KR20070020743A - Apparatus for working with plasma - Google Patents

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KR20070020743A KR1020050074960A KR20050074960A KR20070020743A KR 20070020743 A KR20070020743 A KR 20070020743A KR 1020050074960 A KR1020050074960 A KR 1020050074960A KR 20050074960 A KR20050074960 A KR 20050074960A KR 20070020743 A KR20070020743 A KR 20070020743A
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원종민
조정희
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Abstract

본 발명은 전극에 아크가 발생되는 것을 미연에 막을 수 있을 뿐만 아니라 반응 가스의 확산을 보다 향상시킬 있는 플라즈마 공정 장치를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는, 작업 챔버가 형성된 바디와, 작업 챔버의 일측에 위치되며 작업 챔버에 고주파 에너지를 인가하기 위해 외부 전원과 연결되는 제1 전극과, 그리고 작업 챔버의 일측에 대향되는 타측에 위치되며 접지되는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극에는 작업 챔버로 반응 가스를 분사시키기 위한 분사공이 형성되고, 그리고 제1 전극의 저면과 분사공의 내주면 사이에는 라운드 처리된다.It is a technical problem of the present invention to provide a plasma processing apparatus which can not only prevent arcing from occurring in an electrode but also further improve the diffusion of a reaction gas. To this end, the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, a body formed with a work chamber, a first electrode located on one side of the work chamber and connected to an external power source for applying high frequency energy to the work chamber, and And a second electrode located on the other side of the working chamber and grounded, the first electrode having an injection hole for injecting the reaction gas into the working chamber, and between the bottom surface of the first electrode and the inner circumferential surface of the injection hole. There is a round.

플라즈마, 전극, 반응 가스, 분사공 Plasma, Electrode, Reaction Gas, Blower

Description

플라즈마를 이용한 공정 장치{APPARATUS FOR WORKING WITH PLASMA}Process equipment using plasma {APPARATUS FOR WORKING WITH PLASMA}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 공정 장치를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 "A"부 확대도이다. 2 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 1.

도 3은 도 2와 비교하기 위한 것으로서, 모따기 처리된 경우의 에지 불량의 일예를 나타낸 개략도이다. FIG. 3 is a schematic diagram for comparison with FIG. 2 and showing an example of edge defects when chamfered.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

110: 바디 111: 작업 챔버110: body 111: working chamber

130: 제1 전극 131: 분사공130: first electrode 131: injection hole

133: 산화막 150: 제2 전극133: oxide film 150: second electrode

190: 외부 전원 R: 라운드 처리된 부위190: external power source R: rounded portion

본 발명은 플라즈마를 이용한 공정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a process apparatus using plasma.

일반적으로, 플라즈마는, 평판 표시 장치의 제조 공정, 반도체의 제조 공정 및 물질 가공 등 산업적으로 널리 이용되고 있다. 나아가, 이러한 플라즈마를 이 용한 공정 장치로는, 플라즈마 증착 장치, 플라즈마 식각 장치 및 플라즈마 세정 장치 등이 있다.Generally, plasma is widely used industrially, such as a manufacturing process of a flat panel display device, a manufacturing process of a semiconductor, and a material processing. Furthermore, the plasma processing apparatus using the plasma is a plasma deposition apparatus, a plasma etching apparatus, a plasma cleaning apparatus and the like.

여기서, 플라즈마 식각 장치는, 챔버가 형성된 바디와, 상부 전극과, 하부 전극과, 상부 전극에 연결되어 챔버에 고주파 에너지를 인가하는 RF 발생원을 포함한다. 그리고, 상부 전극 및 하부 전극은 전도성을 갖는 알루미늄으로 이루어지며, 고주파 에너지로부터 상/하부 전극의 표면에 아크(arc)가 발생되는 것을 차단하기 위해 그 표면에 산화막으로 양극화 처리(anodizing)된다. 이러한 산화막은 상/하부 전극의 표면에 수직 배향되는 성질을 갖는다.Here, the plasma etching apparatus includes a body in which the chamber is formed, an upper electrode, a lower electrode, and an RF generation source connected to the upper electrode to apply high frequency energy to the chamber. In addition, the upper electrode and the lower electrode are made of conductive aluminum, and are anodized with an oxide film on the surface thereof to prevent arc from occurring on the surface of the upper and lower electrodes from high frequency energy. Such an oxide film has a property of being perpendicularly oriented to the surface of the upper and lower electrodes.

또한, 상부 전극에는 반응 가스를 분사하기 위한 분사공이 형성된다. 나아가, 상부 전극의 저면과 분사공의 내주면 사이는 직교하거나, 반응 가스의 확산을 좋게 하기 위해 상부 전극의 저면과 분사공의 내주면 사이가 모따기 처리(chambering)된다.In addition, an injection hole for injecting a reaction gas is formed in the upper electrode. Furthermore, the bottom surface of the upper electrode and the inner circumferential surface of the injection hole are orthogonal or chamfered between the bottom surface of the upper electrode and the inner circumferential surface of the injection hole in order to improve the diffusion of the reaction gas.

하지만, 이러한 플라즈마 공정 장치는 다음과 같은 문제가 발생될 수 있다.However, such a plasma processing apparatus may cause the following problems.

상술한 바와 같이 산화막은 상부 전극의 표면에 수직 배향되는 성질이 있기 때문에, 상부 전극의 저면과 모따기 처리된 면 사이의 에지(edge)에는 양극화 처리가 곤란할 수 있다.As described above, since the oxide film has a property of being perpendicularly aligned with the surface of the upper electrode, anodization may be difficult at an edge between the bottom surface of the upper electrode and the chamfered surface.

결국, 이러한 에지가 산화막으로 양극화 처리 되지 않는다면, 에지에 해당하는 분사공 주위에는 고주파 에너지에 의해 아크가 발생될 수 있다. As a result, if such an edge is not anodized with an oxide film, an arc may be generated by high frequency energy around the injection hole corresponding to the edge.

본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 기 술적 과제는, 전극에 아크가 발생되는 것을 미연에 막을 수 있을 뿐만 아니라 반응 가스의 확산을 보다 향상시킬 있는 플라즈마 공정 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, the technical problem of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can not only prevent the generation of an arc in advance, but also further improve the diffusion of the reaction gas. It is.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는, 작업 챔버가 형성된 바디, 상기 작업 챔버의 일측에 위치되며 상기 작업 챔버에 고주파 에너지를 인가하기 위해 외부 전원과 연결되는 제1 전극, 그리고 상기 작업 챔버의 일측에 대향하는 타측에 위치되며 접지되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극에는 상기 작업 챔버로 반응 가스를 분사시키기 위한 분사공이 형성되고, 그리고 상기 제1 전극의 저면과 상기 분사공의 내주면 사이에는 라운드 처리된다.In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the body formed with a working chamber, is located on one side of the working chamber is connected to an external power source for applying high frequency energy to the working chamber A first electrode and a second electrode positioned on the other side of the working chamber and opposite to the one side of the working chamber, wherein the first electrode is formed with an injection hole for injecting a reaction gas into the working chamber, and the first electrode. Between the bottom surface and the inner peripheral surface of the injection hole is rounded.

또한, 상기 제1 전극은 산화막으로 양극화 처리되는 것이 바람직하다.In addition, the first electrode is preferably anodized with an oxide film.

또한, 상기 분사공은 상기 반응 가스를 상기 작업 챔버로 골고루 분사하기 위해 설정간격을 두고 복수개 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a plurality of injection holes are provided at predetermined intervals to evenly spray the reaction gas into the working chamber.

또한, 일예로서, 상기 반응 가스는 식각 공정을 위한 식각 플라즈마를 형성하는 가스일 수 있다.Also, as an example, the reaction gas may be a gas that forms an etching plasma for an etching process.

다른 예로서, 상기 반응 가스는 증착 공정을 위한 증착 플라즈마를 형성하는 가스일 수 있다.As another example, the reaction gas may be a gas forming a deposition plasma for a deposition process.

또 다른 예로서, 상기 반응 가스는 세정 공정을 위한 세정 플라즈마를 형성하는 가스일 수 있다.As another example, the reaction gas may be a gas that forms a cleaning plasma for the cleaning process.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 공정 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 "A"부 확대도이다. 1 is a block diagram illustrating a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 작업 챔버(111)가 형성된 바디(110)와, 제1 전극(130)(이하, 편의상 "상부 전극"이라 함)과, 제2 전극(150)(이하, 편의상 "하부 전극"이라 함)을 포함한다.In the plasma processing apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the body 110 in which the working chamber 111 is formed, and the first electrode 130 (hereinafter referred to as “upper electrode” for convenience). ) And a second electrode 150 (hereinafter referred to as "lower electrode" for convenience).

바디(110)의 작업 챔버(111)는 기판(1)이 유입되는 곳이다. 바디(110)의 상부에는 작업 챔버(111)로 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급기(170)가 연결된다.The working chamber 111 of the body 110 is where the substrate 1 is introduced. The upper portion of the body 110 is connected to the reaction gas supply 170 for supplying the reaction gas to the working chamber 111.

상부 전극(130)은 바디(110) 중 작업 챔버(111)의 상부에 장착되고, 작업 챔버(111)에 고주파 에너지를 인가하기 위해 외부 전원(190)(일예로, RF 전력 발생기)과 연결된다. 그리고, 상부 전극(130)에는 반응 가스 공급기(170)로부터 공급되는 반응 가스를 작업 챔버(111)로 분사하기 위한 분사공(131)이 형성된다. The upper electrode 130 is mounted on the upper portion of the working chamber 111 of the body 110, and is connected to an external power source 190 (eg, an RF power generator) to apply high frequency energy to the working chamber 111. . In addition, an injection hole 131 is formed in the upper electrode 130 to inject the reaction gas supplied from the reaction gas supplier 170 into the working chamber 111.

하부 전극(150)은 바디(110) 중 작업 챔버(111)의 하부에 장착되고 기판(1)을 안착시키는 구조를 가질 수 있다. 또한, 이러한 하부 전극(150)은 상부전극(150)과의 전압차를 위해 접지된다.The lower electrode 150 may be mounted on the lower portion of the working chamber 111 of the body 110 and may have a structure for seating the substrate 1. In addition, the lower electrode 150 is grounded for the voltage difference from the upper electrode 150.

특히, 상부 전극(130) 및 하부 전극(150)은 전도성을 갖는 알루미늄 등으로 이루어지며, 그 표면에는 고주파 에너지에 의한 아크(arc)의 발생이나 표면 보호를 위해 산화막(133)으로 양극화 처리(anodizing)된다.In particular, the upper electrode 130 and the lower electrode 150 are made of conductive aluminum, etc., and anodizing the oxide layer 133 with an oxide film 133 on the surface thereof to generate arcs or protect the surface by high frequency energy. )do.

그리고, 산화막(133)의 수직 배향 성질을 고려하여, 상부 전극(130)의 저면과 분사공(131)의 내주면 사이의 에지(edge)를 제거하기 위해, 상부 전극(130)의 저면과 분사공(131)의 내주면 사이에는 라운드 처리(rounding)된다. 나아가, 이러한 라운드 처리된 상부전극(130)은 모따기 처리(chamfering)된 상부전극(도 3의 13참조)에 비해 유체 저항을 줄일 수 있으므로 반응 가스의 확산을 보다 향상시킬 수 있다. In addition, in order to remove an edge between the bottom surface of the upper electrode 130 and the inner circumferential surface of the injection hole 131 in consideration of the vertical alignment property of the oxide film 133, the bottom surface and the injection hole of the upper electrode 130 are removed. The inner circumferential surface of 131 is rounded. Furthermore, the rounded upper electrode 130 may reduce the fluid resistance compared to the chamfered upper electrode (see 13 in FIG. 3), thereby further improving the diffusion of the reaction gas.

또한, 분사공(131)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 반응 가스를 작업 챔버(111)로 골고루 분사하기 위해 설정간격을 두고 복수개 구비될 수 있다.In addition, the injection hole 131, as shown in Figure 1, may be provided in plurality with a predetermined interval in order to evenly spray the reaction gas to the working chamber 111.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상부 전극(130)의 저면과 분사공(131)의 내주면 사이에 라운드 처리된 경우(도 2의 "R"참조)와 모따기 처리된 경우(도 3의 "C"참조)를 비교하여 설명한다.Hereinafter, referring to FIGS. 2 and 3, a round process is performed between the bottom surface of the upper electrode 130 and the inner circumferential surface of the injection hole 131 (see “R” of FIG. 2) and the chamfering process (FIG. 3). (See "C") for comparison.

도 3은 도 2와 비교하기 위한 것으로서, 모따기 처리된 경우의 에지 불량의 일예를 나타낸 개략도이다. FIG. 3 is a schematic diagram for comparison with FIG. 2 and showing an example of edge defects when chamfered.

도 2에 도시된 바와 같이, 라운드 처리된 경우, 수직 배향 성질의 산화막(133)이 상부 전극(130)의 저면과 분사공(131)의 내주면 사이의 라운드 처리된 부위(R)에 골고루 형성되므로 상부 전극(130)은 고주파 에너지에 의한 아크 발생을 미연에 막을 수 있다.As shown in FIG. 2, since the oxide film 133 having a vertical alignment property is formed evenly on the rounded portion R between the bottom surface of the upper electrode 130 and the inner circumferential surface of the injection hole 131, as shown in FIG. 2. The upper electrode 130 may prevent arc generation by high frequency energy in advance.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 모따기 처리된 경우, 수직 배향 성질의 산화막(13b)이 상부 전극(13)의 저면과 모따기 처리된 면(C) 사이의 에지(E)에는 형성되지 않게 되므로 고주파 에너지에 의한 아크가 그대로 발생될 수 있다. However, as shown in FIG. 3, when chamfered, the vertically oriented oxide film 13b is not formed at the edge E between the bottom surface of the upper electrode 13 and the chamfered surface C. Arc by high frequency energy may be generated as it is.

한편, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는, 플라즈마 식각 장치, 플라즈마 증착 장치 및 플라즈마 세정 장치 등에 모두 적용될 수 있을 것이다.Meanwhile, the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention described above may be applied to both a plasma etching apparatus, a plasma deposition apparatus, and a plasma cleaning apparatus.

나아가, 이러한 장치들은 반응 가스의 종류에 따라 명명될 수 있다. 즉, 플라즈마 식각 장치는 반응가스로서 식각 공정을 위한 식각 플라즈마를 형성하는 가스를 사용한 것이고, 플라즈마 증착 장치는 반응 가스로서 증착 공정을 위한 증착 플라즈마를 형성하는 가스를 사용한 것이며, 그리고 플라즈마 세정 장치는 반응 가스로서 세정 공정을 위한 세정 플라즈마를 형성하는 가스를 사용한 것이다.Furthermore, these devices can be named according to the type of reactant gas. That is, the plasma etching apparatus uses a gas for forming an etch plasma for an etching process as a reaction gas, the plasma deposition apparatus uses a gas for forming a deposition plasma for a deposition process as a reaction gas, and the plasma cleaning apparatus reacts with a reaction gas. As the gas, a gas that forms a cleaning plasma for the cleaning process is used.

특히, 식각 플라즈마를 형성키는 가스는 식각 될 작업층의 성분에 따라 결정되고, 증착 플라즈마를 형성시키는 가스는 증착 될 작업층의 종류에 따라 결정되며, 세정 플라즈마를 형성시키는 가스는 세정을 요하는 물질의 성분에 따라 결정되는 것이므로, 어느 하나로 특정하지 않더라도 당업자라면 이해 가능할 것이다.In particular, the gas forming the etching plasma is determined according to the components of the working layer to be etched, the gas forming the deposition plasma is determined by the type of the working layer to be deposited, and the gas forming the cleaning plasma requires cleaning. Since it is determined according to the components of the material, it will be understood by those skilled in the art even if not specified to one.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 공정 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.As described above, the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention may have the following effects.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 라운드 처리된 부위에는 수직 배향 성질의 산화막이 골고루 형성되므로 상부 전극의 저면과 분사공의 내부면 사이에는 고주파 에너지에 의한 아크 발생을 미연에 차단시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the oxide film having a vertical alignment property is formed evenly on the rounded portion, arc generation by high frequency energy may be blocked in advance between the bottom surface of the upper electrode and the inner surface of the injection hole.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 라운드 처리된 부위는 모따기 처리된 부위에 비해 산화막에 의한 유체 저항을 줄일 수 있으므로, 반응 가스의 확산을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, since the rounded portion can reduce the fluid resistance by the oxide film compared to the chamfered portion, it is possible to further improve the diffusion of the reaction gas.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발 명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (6)

작업 챔버가 형성된 바디,Body in which the working chamber is formed, 상기 작업 챔버의 상부에 위치되며 상기 작업 챔버에 고주파 에너지를 인가하기 위해 외부 전원과 연결되는 상부 전극, 그리고An upper electrode positioned above the working chamber and connected to an external power source for applying high frequency energy to the working chamber, and 상기 작업 챔버의 하부에 위치되며 접지되는 하부 전극을 포함하고,A lower electrode positioned below the working chamber and grounded; 상기 상부 전극에는 상기 작업 챔버로 반응 가스를 분사시키기 위한 분사공이 형성되고, 그리고An injection hole for injecting a reaction gas into the working chamber is formed in the upper electrode, and 상기 상부 전극의 저면과 상기 분사공의 내주면 사이에는 라운드 처리되는 플라즈마 공정 장치.And a round treatment between the bottom surface of the upper electrode and the inner circumferential surface of the injection hole. 제1항에서,In claim 1, 상기 상부 전극은 산화막으로 양극화 처리되는 플라즈마 공정 장치.And the upper electrode is anodized with an oxide film. 제1항에서,In claim 1, 상기 분사공은 상기 반응 가스를 상기 작업 챔버로 골고루 분사하기 위해 설정간격을 두고 복수개 구비되는 플라즈마 공정 장치.The injection hole is provided with a plurality of plasma processing apparatus at a predetermined interval to evenly spray the reaction gas into the working chamber. 제1항에서,In claim 1, 상기 반응 가스는 식각 공정을 위한 식각 플라즈마를 형성하는 가스인 플라 즈마 공정 장치.The reaction gas is a plasma processing apparatus is a gas for forming an etching plasma for the etching process. 제1항에서,In claim 1, 상기 반응 가스는 증착 공정을 위한 증착 플라즈마를 형성하는 가스인 플라즈마 공정 장치.The reaction gas is a gas for forming a deposition plasma for the deposition process plasma processing apparatus. 제1항에서,In claim 1, 상기 반응 가스는 세정 공정을 위한 세정 플라즈마를 형성하는 가스인 플라즈마 공정 장치.And the reactive gas is a gas for forming a cleaning plasma for the cleaning process.
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