며, 무게를 감소하기 위해 상부챔버를 대신하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치, 하부챔버, 상부전극, 커버부재, 차단부재

Description

플라즈마 처리장치{Apparatus for processing substrate with plasma}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 3은 상기 플라즈마 처리장치의 상부전극에 커버부재가 구비된 상태를 도시한 측단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

112 : 하부챔버 114 : 상부전극

116 : 하부전극 122 : 차단부재

124 : 고정부재 126 : 커버부재

S : 기판

본 발명은 진공 상태의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

상술한 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 과정을 설명하면 우선, 기판 수납 장치(이하 "카세트"라 칭함)에 다수 적재된 반도체 웨이퍼 또는 액정기판(이하 "기판"이라 칭함)을 운송 로봇에 의해 반입 또는 반출시키되 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버(Load Lock Chamber) 내로 반입시키고 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공으로 만들고 난 다음, 이송수단을 작동시켜 기판을 반송 챔버(Transfer Chamber)로 이동시킨다.

기판이 이송된 반송 챔버는 진공 상태를 유지하는 다수의 공정 챔버(Process Chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송 챔버는 각각의 공정 챔버로 이송수단을 통해 반입, 반출을 실시하며, 여기서 각각의 공정 챔버로 반입된 기판은 하부 전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되며, 상부 전극 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 공정 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.

이와 같은 플라즈마 공정을 진행하는 플라즈마 처리장치는 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 챔버, 그 챔버 내에 피처리 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지는 적재대, 챔버 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급계, 방전을 통해 그 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 처리실 내에 발생시키기 위한 전계 발생계, 소정의 처리 후에 처리실 내에 존재하는 처리 가스를 제거하는 배기계로 구성된다.

상술한 챔버는 플라즈마 처리장치 내부에서 플라즈마를 형성시키기 위하여 필요한 진공분위기를 형성시킬 수 있도록 플라즈마 처리장치 내부와 외부를 완벽하 게 차단할 수 있는 구조를 가진다. 그리고 플라즈마 처리장치의 다른 구성요소들은 그 챔버 내부에 설치된다.

그리고 상술한 가스 공급계는 플라즈마 처리장치에 의해서 피처리 기판에 소정의 처리를 하기 위한 플라즈마 형성에 사용되는 처리 가스를 챔버 내부로 공급하는 구성요소이다. 일반적으로 가스 공급계는 챔버의 상측에 구비되며, 챔버의 상부로부터 처리 가스를 공급받는다. 상술한 가스 공급계는 처리 가스를 챔버 내에 균일하게 공급하기 위하여 그 내부에 여러 가지 확산 기능을 하는 확산부를 포함하고 있다.

다음으로, 기판이 탑재되는 탑재대는 소정의 처리를 위하여 외부에서 반입되는 피처리 기판을 지지하는 구성요소이다. 이러한 하부전극은 챔버 내부의 하측에 설치되며, 피처리 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가진다. 여기서, 상술한 하부전극은 피처리 기판을 지지하고, 플라즈마 발생시에 전극으로서의 역할도 하며, 특정한 경우에는 기판을 고정시키기 위하여 정전척이 그 내부에 설치되기도 한다.

다음으로, 전계 발생계는 가스 공급계에 의하여 공급되는 처리 가스를 플라즈마화하기 위하여 필요한 전계를 발생시키는 구성요소이다. 전계 발생계는 기본적으로 전계를 발생시킬 공간의 상하측에 각각 전극이 형성되는 구조이며, 그 전극 중 어느 하나 또는 두 전극에 고주파 전력을 인가하여 전계를 발생시킨다. 일반적으로는 상술한 탑재대가 하부 전극의 역할을 수행하며, 상부 전극은 챔버의 상부에 별도로 설치된다.

다음으로, 배기계는 이미 피처리 기판의 처리에 사용된 처리 가스를 챔버 내 부에서 제거하는 구성요소이다. 일단 피처리 기판의 처리에 한번 사용된 처리 가스는 챔버에서 모두 제거되어 다음 공정에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 플라즈마 처리 공정에 오류가 발생하지 않도록 하는 것이므로, 배기계가 처리 가스를 완전하게 배출시키는 것이 중요하다.

이와 같은 종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 진공 상태의 내부에서 공정 처리가 수행되는 상, 하부챔버(10, 12)와, 상술한 상, 하부챔버(10, 12)내 상부 영역에 마련되는 상부전극(14)과, 상술한 상부전극(14)과 이격된 하부 영역에 마련되어 기판(S)이 적재되는 하부전극(16)으로 구성된다.

그러나 공정 처리할 기판(S)이 대면적화됨에 따라 처리장치 전체 크기가 커짐은 물론 상부챔버(12)의 크기 또한 커져야 하고 상, 하부챔버(10, 12)의 측벽 두께도 두꺼워져야 하며, 상술한 상부챔버(12)의 크기 증가에 따라 그 상부챔버(12)의 유지보수시 상술한 상부챔버(12)를 개폐시키는 개폐장치(도면에 미도시)의 동력도 커져야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 상부챔버를 상부전극이 대신할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태에서 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상방으로 개구되는 하부챔버; 상기 하부챔버 내부 상하측에 각각 마련되되 고주파 전원이 인 가되는 상부전극 및 하부전극; 을 포함하며, 상기 상부전극은 상기 하부챔버의 내부로 부분 삽입된 상태에서 하부전극에 위치 고정되며, 무게를 감소하기 위해 상부챔버를 대신함으로써, 상부챔버를 제거함에 따라 처리장치의 무게 감소와 유지보수시 상부챔버를 개폐하는 개폐장치의 소동력화 추구 및 제조단가가 절감되므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이의 공간마다 구비되어 이 상부전극과 챔버 내측벽의 형성 공간으로 공정 가스가 침투하는 것을 차단하는 차단부재가 더 마련됨으로써, 상술한 차단부재에 의해 공정 가스의 침투를 차단하여 이상 방전을 방지하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 차단부재는, 그 일측이 하부챔버의 소정 위치에 외팔보 형태로 고정되어 마련됨으로써, 상부전극의 개폐시 그 차단부재가 하부챔버에 고정되어 장탈착이 용이하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상부전극의 하부면과 동일한 높이에 배치됨으로써, 플라즈마의 흐름을 일정하게 하여 식각 균일도를 상승시킬 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 차단부재는, 아노다이징(anodizing)처리된 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상부전극의 상부 영역에 전자파를 차단하기 위한 커버부재가 더 마련됨으로써, 노이즈 침투를 방지하므로 바람직하다.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 하부챔버(112)와, 상부전극(114)과, 하부전극(116)과, 고정부재(124)로 이루어진다.

상술한 하부챔버(112)는 내부가 중공 형성된 상단이 개구된 상태로 구비되며, 상부전극(114)을 이탈시키기 위해 편의상 상부전극(114)과 하부챔버(112) 사이에 일정 공간 이상의 이격 공간이 발생하게 되며, 상술한 상부전극(114)과 하부챔버(112) 내측벽의 사이에 형성된 공간으로 플라즈마 가스인 공정 가스가 침투하는 것을 방지하는 차단부재(122)가 구비된다.

상술한 상부전극(114)은 그 하부 영역에 샤워 헤드가 구비되며, 고주파 전원이 인가하는 특성상 외측벽마다 절연부재(118)가 접촉한 상태로 마련되며, 상술한 하부챔버(112) 부분 삽입된 상태로 이 하부챔버(112)의 내측면 상단에 고정된다.

그리고 상술한 상부전극(114)의 저면 가장자리에는 일측 저면이 단차 형성된 접촉부재(120)가 사방에 구비된다.

상술한 차단부재(122)는 상술한 접촉부재(120)의 단차부에 접하도록 위치될 수 있게 그 접촉부재(120)의 수평선상인 하부챔버(112)의 소정 위치에 절곡된 일측이 고정되는 외팔보 형태로 마련된다. 결국, 상술한 차단부재(122)의 자유단이 접촉부재(120)의 단차부에 접한 상태로 위치 고정되어 하부챔버(112)와 상부전극(114)과의 형성 공간이 밀폐되는 것이다.

여기서, 상술한 차단부재(122)를 하부챔버(112)의 소정 위치에 고정하는 이유는 상부전극(114)의 유지보수가 필요할 경우 그 상부전극(114)을 하부챔버(112)로부터 분리시켜야 하므로 상술한 차단부재(122)가 상부전극(114)에 고정되면 그 상부전극(114)의 개방시 상부전극(114)이 하부챔버(112)에 부분 삽입된 상태로 위치되어 간섭에 의해 차단부재(122)가 손상되기 때문이다.

또한, 상술한 차단부재(122)는 아노다이징(anodizing)처리된 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 상술한 차단부재(122)가 상부전극(114)의 하부면과 동일한 높이에 배치됨으로써, 플라즈마의 흐름을 일정하게 하여 공정 처리 균일도를 높일 수 있게 한다.

한편, 상술한 고정부재(124)는 하단이 부분 함몰된 형상으로 하부챔버(112)의 가장자리 상면에 기밀유지부재가 개재된 상태로 안착되어 고정되며, 그 고정부재(124)의 저면에는 상부전극(114)의 상면이 접한 상태로 고정된다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이 상술한 고정부재(124)와 상부전극(114)의 접촉면에 개재되되 상술한 상부전극(114)과 면적은 같으면서 적정 두께를 갖는 커버부재(126)가 구비되어 전자파 발생을 차단하게 된다.

그러므로 본 발명의 플라즈마 처리장치에서 상술한 상부전극(114)은 종래의 상부챔버를 대신하여 하부챔버(112)에 부분 삽입된 상태로 고정되므로 이 상부전극(114)의 무게만큼 감소함에 따라 처리장치 전체 무게가 감소하고 상부전극(114)의 유지보수시 그 상부전극(114)을 하부챔버(112)에서 개방 또는 폐쇄하는 개폐장치(도면에 미도시)의 용량 또한 커지지 않는다.

그리고 상술한 하부챔버(112)에서 상부전극(114)의 분리를 용이하게 하기 위해 상부전극(114)과 하부챔버(112) 사이에는 이격 공간에 형성되며, 그 이격 공간으로 공정 가스가 침투하여 플라즈마가 기생하는 것을 방지하는 차단부재(122)가 그 하부챔버(112)와 상부전극(114)과의 공간을 밀폐시킨다.

여기서, 상술한 상부전극(114)의 상면에는 그 상부전극(114)에 접하는 커버부재(126)를 구비하여 그 커버부재(126)에 의해 전자파를 차단하게 된다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 하부챔버의 상부 영역에 상부챔버를 대신하는 상부전극을 상술한 하부챔버 내에 부분 삽입 고정하여 처리장치의 전체 무게가 감소하고, 유지보수시 상부전극만 하부챔버에서 개폐장치에 의해 분리하면 되므로 상술한 개폐장치의 용량이 커지지 않으며, 상부전극이 상부챔버를 대신하여 제조단가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상부전극의 상면에는 커버부재를 더 구비하여 그 커버부재에 의해 전자파를 차단하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 진공 상태에서 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

   상방으로 개구되는 하부챔버;

   상기 하부챔버 내부 상하측에 각각 마련되되 고주파 전원이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 을 포함하며,

   상기 상부전극은 상기 하부챔버의 내부로 부분 삽입된 상태에서 하부전극에 위치 고정되며, 무게를 감소하기 위해 상부챔버를 대신하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상부전극의 측부와 상기 챔버 내측벽 사이의 공간마다 구비되어 이 상부전극과 챔버 내측벽의 형성 공간으로 공정 가스가 침투하는 것을 차단하는 차단부재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 차단부재는,

   그 일측이 하부챔버의 소정 위치에 외팔보 형태로 고정되어 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 차단부재는,

   상기 상부전극의 하부면과 동일한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 차단부재는,

   아노다이징(anodizing)처리된 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 상부전극의 상부 영역에 전자파를 차단하기 위한 커버부재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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