KR20090015331A - 상압 플라즈마 장치 및 그의 상부 전극 - Google Patents

상압 플라즈마 장치 및 그의 상부 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 애싱 공정을 처리하는 상압 플라즈마 장치 및 그의 상부 전극에 관한 것이다. 상압 플라즈마 장치는 기판이 안착되는 지지 플레이트의 하부 전극에 대향하여 상부에 상부 전극을 구비한다. 상부 전극은 기판 상부로 가스를 토출하는 가스 라인의 하단부에 버퍼부를 구비하고, 버퍼부 하부에 상부 전극 하부면과 결합되는 배플 플레이트의 홀들이 배치되도록 결합된다. 본 발명에 의하면, 기판 상부로 공급되는 반응 가스를 기판 전체에 균일하게 공급하여, 애싱 효율을 향상시킨다.
상압 플라즈마 장치, 상부 전극, 애싱, 버퍼부, 배플 플레이트

Description

상압 플라즈마 장치 및 그의 상부 전극{ATMOSPHERICPRESSURE PLASMA APPARATUS AND UPPER ELECTRODE OF THE SAME}
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 가스의 공급을 원할하게 하기 위한 상압 플라즈마 장치 및 그의 상부 전극에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 반도체 기판 상에 다양한 막질 예를 들어, 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 막질이 증착된다. 이러한 막질 위에는 포토레지스트 막이 코팅되고, 노광 공정에 의해 포토마스크에 그려진 패턴은 포토레지스트막으로 전사된다. 이 후, 식각 공정에 의해서 반도체 기판 상에는 원하는 패턴이 형성된다.
도 1을 참조하면, 식각 공정 중 포토레지스트 막을 제거하는 애싱(ashing) 공정을 처리하는 상압 플라즈마 장치(2)는 기판(W)을 지지하는 지지 플레이트(4)와, 지지 플레이트(4) 내부에 배치되는 하부 전극(미도시됨) 및, 하부 전극에 대향하여 지지 플레이(4) 상부에 배치되는 상부 전극(10)을 포함한다.
지지 플레이트(4)는 원통형의 지지판을 가지며, 상부면에는 기판(W)의 하부면과 접촉되어 기판을 지지하는 복수 개의 지지핀들과, 상부면 가장자리에 배치되 어, 기판(W)이 지지 플레이트(4)로부터 이탈되는 것을 방지하는 척킹 핀들을 구비한다. 또 지지 플레이트(4)의 중앙에는 하부 전극이 설치되고, 공정 진행시 하부 전극은 기판(W)의 하부면과 접촉된다. 하부 전극은 접지되거나 선택적으로 RF 전원이 공급된다.
그리고 상부 전극(10)은 지지 플레이트(4)에 놓여진 기판(W)과 인접하게 배치되어 상압에서 애싱 공정이 수행된다. 예를 들어, 상부 전극(10)은 기판(W)과 약 1 ~ 2 mm 정도의 간격을 유지한다. 즉, 상부 전극(10)은 지지 플레이트(4)의 상부에 배치된다. 상부 전극(10)은 전원 공급부(14)와 전기적으로 연결된다. 전원 공급부(14)는 상부 전극(10)으로 RF 전원을 공급한다. 또 상부 전극(10)은 플라즈마를 형성하기 위하여, 중앙에 가스 공급원(미도시됨)과 연결되어 기판(W) 상부로 반응 가스를 공급하는 가스 라인(12)이 설치된다.
가스 라인(12)은 상부 전극(10)의 상단면 중앙으로부터 하단부 중앙으로 관통되어 외부의 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스를 하단부를 통해 상부 전극(10)과 기판(W) 사이로 공급한다.
그러나 이러한 상부 전극(10)은 기판(W)과의 간격이 좁기 때문에, 기판(W)의 전체 부위에 균일하게 가스를 공급할 수 없다. 따라서 상압 플라즈마 장치의 애싱 효율이 저하되는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 플라즈마 형성을 위한 반응 가스를 기판 표면으로 균일하게 공급하기 위한 상압 플라즈마 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 형성을 위한 반응 가스를 기판 표면으로 균일하게 공급하기 위한 상압 플라즈마 장치의 상부 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배플 플레이트를 구비하는 상압 플라즈마 장치 및 그의 상부 전극을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 상압 플라즈마 장치는 상부 전극 의 가스 라인 하단부에 버퍼부를 형성하고, 버퍼부 하단에 배플 플레이트를 설치하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 상압 플라즈마 장치는 기판 상부로 공급되는 반응 가스를 기판 전체에 균일하게 공급하게 한다.
본 발명의 상압 플라즈마 장치는, 기판이 안착되고, 하부 전극이 설치되는 지지 플레이트와; 상기 하부 전극에 대향해서 상기 지지 플레이트 상부에 배치되고, 상부면으로부터 하부면으로 관통되어 상기 지지 플레이트에 안착된 기판 상부로 가스를 공급하는 가스 라인과, 상기 가스 라인의 하단부에 가스를 임시로 저장하는 버퍼부를 구비하는 상부 전극 및; 상기 버퍼부의 하단에 가스를 분배하는 복수 개의 홀들이 배치되도록 상기 상부 전극 하부면과 결합되는 배플 플레이트를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 상압 플라즈마 장치는 기판과 상기 배플 플레이트 사이의 간격이 1 ~ 2 미리미터로 배치된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 버퍼부는 일단이 상기 가스 라인과 연결되고, 타단이 상기 배플 플레이트의 상기 홀들과 연결되는 원통형으로 구비된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 버퍼부는 상부가 상기 가스 라인과 연결되고, 측면이 하부 방향으로 갈수록 넓게 경사진 구조를 갖는다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 기판 전체로 가스 공급을 균일하게 하는 상압 플라즈마 장치의 상부 전극이 제공된다.
이와 같은 본 발명의 상부 전극은, 원통형의 몸체와; 상기 몸체 중앙 상부면에서 하부면으로 관통되어 가스 공급원으로부터 가스를 받아들이는 가스 라인과; 상기 몸체 하단부에 형성되어 상기 가스 라인과 연결되고, 상기 가스 라인으로부터 공급되는 가스가 임시로 저장하는 버퍼부 및; 기판의 상부로 가스를 공급하는 복수 개의 홀들이 상기 버퍼부의 하단에 배치되도록 상기 몸체의 하부면에 결합되는 배플 플레이트를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 버퍼부는; 일단이 상기 가스 라인과 연결되고, 타단이 상기 배플 플레이트의 상기 홀들과 연결되는 원통형으로 구비된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 버퍼부는; 상부가 상기 가스 라인과 연결되고, 측면이 하부 방향으로 갈수록 넓게 경사진 구조를 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 상압 플라즈마 장치는 상부 전극의 가스 라인 에 버퍼부 및 배플 플레이트를 제공함으로써, 기판 전체에 반응 가스를 균일하게 공급할 수 있으며, 애싱 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
따라서 상압 플라즈마 장치는 동일한 반응 가스의 유량으로 기판 전체의 균일하게 공급함으로써, 반응 가스의 소모량을 최소화할 수 있다.
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 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 플라즈마 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상압 플라즈마 장치(100)는 포토레지스트 막을 제거하는 애싱(ashing) 공정을 처리하는 반도체 제조 설비로, 기판(W)이 안착되는 지지 플레이트(102) 상부에 상부 전극(110)이 배치된다. 상부 전극(110)은 기판(W) 상부로 가스를 균일하게 공급하기 위하여, 하부면과 복수 개의 홀(122)들이 제공되는 배플 플레이트(120)와 결합된다. 또 상부 전극(110)은 전원 공급부(114)와 전기적으로 연결되고, 상부 전극(110)은 일측에서 전원 공급부(114)로부터 RF 전원을 공급받고, 타측에서 접지된다.
지지 플레이트(102)는 기판(W)이 안착되고, 내부에 하부 전극(미도시됨)이 설치된다.
상부 전극(110)은 하부 전극에 대향해서 지지 플레이트(102) 상부에 배치되며, 하부면이 기판(W)과 대응되는 형상 예를 들어, 원통형의 몸체로 구비된다. 상부 전극(110)은 상부면 중앙으로부터 하부면 중앙으로 관통되어, 가스 공급원(미도시됨)으로부터 지지 플레이트(102)에 안착된 기판(W) 상부로 가스를 공급하는 가스 라인(112)과, 가스 라인(112)의 하단부에 배치되어 기판(W) 상부로 공급되는 가스를 임시로 저장하는 버퍼부(116)를 구비한다. 버퍼부(116)는 일단이 가스 라인(112)과 연결되고, 타단이 배플 플레이트(120)의 홀(122)들과 연결되며, 상부 및 하부가 동일한 크기의 원통형으로 구비된다.
그리고 배플 플레이트(120)는 버퍼부(116)의 하단에 가스를 분배하는 복수 개의 홀(122)들이 배치되도록 상부 전극(110)의 하부면과 결합된다.
본 발명의 상압 플라즈마 장치(100)는 기판(W)과 배플 플레이트(120) 사이의 간격이 1 ~ 2 mm로 배치되어 공정을 처리한다. 따라서 기판(W)과 배플 플레이트(120)의 간격이 좁기 때문에, 상부 전극(110)의 하단 중앙 내부에 가스 라인(112)과 연결되는 버퍼부(116)를 구비하고, 버퍼부(116) 하단에 배플 플레이트(120)의 홀(122)들이 배치되어, 플라즈마 방전 시, 기판(W) 표면 전체에 균일하게 가스가 공급된다.
그리고 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상압 플라즈마 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 실시예에서는 도 2의 실시예와 비교하여, 상이한 부분에 대해서만 설명한다.
도 3을 참조하면, 상압 플라즈마 장치(200)는 상부 전극(210)의 가스 라인(212) 하단부에 기판(W)의 표면 전체에 반응 가스를 균일하게 공급하도록 하기 위하여, 버퍼부(216)가 가스 라인(212)에 연결되고 측면(216a)이 하부 방향으로 갈수록 넓게 경사진 구조를 갖는다. 또 상부 전극(210)은 버퍼부(216) 하단에 복수 개의 홀(222)들이 배치되는 배플 플레이트(210)와 결합된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 상압 플라즈마 장치(100, 200)는 상부 전극(110, 210)의 가스 라인(112, 212) 하단부에 배플 플레이트(120, 220)의 복수 개의 홀(122, 222)들이 배치되도록 결합하여, 동일한 반응 가스의 공급량으로 보다 넓은 면적으로 반응 가스의 공급이 가능하다.
이상에서, 본 발명에 따른 상압 플라즈마 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.
도 1은 종래기술의 실시예에 따른 상압 플라즈마 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상압 플라즈마 장치의 구성을 나타내는 도면; 그리고
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상압 플라즈마 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100, 200 : 상압 플라즈마 장치 102, 202 : 지지 플레이트
110, 210 : 상부 전극 112, 212 : 가스 라인
114, 214 : 전원 공급부 116, 216 : 버퍼부
116a, 116b : 측면 120, 220 : 배플 플레이트
122, 222 : 홀

Claims (7)

  1. 상압 플라즈마 장치에 있어서:
    기판이 안착되고, 하부 전극이 설치되는 지지 플레이트와;
    상기 하부 전극에 대향해서 상기 지지 플레이트 상부에 배치되고, 상부면으로부터 하부면으로 관통되어 상기 지지 플레이트에 안착된 기판 상부로 가스를 공급하는 가스 라인과, 상기 가스 라인의 하단부에 가스를 임시로 저장하는 버퍼부를 구비하는 상부 전극 및;
    상기 버퍼부의 하단에 가스를 분배하는 복수 개의 홀들이 배치되도록 상기 상부 전극 하부면과 결합되는 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상압 플라즈마 장치는 기판과 상기 배플 플레이트 사이의 간격이 1 ~ 2 미리미터로 배치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼부는 일단이 상기 가스 라인과 연결되고, 타단이 상기 배플 플레이트의 상기 홀들과 연결되는 원통형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼부는 상부가 상기 가스 라인과 연결되고, 측면이 하부 방향으로 갈수록 넓게 경사진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치.
  5. 상압 플라즈마 장치의 상부 전극에 있어서:
    원통형의 몸체와;
    상기 몸체 중앙 상부면에서 하부면으로 관통되어 가스 공급원으로부터 가스를 받아들이는 가스 라인과;
    상기 몸체 하단부에 형성되어 상기 가스 라인과 연결되고, 상기 가스 라인으로부터 공급되는 가스가 임시로 저장하는 버퍼부 및;
    기판의 상부로 가스를 공급하는 복수 개의 홀들이 상기 버퍼부의 하단에 배치되도록 상기 몸체의 하부면에 결합되는 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치의 상부 전극.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 버퍼부는;
    일단이 상기 가스 라인과 연결되고, 타단이 상기 배플 플레이트의 상기 홀들과 연결되는 원통형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치의 상부 전극.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 버퍼부는;
    상부가 상기 가스 라인과 연결되고, 측면이 하부 방향으로 갈수록 넓게 경사진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 장치의 상부 전극.
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