KR20120070355A - 플라즈마 처리장치 및 이를 위한 안테나 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 기판이 안착되는 서셉터를 구비하는 챔버, 상기 서셉터 상부에 위치하는 리드, 상기 리드의 하부에 설치되는 세라믹 플레이트와 상기 세라믹 플레이트에 상기 리드의 외측으로 노출된 안착홈에 삽입된 안테나를 포함하는 안테나 플레이트를 구비한 것으로, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 세라믹 윈도우를 안테나에 의하여 강도가 보강된 상태로 리드의 하부에 위치시킬 수 있기 때문에 윈도우의 두께를 보다 얇게 구현할 수 있고, 이에 따라 윈도우에 의한 자기장 투과율을 향상시켜 챔버 내부에서의 플라즈마 밀도를 보다 균일하게 구현하여 기판에 대한 플라즈마 공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 처리장치 및 이를 위한 안테나 플레이트{Apparatus for plasma processing and antenna plate thereof}

본 발명은 플라즈마 처리장치 및 이를 위한 안테나 플레이트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대면적의 기판에 대한 처리가 가능하도록 안테나 및 윈도우의 구조를 개선한 플라즈마 처리장치 및 이를 위한 안테나 플레이트에 관한 것이다.

유도 결합형 플라즈마 처리장치는 극미세 패턴의 구현이 가능한 낮은 압력하에서 고밀도 플라즈마 발생이 가능하고, 대면적 기판의 처리가 용이하다.

더욱이 유도 결합형 플라즈마 처리장치는 근래에 급속히 대면적화되고 있는 디스플레이 기판 제조 공정에서 유용하게 사용될 수 있다. 대면적 기판의 예로서 8세대 디스플레이 기판 제조 공정에 사용되는 기판 사이즈는 2200mm x 2550mm 정도이다. 그런데, 이와 같이 기판이 대면적화 되면 플라즈마 처리장치의 크기도 당연히 커져야 한다.

유도 결합형 플라즈마 처리장치는 처리 챔버 상부에 세라믹 윈도우를 구비하고, 세라믹 윈도우 상부에 안테나가 설치된 구성이다. 윈도우로 세라믹을 사용하는 이유는 세라믹이 진공밀폐(vaccum seal)를 위한 강도에서 유리하고, 플라즈마 내식성이 우수하며, 또한 자기장(B-field) 투과효율이 우수하기 때문이다.

한편, 종래의 유도 결합형 플라즈마 처리장치에서 세라믹 윈도우가 리드의 상부에 위치함에 따라 세라믹 윈도우의 두께가 상당히 두꺼워진다. 더욱이 유도 결합형 플라즈마 처리장치에서 챔버 내부는 고진공을 유지하기 위하여 펌핑하기 때문에 얇은 두께의 세라믹 윈도우를 사용하는 경우 윈도우가 펌핑 압력에 의하여 파손될 수 있다.

이에 따라 세라믹 윈도우는 상당히 두꺼운 두께로 제작되어 사용될 수 밖에 없다. 그러나 두꺼운 두께의 세라믹 윈도우는 자기장의 투과율이 떨어지고, 자기장의 투과율이 떨어지면 전기장의 세기가 낮아지게 된다. 그리고 전기장의 세기가 낮아지면 챔버 내부에서의 플라즈마 밀도가 나빠지는 원인이 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 안테나에 의하여 강도가 보강된 윈도우를 구비하는 일체형의 안테나 플레이트를 구비하는 플라즈마 처리장치 및 이를 위한 안테나 플레이트를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 기판이 안착되는 서셉터를 구비하는 챔버; 상기 서셉터 상부에 위치하는 리드; 상기 리드의 하부에 설치되는 세라믹 플레이트와 상기 세라믹 플레이트에 상기 리드의 외측으로 노출된 안착홈에 삽입된 안테나를 포함하는 안테나 플레이트를 구비한다.

상기 세라믹 플레이트의 상기 리드와 접하는 부분에는 오링이 구비될 수 있다.

상기 안착홈은 상기 세라믹 플레이트의 중심부분에서 사각의 소용돌이 형상으로 절곡 확장되고, 상기 안테나는 상기 안착홈을 따라 사각의 소용돌이 형상으로 배치될 수 있다.

상기 안테나의 상기 안착홈의 중심부분에 RF 전원공급부가 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트는 외부로 노출된 안착홈이 형성된 세라믹 플레이트; 상기 안착홈에 삽입 설치되는 안테나를 구비한다.

상기 세라믹 플레이트의 상기 리드와 접하는 부분에는 오링이 구비될 수 있다.

상기 안착홈은 상기 세라믹 플레이트의 중심부분에서 사각의 소용돌이 형상으로 절곡 확장되고, 상기 안테나는 상기 안착홈을 따라 사각의 소용돌이 형상으로 배치되어 설치될 수 있다.

상기 안테나의 상기 안착홈의 중심부분에 RF 전원공급부가 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 세라믹 윈도우를 안테나에 의하여 강도가 보강된 상태로 리드의 하부에 위치시킬 수 있기 때문에 윈도우의 두께를 보다 얇게 구현할 수 있고, 이에 따라 윈도우에 의한 자기장 투과율을 향상시켜 챔버 내부에서의 플라즈마 밀도를 보다 균일하게 구현하여 기판에 대한 플라즈마 공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트를 도시한 평면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 개시되는 실시예에서는 유도 결합형 플라즈마 처리장치를 실시예로 하여 설명한다. 그러나 본 발명의 유도 결합형 플라즈마 처리장치는 기판처리를 위한 식각장치, 증착장치 및 기타 이와 관련된 장치에서 플라즈마를 발생시키기 위하여 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합형 플라즈마 처리장치는 챔버(100)와 챔버(100) 내부에 위치하며 기판이 안착되는 서셉터(110)와 챔버(100)의 상부에 위치하는 리드(200)를 구비한다. 그리고 리드(200)의 하부에는 안테나 플레이트(300)가 구비된다.

그리고 안테나 플레이트(300)의 상부에는 13.56Mhz의 고주파를 안테나(300)로 제공하는 RF 전원공급부(120)가 연결되고, 리드(200)의 상부에는 플라즈마 발생을 위한 공정가스가 공급되는 공정가스 공급부(미도시)가 연결된다. 공정가스 공급부(미도시)는 다른 실시예로, 챔버(100) 내부에 샤워헤드를 설치하고, 이 샤워헤드에 공정가스가 공급되도록 설치될 수 있다. 그리고 서셉터(110)에는 바이어스 전원이 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트를 도시한 평면도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 안테나 플레이트(300)는 사각의 판체로 형성된 세라믹 플레이트(310)를 구비한다. 이 세라믹 플레이트(310)는 실질적으로 자기장이 투과하는 유전체 윈도우 역할을 수행한다.

그리고 세라믹 플레이트(310)의 상부 표면에는 외부로 노출된 안착홈(330)이 형성된다. 이 안착홈(330)은 세라믹 플레이트(310)의 중심부분에서 사각의 소용돌이 형상으로 절곡 확장되도록 형성되어 있다.

그리고 안테나(340)는 안착홈(330)을 따라 사각의 소용돌이 형상으로 배치되도록 삽입 설치된다. 그리고 안테나(340)의 중심부분에는 RF 전원공급부(120)가 연결된다.

그리고 안착홈(330) 사이의 격벽(320) 상부에는 실 플레이트(seal plate)가 설치될 수 있다. 이 실 플레이트는 세라믹 플레이트(310)와 일체로 형성될 수 있고, 또는 다른 재질로 형성되어 세라믹 플레이트(310)와 결합될 수 있다. 이 실 플레이트는 리드(200)의 프레임 부분과 직접 접촉하여 결합된다. 그리고 실 플레이트가 설치되는 경우 실 플레이트 상부 또는 격벽(320)만이 형성된 경우 격벽(320)의 상부의 리드(200)와 접촉하는 부분에는 오링(350)이 설치된다.

한편, 안테나 플레이트(300)의 테두리 부분에는 별도의 프렌지(360)가 일체로 구비될 수 있다. 이 프렌지(360)에는 안테나 플레이트(300)와 리드(200)를 서로 결합시키도록 체결홀(미도시)이 형성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 동작에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 유도 결합형 플라즈마 처리장치는 먼저 챔버(100) 내부의 공정 공간은 진공으로 펌핑한다. 이때의 진공 압력은 0.5 ~ 10 Pa 정도가 될 수 있다.

그리고 플라즈마의 발생을 위하여 안테나(300)에 RF를 인가하면 챔버(100) 내부에 전기장과 자기장이 유도된다. 이때 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급하면 이 전기장과 자기장에 의하여 공정가스가 여기되어 플라즈마가 발생한다.

한편, 챔버(100) 내부는 고진공 상태이기 때문에 안테나 플레이트(300)의 세리믹 윈도우역할을 하는 세라믹 플레이트(310)에 상당한 진공 압력이 가해진다. 하지만 세라믹 플레이트(310)는 나선 형상으로 형성되어 안착홈(330)에 삽입 안착된 안테나(340)에 의하여 진공 압력에 대항하는 강도를 유지한다.

그리고 세라믹 플레이트(310)는 그 두께가 종래의 윈도우에 비하여 매우 얇게 형성되므로 매우 우수한 자기장 투과효율을 발휘하여 낮은 주파수 세기로도 전기장과 자기장의 유도가 효과적으로 이루어지도록 한다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버(100) 내부의 공정 공간에서의 플라즈마 밀도가 매우 균일하게 형성되어 고직접 식각 또는 균일한 막 증착이 가능하게 한다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 기판이 안착되는 서셉터를 구비하는 챔버;
   상기 서셉터 상부에 위치하는 리드;
   상기 리드의 하부에 설치되는 세라믹 플레이트와 상기 세라믹 플레이트에 상기 리드의 외측으로 노출된 안착홈에 삽입된 안테나를 포함하는 안테나 플레이트를 구비하는 플라즈마 처리장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 상기 리드와 접하는 부분에는 오링이 구비되는 플라즈마 처리장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 안착홈은 상기 세라믹 플레이트의 중심부분에서 사각의 소용돌이 형상으로 절곡 확장되고, 상기 안테나는 상기 안착홈을 따라 사각의 소용돌이 형상으로 상기 안착홈에 삽입된 플라즈마 처리장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 안테나의 상기 안착홈의 중심부분에 RF 전원공급부가 연결되는 플라즈마 처리장치.
   
5. 외부로 노출된 안착홈이 형성된 세라믹 플레이트;
   상기 안착홈에 삽입 설치되는 안테나를 구비하는 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 세라믹 플레이트의 상기 리드와 접하는 부분에는 오링이 구비되는 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트.
   
7. 제 5항에 있어서, 상기 안착홈은 상기 세라믹 플레이트의 중심부분에서 사각의 소용돌이 형상으로 절곡 확장되고, 상기 안테나는 상기 안착홈을 따라 사각의 소용돌이 형상으로 상기 안착홈에 삽입된 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 안테나의 상기 안착홈의 중심부분에 RF 전원공급부가 연결되는 플라즈마 처리장치의 안테나 플레이트.

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