KR20090015328A - 기판 가공 장치 - Google Patents

Abstract

상압 플라즈마를 이용하여 기판을 가공하는 기판 가공 장치는, 챔버, 플라즈마 생성유닛 및 커버를 포함한다. 챔버는 기판이 로딩되며, 상압 플라즈마가 이루어지는 공간을 제공한다. 커버는 챔버의 상부에 구비되어 내부에 플라즈마 생성유닛을 수용한다. 커버와 챔버 중 어느 하나는 결합홈이 형성되고, 다른 하나는 결합홈에 삽입되어 챔버 내부를 밀폐시키는 체결 돌기가 형성된다. 이에 따라, 기판 가공 장치는 불순 가스 및 파티클이 챔버 내부로 유입되는 것을 방지하므로, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

기판 가공 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상압 플라즈마를 이용하여 반도체 기판을 가공하는 기판 가공 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마(Plasma)는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.

특히, 글로우 방전(Glow Discharge)에 의한 플라즈마 생성은 직류나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유 전자에 의해 이루어지고, 여기된 자유 전자는 가스 분자와 충돌하여 이온, 라디칼, 전자 등과 같은 활성종(Active Species)을 생성한다. 이러한 활성종은 물리 혹은 화학적으로 물질의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이, 활성종에 의해 물질의 표면을 처리하는 것을 플라즈마 처리라고 한다.

이러한 플라즈마 처리는 반도체 소자를 제조하는 공정, 예컨대, 박막 증착, 세정(cleaning), 애싱(ashing) 또는 에칭(etching) 공정에 이용된다. 일반적으로, 플라즈마를 이용하여 반도체 기판을 처리하는 장치는 두 개의 전극 사이에 강한 전 계를 형성한 후, 두 개의 전극 사이에 소스가스를 공급함으로써 생성된다. 이때, 두 개의 전극 사이에는 대기로부터 소스가스 이외의 가스 또는 파티클이 침투할 수 있고, 이러한 불순가스 및 파티클은 아크(arc) 발생의 원인이 된다.

본 발명의 목적은 불순가스 및 파티클의 유입을 방지하여 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 가공 장치는, 챔버, 지지부재, 플라즈마 생성유닛 및 커버로 이루어진다.

챔버는 상부가 개구된다. 지지부재는 챔버 내에 수용되고, 기판이 안착된다. 플라즈마 생성유닛은 지지부재의 상부에 구비되고, 소스가스를 이용하여 기판의 상부에 상압 플라즈마를 생성한다. 커버는 챔버의 상부에 구비되어 내부에 플라즈마 생성유닛을 수용하고, 챔버와 결합하여 챔버 내부를 밀폐시킨다.

또한, 커버와 챔버 중 어느 하나는 차단 돌기를 구비하고, 다른 하나는 차단 돌기가 삽입되는 결합홈을 구비한다. 차단 돌기가 결합홈에 삽입됨에 따라 챔버가 밀폐된다.

커버는 제1 내지 제3 커버부를 포함한다. 제1 커버부는 플라즈마 생성유닛의 상부를 커버하고, 제2 커버부는 제1 커버부로부터 플라즈마 생성유닛을 둘러싸도록 연장된다. 제3 커버부는 제2 커버부로부터 제1 커버부와 마주하도록 연장되고, 플라즈마 생성유닛과 대응하는 영역이 개구되며, 챔버와 결합한다.

여기서, 차단 돌기는 제3 커버부로부터 돌출되어 형성되고, 결합홈은 상기 챔버의 상단부에 형성된다.

또한, 기판 가공 장치는 차단부재를 더 포함할 수도 있다. 차단부재는 링 형상을 갖고, 탄성을 가지며, 제3 커버부와 챔버의 상단부 사이에 개재되어 제3 커버부와 챔버 사이를 밀폐시킨다.

여기서, 제3 커버부와 챔버의 상단부 중 어느 하나는 차단부재가 삽입되는 삽입홈이 형성된다.

본 발명에 따른 기판 가공 장치에 따르면, 챔버와 커버를 결합시켜 상압 플라즈마 공정이 이루어지는 챔버 내부를 밀폐시킨다. 이에 따라, 기판 가공 장치는 불순 가스 및 파티클이 챔버 내부로 유입되는 것을 방지하므로, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가공 장치를 나타내 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 챔버에 웨이퍼가 로딩된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 가공 장치(100)는 스핀헤드(110), 지지축(120), 챔버(130), 플라즈마 생성유닛(PRU) 및 커버(170)를 포함한 다.

구체적으로, 상기 스핀헤드(110)는 원판 형상을 갖고, 상면에 웨이퍼(10)가 안착된다. 여기서, 상기 웨이퍼(10)는 일면이 상기 스핀헤드(110)의 상면과 마주하게 배치된다. 상기 스핀헤드(110)는 상면에 다수의 지지핀(111) 및 다수의 척킹핀(112)을 구비한다. 상기 다수의 지지핀(111)은 상기 웨이퍼(10)의 단부를 지지하고, 이에 따라, 상기 웨이퍼(10)는 상기 스핀헤드(110)의 상면으로부터 이격된다. 상기 다수의 척킹핀(112)은 상기 다수의 지지핀(111)의 외측에 위치하고, 상기 웨이퍼(10)의 측부를 지지한다.

상기 스핀헤드(110)는 상기 지지축(120)과 결합한다. 상기 지지축(120)은 상기 스핀헤드(110)의 하부에 구비되고, 외부에 구비된 구동부(미도시)에 연결되어 일 방향으로 회전한다. 상기 지지축(120)의 회전력은 상기 스핀헤드(110)에 전달되어 상기 스핀헤드(110)가 회전하고, 이에 따라, 상기 웨이퍼(10)가 회전된다.

상기 스핀헤드(110)는 상기 챔버(130) 내부에 구비된다. 상기 챔버(130)는 원통 형상을 갖고, 상기 웨이퍼(10)의 처리를 위한 공정 공간을 제공한다. 구체적으로, 상기 챔버(130)는 바닥면(131), 상기 바닥면(131)으로부터 대체로 수직하게 연장되어 상기 공정 공간을 형성하는 측벽(132), 및 상기 측벽(132)으로부터 연장되어 상기 바닥면(131)과 마주하는 상면(133)으로 이루어진다.

상기 측벽(132)은 상기 상면(133)과 연결되는 상단부가 상기 바닥면(131)에 대해 내측으로 기울어진다. 상기 상면(133)은 상기 스핀헤드(110)와 대응하는 부분이 제거되어 개구되고, 상기 커버(170)와 결합하기 위한 결합홈(132)이 형성된다. 여기서, 상기 챔버(130)와 상기 커버(170) 간의 결합 관계는 후술하는 도 3 및 도 4에서 구체적으로 설명한다.

상기 챔버(130)의 상부에는 상기 플라즈마 생성유닛(PRU)이 구비된다. 상기 플라즈마 생성유닛(PRU))은 외부로부터 소스 가스(SG)와 전원을 공급받아 상기 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 상기 웨이퍼(10)에 제공한다.

구체적으로, 상기 플라즈마 생성유닛(PRU)은 다수의 전극(140), 플레이트(150) 및 가스 확산부(162)를 포함한다.

상기 다수의 전극(140)은 상기 웨이퍼(10)와 마주하게 배치되고, 전원을 제공받는 다수의 제1 전극과 접지된 다수의 제2 전극으로 이루어진다. 각 제1 전극(141)과 각 제2 전극(142)은 일 방향으로 연장되어 로드 형상을 갖는 메탈 전극 및 상기 메탈 전극의 외면을 둘러싸는 유전체를 구비한다. 이 실시예에 있어서, 상기 메탈전극은 상기 웨이퍼(10)의 지름보다 크거나 같은 길이를 갖고, 종단면이 원형으로 형성된다. 그러나, 상기 메탈전극의 종단면은 삼각형 또는 사각형의 다각형일 수 있다.

상기 다수의 전극(140)은 각 전극(141, 142)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 상기 제1 전극(141)과 제2 전극(142)이 서로 교대로 나란하게 배치된다.

상기 다수의 전극(140)은 상기 플레이트(150)에 고정된다. 상기 플레이트(150)는 상기 전극들(140)의 상면에 배치되고, 상기 웨이퍼(10)와 마주한다. 상기 플레이트(150)의 단부에는 상기 소스 가스(SG)를 확산시키기 위한 다수의 확산 홀(151)이 형성된다.

상기 플레이트(150)의 상면에는 상기 가스 확산부(160)가 구비된다. 상기 가스 확산부(160)는 상기 소스 가스(160)가 유입되는 바디부(161), 및 상기 바디부(161)로부터 상기 소스 가스(160)를 제공받아 상기 다수의 확산홀(151)에 제공하는 다수의 가스라인(152)을 포함한다.

상기 플라즈마 생성유닛(PRU)은 상기 커버(170) 내부에 설치된다. 상기 커버(170)는 상기 챔버(130)의 상부에 구비되고, 원통 형상을 가지며, 상기 플라즈마 생성유닛(PRU)을 부분적으로 커버한다. 구체적으로, 상기 커버(170)는 제1 내지 제3 커버부(171, 172, 173)로 이루어진다. 상기 제1 커버부(171)는 원판 형상을 갖고, 상기 플라즈마 생성유닛(PRU)의 상부를 커버한다. 상기 제2 커버부(172)는 상기 제1 커버부(172)로부터 상기 플라즈마 생성유닛(PRU)을 둘러싸도록 연장된다. 상기 제3 커버부(173)는 상기 제2 커버부(172)로부터 상기 제1 커버부(171)와 마주하도록 연장되고, 상기 플레이트(150)와 대응하는 영역이 개구된다. 또한, 상기 제3 커버부(173)는 상기 챔버(130)와 결합하여 상기 챔버(130)를 밀폐시킨다.

이하, 도면을 참조하여서 상기 챔버(130)와 상기 커버(170) 간의 결합 관계를 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 2의 절단선 I-I'에 따른 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 챔버와 커버 간의 결합 관계를 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 챔버(130)의 상면(133)에는 상기 결합홈(133a)이 형성된다. 상기 결합홈(133a)은 평면상에서 볼 때, 링 형상을 갖고, 상기 상면(133)의 개구부를 둘러싼다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 커버(170)의 제3 커버부(173)는 상기 챔버(130)의 상면(133)과 마주하고, 상기 챔버(130)의 상면(133)과 대응하게 배치된다. 상기 제3 커버부(173)는 외측으로 돌출되어 상기 챔버(130)의 상기 결합홈(133a)에 삽입되는 체결 돌기(173a)를 구비한다. 상기 체결 돌기(173a)는 상기 결합홈(133a)와 대응하게 형성되고, 상기 결합홈(133a)에 삽입되어 상기 챔버(130)를 밀폐시킨다.

또한, 상기 결합홈(133a)은 상기 체결 돌기(173a)가 삽입될 때, 상기 체결 돌기(173a)를 가이드하기 위해 어께 부분이 경사지게 형성된다.

이와 같이, 상기 기판 가공 장치(100)는 상기 상압 플라즈마 공정이 이루어지는 챔버(130) 내부를 밀폐시키므로, 불순 가스 및 파티클이 상기 챔버(130) 내부로 유입되는 것을 방지한다. 이에 따라, 상기 기판 가공 장치(100)는 아크를 방지할 수 있으므로, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

이 실시예에 있어서, 상기 결합홈(133a)은 상기 챔버(130)의 상면(133)에 형성되고, 상기 체결 돌기(173a)는 상기 제3 커버부(173)에 형성된다. 그러나, 이와 반대로 상기 결합홈(133a)이 상기 제3 커버부(173)에 형성되고, 상기 체결 돌기(173a)가 상기 챔버(130)의 상면(133)에 형성될 수도 있다.

또한, 상기 기판 가공 장치(100)는 상기 챔버(130)와 상기 커버(170)와의 사 이를 밀폐시키는 오링(O-ring)(180)을 더 구비한다. 상기 오링(180)은 상기 챔버(130)의 상면(133)과 상기 제3 커버부(173)와의 사이에 개재되고, 상기 챔버(130)의 상면(133) 및 상기 제3 커버부(173)와 접한다. 상기 오링(180)은 평면상에서 볼 때 링 형상을 갖고, 탄성을 갖는 재질, 예컨대, 불소고무로 이루어진다. 상기 오링(180)은 상기 결합홈(133a) 보다 내측에 구비되어 상기 커버(170)와 상기 챔버(130)가 결합시 상기 체결 돌기(173a)의 내측에 구비되고, 상기 챔버(130)의 상면(133)에 형성된 개구부를 둘러싼다.

한편, 상기 챔버(130)의 상면(133)에는 상기 오링(180)을 삽입하기 위한 삽입홈(133b)이 형성된다. 상기 삽입홈(133b)은 상기 오링(180)과 대응하게 형성되고, 상기 오링(180)은 상기 삽입홈(133b)에 고정된다.

이와 같이, 상기 기판 가공 장치(100)는 상기 상압 플라즈마 공정이 이루어지는 내부를 상기 체결 돌기(173a)에 의해 1차 밀폐시키고, 상기 오링(180)에 의해 2차 밀폐시킨다. 이에 따라, 상기 기판 가공 장치(100)는 내부로 불순 가스나 파티클이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이 실시예에 있어서, 상기 삽입홈(133b)은 상기 챔버(130)의 상면(133)에 형성되나, 상기 커버(170)의 제3 커버부(173)에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 오링(180)은 상기 체결 돌기(173a)의 내측에 구비되나, 상기 체결 돌기(173a)의 외측에 구비될 수도 있다.

한편, 상기 기판 가공 장치(100)는 상기 소스 가스(SG)를 상기 가스 확산부(160)에 제공하는 플라즈마 아암(190)을 더 포함한다. 상기 플라즈마 아암(190) 은 상기 커버(170)의 상부에 구비된다. 상기 플라즈마 아암(190)은 상기 커버(170) 및 상기 가스 확산부(160)와 결합하고, 상기 소스가스(SG)를 상기 가스 확산부(160)의 바디부(161)로 제공한다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가공 장치를 나타내 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 챔버에 웨이퍼가 로딩된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 3은 도 2의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 챔버와 커버 간의 결합 관계를 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

100 : 기판 가공 장치 110 : 스핀헤드

120 : 지지축 130 : 챔버

141, 142 : 전극 150 : 플레이트

160 : 확산부재 170 : 커버

180 : 오링 190 : 플라즈마 아암

PRU : 플라즈마 생성유닛

Claims (7)

1. 상부가 개구된 챔버;

   상기 챔버 내에 수용되고, 기판이 안착되는 지지부재;

   상기 지지부재의 상부에 구비되고, 소스가스를 이용하여 상기 기판의 상부에 상압 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성유닛; 및

   상기 챔버의 상부에 구비되어 내부에 상기 플라즈마 생성유닛을 수용하고, 상기 챔버와 결합하여 상기 챔버 내부를 밀폐시키는 커버를 포함하고,

   상기 커버 및 상기 챔버 중 어느 하나는 차단 돌기를 구비하고, 다른 하나는 상기 차단 돌기가 삽입되는 결합홈을 구비하며,

   상기 챔버는 상기 차단 돌기가 상기 결합홈에 삽입되어 밀폐되는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 커버는,

   상기 플라즈마 생성유닛의 상부를 커버하는 제1 커버부;

   상기 제1 커버부로부터 상기 플라즈마 생성유닛을 둘러싸도록 연장된 제2 커버부; 및

   상기 제2 커버부로부터 상기 제1 커버부와 마주하도록 연장되고, 상기 플라즈마 생성유닛과 대응하는 영역이 개구되며, 상기 챔버와 결합하는 제3 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 차단 돌기는 상기 제3 커버부로부터 돌출되어 형성되고, 상기 결합홈은 상기 챔버의 상단부에 형성된 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 챔버는 상기 결합홈의 어깨가 경사진 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
5. 제2항에 있어서, 링 형상을 갖고, 탄성을 가지며, 상기 제3 커버부와 상기 챔버 상단부 사이에 개재되어 상기 제3 커버부와 상기 챔버 사이를 밀폐하는 차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제3 커버부 및 상기 챔버의 상단부 중 어느 하나는 상기 차단부재가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 차단부재는 상기 체결 돌기보다 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.

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