KR20070101422A - Apparatus for processing substrate with plasma - Google Patents

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Abstract

An apparatus for processing a substrate with plasma is provided to secure the uniformity of an etch rate and prevent arcing by having an insulating member to prevent the concentration of an electric field at the corner of an opening. An apparatus for processing a substrate with plasma includes a chamber(110), an upper electrode(120), and a lower electrode(130). The chamber includes an opening(112), a gate valve(G), and an insulating member(114). The opening is formed at one side of the chamber for taking in and out a substrate. The gate valve(G) opens and closes the opening outside the chamber. The insulating member is installed at the inner corner of the opening. A stepped part is formed along the opening corresponding to the insulating member. The upper and lower electrodes(120,130) are received in the chamber. The upper corner of the lower electrode is stepped for expanding the gap with the corner of the opening. The elongation of the gap between the corners of the lower electrode and the opening minimizes the density of an electro-magnetic field for preventing arcing at the four corners of the opening.

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}Plasma Processing Equipment {APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view schematically showing a conventional plasma processing apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 상기 플라즈마 처리장치의 개구부에 일 실시 예의 절연부재가 구비된 상태를 확대 도시한 확대도이다.3A and 3B are enlarged views illustrating a state in which an insulating member of one embodiment is provided in an opening of the plasma processing apparatus.

도 4a 내지 도 4c는 상기 개구부에 다른 실시 예의 절연부재가 구비된 상태를 확대 도시한 확대도이다.4A to 4C are enlarged views illustrating a state in which the insulating member of another embodiment is provided in the opening.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

112, 222: 개구부112, 222 openings

114, 214a, 214b, 214c: 절연부재114, 214a, 214b, and 214c: insulation member

114a, 114b: 외, 내측 절연부재 114a and 114b: outer and inner insulation members

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리 와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to provide an insulation member at an inner corner of an opening through which a substrate is loaded / exported, and to extend a distance from an edge of a spaced lower electrode to prevent arcing by plasma concentration. The present invention relates to a plasma processing apparatus.

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.Referring to the process of performing plasma processing on the above-described semiconductor wafer or liquid crystal substrate, first, a plurality of semiconductor wafers or liquid crystal substrates (hereinafter referred to as "substrates") stacked in a substrate storage device (hereinafter referred to as "cassette") are transport robots. Carry in or out by means of a load lock chamber, which circulates vacuum and atmospheric pressure, and pumps the inside of the load lock chamber into a vacuum state to make a vacuum, and then transfer means. In operation to move the substrate into the transfer chamber.

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 처리 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.The transfer chamber to which the substrate is transferred is in communication with a plurality of process chambers that maintain a vacuum state, and the transfer chamber carries in and out of each process chamber through transfer means, where each process chamber The substrate brought into is placed on the mounting table positioned on the upper part of the lower electrode, the processing gas is introduced through the micro holes formed in the lower part of the upper electrode, and the upper and lower electrodes are externally supplied with the introduced gas. It causes an electrical discharge to perform a plasma process on the surface of the substrate.

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 상, 하부 전극인 전계 발생계, 소정의 처리 후에 처리실 내에 존재하는 처리 가스를 제거 하는 배기계로 구성된다.A plasma processing apparatus for performing such a plasma process includes a chamber capable of forming a vacuum atmosphere therein, a mounting table having a support surface for supporting a substrate to be processed therein, and a gas supply for supplying a processing gas into the chamber. System, an electric field generating system which is an upper and lower electrode for generating an electric field for converting the processing gas into plasma through discharge, and an exhaust system which removes the processing gas existing in the processing chamber after a predetermined process.

종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 진공 상태인 내부에서 공정 처리가 수행되는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)내 상측에 마련되는 상부전극(20)과, 상기 상부전극(20)과 이격된 하측에 마련되어 기판이 적재되는 하부전극(30)으로 크게 구성된다.The conventional plasma processing apparatus includes a chamber 10 in which process processing is performed in a vacuum state as shown in FIG. 1, an upper electrode 20 provided above the chamber 10, and the upper electrode ( It is composed of a lower electrode 30 provided on the lower side and spaced apart from the substrate 20 is loaded.

여기서, 상기 챔버(10)는 어느 한 외벽에 개구부(12)가 형성되어 상기 개구부(12)를 통해 기판이 반입/반출되며 이 개구부(12)를 개폐하는 게이트 밸브(Gate Valve: G)가 이 챔버(10)의 개구부(12) 외측에 구비된다.Here, the chamber 10 has an opening 12 formed in one outer wall thereof, and a substrate valve is carried in and out through the opening 12, and a gate valve G for opening and closing the opening 12 is provided. It is provided outside the opening 12 of the chamber 10.

그러나 상기 챔버(10)의 일측벽에 형성되는 개구부(12)는 별도의 공간이므로 그만큼 챔버(10) 내부는 비대칭이며 공정 수행시 플라즈마가 상기 개구부(12)의 공간만큼 더 형성되고 상기 개구부(12) 측의 에칭률이 높아 균일한 처리가 이루어지지 못한다.However, since the opening 12 formed in one side wall of the chamber 10 is a separate space, the interior of the chamber 10 is asymmetrical and the plasma is further formed by the space of the opening 12 during the process and the opening 12 The etching rate of the side) is high and uniform processing cannot be performed.

더욱이, 상기 개구부(12)의 내측면 모서리에서는 상기 하부전극(30)과의 간격이 협소하므로 이 모서리에서 전기장이 집중되는 아킹(Arcing)이 발생됨은 물론 원하지 않은 플라즈마가 발생하는 문제점이 있었다.In addition, since the gap between the lower electrode 30 and the lower electrode 30 is narrow at the inner edge of the opening 12, arcing in which an electric field is concentrated is generated, and an unwanted plasma is generated.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to provide an insulating member in the corner of the inside of the opening that the substrate is carried in / out and extend the distance from the corner of the lower electrode spaced apart by the plasma concentration The present invention provides a plasma processing apparatus capable of preventing arcing.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 처리장치에 있어서, 일측에 기판의 반입/반출을 위해 개폐되는 개구부가 형성되는 챔버; 및 상기 챔버내 상 하측에 구비되는 상, 하부전극; 을 포함하며, 상기 개구부의 내측 모서리부에는, 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재가 구비됨으로써, 공정 수행시 하부전극과 근접한 상기 개구부의 모서리부에 절연성능을 부여하는 절연부재를 구비하여 플라즈마 집중으로 인한 아킹 현상을 방지하므로 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention, a plasma processing apparatus, comprising: a chamber in which an opening is opened and closed for carrying in / out of a substrate on one side; Upper and lower electrodes provided on upper and lower sides of the chamber; The inner edge portion of the opening is provided with an insulating member for preventing the electric field from being concentrated, thereby providing an insulating member for providing insulation to the corner portion of the opening close to the lower electrode when performing the process. It is preferable because it prevents the arcing phenomenon.

또한, 본 발명에서의 상기 개구부 내측면과 수평선상에 이격되도록 위치되는 하부전극의 모서리와의 이격거리를 넓게 하기 위해 상기 하부전극의 모서리부에 단차 형성함으로써, 상기 개구부와 하부전극의 모서리와의 간격을 넓혀 이 개구부 공간에서 강한 전기장에 의해 플라즈마가 발생하는 것을 방지하므로 바람직하다.In addition, by forming a step in the corner portion of the lower electrode in order to widen the distance between the inner surface of the opening and the edge of the lower electrode positioned to be spaced apart on the horizontal line, the opening and the corner of the lower electrode It is preferable to widen the interval to prevent the generation of plasma by a strong electric field in this opening space.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 진공/대기압이 순환 형성되는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내부 상하측에 각각 구비되는 상, 하부전극(120, 130)으로 크게 이루어지며, 상기 상부전극(120)은 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 2, a plasma processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a chamber 110 in which vacuum / atmospheric pressure is circulated, and upper and lower electrodes respectively provided on upper and lower sides of the chamber 110. 120 and 130, and the upper electrode 120 has the same structure and function as that of the related art, and thus detailed description thereof will be omitted.

상기 챔버(110)의 일측벽에는 기판(도면에 미도시)이 반입 또는 반출시 출입구인 개구부(112)가 관통 형성되며 상기 개구부(112)를 챔버(110)의 외측에서 개폐할 수 있도록 구동되는 게이트 밸브(G)가 구비된다.An opening 112, which is an entrance and exit port, is formed in one side wall of the chamber 110 when the substrate (not shown in the drawing) is brought in or taken out, and is driven to open and close the opening 112 at the outside of the chamber 110. The gate valve G is provided.

여기서, 상기 개구부(112)의 내측 모서리에는 공정 수행시 이 모서리에서 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재(114)가 구비되되 상기 절연부재(114)와 상응하는 형상의 단차부가 개구부(112)를 따라 형성된다.Here, the inner edge of the opening 112 is provided with an insulating member 114 to prevent the electric field from being concentrated at this corner when the process is performed, the stepped portion of the shape corresponding to the insulating member 114 to the opening 112 Formed accordingly.

더욱이, 상기 하부전극(130)의 상면 모서리부를 단차 형성하여 상기 하부전극(130)의 모서리 그리고, 이 모서리와 수평선상에 위치되는 개구부(112) 모서리와의 간격을 넓힘에 따라 상기 개구부(112)의 네 모서리부에서 전자기장의 밀도를 최소화하여 아킹 현상이 발생하는 것을 방지한다.Furthermore, the opening 112 may be formed by forming a stepped upper edge of the lower electrode 130 to widen a gap between the corner of the lower electrode 130 and an edge of the opening 112 positioned on the horizontal line. Minimize the density of the electromagnetic field at the four corners of to prevent arcing.

상기 절연부재(114)는 단일 재질 또는 복수 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상기 절연부재(114)가 도 3a에 도시된 바와 같이 단일 재질로 형성되면 이 경우에 세라믹(Ceramics)으로 형성된다. 여기서, 상기 절연부재(114)가 개구부(112)에 결합될 경우 이 절연부재(114)와 상응하는 단차부를 형성하고 이 단차부에 위치된다.The insulating member 114 may be formed of any one material or a plurality of materials. When the insulating member 114 is formed of a single material as shown in FIG. 3A, the insulating member 114 may be formed of ceramics. In this case, when the insulating member 114 is coupled to the opening 112, a step portion corresponding to the insulating member 114 is formed and positioned at the step portion.

상기 절연부재(114)가 복수 재질로 형성될 경우 도 3b에 도시된 바와 같이 내측과 외측 재질이 상이하게 이루어질 수 있도록 내측 절연부재(114b)와 외측 절연부재(114a)로 이루어진다.When the insulating member 114 is formed of a plurality of materials, as shown in FIG. 3B, the inner and outer insulating members 114b and the outer insulating members 114a are formed so that the inner and outer materials are different.

즉, 상기 내측 절연부재(114b)는 테프론(PTFE)으로 형성되고 외측 절연부재(114a)는 세라믹으로 형성되며, 상기 내, 외측 절연부재(114b, 114a)의 결합시 형 상은 단일 재질로 형성된 절연부재(114)의 형상과 동일하다.That is, the inner insulating member 114b is formed of Teflon (PTFE) and the outer insulating member 114a is formed of ceramic, and when the inner and outer insulating members 114b and 114a are combined, the insulating member is formed of a single material. It is the same as the shape of the member 114.

더욱이, 다른 실시 예에 따른 상기 절연부재는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 챔버(210)의 내측면에 형성된 개구부(212)에 결합시 결합 면이 단차 형상으로 이루어질 수 있도록 서로 상응하는 적어도 하나의 단차가 형성된다.Further, the insulating member according to another embodiment is at least corresponding to each other so that the coupling surface is formed in a stepped shape when coupled to the opening 212 formed in the inner surface of the chamber 210 as shown in Figure 4a to 4c One step is formed.

그리고 상기 절연부재(214a)는 그 내면 모서리가 날카로운 형상으로 형성된다. 하지만, 상기 절연부재(214a)의 내면 모서리가 날카로워도 절연성에 의해 전기장이 집중되어 발생되는 아킹 현상을 차단한다.The insulating member 214a has a sharp inner edge. However, even if the inner edge of the insulating member 214a is sharp, the arcing phenomenon caused by the concentration of the electric field is prevented.

그리고 상기 절연부재(214b)는 그 내면 모서리에 형성될 수 있는 최대 곡률 반경으로 라운딩(rounding) 형성된다.The insulating member 214b is rounded to a maximum radius of curvature that may be formed at an inner surface edge thereof.

그리고 상기 절연부재(214c)는 그 내면 모서리가 챔퍼링(chamfering) 형상으로 형성된다.Insulation member 214c has an inner surface edge thereof formed in a chamfering shape.

여기서, 상기 절연부재(214b, 214c)와 같이 내면 모서리를 라운딩 가공하거나 챔퍼링 가공했을 때 전기장이 더더욱 집중되지 않으므로 상기 개구부(212)의 네 모서리에서 이상 방전 현상인 아킹의 발생을 최대한 방지하는 것이다.Here, since the electric field is not more concentrated when rounding or chamfering the inner surface edges, such as the insulating members 214b and 214c, the occurrence of arcing, which is an abnormal discharge phenomenon, at the four corners of the opening 212 is prevented as much as possible. .

그리고 상기 플라즈마 처리장치 중 RIE(Reactive Ion Etching), PE(Plasma Etching), 멀티(Multi), 듀얼(Dual), ICP(Inductive Coupled Plasma), CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방식에서 개구부 측의 에칭률이 높으므로 이 장비에 모두 적용이 가능하다.In addition, the etching rate of the opening side of the plasma processing apparatus in RIE (Reactive Ion Etching), PE (Plasma Etching), Multi, Dual, ICP (Inductive Coupled Plasma), and Capacitively Coupled Plasma (CCP) It is high and can be applied to all of these equipment.

그러므로 본 발명의 플라즈마 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이 공정 수 행시 고주파 전원이 전이되어 기판 통로인 개구부(112) 중 하부전극(130)과 근접한 모서리에서 집중되는 것을 방지하기 위해 상기 개구부(112)의 모서리에 절연부재(114)를 구비하여 개구부(112)에 따른 플라즈마가 비대칭으로 발생하는 것을 방지하면서 식각률 균일성의 확보 및 전기장이 집중되어 발생하는 아킹 현상을 차단할 수 있다.Therefore, in the plasma processing apparatus of the present invention, as shown in FIG. 2, in order to prevent high frequency power from being transferred and concentrated at an edge close to the lower electrode 130 of the opening 112, which is a substrate passage, the opening 112 is prevented. By providing the insulating member 114 at the edge of the) to prevent the asymmetry of the plasma generated along the opening 112, it is possible to block the arcing phenomenon caused by ensuring the etch rate uniformity and the electric field is concentrated.

그리고 상기 하부전극(130)의 상면 모서리에 단차를 형성하여 챔버(110) 내벽 중 개구부(112)의 모서리와의 간격을 연장시켜 전기장이 집중되는 것을 더더욱 방지할 수 있다.In addition, by forming a step at the top edge of the lower electrode 130, the gap between the edges of the opening 112 among the inner walls of the chamber 110 may be extended to further prevent the electric field from being concentrated.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 기판이 반입/반출되는 개구부 내측의 모서리에 절연부재를 구비하고 이격된 하부전극의 모서리와의 거리를 연장시켜 플라즈마 집중에 의한 아킹 현상을 방지하는 효과가 있다.Such a plasma processing apparatus of the present invention has an effect of preventing an arcing phenomenon due to plasma concentration by providing an insulating member at an inner corner of an opening in which a substrate is loaded / exported and extending a distance from an edge of a spaced lower electrode.

Claims (8)

플라즈마 처리장치에 있어서,In the plasma processing apparatus, 일측에 기판의 반입/반출을 위해 개폐되는 개구부가 형성되는 챔버; 및A chamber in which an opening is formed at one side to open and close for loading / exporting of the substrate; And 상기 챔버내 상 하측에 구비되는 상, 하부전극; 을 포함하며,Upper and lower electrodes provided on upper and lower sides of the chamber; Including; 상기 개구부의 내측 모서리부에는,In the inner corner of the opening, 전기장이 집중되는 것을 방지하는 절연부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus comprising an insulating member for preventing the electric field from being concentrated. 제 1항에 있어서, 상기 절연부재는,The method of claim 1, wherein the insulating member, 단일 재질 또는 내측과 외측 재질이 상이하도록 이루어지는 복수 재질 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus, characterized in that formed of any one material or a plurality of materials made of the inner and outer materials different. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 단일 재질의 상기 절연부재는 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The insulating member of a single material is a plasma processing apparatus, characterized in that formed of a ceramic. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 복수 재질의 상기 절연부재는 외측이 세라믹으로 형성되고, 내측이 테프론(PTFE)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The insulating member of the plurality of materials, the outer side is formed of a ceramic, the inner side is plasma processing apparatus, characterized in that formed by Teflon (PTFE). 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 절연부재는,The method of claim 3 or 4, wherein the insulating member, 상기 개구부에 결합시 단차 결합되도록 상응하는 단차 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus characterized in that it is formed in a corresponding stepped shape to be coupled to the step when coupled to the opening. 제 5항에 있어서, 상기 절연부재는,The method of claim 5, wherein the insulating member, 모서리부에 라운딩(rounding) 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus characterized in that the rounding (rounding) is formed in the corner. 제 5항에 있어서, 상기 절연부재는,The method of claim 5, wherein the insulating member, 모서리부에 챔퍼링(chamfering) 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Chamfering (chamfering) is formed in the corner portion plasma processing apparatus. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개구부 내측면과 수평선상에 이격되도록 위치되는 하부전극의 모서리와의 이격거리를 넓게 하기 위해 상기 하부전극의 모서리부에 단차 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And a step formed in a corner portion of the lower electrode in order to widen the separation distance between the inner surface of the opening and the corner of the lower electrode positioned to be spaced apart from the horizontal line.
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