KR20080060783A - 돔 형상의 상부 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 챔버와 하부 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 플라즈마 처리 장치는 예를 들어, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치로서, 세정, 증착 또는 애싱 공정을 처리한다. 상부 챔버는 돔 형상으로 하부면이 개방되고, 상부 외측면에 안테나가 배치된다. 상부 챔버는 안테나가 배치되는 부분과 나머지 부분을 서로 다른 재질로 구비된다. 따라서 본 발명에 의하면, 상부 챔버의 제조 단가를 줄일 수 있다.

플라즈마 처리 장치, HDP-CVD, 상부 챔버, 세라믹, 돔 형상

Description

돔 형상의 상부 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS WITH UPPER CHAMBER OF DOME TYPE}

도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도;

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 상부 챔버의 구성을 나타내는 사시도들;

도 4는 본 발명에 따른 돔 형상의 상부 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 일부 구성을 도시한 단면도; 그리고

도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 상부 챔버의 구성을 도시한 사시도들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 플라즈마 처리 장치

102 : 상부 챔버

104 : 상부면

106 : 코팅부재

108 : 안테나

110 : 체결부재

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 돔 형상의 상부 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중 주요한 공정 중의 하나는 가스의 화학적 반응에 의해 반도체 기판 상에 박막을 형성하는 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition : CVD) 공정이다. 화학 기상 증착 공정을 수행하는 장치들은 플라즈마를 이용하여 증착 공정을 처리한다. 이러한 플라즈마 처리 장치 중에 최근에는 높은 종횡비를 갖는 공간을 효과적으로 채울 수 있는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition : HDP-CVD) 장치가 주로 사용되고 있다.

HDP-CVD 장치는 챔버 내부에 높은 밀도의 플라즈마 이온을 형성하고 소스 가스들을 분해하여 웨이퍼 상에 소정의 막 증착과 동시에 불활성 가스를 이용한 에칭을 진행하여 높은 종횡비를 갖는 갭(gap) 내를 보이드(void) 없이 채울 수 있다.

이러한 HDP-CVD 장치는 챔버 내부에 복수 개의 노즐들이 설치되고, 다양한 소스 가스들을 노즐들에 의해 챔버 내로 분사된다. 챔버의 외측에는 고주파 전력이 인가되는 코일 형상의 안테나가 설치되며, 이에 의해 소스 가스들은 챔버 내부에서 플라즈마 상태로 여기된다.

도 1은 일반적인 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 구성을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 공정(예를 들어, 세정, 증착 또는 애싱 공정 등)을 처리하는 처리 공간을 형성하는 공정 챔버(12, 14)를 포함한다. 공정 챔버(12, 14)는 상부 챔버(12) 및 하부 챔버(14)로 구성된다. 하부 챔버(14)는 내부 하단부에 웨이퍼(20)가 안착되는 정전척(16)이 배치된다. 처리 공간은 상부 챔버(12) 및 하부 챔버(14)가 결합되어 외부로부터 밀폐되고, 플라즈마 분위기가 형성되어 정전척(16)에 안착된 웨이퍼(20)에 공정을 수행한다. 하부 챔버(14)는 상부면이 개방되고, 하부 챔버(14)는 측벽 상단부에 상부 챔버(12)가 놓여진다.

그리고 상부 챔버(12)는 상단부 외측에 코일 형상의 안테나(18)가 구비된다. 안테나(18)는 고주파(RF)의 소스 전원이 인가된다. 따라서 안테나(18)는 상부 챔버(12) 내부로 분사된 소스 가스들을 플라즈마 상태로 여기시키는 에너지를 제공하는 에너지원으로서 기능한다.

예컨대, 상부 챔버(12)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일체형의 몸체를 가진다. 즉, 상부 챔버(12)는 몸체 전체가 세라믹(ceramic) 재질로 구비되고, 하부가 개방된 돔(dome) 형상을 가진다.

이러한 상부 챔버(12)는 안테나(18)의 고주파 전원에 의해 발생 가능한 아아크(arc) 및 스터퍼링(stuppering) 등에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여, 돔 전체가 절연 물질인 세라믹 재질로 구비된다.

상술한 바와 같이, 일반적인 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치(10)는 돔 형상의 상부 챔버(12)를 구비하고, 상부 챔버(12) 상단부 외측에는 안테나(18)가 구비된다. 이러한 상부 챔버(12)는 몸체 전체가 세라믹 재질로 구비됨으로써, 제조 단가가 높은 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상부 챔버의 제작 단가를 줄이기 위한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 서로 다른 재질을 이용하여 돔 형상의 상부 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 서로 다른 재질의 돔 형상의 상부 챔버를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 플라즈마 처리 장치는 제조 단가를 줄일 수 있다.

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 하부면이 개방되는 상부 챔버와; 상부면이 개방되고, 상기 상부 챔버와 결합되어 내부에 처리 공간을 형성하는 하부 챔버 및; 상기 상부 챔버 외측면에 구비되고, 상기 처리 공간에 플라즈마 분위기를 형성하기 위해 고주파 전원을 공급받는 안테나를 포함하되; 상기 상부 챔버는 상기 안테나가 배치되는 부분과 나머지 부분이 서로 다른 재질로 구비된다.

일 실시예에 있어서, 상기 상부 챔버는; 상기 안테나가 배치되는 부분과 상기 나머지 부분을 결합하는 복수 개의 체결부재를 더 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 상부 챔버는 상기 안테나가 배치되는 부분은 세라믹 재질로 구비되고, 상기 나머지 부분은 알루미늄 재질로 구비된다.

이 실시예에 있어서, 상기 나머지 부분은 내부에 코팅부재를 더 포함한다. 여기서 상기 코팅부재는 아노다이징 표면 처리된다.

이 실시예에 있어서, 상기 안테나가 배치되는 부분은 상기 상부 챔버의 상부 면이다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 상부 챔버는 돔 형상으로 구비된다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일부 구성을 도시한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(100)는 예를 들어, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 장치로서, 공정 챔버(102, 112)를 구성하는 상부 챔버(102)와 하부 챔버(112)를 포함한다.

하부 챔버(112)는 내부 하단부에 웨이퍼(120)가 안착되는 정전척(114)이 배치된다. 처리 공간은 상부 챔버(102) 및 하부 챔버(112)가 결합되어 외부로부터 밀폐되고, 플라즈마 분위기가 형성되어 정전척(114)에 안착된 웨이퍼(120)에 공정을 수행한다. 하부 챔버(112)는 상부면이 개방되고, 측벽에는 웨이퍼(120)가 반입되는 반입로(미도시됨)가 형성되며 하부벽에는 공정 진행 중에 발생되는 부산물들을 배출시키는 배기 장치들(예를 들어, 배기구, 진공 펌프 등)(미도시됨)이 배치된다. 또 하부 챔버(112)는 측벽 상단부에 상부 챔버(102)가 놓여진다. 상부 챔버(102)와 하부 챔버(112) 사이에는 공정 챔버(102, 112) 내부를 실링하기 위한 오링(미도시됨)이 설치된다.

그리고 상부 챔버(102)는 상부면(104) 외측에 코일 형상의 안테나(108)가 구비된다. 안테나(108)는 고주파(RF)의 소스 전원이 인가된다. 따라서 안테나(108)는 상부 챔버(102) 내부로 분사된 소스 가스들을 플라즈마 상태로 여기시킨다. 또 상부 챔버(102)는 제품 단가를 낮추기 위하여, 상부면(104) 외측에 안테나가 배치되는 부분과 그 나머지 부분을 서로 다른 재질로 구비한다. 그리고 상부 챔버(102)는 안테나(108)가 배치되는 부분과 그 나머지 부분을 상호 결합시키는 복수 개의 체결부재(110)를 포함한다. 뿐만 아니라, 상부 챔버(102)의 나머지 부분은 내부에 코팅부재(106)가 구비된다.

구체적으로 도 5 및 도 6을 참조하면, 상부 챔버(102)는 돔(dome) 형상으로 구비되며, 안테나(108)가 배치되는 부분 즉, 상단면(104)의 평면 부분은 세라믹 재질로 구비되고, 나머지 부분은 알루미늄 재질로 구비된다. 또 나머지 부분은 하부 챔버(112)와 결합되도록 하부 챔버(112) 방향으로 넓게 퍼진 라운드 형상으로 구비되며, 내부에 코팅부재(106)를 구비한다. 코팅부재(106)는 예를 들어, 알루미늄 재질 표면을 아노다이징(anodizing) 처리한다. 그리고 상부 챔버(102)는 안테나(108)가 배치되는 부분과 나머지 부분을 결합하는 복수 개의 체결부재(예를 들어, 나사류 등)(110)를 포함한다.

따라서 본 발명의 플라즈마 처리 장치(100)는 상부 챔버(102) 및 하부 챔 버(112)로 구비된다. 상부 챔버(102)는 안테나(108)가 배치되는 부분과 그 나머지 부분을 서로 다른 재질로 구성하여, 전체가 단일 재질로 구비되는 기존의 상부 챔버와 동일한 기능을 수행할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 상부 챔버 및 하부 챔버를 구비하고, 상부 챔버의 안테나가 배치되는 부분은 세라믹 재질로 그리고 나머지 부분은 알루미늄 재질로 구비함으로써, 제품 단가를 줄일 수 있다.

또한 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 상부 챔버의 내부를 아노다이징 표면 처리하여, 기존의 돔 형상의 상부 챔버와 동일한 기능이 구현 가능하고, 제조 납기를 단축시키는 효과가 제공된다.

Claims (7)

1. 플라즈마 처리 장치에 있어서:

   하부면이 개방되는 상부 챔버와;

   상부면이 개방되고, 상기 상부 챔버와 결합되어 내부에 처리 공간을 형성하는 하부 챔버 및;

   상기 상부 챔버 외측면에 구비되고, 상기 처리 공간에 플라즈마 분위기를 형성하기 위해 고주파 전원을 공급받는 안테나를 포함하되;

   상기 상부 챔버는 상기 안테나가 배치되는 부분과 나머지 부분이 서로 다른재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 챔버는;

   상기 안테나가 배치되는 부분과 상기 나머지 부분을 결합하는 복수 개의 체결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 챔버는 상기 안테나가 배치되는 부분은 세라믹 재질로 구비되고, 상기 나머지 부분은 알루미늄 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 나머지 부분은 내부에 코팅부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 코팅부재는 아노다이징(anodizing) 표면 처리된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 안테나가 배치되는 부분은 상기 상부 챔버의 상부면인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 챔버는 돔(dome) 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.

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