KR20110121448A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 장치가 개시된다. 본 발명에 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 절곡된 형태를 가지며 제1 챔버(110)에 플라즈마를 발생시키고, 이와 동시에 제1 챔버(110)의 하부에 제1 챔버(110)와 독립적으로 배치되는 제2 챔버(120)에 플라즈마를 발생시키는 단위 플라즈마 전극(200)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수개의 플라즈마 전극간의 상호 작용에 의해서 발생되는 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
고주파의 에너지에 의해 발생된 플라즈마를 이용하는 공정은 "고주파 플라즈마 방법(RF Plasma Processes)" 또는 "고주파 플라즈마 처리(RF Plasma Processing)"라 불린다.　 이러한 공정은 대규모 집적회로와 같은 반도체 제조 기술에 있어서 플라즈마를 이용한 식각 및 증착 등의 기술에 이용되고 있으며, 특히 액정 표시 장치(LCD; Liquid Crystal Display)와 같은 디스플레이 장치의 제조에 있어서 매우 실용적으로 이용되고 있다.　 또한, 최근 반도체 소자의 미세화 및 웨이퍼의 대구경화가 요구됨에 따라 이러한 플라즈마를 이용한 공정은 더욱 중요한 역할을 차지하게 되었다.
이러한 플라즈마 공정을 수행함에 있어서, 플라즈마 공정 속도의 향상 및 생산성을 높이기 위해서는 일반적으로 플라즈마의 밀도, 즉 플라즈마 내에 하전된 입자의 밀도를 증가시키는 것이 요구된다.　 플라즈마의 밀도를 높이기 위하여 주로 이용되는 방법은 다수의 플라즈마 전극을 이용하는 것이다. 그러나, 플라즈마 처리 장치의 제조 비용 또는 플라즈마 처리 장치의 면적을 고려하여 볼 때, 이용되는 플라즈마 전극의 개수는 한계가 있을 수 밖에 없다. 따라서, 이용되는 플라즈마 전극의 개수를 최소화하면서 높은 밀도의 플라즈마를 구현할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한편, 높은 밀도의 플라즈마를 발생시키기 위하여 복수개의 플라즈마 전극을 이용함에 있어서, 전자기장의 상쇄에 관하여 고려할 필요가 있다. 복수개의 플라즈마 전극을 이용하는 경우, 복수개의 전극간에 상호 작용에 의해서 전자기장의 상쇄가 일어날 가능성이 크기 때문이다.
도 1은 복수개의 플라즈마 전극(50)의 양단에 RF 안테나와 그라운드의 위치를 교대하여 반대로 배치시킨 종래의 플라즈마 처리 장치(2)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 반응 챔버(30) 내에서 기판(40) 상에 복수개의 플라즈마 전극(50)의 양단에 RF 안테나와 그라운드의 위치가 교대하여 반대로 배치되고 있는 것을 확인할 수 있다.
이러한 종래의 플라즈마 처리 장치(2)에 따르면, 상대적으로 약한 전자기장을 갖는 특정 영역이 존재하지 않게 되는 장점은 있으나, 특정 플라즈마 전극(50)에 의해 발생되는 전자기장이 인접 플라즈마 전극에 의해 발생되는 전자기장에 의해 상쇄되게 되는 문제점이 있다. 즉, 도 1의 참조번호 A로 표시된 영역에서 전기장의 상쇄가 발생하게 되는 문제점이 있다.
전자기장은 플라즈마를 발생시키는 역할을 수행하기 때문에 전자기장의 상쇄는 발생되는 플라즈마의 밀도를 감소시키는 결과를 초래하게 된다. 이에, 높은 밀도의 플라즈마를 발생시키기 위하여 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
이에 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수개의 플라즈마 전극간의 상호 작용에 의해서 발생되는 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마 전극의 개수를 최소화하면서 높은 밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 절곡된 형태를 가지며 제1 챔버에 플라즈마를 발생시키고, 이와 동시에 상기 제1 챔버의 하부에 상기 제1 챔버와 독립적으로 배치되는 제2 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단위 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 제1 챔버 및 상기 제1 챔버의 하부에 상기 제1 챔버와 독립적으로 배치되는 제2 챔버를 포함하는 단위 챔버 어셈블리; 및 기판 처리를 위한 플라즈마를 발생시키며 상기 단위 챔버 어셈블리에 배치되는 단위 플라즈마 전극을 포함하고, 상기 단위 플라즈마 전극은, 상기 제1 챔버에 배치되는 제1 전극부; 상기 제2 챔버에 배치되는 제2 전극부; 및 상기 제1 전극부와 제2 전극부를 연결하는 절곡부를 포함하며, 상기 제1 전극부는 상기 제1 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 제2 전극부는 상기 제2 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 연결되고, 상기 제2 전극부의 말단은 그라운드와 연결될 수 있다.
상기 단위 챔버 어셈블리에 상기 단위 플라즈마 전극이 복수개로 배치될 수 있다.
상기 복수개의 단위 플라즈마 전극의 상기 복수개의 제1 전극부는 상기 제1 챔버 내부에 배치된 기판의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수 있다.
상기 복수개의 단위 플라즈마 전극의 상기 복수개의 제2 전극부는 상기 제2 챔버 내부에 배치된 기판의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수 있다.
상기 단위 챔버 어셈블리는 복수개일 수 있다.
상기 복수개의 단위 챔버 어셈블리가 수직 일렬로 배치될 수 있다.
상기 절곡부는 2개의 절곡점을 포함하고, 상기 단위 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가질 수 있다.
상기 단위 플라즈마 전극은 석영관을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 각각은 공정 가스가 공급되는 가스 공급부를 포함할 수 있다.
상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 서로 동일한 양의 공정 가스가 공급되도록 제어될 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수개의 플라즈마 전극간의 상호 작용에 의해서 발생되는 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 플라즈마 전극의 개수를 최소화하면서 높은 밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 플라즈마 전극의 구성만을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 RF 신호가 단위 플라즈마 전극에서 흐르는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 외부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 제1 전극부 및 제2 전극부의 배치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 단위 플라즈마 전극에 연결되는 RF 안테나 주변의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)로는 전반적인 반도체 공정 분야에서 플라즈마를 이용하는 모든 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 이하에서 기판(10)을 플라즈마 처리한다 함은, 기판(10) 상에 반도체층을 형성하는 것뿐만 아니라 기판(10) 상에 형성된 반도체의 표면을 개질하는 것 또는 기판(10) 상에 형성된 반도체층을 식각하는 것 등을 두루 포함하는 의미로 해석될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)에서 처리되는 기판(10)의 재질은 글래스 기판인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 아니한다. 따라서, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸 등 다양한 재질의 기판이 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)에서 처리될 수 있음을 밝혀둔다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 단위 챔버 어셈블리(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 단위 챔버 어셈블리(100)는 기본적으로 제1 챔버(110)와 제1 챔버(110)와 독립적으로 배치되는 제2 챔버(120)로 구성되는 단위체이다. 여기서 제1 챔버(110)가 제2 챔버(120)와 독립적으로 배치된다 함은 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)가 위치적으로 구분되어 서로 다른 플라즈마 처리 공간을 제공한다는 의미로 해석될 수 있다. 즉, 서로 다른 기판(10)이 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)에서 독립적으로 플라즈마 처리될 수 있다. 비록, 도 2에는 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)에서 한번에 하나의 기판(10)이 플라즈마 처리되는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서는 보트(미도시) 등을 이용하여 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)에서 복수개의 기판을 동시에 플라즈마 처리할 수도 있을 것이다.
제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 각자 공정 챔버의 일반적인 구성요소들을 포함하여 구성됨으로써 기판(10)에 대한 독립적인 플라즈마 처리 공간을 제공할 수 있다. 플라즈마 공정의 신뢰성을 위하여 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 대부분의 구성요소들을 공통적으로 포함할 수 있는데, 이하에서는 이렇게 공통적으로 포함될 수 있는 구성요소들에 관하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 2에 도시되지는 않았지만, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 소정의 길이를 가지는 복수개의 구동 롤러 유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 복수개의 구동 롤러 유닛은 기판(10)을 지지하면서 인라인 방식으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수개의 구동 롤러 유닛은 기판(10)의 하면과 접촉하면서 기판(10)의 진행 방향[즉, 후술하는 언로딩부 방향]으로 회전하여 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120) 내부로 기판(10)을 로딩시키고, 기판(10)이 로딩되면 기판(10)에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 동안 기판(10)을 지지하며, 기판(10)에 대한 플라즈마 처리가 완료되면 기판(10)의 하면과 접촉하면서 기판(10)의 진행 방향으로 회전하여 외부로 기판(10)을 언로딩하는 기능을 수행할 수 있다. 복수개의 구동 롤러 유닛은 설치 위치에 따라 서로 다른 폭으로 형성될 수 있으나 직경은 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 2에 도시되지는 않았지만, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)의 전면[즉, 도 2에서 단위 플라즈마 전극(200)이 배치되지 아니한 정면]에는 소정의 너비와 높이를 가지는 로딩부(미도시)가 형성될 수 있다. 이러한 로딩부는 개구되어 기판(10)이 로딩되는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 플라즈마 공정이 수행되는 동안에는 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)의 밀폐를 위하여 로딩부가 차단될 필요가 있으므로 로딩부에는 상하 방향으로 개폐되는 도어(미도시)가 설치될 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시되지는 않았지만, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)의 챔버(110)의 후면[즉, 로딩부가 배치된 면과 마주보는 면]에는 소정의 너비와 높이를 가지는 언로딩부(미도시)가 형성될 수 있다. 이러한 언로딩부는 개구되어 기판(10)이 언로딩되는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 로딩부와 유사하게, 열처리 공정이 수행되는 동안에는 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)의 밀폐를 위하여 언로딩부가 차단될 필요가 있으므로 언로딩부에는 상하 방향으로 개폐되는 도어(미도시)가 설치될 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시되지는 않았지만, 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)는 히터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 히터는 챔버(310)의 내부 또는 외부에 설치되어 플라즈마 공정에 필요한 열을 기판(10)에 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 히터는 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있는 봉 형태의 단위 히터(미도시) 복수개로 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 도 2에는 기판(10)이 단독적으로 제1 챔버(110) 또는 제2 챔버(120)에 로딩되어 플라즈마 처리되는 것으로 도시되어 있으나, 바람직하게는 기판 홀더(미도시)에 안착된 상태로 제1 챔버(110) 또는 제2 챔버(120)에 로딩되어 플라즈마 처리될 수 있다. 이는 기판(10)에 대한 플라즈마 처리 과정을 진행함에 있어서 히터로 기판(10)을 가열함에 따라 발생할 수 있는 기판(10)의 변형을 방지하기 위함이다.
다음으로, 도 2에 도시되지는 않았지만, 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)는 공정 가스를 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120) 내부에 공급하는 가스 공급부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 이렇게 공급된 가스는 플라즈마로 변환되어 기판(10)의 플라즈마 처리에 관여할 수 있다. 플라즈마 처리 공정의 신뢰성을 위하여[즉, 제1 챔버(110)에 배치되는 기판(10)과 제2 챔버(120)에 배치되는 기판(10)이 서로 동일한 조건에서 플라즈마 처리되도록 하기 위하여], 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)에는 서로 동일한 양의 공정 가스가 공급되도록 제어되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)는 각 챔버(110, 120)로 공급되는 공정 가스의 양을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시되지는 않았지만, 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)는 냉각부를 포함하여 구성될 수 있다. 냉각부는 플라즈마 공정이 완료된 기판(10)을 냉각하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 냉각부는 수냉식과 공냉식을 포함한 공지의 여러가지 냉각 수단의 구성 원리를 채용할 수 있을 것이다.
한편, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)가 독립적으로 배치됨에 있어서, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 좌우로 배치될 수도 있으나, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 상하로 배치될 수 있다. 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120) 중에서 어느 챔버가 상부에 위치하는 지는 특별하게 한정되지 아니하나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 챔버(110)가 제2 챔버(120)의 상부에 위치하는 것으로 상정하고 설명한다.
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 단위 플라즈마 전극(200)을 포함하여 구성될 수 있다. 단위 플라즈마 전극(200)은 외부로부터 전원을 인가 받아 플라즈마를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 단위 플라즈마 전극(200)이 플라즈마를 발생시키는 방식은 특별하게 제한되지 아니하지만, 바람직하게는 유도 결합 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 다시 말하여, 본 발명에서 단위 플라즈마 전극(200)은 고주파 전압을 공급하는 RF 전원을 인가 받아 전자기장이 생성되도록 함으로써 챔버(110, 120) 내로 공급된 공정 가스를 플라즈마로 변환시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)의 제조 비용 또는 플라즈마 처리 장치(1)의 면적을 고려하여 볼 때, 가급적 적은 수의 단위 플라즈마 전극(200)을 이용하면서 단위 플라즈마 전극(200)의 공간 활용을 극대화할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 발명에서는 절곡된 형태를 가지는 하나의 단위 플라즈마 전극(200)이 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120) 모두에 플라즈마를 발생시키는 것을 구성상의 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 플라즈마 전극(200)의 구성만을 나타내는 도면이다. 이하에서는 도 2과 함께 도 3을 더 참조하여 단위 플라즈마 전극(200)의 형태 및 구성에 관하여 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2를 더 참조하면, 하나의 단위 플라즈마 전극(200)이 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120) 양쪽 모두에 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 단위 플라즈마 전극(200)은 절곡된 형태를 가진다. 보다 구체적으로, 본 발명의 단위 플라즈마 전극(200)은 제1 챔버(110)에 배치되는 제1 전극부(210), 제2 챔버(120)에 배치되는 제2 전극부(220) 및 제1 전극부(210)와 제2 전극부(220)를 상호 연결하는 절곡부(230)를 포함하여 구성된다.
여기서 절곡부(230)는 일 이상의 절곡점을 가질 수 있으며, 바람직하게는 도 3에 도시되는 바와 같이 두 개의 절곡점을 가질 수 있다.　 절곡점이 두 개인 경우, 도 3에 도시되는 바와 같이, 단위 플라즈마 전극(200)은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가질 수 있다.　 이러한 형태로 단위 플라즈마 전극(200)이 구성됨으로써 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120) 양쪽 모두에 단위 플라즈마 전극(200)을 배치하는 것이 용이하게 된다.
도 2를 더 참조하면, 제1 전극부(210)의 말단에는 RF 안테나(300)가 연결되고 제2 전극부(220)의 말단에는 그라운드(400)가 연결되는 것을 확인할 수 있다. 여기서 RF 안테나(300)는 RF 신호를 단위 플라즈마 전극(200)에 인가하는 기능을 수행할 수 있으며, 그라운드(400)는 인가된 RF 신호가 단위 플라즈마 전극(200)을 통하여 흐르도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 2에서는 제1 전극부(210)의 말단에 RF 안테나(300)가 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 하나의 단위 플라즈마 전극(200)의 일단에 RF 안테나(300)가 연결되고 타단에 그라운드(400)가 연결된다면 RF 안테나(300)가 어떠한 전극부에 연결되는지는 크게 중요하지 않다. 따라서, 제2 전극부(220)의 말단에 RF 안테나(300)가 연결되고 제1 전극부(210)의 말단에 그라운드(400)가 연결될 수도 있다. 다만, 이하에서는 제1 전극부(210)의 말단에 RF 안테나(300)가 연결되는 것으로 상정하고 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 RF 신호가 단위 플라즈마 전극(200)에서 흐르는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 챔버(110)에 배치되는 제1 전극부(210)에 RF 신호가 인가되며, 제2 챔버(120)에 배치되는 제2 전극부(220)로 RF 신호가 흘러나갈 수 있다. 즉, RF 안테나(300)로부터 인가되는RF 신호는 RF 안테나(300)­제1 전극부(210)­절곡부(230)­제2 전극부(220)­그라운드(400)의 순으로 흐를 수 있다. 이러한 RF 신호의 흐름에 따라, 제1 챔버(110)에서 제1 전극부(210)에 의하여 플라즈마가 발생되고 유지될 수 있으며, 제2 챔버(120)에서 제2 전극부(220)에 의하여 플라즈마가 발생되고 유지될 수 있다.
한편, 단위 플라즈마 전극(200)은 중공 형태의 석영관으로 구성될 수 있다. 이러한 석영관은 내열성 등의 물리적인 특성이 우수하므로 단위 플라즈마 전극(200)의 변형을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 석영관 내부에 형성된 중앙 빈 공간에는 RF 신호가 흐르는 소정의 금속선이 배치될 수 있다. 여기서, 소정의 금속선으로는 전도성이 우수한 금속선, 예를 들면 구리선 등이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 외부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 단위 플라즈마 전극(200)은 하나의 단위 챔버 어셈블리(100)에 복수개로 배치될 수 있다. 즉, 단위 챔버 어셈블리(100)의 제1 챔버(110)에 제1 전극부(210)가 복수개로 배치되고, 단위 챔버 어셈블리(100)의 제2 챔버(120)에 제2 전극부(220)가 복수개로 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 제1 전극부(210) 및 제2 전극부(220)의 배치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 6의 (a)는 제1 챔버(110) 내부에 복수개의 제1 전극부(210)가 배치되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6의 (b)는 제2 챔버(120) 내부에 복수개의 제2 전극부(220)가 배치되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 복수개의 단위 플라즈마 전극(200)의 복수개의 제1 전극부(210)는 제1 챔버(110) 내부에 배치된 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 챔버(110) 내에서 기판(10)에 대한 플라즈마 처리가 보다 균일하게 이루어질 수 있게 된다.
도 6의 (a)를 더 참조하면, 하나의 일정한 방향으로[도 6의 (a)에서는 아래에서 위 방향으로] RF 신호가 인가되는 것을 확인할 수 있다. 만약, 복수개의 제1 전극부(210)에 인가되는 RF 신호의 방향이 서로 반대이면[즉, 임의의 제1 전극부(210)에는 아래에서 위 방향으로 RF 신호가 인가되고 상기 임의의 제1 전극부(210)와 이웃하는 제1 전극부(210)에는 위에서 아래 방향으로 RF 신호가 인가되면] RF 신호의 상쇄를 일으킬 수 있으나, 본 발명에 의하면 복수개의 제1 전극부(210)에 인가되는 RF 신호가 동일한 방향이기 때문에 신호의 감쇄 현상이 나타나지 않게 되어서 전자기장의 세기가 유지될 수 있게 된다.
한편, 도 6의 (b)를 참조하면, 제1 전극부(210)와 유사하게, 복수개의 단위 플라즈마 전극(200)의 복수개의 제2 전극부(220)는 제2 챔버(120) 내부에 배치된 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 챔버(120) 내에서 기판(10)에 대한 플라즈마 처리가 보다 균일하게 이루어질 수 있게 된다.
도 6의 (b)를 더 참조하면, 제1 전극부(210)와 유사하게. 하나의 일정한 방향으로[도 6의 (b)에서는 위에서 아래 방향으로] RF 신호가 인가되는 것을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수개의 제2 전극부(220)에 인가되는 RF 신호는 동일한 방향이기 때문에 신호의 감쇄 현상이 나타나지 않게 되어서 전자기장의 세기가 유지될 수 있게 된다.
한편, 도 7은 단위 플라즈마 전극(200)에 연결되는 RF 안테나(300) 주변의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7에 도시되는 바와 같이, RF 안테나(300)의 외부에는 RF 안테나(300)를 감싸는 튜브(310)가 형성되어 있으며, 튜브(310)의 외주면에는 절연부(320)가 형성되어 있을 수 있다.　 절연부(320)는 일 예로 플라즈마 처리 장치(1)의 제1 챔버(110)와 접하게 되는데, RF 안테나(300) 고정을 위한 플랜지(330)와 와셔(washer; 340)에 의해 고정될 수 있다.　 튜브(310)는 RF 안테나 실링캡(350) 및 RF 안테나 실링 페룰(ferrule; 360)에 의해 플랜지(330)와 접하게 되며, 이로써 플라즈마 처리 장치(1)의 제1 챔버(110)에 고정될 수 있게 된다.　 RF 안테나 실링캡(350)과 RF 안테나 실링 페룰(360)은 절연 물질로 이루어질 수 있다.　 RF 안테나(300) 및 이를 감싸고 있는 튜브(310)와 제1 챔버(110) 사이의 실링을 위하여 일 이상의 오-링(O-ring; 370)이 더 구비될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1a)의 모습을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1a)는 기본적으로 제1 챔버(110a)와 제2 챔버(120a)로 구성되는 단위 챔버 어셈블리(100a)를 복수개로 포함할 수 있다. 도 8에는 플라즈마 처리 장치(1a)에 단위 챔버 어셈블리(100a)가 두 개 포함되는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 이용되는 목적에 따라 필요한 개수의 단위 챔버 어셈블리(100a)가 플라즈마 처리 장치(1a)에 포함될 수 있을 것이다.
이러한 복수개의 단위 챔버 어셈블리(100a)는 도 8에 도시된 바와 같이 수직 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라 제1 챔버(110a)와 제2 챔버(120a)가 번갈아 가면서 수직으로 배치되게 된다. 이를 테면, 플라즈마 처리 장치(1a)가 두 개의 단위 챔버 어셈블리(100a)를 포함하는 경우, 수직으로 제1 챔버(110a)­제2 챔버(120a)­제1 챔버(110a)­제2 챔버(120a)가 배치되게 된다.
도 8을 더 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 네 개의 기판(10)이 동시에 플라즈마 처리되고 있음을 확인할 수 있다. 즉. 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하는 경우 한번에 보다 많은 수의 기판을 처리할 수 있게 되므로 공정의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1a)는 단위 챔버 어셈블리(100a)를 복수개로 포함한다는 것을 제외하고는 위에서 설명된 플라즈마 처리 장치(1a)와 동일한 구성을 가진다. 이를 테면, 절곡된 형태를 가지는 단위 플라즈마 전극(200a)이 하나의 단위 챔버 어셈블리(100a)에 배치된다. 따라서, 위에서 설명된 구성요소들이 플라즈마 처리 장치(1a)에 동일하게 적용될 수 있으며, 따라서 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
1: 플라즈마 처리 장치
10: 기판
100: 단위 챔버 어셈블리
110: 제1 챔버
120: 제2 챔버
200: 단위 플라즈마 전극
210: 제1 전극부
220: 제2 전극부
230: 절곡부
300: RF 안테나
310: 튜브
320: 절연부
330: 플랜지
340: 와셔
350: RF 안테나 실링캡
360: RF 안테나 실링 페룰
370: 오-링
400: 그라운드

Claims (12)

  1. 절곡된 형태를 가지며 제1 챔버에 플라즈마를 발생시키고, 이와 동시에 상기 제1 챔버의 하부에 상기 제1 챔버와 독립적으로 배치되는 제2 챔버에 플라즈마를 발생시키는 단위 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1 챔버 및 상기 제1 챔버의 하부에 상기 제1 챔버와 독립적으로 배치되는 제2 챔버를 포함하는 단위 챔버 어셈블리; 및
    기판 처리를 위한 플라즈마를 발생시키며 상기 단위 챔버 어셈블리에 배치되는 단위 플라즈마 전극
    을 포함하고,
    상기 단위 플라즈마 전극은,
    상기 제1 챔버에 배치되는 제1 전극부;
    상기 제2 챔버에 배치되는 제2 전극부; 및
    상기 제1 전극부와 제2 전극부를 연결하는 절곡부
    를 포함하며,
    상기 제1 전극부는 상기 제1 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 제2 전극부는 상기 제2 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 연결되고, 상기 제2 전극부의 말단은 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단위 챔버 어셈블리에 상기 단위 플라즈마 전극이 복수개로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 단위 플라즈마 전극의 상기 복수개의 제1 전극부는 상기 제1 챔버 내부에 배치된 기판의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 단위 플라즈마 전극의 상기 복수개의 제2 전극부는 상기 제2 챔버 내부에 배치된 기판의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 단위 챔버 어셈블리는 복수개인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 단위 챔버 어셈블리가 수직 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 절곡부는 2개의 절곡점을 포함하고, 상기 단위 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 단위 플라즈마 전극은 석영관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 각각은 공정 가스가 공급되는 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에 서로 동일한 양의 공정 가스가 공급되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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