KR20090078978A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Abstract

A plasma processing apparatus is provided remove a foreign material formed on the rear side of a substrate by arranging the substrate on a region where high density plasma generated. A plasma processing apparatus is composed of a chamber(100), a bottom electrode(300), an upper electrode(200), and a substrate support(400). The chamber is formed as a cylindrical or a square box shape, and a certain space is prepared in order to process the substrate(S). The bottom electrode is arranged at the lower part inside the chamber and ejects a reaction gas. The upper electrode is arranged to face a lower electrode and the upper electrode includes an electrode plate and an insulating member.

Description

플라즈마 처리장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}Plasma Processing Equipment {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고밀도의 플라즈마를 이용하여 기판의 후면을 식각하기 위한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus for etching a rear surface of a substrate using a high density plasma.

일반적으로 반도체 장치 및 평판 표시 장치는 기판의 전면에 다수의 박막을 증착하고 식각하여 소정 패턴의 소자들을 형성하여 제작한다. 즉, 소정의 증착 장비를 이용하여 기판의 전면에 박막을 증착하고, 식각 장비를 이용하여 박막의 일부를 식각하여 박막이 소정의 패턴을 갖도록 제작하였다. In general, semiconductor devices and flat panel displays are manufactured by depositing and etching a plurality of thin films on the entire surface of a substrate to form elements having a predetermined pattern. That is, the thin film is deposited on the entire surface of the substrate using a predetermined deposition equipment, and a portion of the thin film is etched using the etching equipment to produce the thin film having a predetermined pattern.

특히, 증착 공정 및 식각 공정은 기판의 전체면에 동일하게 수행된다는 특성으로 인하여 기판의 후면에는 증착 공정 또는 식각 공정 시 발생되는 파티클이 제거되지 않은 채 잔류하게 되고, 이러한 파티클은 후속 공정에서 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점을 야기시킨다. 따라서, 이러한 파티클을 제거하기 위해 주로 건식 세정을 통해 파티클을 반복적으로 제거한 후 후속 공정을 진행함으로써, 반도체 소자 수율을 높이고 있다.In particular, due to the property that the deposition process and the etching process are performed on the entire surface of the substrate in the same manner, the particles generated during the deposition process or the etching process remain on the rear surface of the substrate without removing the particles. It causes many problems such as bending or difficulty in aligning the substrate. Therefore, in order to remove such particles, the particles are repeatedly removed through a dry cleaning, and then a subsequent process is performed to increase the yield of semiconductor devices.

기판의 후면을 세정하기 위한 건식 세정 공정은 밀폐된 챔버 내에 상부 전극 및 하부 전극을 대향하도록 이격 배치하고, 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 상부 전극 및 하부 전극 사이에 마련한다. 이후, 챔버 내부를 고진공 상태로 형성한 후, 반응에 필요한 가스를 챔버 내에 투입하게 된다. 이와 같이 투입된 가스는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 고주파 파워가 인가됨에 따라 플라즈마 상태로 변하고, 이러한 플라즈마에 의해 기판의 후면의 불필요한 이물질 즉, 파티클을 제거하게 된다. The dry cleaning process for cleaning the back side of the substrate is spaced apart so as to face the upper electrode and the lower electrode in a sealed chamber, and a substrate, such as a semiconductor wafer, is provided between the upper electrode and the lower electrode. Thereafter, the inside of the chamber is formed in a high vacuum state, and then a gas required for the reaction is introduced into the chamber. The injected gas is changed into a plasma state as a high frequency power is applied between the upper electrode and the lower electrode, thereby removing unnecessary foreign substances, that is, particles on the rear surface of the substrate.

하지만, 기판의 후면을 식각할 시, 기판의 상부면에 플라즈마가 발생되지 않도록 기판은 상부 전극과 소정 간격을 유지하도록 배치되고, 이와 같이 배치된 기판은 상부 전극 및 하부 전극 사이에 고밀도 플라즈마가 발생되는 중앙 영역의 가장자리인 쉬스(sheath) 영역에 위치하게 된다. 쉬스 영역은 양전극 사이에서 형성되는 플라즈마 세기가 급격하게 감소하는 영역이며, 플라즈마 밀도가 불균일하다. 따라서, 쉬스 영역에서 발생된 플라즈마에 의해 기판의 후면을 식각할 경우, 기판 후면의 식각률은 저하되고, 식각 균일도도 떨어뜨리는 문제점을 야기시킨다.However, when etching the rear surface of the substrate, the substrate is disposed to maintain a predetermined distance from the upper electrode so that the plasma is not generated on the upper surface of the substrate, the substrate disposed in this way generates a high-density plasma between the upper electrode and the lower electrode It is located in the sheath region, which is an edge of the central region. The sheath region is a region where the plasma intensity formed between the positive electrodes decreases rapidly, and the plasma density is nonuniform. Therefore, when etching the rear surface of the substrate by the plasma generated in the sheath region, the etching rate of the rear surface of the substrate is lowered, causing a problem of lowering the etching uniformity.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 상부 및 하부 전극의 간극을 조절하여 기판을 고밀도 플라즈마가 발생되는 영역에 배치시켜 기판 후면에 형성된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can effectively remove the foreign substances formed on the back of the substrate by placing the substrate in the region where the high-density plasma is generated by adjusting the gap between the upper and lower electrodes. The purpose.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 플라즈마 처리장치는 챔버와, 상기 챔버 내의 하부에 마련되어 반응 가스를 분사하는 하부 전극부와, 상기 하부 전극부와 대향 마련되며 상부 전극판 및 절연 부재를 구비하는 상부 전극부와, 상기 상부 전극부와 하부 전극부 사이에서 기판을 지지하는 기판 지지부를 포함하고, 상기 상부 전극판과 기판과의 거리는 상부 전극부의 하부면과 기판과의 거리보다 크게 형성될 수 있다.In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present invention includes a chamber, a lower electrode portion provided below the chamber to inject a reaction gas, and provided to face the lower electrode portion and having an upper electrode plate and an insulating member. And an upper electrode portion and a substrate support portion supporting the substrate between the upper electrode portion and the lower electrode portion, wherein a distance between the upper electrode plate and the substrate may be greater than a distance between the lower surface of the upper electrode portion and the substrate. have.

상기 절연 부재는 상부 전극판의 하부에 적어도 하나가 마련되고, 절연 부재는 상부 전극판을 상부 전극부의 하부면으로부터 소정 간격 이격시키도록 배치될 수 있다. 상부 전극판의 하부에 마련된 절연 부재의 상부면에는 상부 전극판이 수납될 수 있도록 내측으로 오목한 홈이 형성될 수 있다.At least one insulating member may be provided under the upper electrode plate, and the insulating member may be disposed to be spaced apart from the lower surface of the upper electrode part by a predetermined interval. The upper surface of the insulating member provided below the upper electrode plate may be formed with a recess inward to accommodate the upper electrode plate.

상기 절연 부재는 상부 전극판의 상부에 적어도 하나가 더 마련될 수 있다. 상부 전극판의 상부에 마련된 절연 부재의 하부면과 상부 전극판의 하부에 마련된 절연 부재의 상부면은 서로 결합될 수 있다.At least one insulating member may be further provided on the upper electrode plate. The lower surface of the insulating member provided on the upper electrode plate and the upper surface of the insulating member provided on the lower electrode plate may be coupled to each other.

상기 상부 전극판 및 절연 부재를 지지하는 차폐 부재를 더 포함하고, 차폐 부재는 챔버의 상부 내측에 결합될 수 있다. 차폐 부재는 내부에 소정 공간이 마련되고, 소정 공간 내에 상부 전극판과 절연 부재가 구비될 수 있다. 상기 차폐 부재는 상부 전극판 및 절연 부재의 외주연과 하부 가장자리를 지지할 수 있다.The shielding member may further include a shielding member supporting the upper electrode plate and the insulating member, and the shielding member may be coupled to an upper inside of the chamber. The shielding member may be provided with a predetermined space therein, and the upper electrode plate and the insulating member may be provided in the predetermined space. The shielding member may support the outer periphery and the lower edge of the upper electrode plate and the insulating member.

상기 상부 전극판은 접지되고, 하부 전극부에는 전원이 인가될 수 있다.The upper electrode plate may be grounded, and power may be applied to the lower electrode portion.

상기 기판 지지부는 챔버 하부의 외측으로부터 내측으로 연장 형성되는 지지대와, 지지대와 연결되어 지지대를 상하 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.The substrate support may include a support extending from the outside of the lower side of the chamber to the inside, and a driving part connected to the support to move the support up and down.

상기 상부 전극부는 비반응 가스를 분사할 수 있다.The upper electrode portion may inject an unreacted gas.

본 발명은 상부 전극 및 하부 전극의 간극을 조절함으로써, 기판을 고밀도 플라즈마 발생 영역에 배치시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of placing the substrate in the high density plasma generating region by adjusting the gap between the upper electrode and the lower electrode.

또한, 본 발명은 기판을 고밀도 플라즈마에 의해 기판의 앞면을 플라즈마로부터 보호하면서 기판 후면에 형성된 이물질을 제거함으로써, 식각률 및 식각 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the etching rate and etching uniformity by removing the foreign matter formed on the back surface of the substrate while protecting the front surface of the substrate from the plasma by the high-density plasma.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상부 전극부를 중심으로 나타낸 개략 단면도이고, 도 3은 종래 상부 전극판과 하부 전극판 사이의 플라즈마 분포도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 상부 전극판과 하부 전극판 사이의 플라즈마 분포도를 나타낸 그래프이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 상부 전극부의 변형예를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention, Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a center of the upper electrode according to the present invention, Figure 3 is a graph showing a plasma distribution diagram between the conventional upper electrode plate and the lower electrode plate 4 is a graph showing a plasma distribution diagram between an upper electrode plate and a lower electrode plate according to the present invention, and FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views showing modifications of the upper electrode part according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내의 상부에 마련된 상부 전극부(200)와, 상기 상부 전극부(200)와 대향하여 마련된 하부 전극부(300)와, 챔버(100) 내로 인입된 기판(S)을 지지하기 위한 기판 지지부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the plasma processing apparatus of the present invention includes a chamber 100, an upper electrode portion 200 provided in an upper portion of the chamber 100, and a lower electrode portion provided to face the upper electrode portion 200. 300, and a substrate support part 400 for supporting the substrate S introduced into the chamber 100.

챔버(100)는 원통형 또는 사각 박스 형상으로 형성되고, 내부에는 기판(S)을 처리할 수 있도록 소정 공간이 마련된다. 챔버(100)의 형상은 한정되지 않으며, 기판(S)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 챔버(100)의 일측벽에는 기판(S)이 인입 및 인출되는 기판 출입구(Gate, 110)가 형성되며, 챔버(100)의 하부면에는 식각 공정 시 발생되는 파티클 등의 반응 부산물을 챔버 외부로 배기하기 위한 배기부(120)가 마련된다. 이때, 배기부(120)에는 챔버(100) 내의 불순물을 챔버(100) 외부로 배기하기 위한 배기 수단(미도시) 예를 들어 펌프가 연결된다. 상기에서는 챔버(100)를 일체형으로 설명하였지만, 챔버(100)를 상부가 개방된 하부 챔버와, 상기 하부 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드로 분리하여 구성할 수 있음은 물론이다.The chamber 100 is formed in a cylindrical or rectangular box shape, and a predetermined space is provided inside the chamber 100 so as to process the substrate S. The shape of the chamber 100 is not limited and is preferably formed in a shape corresponding to the shape of the substrate S. Here, a substrate entrance (Gate, 110) through which the substrate S is drawn in and drawn out is formed on one side wall of the chamber 100, and reaction by-products such as particles generated during an etching process are formed on the lower surface of the chamber 100. An exhaust unit 120 for exhausting to the outside is provided. In this case, an exhaust unit (not shown), for example, a pump, is connected to the exhaust unit 120 to exhaust impurities in the chamber 100 to the outside of the chamber 100. Although the chamber 100 has been described as an integrated body, the chamber 100 may be divided into a lower chamber having an upper opening and a chamber lead covering the upper part of the lower chamber.

본 발명에 따른 상부 전극부(200)는 원통형 형상으로 형성되고, 챔버(100)의 상부 하부면에 결합된다. 상부 전극부(200)의 내측에는 상부 전극판(220)이 소정 위치에 배치되고, 상부 전극판(220)에는 접지 전위가 연결된다. 즉, 상부 전극부(200)는 전극으로서의 역할을 하고, 이와 동시에 공정이 진행될 시, 상부 전극부(200)의 하부에 수 mm 간격 이하 예를 들어, 0.5mm 이하의 간격으로 배치된 기판(S)의 상부에 플라즈마가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기서, 상부 전극부(200)에는 상부 전극부(200)의 온도를 조절하기 위한 냉각 부재(미도시)가 마련될 수 있으며, 기판(S)의 상부면에 비반응 가스를 분사하기 위한 가스 공급부(미도시)가 연결될 수 있다. 이때, 가스 공급부가 상부 전극부(200)에 연결될 시, 상부 전극부(200)의 하부면에는 가스 공급부에서 공급된 비반응 가스가 기판(S) 상부면으로 분사할 수 있도록 다수의 홀(미도시)을 형성할 수 있다. 상부 전극부(200)에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The upper electrode part 200 according to the present invention is formed in a cylindrical shape and is coupled to the upper lower surface of the chamber 100. The upper electrode plate 220 is disposed at a predetermined position inside the upper electrode unit 200, and a ground potential is connected to the upper electrode plate 220. That is, the upper electrode part 200 serves as an electrode, and at the same time, when the process proceeds, the substrate S disposed at an interval of several mm or less, for example, 0.5 mm or less, below the upper electrode part 200. It serves to prevent the generation of plasma on the top. Here, the upper electrode unit 200 may be provided with a cooling member (not shown) for adjusting the temperature of the upper electrode unit 200, a gas supply unit for injecting non-reactive gas on the upper surface of the substrate (S) (Not shown) may be connected. In this case, when the gas supply unit is connected to the upper electrode unit 200, a plurality of holes (not shown) may be provided on the lower surface of the upper electrode unit 200 so that the non-reactive gas supplied from the gas supply unit may be sprayed onto the upper surface of the substrate S. May be formed). The upper electrode 200 will be described in detail later with reference to the drawings.

하부 전극부(300)는 챔버(100) 내의 하부에 마련되며, 전극(310)과, 상기 전극의 내부에 마련된 하부 전극판(320)과, 상기 하부 전극판(320)과 연결되어 하부 전극판(320)에 고주파를 인가하기 위한 RF(Ratio Frequency) 전원(340)과, 상기 전극(310)에 연결되어 반응 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(330)를 포함한다.The lower electrode part 300 is provided below the chamber 100, and is connected to the electrode 310, the lower electrode plate 320 provided inside the electrode, and the lower electrode plate 320. An RF power source 340 for applying a high frequency to the 320 and a gas supply unit 330 connected to the electrode 310 to supply a reaction gas.

전극(310)은 원통형의 플레이트로 형성되고, 통상 기판(S)의 대응하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 전극(310)의 상부면에는 챔버(100) 내로 인입된 기판(S)의 하부면에 반응 가스를 공급하기 위한 다수의 분사홀(312)이 형성되고, 분사홀(312)과 연통되도록 전극(310)의 하부에는 가스 공급부(330)가 연결된다. 여기서, 분사홀(312)은 원형, 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이 다. 또한, 전극(310)의 내부에는 플레이트 형상의 하부 전극판(320)이 마련되고, 하부 전극판(320)에는 RF 전원(340)이 연결된다. 가스 공급부(330)로부터 공급된 반응 가스가 전극(310)의 상부면에 형성된 분사홀(312)을 통해 챔버(100) 내로 분사되면, RF 전원(340)으로부터 하부 전극판(320)에 가해진 고주파에 의해 챔버(100) 내에는 고주파 전계가 형성되고, 이에 의해 챔버(100) 내로 분사된 반응 가스는 플라즈마에 의해 활성화된다.The electrode 310 is formed of a cylindrical plate, and is usually formed in a corresponding shape of the substrate S. A plurality of injection holes 312 are formed on the upper surface of the electrode 310 to supply the reaction gas to the lower surface of the substrate S introduced into the chamber 100, and the electrodes may be in communication with the injection holes 312. The gas supply unit 330 is connected to the lower portion of the 310. Here, the injection hole 312 may be formed in a variety of shapes, such as circular, polygonal, of course. In addition, a plate-shaped lower electrode plate 320 is provided inside the electrode 310, and an RF power source 340 is connected to the lower electrode plate 320. When the reaction gas supplied from the gas supply unit 330 is injected into the chamber 100 through the injection hole 312 formed in the upper surface of the electrode 310, the high frequency applied to the lower electrode plate 320 from the RF power source 340. As a result, a high frequency electric field is formed in the chamber 100, whereby the reaction gas injected into the chamber 100 is activated by the plasma.

기판 지지부(400)는 챔버(100) 내의 하부에 마련되며, 기판(S)의 하부면을 지지하여 기판(S)을 공정 위치로 이동시키기 위한 기판 지지대(410)와, 기판 지지대(410)에 구동력을 제공하기 위한 구동부(420)를 포함한다. 기판 지지대(410)는 전극(310) 내측을 거쳐 상하 이동하며, 기판 지지대(410)의 상단부는 내측을 향해 절곡 형성되어 있다. 절곡된 기판 지지대(410)의 상부면에는 기판(S)의 하부면 가장자리가 안착되고, 안착된 기판(S)을 상하로 이동시켜 기판(S)을 공정 위치에 배치시킨다. 여기서, 기판(S)이 안착되는 기판 지지대(410)의 상부면은 폐곡선을 이루는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 이를 분할하여 형성할 수도 있음은 물론이다. 구동부(420)는 기판 지지대(410)의 하부에 연결되며 기판 지지대(410)에 구동력을 제공하여 기판 지지대(410)를 승하강시키는 역할을 한다. The substrate support part 400 is provided at a lower portion of the chamber 100, and supports a lower surface of the substrate S to move the substrate S to a process position, and to the substrate support 410. It includes a drive unit 420 for providing a driving force. The substrate support 410 moves up and down through the electrode 310, and the upper end of the substrate support 410 is bent toward the inside. The edge of the lower surface of the substrate S is seated on the upper surface of the bent substrate support 410, and the seated substrate S is moved up and down to place the substrate S at a process position. Here, the upper surface of the substrate support 410 on which the substrate S is seated may be formed in a ring shape forming a closed curve, and may be formed by dividing it. The driver 420 is connected to the lower portion of the substrate support 410 and serves to raise and lower the substrate support 410 by providing a driving force to the substrate support 410.

상기에서는 기판 지지대가 전극의 내측을 거쳐 상하 이동하도록 구성하였지만, 지지대를 전극의 외측에 배치하도록 구성할 수 있으며, 또한, 기판 지지부를 챔버 내의 상부에 마련하여 기판을 이동시킬 수 있음은 물론이다. 또한, 기판 지지부의 형상 및 위치는 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.In the above, the substrate support is configured to move up and down through the inside of the electrode, but the support may be arranged outside the electrode, and the substrate support may be provided above the chamber to move the substrate. In addition, the shape and position of the substrate support may be variously changed.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상부 전극부(200)는 차폐 부재(210)와, 상기 차폐 부재(210) 내부에 마련된 상부 전극판(220)과, 상기 상부 전극판(220)의 적어도 일측에 마련된 절연 부재(230)를 포함한다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the upper electrode part 200 according to the present invention includes a shielding member 210, an upper electrode plate 220 provided in the shielding member 210, and the upper electrode plate ( It includes an insulating member 230 provided on at least one side of the 220.

차폐 부재(210)는 내부에 소정 공간에 형성된 원통형의 형상으로 형성되고, 차폐 부재(210)의 상부면은 챔버(100)의 상부 내측면에 결합된다. 이러한 차폐 부재(210)는 절연체로 형성될 수 있으며, 차폐 부재(210)의 외측에 절연 물질이 코팅될 수도 있다. 차폐 부재(210)는 공정 위치에 배치된 기판(S)의 상부면에 플라즈마가 형성되는 것을 방지하여, 기판(S)의 상부면을 보호하는 역할을 한다. 여기서, 기판(S)의 상부면에 플라즈마가 형성되는 것을 방지하기 위해 차폐 부재의 하부면과 기판과의 거리(A)는 0.5mm 이하로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(S) 상부면에 플라즈마가 형성되지 않도록 차폐 부재(210)를 통해 기판(S)의 상부면에 비활성 가스를 분사할 수 있으며, 이와 같이 동작하기 위해 차폐 부재(210)에 가스 분사홀(미도시)을 형성할 수 있다. 즉, 기판(S)의 상부면에 플라즈마가 형성되지 않도록 차폐 부재의 하부면과 기판과의 거리(A)를 조절하고, 비활성 가스를 기판(S)의 상부면에 분사하면 보다 효율적으로 기판(S)의 상부면에 플라즈마가 형성되는 것을 방지할 수 있다.The shielding member 210 is formed in a cylindrical shape formed in a predetermined space therein, and the upper surface of the shielding member 210 is coupled to the upper inner surface of the chamber 100. The shielding member 210 may be formed of an insulator, and an insulating material may be coated on the outside of the shielding member 210. The shielding member 210 prevents plasma from being formed on the upper surface of the substrate S disposed at the process position, thereby protecting the upper surface of the substrate S. Here, in order to prevent the plasma from being formed on the upper surface of the substrate S, it is preferable that the distance A between the lower surface of the shielding member and the substrate is 0.5 mm or less. In addition, inert gas may be injected onto the upper surface of the substrate S through the shielding member 210 so that plasma is not formed on the upper surface of the substrate S. In order to operate in this manner, gas is sprayed onto the shielding member 210. Holes (not shown) may be formed. That is, if the distance A between the lower surface of the shielding member and the substrate is adjusted so that plasma is not formed on the upper surface of the substrate S, and the inert gas is sprayed on the upper surface of the substrate S, the substrate ( Plasma can be prevented from being formed on the upper surface of S).

차폐 부재(210)의 소정 공간에는 상부 전극판(220)과 다수의 절연 부재(230)가 적층되어 마련된다. 상부 전극판(220)은 원형의 판 형상으로 형성되고, 상부 전극판(220)에는 접지 전위가 연결된다. 여기서, 상부 전극판(220)은 전극으로서의 역할을 하도록 도전체로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 절연 부재(230)는 상부 전극판(220)에 대응하는 형상인 원형의 판 형상으로 형성되어 상부 전극판(220)의 하부와 상부에 다수개가 마련된다. 물론, 절연 부재(230)는 상부 전극판(220)과 대응하는 형상으로 형성하지 않아도 무방하다. 절연 부재(230)는 상부 전극판(220)을 차폐 부재(210)의 하부면으로부터 소정 간격 이격시키는 역할을 한다. 여기서, 상부 전극판(220)과 절연 부재(230)의 적층 순서 및 절연 부재(230)의 적층 개수에 따라 상부 전극판(220)과 차폐 부재(210) 하부면의 이격거리를 조절할 수 있으며, 이에 의해 상부 전극판과 기판과의 거리(B)와 상부 전극판과 하부 전극판 사이의 거리(C)를 조절할 수 있다.The upper electrode plate 220 and the plurality of insulating members 230 are stacked in a predetermined space of the shielding member 210. The upper electrode plate 220 is formed in a circular plate shape, and a ground potential is connected to the upper electrode plate 220. Here, the upper electrode plate 220 is preferably formed of a conductor to serve as an electrode. In addition, the insulating member 230 is formed in a circular plate shape having a shape corresponding to the upper electrode plate 220, and a plurality of insulating members 230 are provided at the lower and upper portions of the upper electrode plate 220. Of course, the insulating member 230 may not be formed in a shape corresponding to the upper electrode plate 220. The insulating member 230 serves to space the upper electrode plate 220 from the lower surface of the shielding member 210 by a predetermined distance. Here, the separation distance between the upper electrode plate 220 and the lower surface of the shielding member 210 may be adjusted according to the stacking order of the upper electrode plate 220 and the insulating member 230 and the number of the stacking of the insulating member 230. As a result, the distance B between the upper electrode plate and the substrate and the distance C between the upper electrode plate and the lower electrode plate can be adjusted.

종래에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 전극판 자체를 차폐 부재로 사용함으로써, 상부 전극판과 기판 사이의 거리(B')는 차폐 부재의 하부면과 기판과의 거리(A')와 동일하게 형성된다. 따라서, 상부 전극판과 0.5mm 이하로 배치된 기판은 플라즈마 분포 영역 중 쉬스 영역에 배치된다. 즉, 하부 전극판에는 고주파 전위가 인가되고 상부 전극판에는 접지 전위가 인가되면, 하부 전극판과 상부 전극판 사이에는 플라즈마가 발생되고, 상부 전극판과 하부 전극판의 양 끝단의 소정 영역(D1', D2')에는 불균일한 플라즈마가 발생되는 쉬스 영역이 발생된다. 이러한 쉬스 영역에 배치된 기판의 후면을 처리할 시 안정화되지 않은 플라즈마에 의해 기판의 후면에 형성된 파티클의 식각률 및 식각 균일도는 떨어지게 된다.Conventionally, as shown in FIG. 3, by using the upper electrode plate itself as a shielding member, the distance B 'between the upper electrode plate and the substrate is equal to the distance A' between the lower surface of the shielding member and the substrate. Is formed. Thus, the substrate disposed below 0.5 mm with the upper electrode plate is disposed in the sheath region of the plasma distribution region. That is, when a high frequency potential is applied to the lower electrode plate and a ground potential is applied to the upper electrode plate, plasma is generated between the lower electrode plate and the upper electrode plate, and predetermined regions D1 at both ends of the upper electrode plate and the lower electrode plate. ', D2') generates a sheath region where non-uniform plasma is generated. When the rear surface of the substrate disposed in the sheath region is processed, the etching rate and the etching uniformity of particles formed on the rear surface of the substrate are lowered by the unstabilized plasma.

이와는 대조적으로 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 전극판과 기판과의 거리(B)를 차폐 부재의 하부면과 기판과의 거리(A)보다 크게 형성함으로써, 기판(S)을 고밀도 플라즈마 발생 영역(E)에 배치시킬 수 있다. 따라서, 고밀도 플 라즈마에 의해 기판(S)의 후면을 처리할 시 기판(S) 후면의 식각률 및 식각 균일도는 향상되는 효과를 가진다.In contrast, the present invention, as shown in Figure 4, by forming the distance (B) between the upper electrode plate and the substrate larger than the distance (A) between the lower surface of the shield member and the substrate, thereby increasing the substrate (S) It can be arrange | positioned in the plasma generation area E. FIG. Therefore, when treating the rear surface of the substrate S by the high-density plasma, the etching rate and the etching uniformity of the rear surface of the substrate S are improved.

또한, 본 발명의 상부 전극부는 상부 전극판을 상부 전극부의 하부면으로부터 소정 간격 이격시키기 위해 다음과 같이 구성될 수 있다.In addition, the upper electrode portion of the present invention may be configured as follows to space the upper electrode plate from the lower surface of the upper electrode portion by a predetermined interval.

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 전극부(200)는 차폐 부재(210)와, 상기 차폐 부재(210) 내부에 마련된 상부 전극판(220)과, 상기 상부 전극판(220)의 적어도 일측에 마련된 절연 부재(230)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the upper electrode part 200 may include a shielding member 210, an upper electrode plate 220 provided in the shielding member 210, and at least one side of the upper electrode plate 220. It includes an insulating member 230 provided.

차폐 부재(210)는 상하부가 개방된 원통형 형상으로 형성되며, 차폐 부재(210)의 상부면은 챔버(100) 상부의 내측면과 결합된다. 또한, 차폐 부재(210)의 하부면 끝단은 차폐 부재(210)의 내측을 따라 소정 길이를 갖도록 절곡되어 연장 형성된다. 또한, 차폐 부재(210)의 내측에는 상부 전극판(220)이 차폐 부재(210)의 하부면으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되고, 이를 위해 절연 부재(230)가 상부 전극판(220)의 하부에 다수개 마련된다. 이때, 맨 아래에 배치된 절연 부재(230)는 차폐 부재(210)의 하부면 끝단에 내측으로 절곡 형성된 차폐 부재(210)의 상부면에 배치된다. 상기에서는 차폐 부재(210)를 상하부가 개방된 원통형 형상으로 형성하였지만, 분할하여 형성할 수 있음은 물론이다.The shielding member 210 is formed in a cylindrical shape with upper and lower portions open, and an upper surface of the shielding member 210 is coupled to an inner surface of the upper portion of the chamber 100. In addition, the lower end of the lower surface of the shielding member 210 is bent to extend along the inner side of the shielding member 210 is formed. In addition, the upper electrode plate 220 is disposed inside the shielding member 210 so as to be spaced apart from the lower surface of the shielding member 210 by a predetermined interval. For this purpose, the insulating member 230 is disposed below the upper electrode plate 220. Many are provided. At this time, the bottom insulating member 230 is disposed on the upper surface of the shield member 210 bent inward to the lower end of the lower surface of the shield member 210. In the above, although the shielding member 210 is formed in a cylindrical shape with upper and lower portions open, the shielding member 210 may be divided and formed.

기판이 챔버 내로 인입되면, 기판은 기판 지지부에 의해 상부 전극부(200)와 소정 간격 이격되도록 상승하고, 차폐 부재(210)의 내측의 맨 아래에 배치된 절연 부재(230)와 소정 간격 예를 들어 0.5mm 이하가 되도록 배치된다. 즉, 기판의 상부면은 맨 아래 배치된 절연 부재(230)의 하부면과 0.5mm 이하가 되도록 배치되고, 기판의 외주연은 차폐 부재(210)의 하부면에 절곡 형성된 차폐 부재(210)의 측부와 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 맨 아래에 배치된 절연 부재(230)는 기판을 이격시키는 동시에 차폐 부재(210)의 역할을 할 수 있다.When the substrate is introduced into the chamber, the substrate is raised to be spaced apart from the upper electrode portion 200 by a substrate support portion, and the substrate is separated from the insulating member 230 disposed at the bottom of the shield member 210 by a predetermined distance. For example, it is arrange | positioned so that it may become 0.5 mm or less. That is, the upper surface of the substrate is disposed to be 0.5 mm or less with the lower surface of the bottom insulating member 230, the outer periphery of the substrate of the shield member 210 is bent on the lower surface of the shield member 210 It may be spaced apart from the side. Here, the insulating member 230 disposed at the bottom may serve as the shielding member 210 while separating the substrate.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 전극부(200)는 절연 부재(230)와, 상기 절연 부재(230)의 내측에 마련된 상부 전극판(220)을 포함한다.In addition, as shown in FIG. 6, the upper electrode part 200 includes an insulating member 230 and an upper electrode plate 220 provided inside the insulating member 230.

절연 부재(230)는 챔버(100) 상부 내측면에 결합되는 제 1 절연 부재(230a)와, 제 1 절연 부재(230a)의 하부면과 결합되는 제 2 절연 부재(230b)를 포함한다. 제 1 절연 부재(230a)는 원형의 플레이트 형상으로 형성되고, 제 2 절연 부재(230b)의 상부면에는 소정의 홈이 형성된다. 제 2 절연 부재(230b)의 상부면에 형성된 홈에는 상부 전극판(220)이 배치되며, 이러한 상부 전극판(220)이 홈에 삽입될 수 있도록 홈은 상부 전극판(220)과 대응하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.The insulating member 230 includes a first insulating member 230a coupled to the upper inner surface of the chamber 100, and a second insulating member 230b coupled to the lower surface of the first insulating member 230a. The first insulating member 230a is formed in a circular plate shape, and a predetermined groove is formed in the upper surface of the second insulating member 230b. The upper electrode plate 220 is disposed in the groove formed on the upper surface of the second insulating member 230b, and the groove corresponds to the upper electrode plate 220 so that the upper electrode plate 220 can be inserted into the groove. It is preferable to form.

제 1 절연 부재(230a) 및 제 2 절연 부재(230b)가 결합함으로써, 상부 전극판(220)은 제 2 절연 부재(230b)의 하부면과 소정 간격 이격되도록 배치되며, 제 2 절연 부재(230b)의 두께를 변경함으로써, 상부 전극판(220)과 제 2 절연 부재(230b)의 하부면과의 거리를 조절할 수 있다. 여기서, 제 1 절연 부재(230a) 및 제 2 절연 부재(230b)는 제 1 절연 부재(230a)의 하부면과 제 2 절연 부재(230b)의 상부면이 접합되어 결합될 수 있으며, 나사 등의 결합 수단(미도시)에 의해 결합될 수 있음은 물론이다.By combining the first insulating member 230a and the second insulating member 230b, the upper electrode plate 220 is disposed to be spaced apart from the lower surface of the second insulating member 230b by a predetermined distance, and the second insulating member 230b is provided. ), The distance between the upper electrode plate 220 and the lower surface of the second insulating member 230b can be adjusted. Here, the first insulating member 230a and the second insulating member 230b may be joined by bonding the lower surface of the first insulating member 230a and the upper surface of the second insulating member 230b to each other. Of course, it can be combined by a coupling means (not shown).

상기와 같은 구성은 절연 부재(230)가 차폐 부재와 동일한 재질을 가짐으로 써, 절연 부재(230)는 상부 전극판(220)을 이격시키는 동시에 차폐 부재의 기능을 동시에 수행할 수 있다.As described above, since the insulating member 230 has the same material as the shielding member, the insulating member 230 may perform the function of the shielding member while simultaneously separating the upper electrode plate 220.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 전극부(200)는 제 1 절연 부재(230a)와, 상기 제 1 절연 부재(230a)의 하부면에 결합하는 제 2 절연 부재(230b)와, 상기 제 2 절연 부재(230b)의 하부면에 결합되는 제 3 절연 부재(230c)를 포함한다. In addition, as shown in FIG. 7, the upper electrode part 200 includes a first insulating member 230a, a second insulating member 230b coupled to a lower surface of the first insulating member 230a, and And a third insulating member 230c coupled to the bottom surface of the second insulating member 230b.

제 1 절연 부재(230a)는 챔버(100) 상부 내측면과 결합하여 상부 전극부(200)를 지지하는 역할을 하고, 제 2 절연 부재(230b)의 상부면에는 상부 전극판(220)이 배치될 수 있도록 상부 전극판(220)에 대응하는 형상의 홈이 형성된다. 따라서, 상부 전극판(220)은 제 2 절연 부재(230b)의 상부면에 형성된 홈에 삽입되어 배치된다. 여기서, 제 3 절연 부재(230c)는 제 2 절연 부재(230b)의 하부면과 결합되며, 제 3 절연 부재(230c)는 상부 전극판(220)이 절연 부재(230)의 하부면으로부터 이격되는 거리를 조절할 수 있다. 여기서, 제 1 절연 부재 내지 제 3 절연 부재(230a, 230b, 230c)는 접합되어 결합될 수 있으며, 나사 등의 결합 수단에 의해 결합될 수 있음은 물론이다.The first insulating member 230a serves to support the upper electrode part 200 in combination with the upper inner surface of the chamber 100, and the upper electrode plate 220 is disposed on the upper surface of the second insulating member 230b. Grooves having a shape corresponding to the upper electrode plate 220 are formed to be formed. Accordingly, the upper electrode plate 220 is inserted into and disposed in the groove formed on the upper surface of the second insulating member 230b. Here, the third insulating member 230c is coupled to the lower surface of the second insulating member 230b, and the third insulating member 230c has the upper electrode plate 220 spaced apart from the lower surface of the insulating member 230. You can adjust the distance. Here, the first to third insulating members 230a, 230b, and 230c may be bonded to each other and may be coupled by a coupling means such as a screw.

상기에서는 3개의 절연 부재를 구비하여 상부 전극부를 구성하였지만, 4개 이상의 절연 부재를 구비하여 상부 전극판이 절연 부재의 하부면으로부터 이격되는 거리를 조절할 수 있으며, 제 3 절연 부재의 두께를 변경하여 상부 전극판과 절연 부재의 하부면의 이격 거리를 조절할 수 있음은 물론이다. 상기와 같은 구성은 차폐 부재 없이 상부 전극부를 구성할 수 있으며, 상부 전극판을 분리하지 않고, 추가 절연 부재의 결합에 의해 상부 전극판과 절연 부재의 하부면의 이격거리를 조절 할 수 있다.In the above, the upper electrode part is configured with three insulating members. However, four or more insulating members are provided to control the distance from which the upper electrode plate is spaced apart from the lower surface of the insulating member. Of course, the distance between the electrode plate and the lower surface of the insulating member can be adjusted. As described above, the upper electrode portion may be configured without the shielding member, and the separation distance between the upper electrode plate and the lower surface of the insulating member may be adjusted by coupling the additional insulating member without separating the upper electrode plate.

이하에서는 도 1,도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 동작을 살펴본다.Hereinafter, the operation of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4.

챔버(100) 내에 기판(S)이 인입되어 기판 지지대(410)의 상부에 안착되면, 기판 지지대(410)는 상승하여 기판(S)을 차폐 부재(210)와 소정 간격 이격되도록 배치시킨다. 여기서, 차폐 부재의 하부면과 기판과의 거리(A)는 0.5mm 이하로 형성하는 것이 바람직하다. 이어서, 하부 전극부(300)로부터 반응 가스가 기판(S)의 하부면에 분사되고, 이와 더불어 하부 전극판(320)과 상부 전극판(220)에 각각 고주파와 접지 전위를 가해주면 상부 전극판(220)과 하부 전극판(220) 사이에는 플라즈마가 발생된다. 이때, 상부 전극판(220)은 상부 전극부(200) 내에 마련된 절연 부재(230)에 의해 차폐 부재의 하부면과 소정 간격 이격되고, 이는 상부 전극판과 기판과의 거리(B)가 차폐 부재의 하부면과 기판과의 거리(A)보다 크게 형성되어 기판(S)을 플라즈마 분포 영역 중 고밀도 플라즈마 발생 영역(E)에 배치시킨다. 상기와 같이 기판(S)의 후면에 발생된 고밀도 플라즈마는 기판(S)의 후면에 형성된 파티클을 효과적으로 제거하고, 기판(S) 후면의 식각률 및 식각 균일도를 향상시킨다.When the substrate S is inserted into the chamber 100 and seated on the substrate support 410, the substrate support 410 is raised to arrange the substrate S so as to be spaced apart from the shielding member 210 by a predetermined distance. Here, it is preferable that the distance A between the lower surface of the shield member and the substrate is 0.5 mm or less. Subsequently, the reaction gas is injected from the lower electrode part 300 to the lower surface of the substrate S. In addition, the upper electrode plate is applied to the lower electrode plate 320 and the upper electrode plate 220 by applying a high frequency and a ground potential, respectively. Plasma is generated between the 220 and the lower electrode plate 220. In this case, the upper electrode plate 220 is spaced apart from the lower surface of the shielding member by a predetermined interval by the insulating member 230 provided in the upper electrode part 200, and the distance B between the upper electrode plate and the substrate is a shielding member. It is formed larger than the distance A between the lower surface of the substrate and the substrate so that the substrate S is disposed in the high density plasma generating region E of the plasma distribution region. As described above, the high-density plasma generated on the rear surface of the substrate S effectively removes particles formed on the rear surface of the substrate S and improves the etching rate and etching uniformity of the rear surface of the substrate S.

상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art that the present invention can be variously modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below I can understand.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 상부 전극부를 중심으로 나타낸 개략 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing a center of an upper electrode unit according to the present invention.

도 3은 종래 상부 전극판과 하부 전극판 사이의 플라즈마 분포도를 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating a plasma distribution diagram between a conventional upper electrode plate and a lower electrode plate.

도 4는 본 발명에 따른 상부 전극판과 하부 전극판 사이의 플라즈마 분포도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating a plasma distribution diagram between an upper electrode plate and a lower electrode plate according to the present invention.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 상부 전극부의 변형예를 나타낸 단면도이다.5 to 7 are cross-sectional views showing a modification of the upper electrode portion according to the present invention.

< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the principal part of drawings>

100: 챔버 200: 상부 전극부100: chamber 200: upper electrode portion

210: 차폐 부재 220: 상부 전극판210: shield member 220: upper electrode plate

230: 절연 플레이트 300: 하부 전극부230: insulation plate 300: lower electrode portion

320: 하부 전극판 400: 기판 지지부320: lower electrode plate 400: substrate support

Claims (11)

챔버와,Chamber, 상기 챔버 내의 하부에 마련되어 반응 가스를 분사하는 하부 전극부와,A lower electrode part provided in the lower part of the chamber to inject the reaction gas; 상기 하부 전극부와 대향 마련되며 상부 전극판 및 절연 부재를 구비하는 상부 전극부와,An upper electrode part provided to face the lower electrode part and including an upper electrode plate and an insulating member; 상기 상부 전극부와 하부 전극부 사이에서 기판을 지지하는 기판 지지부를 포함하고,It includes a substrate support for supporting a substrate between the upper electrode and the lower electrode, 상기 상부 전극판과 기판과의 거리는 상부 전극부의 하부면과 기판과의 거리보다 크게 형성되는 플라즈마 처리장치.The distance between the upper electrode plate and the substrate is greater than the distance between the lower surface of the upper electrode portion and the substrate. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 부재는 상부 전극판의 하부에 적어도 하나가 마련되고, 절연 부재는 상부 전극판을 상부 전극부의 하부면으로부터 소정 간격 이격시키도록 배치되는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein at least one insulating member is provided under the upper electrode plate, and the insulating member is arranged to space the upper electrode plate from a lower surface of the upper electrode part by a predetermined distance. 청구항 2에 있어서, 상기 상부 전극판의 하부에 마련된 절연 부재의 상부면에는 상부 전극판이 수납될 수 있도록 내측으로 오목한 홈이 형성되는 플라즈마 처리장치.3. The plasma processing apparatus of claim 2, wherein a groove is formed in the upper surface of the insulating member provided below the upper electrode plate, the recess being formed inward to accommodate the upper electrode plate. 청구항 2에 있어서, 상기 절연 부재는 상부 전극판의 상부에 적어도 하나가 더 마련되는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 2, wherein at least one insulating member is further provided on an upper electrode plate. 청구항 4에 있어서, 상기 상부 전극판의 상부에 마련된 절연 부재의 하부면과 상부 전극판의 하부에 마련된 절연 부재의 상부면은 서로 결합되는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 4, wherein a lower surface of the insulating member provided on the upper electrode plate and an upper surface of the insulating member provided on the lower part of the upper electrode plate are coupled to each other. 청구항 2에 있어서, 상기 상부 전극판 및 절연 부재를 지지하는 차폐 부재를 더 포함하고, 차폐 부재는 챔버의 상부 내측에 결합되는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 2, further comprising a shielding member supporting the upper electrode plate and the insulating member, wherein the shielding member is coupled to an upper inside of the chamber. 청구항 6에 있어서, 상기 차폐 부재는 내부에 소정 공간이 마련되고, 소정 공간 내에 상부 전극판과 절연 부재가 구비되는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 6, wherein the shielding member is provided with a predetermined space therein, and an upper electrode plate and an insulating member are provided in the predetermined space. 청구항 6에 있어서, 상기 차폐 부재는 상부 전극판 및 절연 부재의 외주연과 하부 가장자리를 지지하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 6, wherein the shielding member supports outer periphery and lower edges of the upper electrode plate and the insulating member. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 전극판은 접지되고, 하부 전극부에는 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the upper electrode plate is grounded and power is applied to the lower electrode part. 청구항 1에 있어서, 상기 기판 지지부는 챔버 하부의 외측으로부터 내측으로 연장 형성되는 지지대와, 지지대와 연결되어 지지대를 상하 이동시키는 구동부를 포함하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the substrate support part includes a support part extending inwardly from the outside of the lower part of the chamber, and a driving part connected to the support part to move the support part up and down. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 전극부는 비반응 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the upper electrode part injects unreacted gas.
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