KR20150135173A - 기판처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응공간의 플라즈마 밀도를 균일하게 유지하기 위하여 공정챔버의 주변부에 자기장 발생장치를 설치한 기판처리장치에 관한 것으로, 기판처리장치는, 몸체 및 주변부에 개구가 형성된 리드가 결합하여 반응공간을 제공하는 공정챔버; 상기 공정챔버 내부와 대응되는 상기 리드의 표면에 형성되는 다수의 플라즈마 소스전극; 상기 반응공간의 주변부에 자기장을 유기시키기 위하여, 상기 개구를 밀봉하면서 상기 리드의 상기 주변부에 설치되는 자기장 발생장치; 상기 다수의 플라즈마 소스전극에 전력을 인가하는 RF전원; 상기 반응공간에 위치하고 기판이 안치되는 기판안치수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반응공간의 플라즈마 밀도를 균일하게 유지하기 위하여 공정챔버의 주변부에 자기장 발생장치를 설치한 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. 이들 공정 중 박막증착공정 및 식각공정 등은 진공상태로 최적화된 기판처리장치에서 진행한다.
증착공정 및 식각공정에서 사용되는 기판처리장치는 플라즈마의 발생방식에 따라 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma: ICP)와 축전결합 플라즈마 (capacitively coupled plasma: CCP)의 방식으로 구분되며, 일반적으로 유도결합 플라즈마는 RIE(reactive ion etching) 및 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)에 이용되고, 축전결합 플라즈마는 HDP(high density plasma etching)을 사용하는 식각 및 증착장치에 이용된다. 유도결합 플라즈마와 축전결합 플라즈마 방법은 플라즈마를 발생시키는 원리가 다르고 각각 장단점을 가지고 있어서, 필요에 따라 선택적으로 이용한다.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 2는 종래기술에 따른 다수의 피딩라인과 연결된 후방 플레이트의 사시도이다.
도 1과 같이, 축전결합 플라즈마 방식을 이용한 기판처리장치(10)는 반응공간을 제공하는 공정챔버(12), 공정챔버(12) 내부의 상부에 위치하며, 플라즈마 전극으로 사용되는 후방 플레이트(14), 후방 플레이트(14)와 연결되고 공정챔버(12)의 내부에 공정가스를 공급하는 가스 공급관(36), 후방 플레이트(14)의 하부에 위치하며, 다수의 분사홀(16)을 가지는 알루미늄 재질의 가스분배판(18), 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며 기판(20)이 안치되는 기판안치대(22), 기판(20)을 공정챔버(12)로 출입 또는 반출시키기 위한 기판 출입구(40) 및 공정챔버(12)의 내부에서 사용되는 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배출구(24)로 포함하여 구성된다.
가스 공급관(36)은 피딩 라인(feeding line)(38)에 의해서 RF 전원(30)과 연결된다. RF 전원(30)과 피딩 라인(38) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(matcher)(32)가 설치된다. 기판안치대(22) 및 공정챔버(12)는 접지된 상태이다. 가스분배판(18)은 후방 플레이트(14)와 버퍼공간(26)을 가지고, 후방 플레이트(14)로부터 연장되어 연결되는 지지대(28)에 거치된다. 일반적으로 RF전원(30)은 플라즈마 전극으로 사용되는 후방 플레이트(14)의 중심부에 인가되고, 후방 플레이트(14)와 접지된 기판안치대(22) 사이에서 RF 전자기장이 형성된다. RF 전자기장에 의해 공정가스가 이온화 또는 활성화되어 박막증착 또는 박막식각을 기판처리공정이 수행된다.
도 1과 같은 축전결합 플라즈마 방식의 기판처리장치(10)에서, 일반적으로 공정챔버(12)의 내부에서 측벽으로 갈수록 중앙부와 비교하여 플라즈마 밀도가 낮아지는 경향이 있다. 또한, 플라즈마 전극으로 사용하는 후방 플레이트(14)의 크기가 RF파의 파장에 가까워질수록, 플라즈마 소스 전극에 인가되는 RF 파장이 일정한 위치를 유지하여 진행하지 않는 파장으로 보이는 정상파 효과(standing wave effect)가 나타난다. 정현파인 정상파에 의해, 플라즈마 전극으로 사용되는 후방 플레이트(14)의 중심부는 고전압이 인가되지만 후방 플레이트(14)의 주변부는 저전압이 인가되어 불균일한 전자기장 분포를 나타낸다. 불균일한 전자기장으로 인해, 박막의 증착 또는 식각이 불균일하게 진행된다.
RF 전자기장의 불균일한 분포를 해소하기 위하여, 도 2와 같이, 다수의 피딩 라인(50)을 통하여 RF전원(30)을 플라즈마 전극으로 사용되는 후방 플레이트(14)에 인가할 수 있다. 그러나, 후방 플레이트(14)에 다수의 피딩 라인(50)을 통하여 RF 전원(30)을 연결하여도, 정상파 효과에 의한 전기장의 불균일한 분포가 발생한다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 RF파 파장보다 작은 크기를 가지는 다수의 플라즈마 소스전극을 설치하여 정상파 효과를 극복하고, 공정챔버의 주변부에 자기장 발생장치를 설치하여 주변부의 플라즈마 밀도를 보상하는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 몸체 및 주변부에 개구가 형성된 리드가 결합하여 반응공간을 제공하는 공정챔버; 상기 공정챔버 내부와 대응되는 상기 리드의 표면에 형성되는 다수의 플라즈마 소스전극; 상기 반응공간의 주변부에 자기장을 유기시키기 위하여, 상기 개구를 밀봉하면서 상기 리드의 상기 주변부에 설치되는 자기장 발생장치; 상기 다수의 플라즈마 소스전극에 전력을 인가하는 RF전원; 및 상기 반응공간에 위치하고 기판이 안치되는 기판안치수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 자기장 발생장치는, 상기 개구를 밀봉하고 삽입홀을 가지는 플레이트; 상기 삽입홀의 내부에 설치되는 도선; 상기 도선과 연결되는 직류전원; 및 상기 삽입홀의 내부에 설치되고 상기 도선을 감싸는 반원형의 단면을 가지는 전자석;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 개구는 상기 리드의 상기 주변부에 다수 설치되고, 상기 자기장 발생장치는, 다수의 상기 개구를 밀봉하고 삽입홀을 가지는 다수의 플레이트; 상기 다수의 플레이트 각각의 상기 삽입홀의 내부 설치되는 다수의 도선;을 포함하고, 상기 다수의 도선은 하나의 상기 직류전원에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 플레이트는, 상기 반응공간의 외부와 대응하는 상기 개구에 위치하는 상부 플레이트; 및 상기 상부 플레이트와 결합하여 상기 삽입홀을 형성하고, 상기 반응공간의 내부와 대응하는 상기 개구에 위치한 하부 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트는 유전재질의 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 개구의 내부에는 상기 플레이트가 거치되는 거치부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서 상기 거치부 상에 위치한 상기 플레이트를 고정시키고, 상기 개구를 상기 플레이트에 의해서 밀봉시키는 다수의 고정대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 자기장 발생장치는, 상기 개구를 밀봉하고 삽입홀을 가지는 플레이트; 상기 삽입홀의 내부에 설치되고 튜브형태의 전자석; 상기 전자석을 다수의 턴으로 감싸는 도선; 및 상기 도선과 연결되는 직류전원;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 개구는 상기 리드의 상기 주변부에 다수 설치되고, 상기 자기장 발생장치는, 다수의 상기 개구를 밀봉하고 삽입홀을 가지는 다수의 플레이트; 상기 다수의 플레이트 각각의 상기 삽입홀의 내부 설치되는 튜브형태의 다수의 전자석; 상기 다수의 전자석 각각을 다수의 턴으로 감싸는 다수의 도선;을 포함하고, 상기 다수의 도선은 하나의 상기 직류전원에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 전자석은 사각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 전자석은 제 1 파트와 상기 제 1 파트에서 수직으로 연장되는 제 2 파트를 포함하는 엘보우 형태로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 자기장 발생장치는 상기 전자석에 상기 도선을 인접하게 위치시키는 도선 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 도선 고정부는, 상기 전자석의 상하면 및 양측면을 감싸는 연포부; 및 상기 전자석의 상기 양측면과 대응되는 상기 연포부에 설치되고 상기 도선이 통과하는 다수의 통과부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 플라즈마 소스전극은 서로 평행하게 등간격으로 배열되고 상기 RF전원과 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 리드와 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각의 사이에 설치된 다수의 절연판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 자기장 발생장치는 상기 다수의 플라즈마 소스전극이 형성되지 않은 상기 리드의 주변부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 자기장 발생장치는 상기 리드의 모서리와 대응되는 상기 리드의 주변부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 플라즈마 소스전극과 상기 RF전원을 연결하는 피딩라인을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 피딩라인은, 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각을 연결하는 다수의 서브 피딩라인; 및 상기 다수의 서브 피딩라인을 상기 RF전원에 연결하는 메인 서브 피딩라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 반응공간에 공정가스를 공급하는 가스분사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 가스분사수단은 상기 다수의 플라즈마 소스전극 사이의 상기 리드에 설치되는 다수의 제 1 가스분사수단과 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각에 설치되는 다수의 제 2 가스분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 제 1 가스분사수단 각각은, 상기 리드에 통하여 인입되는 가스유입관; 상기 리드 내부에 형성되고 상기 가스유입관과 연통되는 수용공간; 상기 수용공간의 하부에 위치하고, 상기 공정가스를 상기 반응공간에 분사하는 가스분배판;을 포함하는 것을 특징으로 힌다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 2 가스분사수단은, 상기 리드 및 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각을 통하여 인입되는 가스유입관; 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각의 내부에 형성되고 상기 가스유입관과 연통되는 수용공간; 상기 수용공간의 하부에 위치하고, 상기 공정가스를 상기 반응공간에 분사하는 가스분배판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 리드의 상부에 상기 피딩라인을 수용하기 위한 밀폐공간을 제공하는 하우징; 및 상기 하우징에 설치되는 냉각장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 냉각장치는, 상기 하우징의 측면에 설치되는 다수의 환풍구; 및 상기 다수의 환풍구 각각에 설치되는 다수의 팬;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 공정챔버 및 상기 기판안치수단은 플라즈마 접지전극으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, RF파 파장보다 작은 크기를 가지는 다수의 플라즈마 소스전극을 구비하여, 정상파 효과를 극복하고, 공정챔버의 주변부에 설치된 자기장 발생장치에 의해 반응공간의 주변부에서 플라즈마 밀도를 보상하여, 플라즈마 밀도의 불균일성을 개선할 수 있다. 전자기장을 균일하게 분포시킴으로써, 박막증착 또는 박막식각의 균일도를 개선할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치의 개략도
도 2는 종래기술에 따른 다수의 피딩라인과 연결된 후방 플레이트의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전극 및 자기장 발생장치의 배치도
도 5는 도 3의 A에 대한 확대 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도
도 7a는 도 3의 B에 대한 확대 단면도
도 7b는 도 3의 C에 대한 확대 단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하우징의 사시도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도
도 10은 제 2 실시예에 따른 자기장 발생장치의 단면도
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도선 고정부의 사시도
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 소스전극 및 자기장 발생장치의 배치도
도 2는 종래기술에 따른 다수의 피딩라인과 연결된 후방 플레이트의 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전극 및 자기장 발생장치의 배치도
도 5는 도 3의 A에 대한 확대 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도
도 7a는 도 3의 B에 대한 확대 단면도
도 7b는 도 3의 C에 대한 확대 단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하우징의 사시도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도
도 10은 제 2 실시예에 따른 자기장 발생장치의 단면도
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도선 고정부의 사시도
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 소스전극 및 자기장 발생장치의 배치도
이하에서는 도면을 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제 1 실시예
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 전극 및 자기장 발생장치의 배치도이고, 도 5는 도 3의 A에 대한 확대 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도이고, 도 7a는 도 3의 B에 대한 확대 단면도이고, 도 7b는 도 3의 C에 대한 확대 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하우징의 사시도이다.
도 3과 같이, 축전결합 플라즈마 방식을 이용한 기판처리장치(110)는 리드(112a)와 몸체(112b)의 결합에 의해 반응공간이 제공되는 공정챔버(112), 공정챔버(112)의 내부와 대응되는 리드(112a)의 표면에 설치되는 다수의 플라즈마 소스전극(114), 리드(112a)의 주변부에 설치되는 자기장 발생장치(120), 공정챔버(112)의 외부와 대응되는 리드(112a) 상부에 설치되고 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각과 연결되는 피딩라인(118), 다수의 플라즈마 소스전극(114) 또는 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이의 리드(112a)에 설치되는 가스분사수단(124), 및 기판(121)이 안치되고 플라즈마 접지전극으로 사용되는 기판안치수단(122)을 포함하여 구성된다.
기판처리장치(110)는 공정챔버(112)의 외부와 대응되는 리드(112a)의 상부에 위치하고, 피딩라인(118)을 수용하기 위한 하우징(136), 기판(121)을 반입 및 반출시키기 위한 출입구(130), 반응공간의 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배기구(132), 및 기판(120) 상부의 주변부에 박막이 증착되거나 박막이 식각되는 것을 방지하기 위한 에지 프레임(134)을 더욱 포함하여 구성될 수 있다.
에지 프레임(134)은 기판(121) 상부의 주변부에서 공정챔버(112)의 내벽 근처까지 연장된다. 에지 프레임(134)은 전기적으로 부유상태(foating state)를 유지한다. 피딩라인(118)은 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각과 연결되는 다수의 서브 피딩라인(118a)과 다수의 서브 피딩라인(118a)을 RF전원(126)과 연결시키는 메인 피딩라인(118b)으로 구성된다.
다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각과 리드(112a) 사이에는 전기적 절연을 위한 다수의 절연판(116)이 설치된다. 공정챔버(112)의 내부와 대응되는 리드(112a)와 직접적으로 밀착하는 다수의 절연판(116)과 다수의 절연판(116) 각각에 직접적으로 밀착하는 다수의 플라즈마 소스전극(114)을 별도로 도시하지 않았지만, 볼트와 같은 체결수단으로 체결한다.
기판처리장치(110)에서 RF전원(126)이 인가되는 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 대하여, 접지되는 리드(112a), 몸체(112b) 및 기판안치수단(122)은 플라즈마 접지전극으로 사용된다. 리드(112a), 몸체(112b) 및 기판안치수단(122)은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속재질을 사용하여 제작하고, 절연판(116)은 세라믹 재질을 사용하여 제작한다.
기판안치수단(122)은 기판(121)이 안치되고 기판(121)보다 넓은 면적을 가지는 기판지지판(122a)과 기판지지판(122a)을 승강 및 하강시키는 샤프트(122b)를 포함하여 구성된다. 기판처리장치(110)에서, 기판안치수단(122)은 공정챔버(112)와 동일하게 접지된다. 그러나, 도면에서 도시하지 않았지만, 기판처리공정의 조건에 따라 기판안치수단(122)에 별도의 RF전원이 인가되거나, 전기적으로 부유(floating) 상태를 유지할 수 있다.
기판처리장치(110)에서, 정상파 효과를 방지하기 위하여, RF파의 파장과 비교하여 작은 크기를 가지는 다수의 플라즈마 소스전극(114)을 배열한다. 다수의 플라즈마 전극(114)에 의해, 정상파 효과를 방지하여, 반응공간에서 균일한 플라즈마 밀도를 유지할 수 있다.
도 3 및 도 4와 같이 다수의 플라즈마 소스전극(114)을 RF전원(126)과 병렬로 연결시키고, 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 RF전원(126) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(128)가 설치된다. RF 전원(126)은 플라즈마 발생효율이 좋은 20 내지 50 MHz 대역의 초고주파(very high frequency: VHF)을 사용할 수 있다.
리드(112a)는 장방형 형태이고, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각은 장축과 단축을 가진 스트라이프(stripe) 형태로 제작되고, 서로 동일한 간격으로 평행하게 이격된다. 다수의 서브 피딩라인(118a) 각각은, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각의 양단부에서 연결되거나 또는 도면에서 도시하지 않았지만 다수의 플라즈마 소스전극(114)의 중앙부에서 연결될 수 있다.
도 4와 같이, 자기장 발생장치(120)는 리드(112a)에서 다수의 플라즈마 소스전극(114)이 형성되지 않은 4 개의 주변부에 각각 설치될 수 있다. 자기장 발생장치(120)는 리드(112a)의 형태에 따라 리드(112a)의 주변부에 다양한 형태로 배열할 수 있다. 4 개의 자기장 발생장치(120)은 직류전원(190)에 병렬로 연결된다.
도 5는 도 3의 A을 확대한 리드(112a) 및 자기장 발생장치(120)의 단면도이고, 도 5와 같이, 다수의 플라즈마 소스전극(114)이 형성되지 않은 리드(112a)의 주변부에 다수의 개구(160)가 형성된다. 다수의 개구(160) 각각의 내부에는 자기장 발생장치(120)가 거치되는 거치부(162)가 설치된다.
도 5 및 도 6과 같이, 자기장 발생장치(120)는, 절연재질로 형성되는 플레이트(142), 플레이트(142)를 횡축으로 관통하는 삽입홀(144), 삽입홀(144)의 내부에 설치되고 직류전원(190)과 연결되는 도선(146), 삽입홀(144)의 내부에 설치되고 도선(146)을 감싸는 반원형의 단면을 가지는 전자석(148), 삽입홀(114)의 양단부에서 도선(146)을 고정시키는 지지부(150), 도선(146)에 양단에 연결되어 전류를 인가하는 직류전원(190)을 포함하여 구성된다.
플레이트(142)는 일체형으로 형성될 수 있지만, 가공을 용이하게 하기 위하여 상부 및 하부 플레이트(142a, 142b)로 구성할 수 있다. 상부 플레이트(142a)의 하부에는 반원형의 전자석(148)을 수용할 수 있는 반원형의 단면을 가지는 제 1 그루브(144a)가 형성되고, 하부 플레이트(142b)의 상부에는 도선(146)을 수용할 수 있는 반원형의 단면을 가지는 제 2 그루브(144b)가 형성된다.
제 1 그루브(144a)의 제 1 너비는 제 2 그루브(144b)의 제 2 너비보다 크다. 따라서, 상부 및 하부 플레이트(142a, 142b)가 결합되었을 때, 반원형의 단면을 가지는 전자석(148)은 제 2 그루브(144b)와 인접한 하부 플레이트(142b)에 의해 지지된다.
플레이트(142)를 상부 및 하부 플레이트(142a, 142b)를 포함하여 구성하는 경우, 도선(146)을 지지하는 지지부(150)는 상부 플레이트(142a)의 제 1 그루브(144a)에 수용되는 상부 지지부(150a)와 하부 플레이트(142b)의 제 2 그루브(144b)에 수용되는 하부 지지부(150b)를 포함하여 구성된다. 제 1 그루브(144a)의 제 1 너비는 제 2 그루브(144b)의 제 2 너비보다 크기 때문에, 상부 지지부(150a)은 하부 지지부(150b)보다 큰 너비를 가질 수 있다.
플레이트(142)는 절연재질로서 세라믹으로 형성될 수 있다. 플레이트(142)가 상부 및 하부 플레이트(142a, 142b)로 구성되는 경우, 상부 및 하부 플레이트(142a, 142b)의 결합에 의해 형성되는 삽입홀(144)이 형성된다. 전자석(148)은 일체형으로 형성할 수 있지만, 조립을 용이하게 하기 위하여 다수로 형성할 수 있다.
도 5와 같이, 하부 플레이트(142b)의 주변부는 제 1 오링(164a)을 개재하여, 거치부(162) 상에 위치된다. 제 1 오링(164a)은 하부 플레이트(142b)의 주변부를 따라 배열된다. 하부 플레이트(142b) 상에 상부 플레이트(142a)를 위치시키고, 다수의 고정대(166)에 의해 상부 플레이트(142a)와 리드(112a)에 체결하여, 자기장 발생장치(120)를 고정시킴과 동시에 개구(160)를 밀봉시킨다.
고정대(166)는 상부 플레이트(142a)와 접촉하는 수직 고정부(166a)와 수직 고정부(166a)의 상단에서 수평으로 연장되어 리드(112a) 상에 위치하는 수평 고정부(166b)로 구성된다. 제 1 볼트(168a)를 사용하여 수평 고정부(166a)와 리드(112a)를 체결하면, 체결압력이 수직 고정부(166a)를 통하여 상부 및 하부 플레이트(142a, 142b)에 전달된다. 따라서, 제 1 오링(164a)을 개재하여 플레이트(142)와 거치부(162)는 기밀을 유지할 수 있다.
자기장 발생장치(120)를 리드(112a)의 주변부에 4 개를 설치하는 경우, 도 4와 같이, 직류전원(190)과 4 개의 자기장 발생장치(120)를 병렬로 연결할 수 있다. 필요에 따라, 4 개의 자기장 발생장치(120) 각각에 직류전원을 별도로 설치할 수 있다. 또한, 하나의 직류전원(190)을 사용하여 4 개의 자기장 발생장치(120)를 직렬로 연결할 수 있다.
도 3의 기판처리장치(110)에서, 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 RF전력을 인가하여, 반응공간에서 플라즈마를 발생시켰을 때, 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 의해 정상파 효과를 극복하였지만, 여전히 공정챔버(112)의 측벽에 인접한 영역이 공정챔버(112)의 중앙부보다 낮은 플라즈마 밀도를 유지한다. 공정챔버(112)의 측벽과 인접한 반응공간에 중앙부보다 낮은 플라즈마 밀도를 보상하기 위하여 전자기 발생장치(120)를 사용한다.
다수의 플라즈마 소스전극(114)에 RF전력을 인가함과 동시에, 자기장 발생장치(120)에 직류전원을 인가하면, 도선(146)과 전자석(148)에 의해 발생된 자기장이 세라믹으로 형성된 플레이트(142)를 투과하여 공정챔버(112)의 주변부에 유기되어, 상대적으로 중앙부보다 낮은 주변부의 플라즈마 밀도를 보상한다. 자기장 발생장치(120)에 인가하는 전류의 크기는 실험을 통해서 결정할 수 있다. 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 RF전력이 인가되고, 자기장 발생장치(120)에 전류가 인가되면, 가스분사수단(124)을 통하여 공급된 공정가스가 활성화 또는 이온화되어 기판(121)에 공급되어 균일한 기판처리공정을 수행할 수 있다.
도 3과 같이, 다수의 가스분사수단(124)은 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이와 대응되는 리드(112a)에 형성되는 다수의 제 2 가스분사수단(124a)과 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각에 형성되는 다수의 제 1 가스분사수단(124b)을 포함한다.
도 7a와 같이, 다수의 제 1 가스분사수단(124a) 각각은, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이와 대응되는 리드(112a)에 형성된다. 다수의 제 1 가스분사수단(124a) 각각은, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이의 리드(112a)를 통하여 인입되어 공정가스를 공급하는 제 1 가스공급관(140a), 제 1 가스공급관(140a)과 연통되고 리드(112a)의 내부에 수직방향으로 형성되는 제 1 가스유로(140b), 리드(112a)의 내부에 형성되고 제 1 가스유로(140b)와 연결되어 공정가스를 수용하는 제 1 수용공간(140c) 및 제 1 수용공간(140c)의 하부에 위치하고 공정가스를 반응공간에 분사하기 위한 제 1 가스분배판(140d)을 포함하여 구성된다.
제 1 가스공급관(140a)과 제 1 가스유로(140b)가 기밀을 유지하면서 연통될 수 있도록, 제 2 오링(164b)을 개재하여 제 1 기밀판(180a)과 리드(112a)를 제 2 볼트(168b)를 사용하여 체결한다. 제 1 가스분배판(140d)은 제 1 수용공간(140c)의 하부에 설치되는 다수의 제 1 분사구(154a)를 포함한다. 리드(112a)에는 제 1 수용공간(140c)의 주변부에서 확장된 제 1 함몰부(156a)가 형성되고, 제 1 함몰부(156a)에 제 1 가스분배판(140d)의 주변부가 인입되어 제 3 볼트(168c)에 의해 리드(112a)와 체결된다.
리드(112a)가 알루미늄과 같은 금속으로 제작되어 있기 때문에, 제 1 가스공급관(140a)과 리드(112a)의 접촉지점에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마의 방전을 방지하기 위해, 제 1 가스공급관(140a)과 연결되는 제 1 가스유로(140b)에 세라믹 계통의 튜브로 만들어진 제 1 절연관(170a)을 삽입시킬 수 있다. 다수의 제 1 가스공급관(140a)은 리드(112a)의 상부에 위치한 제 1 운송관(도시하지 않음)을 통하여 공정가스 공급원(도시하지 않음)과 연결된다.
도 7b와 같이, 다수의 제 2 가스분사수단(124b) 각각은, 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 형성된다. 다수의 제 1 가스분사수단(124a) 각각은, 리드(112a), 절연판(116), 및 플라즈마 소스전극(114)을 통하여 인입되어 공정가스를 공급하는 제 2 가스공급관(141a), 제 2 가스공급관(141a)과 연통되고 플라즈마 소스전극(114)의 내부에 수직방향으로 형성되는 제 2 가스유로(141b), 플라즈마 소스전극(114)의 내부에 형성되고 제 2 가스유로(141b)와 연결되어 공정가스를 수용하는 제 2 수용공간(141c) 및 제 2 수용공간(141c)의 하부에 위치하고 공정가스를 반응공간에 분사하기 위한 제 2 가스분배판(141d)을 포함하여 구성된다.
제 2 가스공급관(141a)과 제 2 가스유로(141b)가 기밀을 유지하면서 연통될 수 있도록, 제 2 오링(164b)을 개재하여 제 2 기밀판(180b)과 리드(112a)를 제 2 볼트(168b)를 사용하여 체결한다. 제 2 가스분배판(141d)은 제 2 수용공간(141c)의 하부에 설치되는 다수의 제 2 분사구(154b)를 포함한다. 플라즈마 소스전극(114)에는 제 2 수용공간(141c)의 주변부에서 확장된 제 2 함몰부(156b)가 형성되고, 제 2 함몰부(156b)에 제 2 가스분배판(141d)의 주변부가 인입되어 제 3 볼트(168c)에 의해 플라즈마 소스전극(114)과 체결된다.
리드(112a)가 알루미늄과 같은 금속으로 제작되어 있기 때문에, 제 2 가스공급관(141a)과 리드(112a)의 접촉지점에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마의 방전을 방지하기 위해, 제 2 가스공급관(141a)에 세라믹 계통의 튜브로 만들어진 제 2 절연관(170b)을 삽입시킬 수 있다. 다수의 제 2 가스공급관(140b)은 리드(112a)의 상부에 위치한 제 2 운송관(도시하지 않음)을 통하여 제 2 공정가스 공급원(도시하지 않음)과 연결된다.
도 3의 기판처리장치(110)에서, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 또는 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이와 대응하는 리드(112a) 중 하나에만 다수의 가스분사수단(124)이 설치할 수 있다.
도 3의 기판처리장치(110)에서, RF전력이 인가되는 리드(112a) 상에 형성된 피딩라인(118)에서 열이 발생되어 하우징(136)의 내부에 축적되기 때문에, 하우징(136)의 내부를 냉각시켜야 한다. 따라서, 도 8과 같이, 하우징(136)에 다수의 통풍구(138)와 다수의 통풍구(138) 각각에 설치된 다수의 팬(158)을 포함하는 냉각장치를 설치한다. 다수의 통풍구(138) 및 팬(158)을 포함한 냉각장치에 외에 다양한 방법으로 하우징(136)의 내부를 냉각시킬 수 있다.
제 2 실시예
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도이고, 도 10은 제 2 실시예에 따른 자기장 발생장치의 단면도이다. 제 2 실시예를 설명함에 있어, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.
도 9의 자기장 발생장치(220)는, 절연재질로 형성되는 플레이트(242), 플레이트(242)를 횡축으로 관통하는 삽입홀(214), 삽입홀(214)의 내부에 설치되고 전자석(248), 전자석(248)을 다수의 턴(turn)으로 감싸는 도선(246), 삽입홀(214)의 양단부에서 전자석(248)을 고정시키는 지지부(250), 도선(246)에 양단에 연결되어 전류를 인가하는 직류전원(290)을 포함하여 구성된다.
전자석(248)은 내부에 동공부(252)를 가지는 사각형 형태의 튜브로 제작되고, 삽입홀(214)과 평행하게 배열된다. 도선(246)은 플레이트(242)의 횡축 방향과 평행하도록 전자석(248)의 측면을 다수의 턴으로 감싼다. 전자석(248)을 지지하는 지지부(250)는 상부 지지부(250a)와 하부 지지부(250b)를 포함하여 구성할 수 있다.
플레이트(242)는 일체형으로 형성될 수 있지만, 가공을 용이하게 하기 위하여 상부 및 하부 플레이트(242a, 242b)로 구성할 수 있다. 플레이트(242)는 절연재질로서 세라믹으로 형성될 수 있다. 플레이트(242)가 상부 및 하부 플레이트(242a, 242b)로 구성되는 경우, 상부 및 하부 플레이트(242a, 242b)의 결합에 의해 형성되는 삽입홀(244)이 형성된다.
도 10과 같이, 하부 플레이트(242b)의 주변부는 제 1 오링(164a)을 개재하여, 거치부(162) 상에 위치된다. 제 1 오링(164a)은 하부 플레이트(242b)의 주변부를 따라 배열된다. 하부 플레이트(242b) 상에 상부 플레이트(242a)를 위치시키고, 다수의 고정대(166)에 의해 상부 플레이트(242a)와 리드(112a)에 체결하여, 자기장 발생장치(120)를 고정시킴과 동시에 개구(160)를 밀봉시킨다.
고정대(166)는 상부 플레이트(242a)와 접촉하는 수직 고정부(166a)와 수직 고정부(166a)의 상단에서 수평으로 연장되어 리드(112a) 상에 위치하는 수평 고정부(166b)로 구성된다. 제 1 볼트(168a)를 사용하여 수평 고정부(166a)와 리드(112a)를 체결하면, 체결압력이 수직 고정부(166a)를 통하여 상부 및 하부 플레이트(242a, 242b)에 전달된다. 따라서, 제 1 오링(164a)을 개재하여 플레이트(242)와 거치부(162)는 기밀을 유지할 수 있다.
제 3 실시예
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기장 발생장치의 분해 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도선 고정부의 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 소스전극 및 자기장 발생장치의 배치도이다. 제 3 실시예를 설명함에 있어, 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.
도 11의 자기장 발생장치(320)는, 절연재질로 형성되는 플레이트(342), 플레이트(342)를 횡축으로 관통하는 삽입홀(314), 삽입홀(314)의 내부에 설치되고 전자석(348), 전자석(348)을 다수의 턴(turn)으로 감싸는 도선(346), 삽입홀(314)의 양단부에서 전자석(348)을 고정시키는 지지부(350), 도선(346)을 전자석(348)에 인접하게 위치시키는 도선 고정부(364), 및 도선(346)에 양단에 연결되어 전류를 인가하는 직류전원(390)을 포함하여 구성된다.
전자석(348)은 내부에 동공부(352)를 가진다. 전자석(348)은 제 1 파트(348a)와 제 1 파트(348a)의 단부에서 수직으로 연장되는 제 2 파트(348b)를 포함한다. 다시 말하면 전자석(348)은 엘보우(elbow) 형태로 제작된다. 전자석(348)은 제 1 파트(348a) 및 제 2 파트(348b)가 만나서 돌출되는 외측면(360)과 제 1 파트(348a) 및 제 2 파트(348b)가 만나서 함몰되는 내측면(362)을 가진다. 전자석(348)의 외측면(360)은 도선(346)으로 용이하게 감쌀 수 있지만, 전자석(348)의 내측면(362)을 감싸기 어렵다. 따라서, 전자석(348)의 내측면(362)에서 도선(346)을 전자석(348)과 인접하기 위치시키기 위해, 도선 고정부(364)를 설치한다. 플레이트(342)는 전자석(348)과 동일한 엘보우 형태를 취하여 제작된다.
도선 고정부(364)는 도 12와 같이, 전자석(348)의 상하면 및 양측면을 감싸는 연포부(連抱部)(366) 및 전자석(348)의 양측면과 대응되는 연포부(366)에 설치되어 도선(346)이 통과하는 다수의 통과홀(368)을 포함한다. 도선(346)이 연포부(366)의 다수의 통과홀(368)을 통과하기 때문에, 전자석(348)의 내측면에서 도선(346)이 전자석(348)의 측면과 인접하여 위치할 수 있다.
도 13과 같이 다수의 플라즈마 소스전극(114)을 RF전원(126)과 병렬로 연결시키고, 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 RF전원(126) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(128)가 설치된다. 리드(112a)는 장방형 형태이고, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각은 장축과 단축을 가진 스트라이프(stripe) 형태로 제작되고, 서로 동일한 간격으로 평행하게 이격된다. 자기장 발생장치(320)는 리드(112a)의 모서리와 대응되는 영역에 설치된다. 다수의 모서리와 대응되어 다수로 설치되는 자기장 발생장치(320)는 도 11의 직류전원(390)과 병렬로 연결된다.
112: 공정챔버
114: 플라즈마 소스전극
120: 자기장 발생장치
126: RF전원
122: 기판안치수단
114: 플라즈마 소스전극
120: 자기장 발생장치
126: RF전원
122: 기판안치수단
Claims (5)
- 리드와 몸체 결합에 의해 반응공간을 제공하는 공정챔버와;
상기 반응공간에 대응되는 상기 리드의 일면에 설치되는 다수의 플라즈마 소스전극과;
상기 다수의 플라즈마 소스전극이 설치되지 않은 상기 리드의 주변부에 설치되어, 자기장을 유기시키는 자기장 발생장치와;
상기 다수의 플라즈마 소스전극에 전력을 인가하는 RF전원과;
상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각에 형성되는 다수의 제 1 가스분사수단과;
상기 다수의 플라즈마 소스전극의 이격된 사이의 상기 리드에 설치되는 다수의 제 2 가스분사수단과;
상기 반응공간에 위치하고, 기판이 안치되는 기판안치수단
을 포함하고,
상기 자기장 발생장치는,
다수로 구비되고, 각각의 상기 자기장 발생장치는 상기 리드의 모서리와 대응되는 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 자기장 발생장치는,
상기 리드에 형성된 개구에 형성되고,
직류전원과 연결되는 도선; 및
사각형의 단면을 가지고, 제 1 파트와 상기 제 1 파트에 수직으로 연장되는 제 2 파트를 포함하는 엘보우 형태를 가지며, 상기 도선이 감싸도록 구비되는 전자석
을 포함하는 기판처리장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 전자석은, 상기 제 1 파트 및 상기 제 2 파트가 만나서 돌출되는 외측면과, 상기 제 1 파트 및 상기 제 2 파트가 만나서 함몰되는 내측면을 포함하고,
상기 도선이 상기 전자석의 상기 내측면을 감싸도록 상기 전자석에 배치되는 도선 고정부를 더 포함하는 기판처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가스분사수단은,
상기 리드를 통하여 인입되어 공정가스를 공급하는 제 1 가스공급관;
상기 제 1 가스공급관 연통되고 상기 리드의 내부에 형성되는 제 1 가스유로;
상기 리드의 내부에 형성되고 상기 제 1 가스유로와 연결되어 공정가스를 수용하는 제 1 수용공간; 및
상기 제 1 수용공간의 하부에 위치하고, 공정가스를 상기 반응공간에 분사하는 제 1 가스분배판
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 가스분사수단은,
상기 리드를 통하여 인입되어 공정가스를 공급하는 제 2 가스공급관;
상기 제 2 가스공급관과 연통되고 상기 플라즈마 소스전극의 내부에 형성되는 제 2 가스유로;
상기 플라즈마 소스전극의 내부에 형성되고 상기 제 2 가스유로와 연결되어 공정가스를 수용하는 제 2 수용공간; 및
상기 제 2 수용공간의 하부에 위치하고, 공정가스를 상기 반응공간에 분사하는 제 2 가스분배판
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150160647A KR101627698B1 (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 기판처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150160647A KR101627698B1 (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 기판처리장치 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090111481A Division KR20110054726A (ko) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | 기판처리장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150135173A true KR20150135173A (ko) | 2015-12-02 |
| KR101627698B1 KR101627698B1 (ko) | 2016-06-13 |
Family
ID=54883425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150160647A KR101627698B1 (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 기판처리장치 |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109196959A (zh) * | 2016-05-27 | 2019-01-11 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 活性气体生成装置 |
| CN111001503A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-14 | 沈阳拓荆科技有限公司 | 加热装置及温度控制喷淋组件 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294307A (ja) * | 1997-02-24 | 1998-11-04 | F O I:Kk | プラズマ処理装置 |
| KR100720988B1 (ko) * | 2006-03-10 | 2007-05-28 | 위순임 | 매설된 유도 안테나를 구비하는 플라즈마 처리 챔버 |
-
2015
- 2015-11-16 KR KR1020150160647A patent/KR101627698B1/ko active IP Right Grant
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| CN111001503B (zh) * | 2019-12-04 | 2021-07-09 | 拓荆科技股份有限公司 | 加热装置及温度控制喷淋组件 |
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| KR101627698B1 (ko) | 2016-06-13 |
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