KR20210042562A

KR20210042562A - 유도결합플라즈마처리장치

Info

Publication number: KR20210042562A
Application number: KR1020190125270A
Authority: KR
Inventors: 홍성재; 노일호; 김우현
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-20

Abstract

본 발명은 유도결합플라즈마처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상측에 개구부가 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 상기 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함하는 유전체조립체(200)와; 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성되며 상기 유전체(210)의 저면측에 설치되는 유전체커버부(300)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(400)와; 상기 유전체조립체(200)의 상부 및 상기 유전체(210) 내부 중 어느 하나에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(500)와; 상기 가스분사공(H)을 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 가스공급부(600)와; 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되는 복수의 금속선부(700)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치를 개시한다.

Description

유도결합플라즈마처리장치{Inductively coupled plasma processing apparatus}

본 발명은 유도결합플라즈마처리장치에 관한 것이다.

유도결합플라즈마처리장치는 증착공정, 식각공정 등 기판처리를 수행하는 장치로서, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와 챔버본체의 천정에 유전체를 설치하고 유전체의 상측에 고주파(RF) 안테나를 설치하여 안테나에 전원을 인가하여 처리공간에 유도전계를 형성하고 유도전계에 의하여 처리가스를 플라즈마화하여 기판처리를 수행한다.

유도결합플라즈마처리장치의 경우, 기판이 대형화 됨에 따라 4분할, 9분할 등의 분할 유전체가 지지프레임에 지지된 상태로 설치되는 것이 일반적이다.

종래 유도결합플라즈마처리장치는, 공정 시 지지프레임부를 통해 처리공간으로 가스를 분사하는데, 예로서, 지지프레임부에 노즐이나 리니어소스(linear source)를 적용하는 방식을 채택한다.

기판이 대형화될수록 양호한 기판처리를 위해서는 처리공간 내에 공정가스를 균일하게 분사하는 것이 중요한데, 종래의 지지프레임부를 통한 가스분사방식은 가스 확산을 위해 노즐이나 라이너소스에서 기판까지 일정 거리 이상 확보되어야 하므로 공정갭(Process Gap)을 감소시키는데 한계가 있고, 지지프레임을 통해서 가스가 분사되므로 대면적 기판 상에 가스분배가 균일화되지 않아 양호한 기판처리가 어려운 문제점이 있다.

또한, 양호한 기판처리를 위해서는 처리공간 내에 균일한 플라즈마를 형성하는 것이 중요한데, 최근 기판이 대형화 됨에 따라 유도결합 플라즈마 처리장치의 처리공간 내에 형성되는 플라즈마 균일도가 떨어지며 플라즈마 균일도를 제어하기 어려운 문제점이 있다.

또한 종래 유도결합 플라즈마 처리장치는 전기 저항식 히터를 통해 유전체를 가열하는데, 기판처리 중 전기 저항식 히터가 플라즈마에 의해 노이즈의 영향을 받아 히터의 정밀한 온도제어가 어려운 문제점이 있으며, 또한, 플라즈마의 영향으로 인해 히터(코일)의 과열이나 아킹이 발생하는 문제점이 있다.

이에 더하여, 종래 유도결합 플라즈마 처리장치는 전기 저항식 히터를 통해 흐르는 전류로 인하여 처리공간 내의 플라즈마가 영향을 받아 플라즈마 균일도가 저하되는 문제점도 존재한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 기판교환 시와 같이 플라즈마 형성이 불필요할 한 상태, 즉 아이들(idle) 상태에서만, 전기 저항식 히터를 사용하는 방법이 적용될 수 있으나, 이러한 방법은 공정 중 히터의 작동이 멈춘 상태가 되어 히터가 공정 시 온도변화를 제어할 수 없는 상태가 되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 유도결합 플라즈마 처리장치는 유전체 가열을 위한 히터와 유전체 하부에 설치되는 유전체커버 사이의 거리가 멀어 유전체커버까지 열효율이 떨어지며 그에 따라 히터를 통한 파티클 저감 효과가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유전체의 오염을 방지하기 위하여 유전체의 저면에 설치되는 유전체커버부를 가스분사를 위한 샤워헤드로 활용함으로써 공정갭을 최소화 하고 처리공간(S) 내로 균일한 가스분사가 가능한 유도결합플라즈마처리장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 유전체와 유전체를 복개하는 유전체커버부 사이에 영역별로 설치되는 금속재질의 복수의 금속선부들 또는 금속유로부들을 포함함으로써, 안테나에 의해 형성되는 자기장에 의해 금속유로부들에 유도되는 전류로 인하여 발생되는 전자기장을 이용하여 처리공간 내의 플라즈마를 제어할 수 있는 유도결합플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 전기적으로 플로팅(floating), 접지, 및 전원인가 중 어느 하나의 상태로 설치되는 복수의 금속선부들 또는 금속유로부들 사이의 전기적 연결관계를 조합함으로써, 처리공간 내의 플라즈마 밀도를 유전체 상면 영역별로 정밀하게 제어할 수 있는 유도결합 플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 유전체와 유전체커버부 사이에 설치되는 금속유로부를 통해 유전체커버부를 직접적으로 가열함으로써 유전체커버부로 전달되는 열효율을 극대화 할 수 있고 유전체커버부의 파티클이 적층되는 것을 최소화 할 수 있는 유도결합 플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 상측에 개구부가 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 상기 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함하는 유전체조립체(200)와; 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성되며 상기 유전체(210)의 저면측에 설치되는 유전체커버부(300)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(400)와; 상기 유전체조립체(200)의 상부 및 상기 유전체(210) 내부 중 어느 하나에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(500)와; 상기 가스분사공(H)을 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 가스공급부(600)와; 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되는 복수의 금속선부(700)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치를 개시한다.

상기 복수의 금속선부(700)들 각각은, 전기적으로 플로팅(floating)상태, 접지상태, 및 전원이 인가되는 전원인가상태 중 어느 하나의 상태로 설치될 수 있다.

상기 가스분사공(H)들은, 상기 금속선부(700)와 상하 중첩되지 않는 위치에 형성될 수 있다.

상기 유도전계플라즈마처리장치는, 상기 금속선부(700)가 가스에 노출되지 않도록 상기 금속선부(700)를 복개하며 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 제1커버부재(750)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제1커버부재(750)에는, 상기 가스분사공(H)와 연통되는 다수의 관통홀(752)들이 형성될 수 있다.

상기 금속선부(700)의 외측면에는, 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 코팅층(709)이 형성될 수 있다.

다른 측면에서 본 발명은, 상측에 개구부가 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 상기 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함하는 유전체조립체(200)와; 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성되며 상기 유전체(210)의 저면측에 설치되는 유전체커버부(300)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(400)와; 상기 유전체조립체(200)의 상부 및 상기 유전체(210) 내부 중 어느 하나에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(500)와; 상기 가스분사공(H)을 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 가스공급부(600)와; 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되며, 열매체가 흐르는 유로(F)를 형성하는 복수의 금속유로부(800)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치를 개시한다.

상기 복수의 금속유로부(800)들 각각은, 전기적으로 플로팅(floating)상태, 접지상태, 및 전원이 인가되는 전원인가상태 중 어느 하나의 상태로 설치될 수 있다.

상기 가스분사공(H)들은, 상기 금속유로부(800)와 상하 중첩되지 않는 위치에 형성될 수 있다.

상기 유도전계플라즈마처리장치는, 상기 금속유로부(800)가 가스에 노출되지 않도록 상기 금속유로부(800)를 복개하며 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 제2커버부재(850)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제2커버부재(850)에는, 상기 가스분사공(H)와 연통되는 다수의 관통홀(852)들이 형성될 수 있다.

상기 금속유로부(800)의 외측면에는, 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 코팅층(809)이 형성될 수 있다.

상기 가스공급부(600)는, 외부의 가스공급장치와 연결되며 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 제1가스공급유로부(610)와, 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에서 상기 제1가스공급유로(610)를 통해 유입된 가스를 확산시키는 가스확산부(620)를 포함할 수 있다.

상기 가스확산부(620)는, 상기 제1가스공급유로부(610)와 연통되며 상기 유전체(210) 저면에 결합되는 노즐부(622)를 포함할 수 있다.

상기 가스확산부(620)는, 상기 유전체(210)의 저면에 결합되며, 수평방향으로 연장형성되어 상기 제1가스공급유로부(610)와 연통되는 다수의 개구부(624a)를 구비하는 하나 이상의 가스확산튜브(624)를 포함할 수 있다.

상기 유도전계플라즈마처리장치는, 상기 지지프레임(220) 중 상기 처리공간(S)에 노출되는 영역을 복개하며 상기 유전체커버부(300)를 상기 지지프레임(220)에 결합시키는 지지프레임커버부(900)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 가스공급부(600)는, 외부의 가스공급장치와 연결되며 상기 지지프레임커버부(900)에 형성된 개구(902)를 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 가스를 공급하는 제2가스공급유로(630)를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유도결합플라즈마처리장치는, 유전체의 오염을 방지하기 위하여 유전체의 저면에 설치되는 유전체커버부를 가스분사를 위한 샤워헤드로 활용함으로써 공정갭을 최소화 하고 처리공간(S) 내로 균일한 가스분사가 가능한 이점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 유도결합플라즈마처리장치는, 유전체커버부를 통해 가스를 분사하면서 동시에 유전체를 지지하기 위한 지지프레임을 통해 가스를 분사하기 위한 지지프레임 가스분사구조도 함께 채택함으로써 기존의 가스분사구조 대비 가스분사의 균일도를 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 유도결합플라즈마처리장치는, 유전체와 유전체를 복개하는 유전체커버부 사이에 영역별로 설치되는 금속재질의 복수의 금속선부들 또는 금속유로부들을 포함함으로써, 안테나에 의해 형성되는 자기장에 의해 금속유로부들에 유도되는 전류로 인하여 발생되는 전자기장을 이용하여 처리공간 내의 플라즈마를 제어할 수 있는 이점이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 전기적으로 플로팅(floating), 접지, 및 전원인가 중 어느 하나의 상태로 설치되는 복수의 금속선부들 또는 금속유로부들 사이의 전기적 연결관계를 조합함으로써, 처리공간 내의 플라즈마 밀도를 유전체 상면 영역별로 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은, 유전체와 유전체커버부 사이에 설치되는 금속유로부를 통해 유전체커버부를 직접적으로 가열함으로써 유전체커버부로 전달되는 열효율을 극대화 할 수 있고 유전체커버부의 파티클이 적층되는 것을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명은, 금속선부 또는 금속유로부가 유전체와 유전체커버부 사이에 설치되므로, 유전체와 안테나부 사이의 거리 측면에서 자유도가 증가되어 플라즈마 밀도가 증가되며 플라즈마 균일도 제어가 용이해지고 보다 간단한 구조로 구현할 수 있는 이점이 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도결합플라즈마처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 유도결합플라즈마처리장치의 구성 일부를 보여주는 평면도이다.
도 3a 내지 도 3f는, 도 1의 유도결합플라즈마처리장치의 변형례로서, 유도결합플라즈마처리장치의 구성 일부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 4는, 도 3d의 구성 일부를 보여주는 평면도이다.
도 5는, 도 3f의 구성 일부를 보여주는 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는, 도 3c의 구성 일부를 보여주는 평면도 및 단면도이다.
도 7은, 도 6b의 변형례를 보여주는 단면도이다.
도 8는, 도 1의 유도결합플라즈마처리장치의 구성 일부분을 확대한 확대도이다.
도 9은, 도 8의 변형례를 보여주는 단면도이다.
도 10은, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속선부 또는 금속유로부를 보여주는 평면도이다.
도 11은, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속선부의 전기적 상태를 보여주는 평면도이다.
도 12는, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속유로부의 전기적 상태를 보여주는 평면도이다.
도 13a 내지 도 13h는, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속선부들 또는 금속유로부들의 전기적 상태, 및 금속선부들 또는 금속유로부들 사이의 전기적 연결상태의 실시예들을 설명하는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속선부들 또는 금속유로부들의 전기적 상태, 및 금속선부들 또는 금속유로부들 사이의 전기적 연결상태의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 15은, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속유로부 또는 열매체유로부를 보여주는 평면도로, 금속유로부 또는 열매체유로부에 의해 형성되는 온도제어영역을 보여주는 도면이다.
도 16는, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 금속선부들 또는 금속유로부들을 보여주는 평면도로, 금속선부들 또는 금속유로부들에 의해 형성되는 플라즈마제어영역을 보여주는 도면이다.
도 17은, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치에서 복수의 금속선부들 또는 금속유로부들에 의해 처리공간의 플라즈마가 제어되는 원리를 설명하는 개념도이다.

이하, 본 발명에 따른 유도결합플라즈마처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 유도결합플라즈마처리장치는, 상측에 개구부가 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 상기 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함하는 유전체조립체(200)와; 상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성되며 상기 유전체(210)의 저면측에 설치되는 유전체커버부(300)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(400)와; 상기 유전체조립체(200)의 상부 및 상기 유전체(210) 내부 중 어느 하나에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(500)와; 상기 가스분사공(H)을 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 가스공급부(600)를 포함한다.

상기 챔버본체(100)는, 처리공간(S)을 형성하기 위한 구성으로서 공정수행에 필요한 소정의 진공압을 견딜 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.

상기 챔버본체(100)는, 처리되는 기판(10)의 형상에 대응되는 형상을 이룸이 바람직하며, 예로서, 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

또한 상기 챔버본체(100)는, 기판(10)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트(111)가 형성되며 처리공간(S) 내의 압력제어 및 부산물을 제거하기 위하여 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기구(112)가 형성될 수 있다.

또한 상기 챔버본체(100)는, 후술하는 안테나부(500)의 지지, 안테나부(500)에서 형성되는 유도전계의 차폐 등을 위하여 안테나부(500)를 복개하도록 설치되는 상부리드(120)가 탈착가능하게 결합될 수 있다.

상기 유전체조립체(200)는, 후술하는 안테나부(500)에 의하여 처리공간(S)에 유도전계를 형성할 수 있도록 처리공간(S)과 안테나부(500) 사이에 개재되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 유전체조립체(200)는, 챔버본체(100)의 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함할 수 있다.

상기 유전체(210)는, 안테나부(500)에 의하여 처리공간(S)에 유도전계를 형성할 수 있도록 처리공간(S)과 안테나부(500) 사이에 개재되는 구성으로, 그 재질은 석영, 세라믹 등이 사용될 수 있다.

상기 지지프레임(220)은, 유전체(210)을 지지하는 구성으로서 유전체(210)의 수 및 구조에 따라서 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있다.

예로서, 상기 지지프레임(220)은, 격자패턴으로 분할된 다수의 유전체(210)들을 지지하도록 격자구조의 개구부들이 형성될 수 있다.

이를 통해, 복수의 유전체(210)들이, 처리공간(S) 평면 상 영역별로 다양한 패턴(예로서, 격자구조)으로 설치될 수 있다.

구체적으로, 상기 지지프레임(220)은, 챔버본체(100)의 직사각형 개구부를 기준으로 최외곽을 이루는 최외곽프레임과, 최외곽프레임의 내측에 위치되는 하나 이상의 내측프레임을 포함하여 하나의 유전체(210)가 설치되는 격자구조의 개구부들을 형성하도록 구성될 수 있다.

상기 최외곽프레임 및 내측프레임은, 구조적 강성이 충분한 알루미늄, 알루미늄 합금 등 상자성체이며 강성이 있는 재질을 가짐이 바람직하다.

그리고 상기 최외곽프레임 및 내측프레임은, 일체로 구성되거나 또는 복수의 프레임부재로 구성되어, 유전체(210)를 지지하기 위한 구성으로서 유전체(210)에 가장자리에 형성된 단차가 걸림되도록 지지단차가 형성될 수 있다.

여기서 상기 지지프레임(220) 및 유전체(210)가 서로 접촉하는 면에는, 오링 등이 설치되어 처리공간(S) 내부의 공정압(미리 설정된 공정압력)이 외부로 누설되지 않도록 한다.

상기 지지프레임(220)은 가장자리에서 챔버본체(100)에 안착되며 상부리드(120)와 연결된 지지포스트(230)를 통해 지지될 수 있다.

한편, 상기 유도전계플라즈마처리장치는, 상기 유전체(210) 중 처리공간(S)에 노출되는 부분을 복개하기 위한 유전체커버부(300)가 추가로 설치될 수 있다.

상기 유전체커버부(300)는, 유전체(210)와 동일하거나 유사한 재질로 이루어져, 유전체(210) 중 처리공간(S)에 노출되는 부분을 복개하기 위하여 유전체(210)의 저면측에 설치될 수 있다.

상기 유전체커버부(300)는, 유전체조립체(200)의 구조 및 형상에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있고, 다양한 개수로 설치될 수 있으며, 필요 시 교체될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 유전체커버부(300)에는 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성될 수 있다.

상기 다수의 가스분사공(H)들은, 외부에서 유입된 가스가 통과하여 처리공간(S)으로 분사되기 위한 분사공으로, 유전체커버부(300) 상 다양한 위치에, 다양한 크기 및 형상으로 형성될 수 있다.

예로서, 상기 다수의 가스분사공(H)들은, 유전체커버부(300)에 동일한 크기나 균일한 밀도로 형성될 수 있으나, 이와 달리, 처리공간(S) 내의 균일한 가스분사를 위하여 서로 다른 크기로 형성되거나 또는 특정영역에 편중되어 조밀하게 비대칭으로 형성되는 등 다양하게 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가스분사공(H)들은 유전체(210)의 중앙부(C)에서 외곽으로 갈수록 크기가 커지거나 또는 더욱 조밀하게 분포될 수 있다.

이를 통해, 상기 유전체커버부(300)가 유전체(210) 커버기능을 수행함과 함께 기판처리를 위한 가스가 분사되는 샤워헤드(가스분사부)로 기능할 수 있다.

상기 기판지지부(400)는 기판(10)이 안착되는 구성으로서 기판(10)을 지지할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하며 공정에 따라서 전원이 인가되거나 접지될 수 있으며, 냉각 또는 가열을 위한 열전달부재가 설치될 수 있다.

상기 안테나부(500)는, 유전체조립체(200)의 상부 또는 유전체(210) 내부에 설치되어 처리공간(S)에 유도전계를 형성하기 위한 구성으로서 금속재질의 플레이트부재 등 다양한 구성이 가능하다.

상기 안테나부(500)는, 공정조건에 따라 다양한 형상 및 패턴으로 설치될 수 있고, 외부의 RF전력을 인가받아 처리공간(S)에 유도전계 플라즈마를 형성할 수 있다.

예로서, 상기 안테나부(500)는, 도 10에 도시된 바와 같이 일단에서 접지되고 타단에서 RF전원이 인가되는 적어도 하나 이상의 코일로 이루어질 수 있다.

상기 안테나부(500)는, 설계에 따라 다양한 패턴으로 배치될 수 있으며, 예로서, 코일이 중앙에서 외곽부까지 나선형 패턴으로 배치되거나, 또는 각 유전체(210)에 대응되어 설치되는 복수의 안테나부재들로 구성될 수 있다.

상기 가스공급부(600)는, 공정수행을 위하여 외부의 가스공급장치와 연결되어 처리공간(S)으로 가스를 공급하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

구체적으로, 상기 가스공급부(600)는, 가스분사공(H)을 통해 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급할 수 있다.

이때, 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에는 가스의 확산을 위한 가스확산공간(V)이 형성될 수 있다.

상기 가스확산공간(V)은 균일한 가스분사를 위하여 가스가 유전체커버부(300)의 가스분사공(H)으로 분사되기 전에 확산(특히, 수평방향으로 확산)되기 위한 공간으로 다양한 방식으로 형성될 수 있다.

예로서, 상기 가스확산공간(V)은 도 1에 도시된 바와 같이, 유전체커버부(300)가 유전체(210)의 저면에서 이격되어 설치됨으로써 형성될 수 있다.

다른 예로서, 상기 가스확산공간(V)은 도 3c 및 도 5에 도시된 바와 같이 유전체(210) 내측부분의 저면이 함몰되어 형성될 수 있다.

이때, 상기 유전체(210)의 저면에는, 상방으로 함몰되어 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 가스의 확산을 위한 가스확산공간(V)을 형성하는 함몰부(212)가 형성될 수 있다.

상기 함몰부(212)는 평면(X-Y평면)상 다양한 형상, 깊이, 폭으로 형성될 수 있으며, 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 유전체(210)의 중앙부(C)을 중심으로 방사상으로 분기되어 형성될 수 있다.

도 5의 경우, 상기 함몰부(212)가 8개의 그루브들로 분기되어 방사상으로 형성된 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 효과적인 가스 확산을 위해 다양한 형상의 그루브들로 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 가스공급부(600)는, 외부의 가스공급장치와 연결되며 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 제1가스공급유로부(610)와, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에서 제1가스공급유로(610)를 통해 유입된 가스를 확산시키는 가스확산부(620)를 포함할 수 있다.

상기 제1가스공급유로부(610)는, 외부의 가스공급장치와 연결되며 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 유로로서 다양한 구성이 가능하다.

제1실시예로서, 상기 제1가스공급유로부(610)는, 도 3a 내지 도 3c 및 도 3e 내지 도 3f에 도시된 바와 같이, 유전체(210)의 상면에서 저면까지 관통형성될 수 있다.

상기 유전체(210)의 상면에서 제1가스공급유로부(610)에 제1가스공급유로부(610)로 가스를 공급하기 위한 가스공급관부(612)가 결합될 수 있다.

상기 가스확산부(620)는, 가스공급부(600)를 통해 공급된 가스를 가스확산공간(V) 내에서 균일하게 확산시키기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 가스확산부(620)는, 제1가스공급유로부(610)와 연통되며 상기 유전체(210) 저면에 구비될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 가스확산부(620)는, 제1가스공급유로부(610)와 연통되며 유전체(210) 저면에 결합되는 노즐부(622)를 포함할 수 있다.

상기 노즐부(622)는, 제1가스공급유로부(610)를 통해 유입된 가스를 분사하는 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이의 가스확산공간(V)에 위치될 수 있다.

상기 노즐부(622)는 가스가 가스확산공간(V) 내에서 수평방향으로 확산되도록 측면부에 하나 이상의 노즐공(622a)이 형성될 수 있다.

상기 노즐공(622a)은 최적화된 가스확산을 위해 다양한 형상 및 크기, 배치, 개수로 형성될 수 있음은 물론이다.

다른 일 실시예로서, 상기 가스확산부(620)는, 상기 유전체(210)의 저면에 결합되며, 수평방향으로 연장형성되어 제1가스공급유로부(610)와 연통되는 다수의 개구부(624a)를 구비하는 하나 이상의 가스확산튜브(624)를 포함할 수 있다.

상기 가스확산튜브(624)는, 도 3d, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이의 가스확산공간(V)에 설치되는 관부재로서, 다양한 단면형상(원통형, 각형 등), 굵기, 재질, 배치로 설치될 수 있다.

예로서, 상기 가스확산튜브(624)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개 구비되며, 유전체(210)의 중앙부(C)을 중심으로 방사상으로 분기되어 설치될 수 있다.

도 4의 경우, 4개의 가스확산튜브(624)가 방사상으로 설치된 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 효과적인 가스확산을 위해 다양한 평면형상으로 설치될 수 있다.

상기 가스확산튜브(624)의 개구부(624a)는 가스확산튜브(624)의 측면부 상면부 중 적어도 어느 하나에 가스확산튜브(624)의 길이방향을 따라 다양한 개수, 형상, 크기, 및 밀도로 형성될 수 있고, 또한 위치에 따라 서로 다른 형상, 크기, 및 밀도로 구성될 수 있다. 예로서, 상기 개구부(624a)는 유전체(210)의 중앙부(C)에서 외곽으로 갈수록 크기가 커지거나 또는 더욱 조밀하게 분포될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 유도전계플라즈마처리장치에는, 제1가스공급유로부(610)와 가스확산튜브(624)를 연통시키기 위한 연결유로부(625)가 구비될 수 있다.

상기 연결유로부(625)는, 제1가스공급유로부(610)와 가스확산튜브(624)를 유체연통시키기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 유전체(210)의 내부 또는 가스확산공간(V)에 구비될 수 있다.

이때, 상기 가스확산튜브(624)에는 연결유로부(625)와 유체연통되기 위한 연통구(625a)가 형성될 수 있다. 상기 연통구(625a)를 통해 제1가스공급유로부(610)로부터 가스가 가스확산튜브(624)로 내로 유입될 수 있다.

상기 연통구(625a)는 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 예로서 유전체(210)의 중앙부(C)에 위치될 수 있다.

이때, 상기 가스확산튜브(624)에 형성되는 개구부(624a)들 사이의 간격은, 상기 연통구(625a)와 멀어질수록 좁아질 수 있다. 또는 상기 가스확산튜브(624)에 형성되는 개구부(624a)들의 직경은, 상기 연통구(625a)와 멀어질수록 커질 수 있다.

또한, 상기 가스확산튜브(624)는 유전체(210)의 저면에 결합되거나 또는 유전체(210) 내에 매립되어 설치될 수 있다.

한편, 상술한 노즐부(622) 또는 가스확산튜브(624)는, 유전체(210)의 함몰부(212)에 설치될 수 있음은 물론이다.

예로서, 상기 가스확산튜브(624)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 함몰부(212)의 경계 내측영역을 B라 할 때, B영역 내 일부 영역(A)에 B영역과 대응되는 형상으로 설치될 수 있다.

유사하게, 상기 노즐부(622)는 효과적인 가스확산을 위해 함몰부(212)의 중앙부(C)에 설치될 수 있다.

제2실시예로서, 상기 제1가스공급유로부(610)는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 지지프레임(220)에 관통형성될 수 있다.

제2실시예의 경우, 제1가스공급유로부(610)가 지지프레임(220)을 관통하여 형성된다는 점을 제외하고는 제1실시예와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있다.

예로서, 상기 제1가스공급유로부(610)는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 지지프레임(220)을 관통한 후 가스확산공간(V)에 설치된 가스확산튜브(624)의 측면에서 가스확산튜브(624)와 연통될 수 있다.

한편, 상기 유도전계플라즈마처리장치는, 지지프레임(220) 중 처리공간(S)에 노출되는 영역을 복개하며 유전체커버부(300)를 지지프레임(220)에 결합시키는 지지프레임커버부(900)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 지지프레임커버부(900)는 유전체커버부(300)와 동일하거나 유사한 재질로 이루어지는 복개부재로서, 강성을 위해 금속재질로 형성되는 지지프레임(220)이 처리공간(S)에 노출되어 공정에 영향을 주는 것을 방지하며 유전체커버부(300)를 고정설치하기 위한 목적으로 구비될 수 있다.

본 발명은 효과적이고 균일한 가스분사를 위하여, 유전체커버부(300)에 형성되는 가스분사공(H)을 통한 가스분사와 더불어 지지프레임커버부(900)를 통한 가스분사구조를 함께 채택할 수 있다.

구체적으로, 상기 지지프레임커버부(900)에는 처리공간(S)으로 가스분사를 위한 하나 이상의 개구(902)가 형성될 수 있다.

상기 개구(902)는, 설계에 따라 다양한 형상, 크기, 개수로 구성될 수 있다.

이때, 상기 가스공급부(600)는, 외부의 가스공급장치와 연결되며 지지프레임커버부(900)에 형성된 개구(902)를 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 가스를 공급하는 제2가스공급유로(630)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제2가스공급유로(630)는, 지지프레임커버부(900)의 개구(902)를 통해 가스가 분사되도록 가스를 공급하기 위한 유로로 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 제2가스공급유로(630)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 지지프레임(220)에 관통형성될 수 있다.

한편, 상기 유도전계플라즈마처리장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 개구(902)에 결합되며 다수의 노즐공(912)이 형성되는 분사노즐(910)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 노즐공(912)은 균일한 가스분사를 위해 가스가 측방으로 분사되도록 분사노즐(910)의 측면부에 분사노즐(910)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

다른 예로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 지지프레임(220)과 지지프레임커버부(900) 사이에는 가스의 확산을 위한 가스확산공간(V)이 형성될 수 있고, 이때 상기 개구(902) 복수개 구비될 수 있다. 이를 통해 지지프레임커버부(900)가 지지프레임(220) 영역에서 가스가 분사되는 샤워헤드로서 기능할 수 있다.

한편, 상기 유전체커버부(300)에 파티클이 증착되는 것을 최소화 하기 위해서는 별도로 유전체커버부(300)를 가열하기 위한 히팅수단이 설치될 수 있다.

종래 유도결합 플라즈마 처리장치는 유전체(210)(특히, 유전체커버부(300))에 대한 히팅이 필요한 경우, 전기 저항식 히터를 통해 유전체를 가열하는데, 기판처리 중 전기 저항식 히터가 플라즈마에 의해 노이즈의 영향을 받아 히터의 정밀한 온도제어가 어려운 문제점이 있으며, 또한, 플라즈마의 영향으로 인해 히터(코일)의 과열이나 아킹이 발생하고 히터에 흐르는 전류로 인해 처리공간 내의 플라즈마가 영향을 받는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 기판교환 시와 같이 플라즈마 형성이 불필요할 한 상태, 즉 아이들(idle) 상태에서만, 전기 저항식 히터를 사용하는 방법이 적용될 수 있으나, 이러한 방법은 공정 중 히터의 작동이 멈춘 상태가 되어 히터가 공정 시 온도변화를 제어할 수 없는 상태가 되는 문제점이 있다.

또한, 상술한 구성을 포함하는 유도전계 플라즈마 처리장치의 경우, 양호한 기판처리를 위해서는 처리공간 내에 균일한 플라즈마를 형성하는 것이 중요한데, 최근 기판이 대형화됨에 따라 유도결합 플라즈마 처리장치의 처리공간 내에 형성되는 플라즈마 균일도가 떨어지며 플라즈마 균일도를 제어하기 어려운 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되는 복수의 금속선부(700)들을 포함할 수 있다.

상기 복수의 금속선부(700)들은 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 설치되어 유전체커버부(300)에 대한 파티클 적층방지 및 플라즈마 제어를 가능하게 하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.

상기 복수의 금속선부(700)들은, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되며 금속재질, 특히 안테나부(500)에 의한 자기장을 차단하지 않는 상자성체 재질(예로서, Cu 또는 Al 재질)로 이루어지는 구성으로 다양한 형상 및 패턴으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 유전체조립체(200)가 도 10에 도시된 바와 같이, 단일한 유전체(210)가 아닌, 영역별로 대응되어 분할된 복수의 유전체(210)들을 포함하는 경우, 유전체커버부(300) 또한 유전체(210)와 대응되는 형상 및 개수로 유전체(210)의 하측에 설치될 수 있다.

이때, 각 금속선부(700)들은, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 다양한 방식으로 설치될 수 있다.

예로서, 각 유전체(210)에 대응되어 하나의 금속선부(700)가 설치되거나, 또는 하나의 유전체(210)에 복수의 금속선부(700)들이 대응되어 설치되는 것도 가능하다.

구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 유전체조립체(200)가 N×M 매트릭스 형태의 격자패턴(3×3 매트릭스 형태)으로 분할된 복수의 유전체(210)들을 포함하는 경우, 적어도 하나의 유전체(210)와 대응되는 유전체커버부(300) 사이에는 적어도 두 개의 금속선부(700)가 대응되어 설치될 수 있다.

다른 예로서, 하나의 금속선부(700)가 다수의 유전체(210) 또는 다수의 유전체커버부(300)에 걸쳐 설치되는 것도 가능하다. 이때, 상기 금속선부(700)가 이웃하는 유전체(210)로 넘어가는 경우 금속선부(700)와 지지프레임(220)은 서로 절연된 상태로 설치되거나 또는 접촉되지 않도록 설치됨이 바람직하다.

또한, 각 금속선부(700)들은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 설치 영역별로 서로 다른 패턴으로 이루어질 수 있으며 서로 다른 밀도로 배치될 수 있다.

예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 유전체조립체(200)의 꼭지점에 대응되는 영역에 설치되는 4개의 금속선부(700)들은 제1패턴형상으로 설치되고, 상기 유전체조립체(200)의 변에 대응되는 영역에 설치되는 4개의 금속선부(700)들은 제2패턴형상으로 설치되며, 상기 유전체조립체(200)의 중앙 영역에 설치되는 1개의 금속선부(700)는 제3패턴형상으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나는, 폐루프패턴을 이룰 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 복수의 금속선부(700)들은, 도 15에 도시된 바와 같이, 각각의 패턴이 모두 개루프(open-loop)를 이루거나, 또는 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 패턴이 모두 폐루프(closed-loop)를 이룰 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 금속선부(700)들 중 일부의 패턴은 폐루프를 나머지의 패턴은 개루프를 이루는 실시예도 가능함은 물론이다.

더 나아가, 상기 복수의 금속선부(700)들은, 도 13a에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 금속선부(700)들 중 일부가 서로 전기적으로 연결되어 하나의 폐루프패턴을 이룰 수 있다. 이때, 전기적으로 연결된 금속선부(700)들은 폐루프패턴을 이루는 하나의 금속선부(700)를 구성하는 것으로도 이해될 수 있다.

한편, 상기 금속선부(700)는 상자성 금속재질로 이루어지므로, 도 17에 도시된 바와 같이, 안테나부(500)에 의해 유도된 자기장에 의해 금속선부(700)에 유도전류가 형성될 수 있고 그에 따라 공정챔버(100)의 처리공간(S)의 플라즈마 밀도가 가변될 수 있고, 이에 더하여 금속선부(700)에 의해 유전체커버부(300)에 파티클이 축적되는 것이 방지되는 효과(금속선부(700)에 의한 스퍼터링효과)를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로, 일반적인 유도전계 플라즈마 기판처리장치는, 금속선부(700) 없이 공정챔버(100)에 안테나부(500)에 의해 유도된 플라즈마 만이 형성되나, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 기판처리장치는 도 17에 도시된 바와 같이 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 안테나부(500)에 의한 자기장에 의해 유도전류가 흐르는 금속선부(700)를 추가함으로써, 안테나부(500)에 인가되는 에너지가 금속선부(700)를 거쳐 공정챔버(100)에 전달될 수 있으며, 이 과정에서 금속선부(700)들의 전기적 연결상태를 영역마다 다르게 하여 공정챔버(100)로 전달되는 에너지를 제어하고 이를 통해 공정챔버(100) 처리공간(S) 전체에 걸쳐 플라즈마 균일도를 조절할 수 있는 이점이 있다.

더욱이, 금속선부(700)가 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 설치되는 경우, 안테나부(500)와 유전체(210) 사이의 거리 측면에서 자유도가 증가되어 플라즈마 밀도 제어가 용이해지며, 유전체커버부(300)까지의 거리가 가까워져 금속선부(700)에 의해 유전체커버부(300) 하부에 파티클이 축적되는 것이 방지되는 효과가 증대될 수 있다.

또한 금속선부(700)를 간소한 구조로 설치가능하며, 유전체(210)와 안테나(500) 사이의 거리를 최대한 가깝게 배치하여 플라즈마 밀도를 최대화 할 수 있는 이점이 있다.

이때, 상술한 복수의 금속선부(700)들 각각은, 도 11에 도시된 바와 같이, 전기적으로 플로팅(floating)상태, 접지상태, 및 양단에 전원이 인가되는 전원인가상태 중 어느 하나의 상태로 다양한 조합으로 설치될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나는, 도 13a 내지 도 13h에 도시된 바와 같이, 접지되거나 또는 플로팅상태로 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나는, 커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나를 통해 접지되거나 또는 커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된 상태에서 플로팅상태로 설치될 수 있다.

또는, 상기 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나는, 도 14a 내지 도 14b에 도시된 바와 같이, 커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나와 직렬연결되어 전기적 폐루프를 형성한 후 접지되거나 또는 플로팅상태로 설치될 수 있다.

이때, 커패시터(C)는 가변커패시터, 보다 구체적으로는, VVC(Vacuum Variable Capacitor)일 수 있고, 유사하게 인덕터(L)는 인덕턴스제어 가능한 가변인덕터일 수 있다.

한편, 커패시터(C) 및/또는 인덕터(L)와 직렬연결되어 전기적 폐루프를 이루는 금속선부(700)는, 전기적으로 플로팅상태로 설치될 수 있다.

상기 플로팅상태는, 금속선부(700)에 인위적인 전위를 설정하지 않은 상태를 의미한다.

상기 플로팅상태에서 금속선부(700)는, 도 11의 중앙부의 금속선부(700)와 같이 다른 구성요소와 연결되지 않은 상태에서 플로팅상태로 설치되거나 또는 도 11의 좌상부 및 우상부의 금속선부(700)와 같이 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 상태에서 플로팅상태로 설치될 수 있다.

상기 접지상태는, 금속선부(700)가 직간접적으로 접지점과 전기적으로 연결된 상태를 의미한다.

여기서 상기 커패시터(C)는, 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나를 접지상태로 설치하기 위하여 일단에서 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나와 연결되고 타단에서 접지될 수 있다.

상기 접지상태에서 금속선부(700)는, 도 11의 좌변부 및 좌하부 금속선부(700)와 같이 직접적으로 접지되거나 또는 도 11의 우변부 및 우하부 금속선부(700)와 같이 커패시터(C)를 통해 접지될 수 있다.

상기 전원인가상태는, 금속선부(700)가 외부의 RF전원을 통해 전원이 인가되는 상태를 의미한다.

상기 전원인가상태에서 금속선부(700)는, 도 11의 상변부 금속선부(700) 또는 하변부 금속선부(700)와 같이 일단에서 RF전원과 연결되고 타단에서 커패시터(C)를 통해 접지될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 이때 금속선부(700)의 타단이 커패시터(C)를 통하지 않고 바로 접지되는 실시예도 가능함은 물론이다.

이를 통해, 복수의 금속선부(700)들의 영역별 전기적 상태를 다양하게 조합할 수 있고 그에 따라 플라즈마 밀도가 영역별로 제어됨으로써 처리공간(S)의 플라즈마 균일도가 개선될 수 있다.

한편, 각 금속선부(700)에 대한 전기적 상태를 달리하여 각 금속선부(700)가 설치된 영역별로 플라즈마 밀도를 제어하는 것뿐만 아니라, 적어도 두 개 이상의 금속선부(700)들을 전기적으로 연결하여 전기적으로 연결된 금속선부(700)들에 공통되는 플라즈마제어영역(D)을 형성하는 것도 가능하다.

여기서 플라즈마제어영역(D)이란, 복수의 금속선부(700)들이 하나 이상의 금속선부(700)를 포함하는 그룹들로 그룹화되어 각 그룹별로 플라즈마 밀도가 제어될 수 있는 영역으로 정의될 수 있다. 즉, 각 그룹들은 서로 전기적인 연결관계 없이 상호 독립적으로 설치되며, 각 그룹 내에 속하는 금속선부(700)들은 서로 전기적인 연결관계를 가지도록 설치된다.

즉, 상기 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나는, 도 13a 내지 도 14b에 도시된 바와 같이, 공통되는 플라즈마제어영역(D)을 형성하기 위하여 다른 금속선부(700)와 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 본 발명에서 복수의 금속선부(700)들은 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 설치되는 바, 금속선부(700)의 전기적 연결상태 및 금속선부(700)들 사이의 전기적 연결은 다양한 방식을 통해 구현될 수 있다.

예로서, 상기 금속선부(700)는, 피드스루(Feedthrough) 방식으로 유전체(210)에 형성되는 개구를 통해 유전체(210) 다른 금속선부(700)와 전기적으로 연결되거나, 접지되거나, 또는 전원이 인가될 수 있다.

유전체조립체(200)가 유전체(210)를 지지하는 격자형태의 지지프레임(220)을 포함하는 경우 지지프레임(220)에 의해 금속선부(700)들의 전기적 연결이 간섭될 수 있는 바, 유전체(210)에 형성되는 개구를 통해 외부회로 또는 다른 금속선부(700)와 전기적으로 연결될 수 있다.

이하, 도 13a 내지 도 14b를 참조하여, 복수의 금속선부(700)들의 전기적 연결상태를 자세히 설명한다.

먼저, 도 13a 내지 도 13c는 다수의 금속선부(700)가 전기적으로 연결된 상태에서 플로팅(floating) 상태로 설치되는 예를 도시한 도면이다. 다수의 금속선부(700)들은, 서로 전기적으로 연결된 후 하나의 플라즈마제어영역(D)을 형성하고 플로팅 상태로 설치될 수 있다.

더 나아가, 다수의 금속선부(700)들은, 도 13b에 도시된 바와 같이, 서로 전기적으로 연결된 후 하나의 플라즈마제어영역(D)을 형성한 후 커패시터(C)와 연결된 상태에서 커패시터(C)의 접지 없이 플로팅상태로 설치될 수 있다.

도 13b는, 금속선부(700)가 전기적인 플로팅상태로 설치된 경우를 도시한 것이나, 도 13b의 상태에서 추가적으로 접지되거나(커패시터(C)를 통해 접지되는 경우 포함) 전원이 인가되는 등 다양한 전기적 연결이 가능함은 물론이다.

특히, 도 13a의 경우, 다수의 금속선부(700)가 서로 금속재질의 연결부(702)를 통해 전기적으로 연결됨으로써 폐루프패턴을 형성하여 단일한 하나의 금속선부(700)와 같이 기능할 수 있음을 보여준다. 여기서, 상기 연결부(702)는 지지프레임(220)과 전기적으로 절연된 상태로 설치됨이 바람직하다.

이때, 플라즈마제어영역(D)은 도 13a에 도시된 바와 같이 유전체(210) 또는 유전체커버부(300)에 의해 구분되는 영역에 종속되지 않고 유전체(210) 또는 유전체커버부(300)의 영역과 별개로 설정될 수 있다.

다음으로, 도 13d 내지 도 13g는 금속선부(700)가 전기적으로 접지된 상태로 설치되는 예를 보여주는 도면이다.

이때, 해당 금속선부(700)는, 적어도 하나 이상의 다른 금속선부(700)와 전기적으로 연결된 상태로 접지될 수 있음은 물론이다.

구체적으로, 도 13d 및 도 13e에 도시된 바와 같이 다수의 금속선부(700)가 전기적으로 연결되어 하나의 플라즈마제어영역(D)을 형성하고 접지되거나 또는 도 13f 및 도 13g에 도시된 바와 같이 다수의 금속선부(700)가 상호 전기적 연결에 의해 하나의 플라즈마제어영역(D)을 형성하고 커패시터(C)를 통해 접지될 수 있다.

상기 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 금속선부(700)에는 커패시터(C)의 초기 셋팅에 따라 접지점 기준 다양한 전위가 형성될 수 있다.

마지막으로, 도 13h는 금속선부(700)에 전원이 인가되는 전원인가상태의 예를 도시한 도면이다.

도 13f에서, 금속선부(700)의 일단은 RF전원과 연결되고 타단은 접지될 수 있다.

상기 도 13h는 각 금속선부(700)들의 전기적 연결상태 및 복수의 금속선부(700)들 사이의 전기적 연결관계의 가능한 조합에 대한 몇 가지 실시예일뿐, 이러한 조합에 한정되는 것은 아니다. 특히, 금속선부(700)가 커패시터(C)와 다양한 조합으로 전기적으로 연결된 경우를 도시하였으나, 가변 인턱터(L)를 통해 구현되는 실시예도 가능함은 물론이다.

마지막으로, 도 14a 및 도 14b는, 적어도 하나의 금속선부(700)가 커패시터(C)와 직렬연결되어 전기적으로 폐루프를 형성하도록 설치되는 예를 도시한 도면이다.

도 14a에 도시된 바와 같이, 개루프패턴을 형성하는 하나의 금속선부(700)가 커패시터(C)와 직렬연결되어 설치되거나, 또는 2개의 금속선부(700)가 금속재질의 연결부(702)를 통해 전기적으로 직렬연결된 후 커패시터(C)와 직렬연결되어 전기적으로 폐루프를 형성하도록 설치될 수 있다.

도 14a과 같이, 하나 이상의 금속선부(700)가 커패시터(C)와 직렬연결되어 전기적 폐루프를 형성한 후 플로팅상태로 설치됨으로써, 전체의 임피던스를 커패시터(C), 즉 VVC로 상향/하향 모두 제어할 수 있는 이점이 있다.

또한, 2 이상의 금속선부(700)가 연결부(702)를 통해 전기적으로 직렬연결되는 경우에도, 커패시터(C)(VVC)를 이용해 상호 임피던스를 제어할 수 있는 이점이 있다.

결과적으로, 도 14a과 같이, 금속선부(700)를 커패시터(C)와 직렬연결하고 플로팅상태로 설치하는 경우, 도 13a 내지 도 13h의 실시예 대비, 영역별 플라즈마 밀도 제어성능이 향상되고, 특히, 2 이상의 금속선부(700)를 전기적으로 연결(common)하였을 때 임피던스제어를 통한 플라즈마 밀도의 균일도를 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 14b의 경우, 금속선부(700)가 인덕터(L)(가변인덕터)와 직렬연결되어 전기적폐루프를 형성한다는 점을 제외하고는 상술한 도 14a의 실시예와 유사하게 구성될 수 있다.

한편, 도 14a의 경우, 금속선부(700)가 커패시터(C)와 직렬연결되어 전기적 폐루프를 형성한 후 플로팅상태로 설치되는 예를 도시하였으나, 금속선부(700)가 커패시터(C)와 직렬연결되어 전기적 폐루프를 형성한 후 바로 접지되거나, 금속선부(700)가 커패시터(C)와 직렬연결되어 전기적 폐루프를 형성한 후 또 다른 커패시터(C)를 통해 접지되거나, 또는 전원이 인가되는 실시예도 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 금속선부(700)들 사이의 연결관계(common, 플라즈마제어영역) 및 전기적 상태를 다양하게 조합함으로써, 영역별 금속선부(700)의 차징량(정전용량)을 하여 해당 영역의 플라즈마 필드를 제어할 수 있고, 금속선부(700)의 스퍼터링효과에 따라 유전체커버부(300)의 파티클 적층을 방지할 수 있다.

다시 말해, 본 발명은 금속선부(700)의 다양한 전기적 상태 및 금속선부(700)들 사이의 다양한 연결형태에 따라 해당 금속선부(700)의 차징량(정전용량)을 다른 영역과 달라지게 할 수 있고, 이러한 금속선부(700)의 차징량(정전용량)에 따라 처리공간내의 플라즈마 필드에 미치는 영향의 정도가 달라지게 될 수 있으며, 결과적으로 처리공간 내의 플라즈마의 제어가 가능해질 수 있다.

특히, 금속선부(700)에 커패시터(C)를 연결하는 경우, 가변커패시터를 적용함으로써 초기 세팅 시나 또는 공정별로 커패시턴스를 용이하게 변경할 수 있고, 더 나아가 모터로 구동되는 가변커패시터의 경우 공정 중 실시간으로 커패시턴스를 제어하는 것도 가능하여 공정 중 실시간으로 금속선부(700)의 차징량(정전용량)을 제어할 수 있는 이점이 있다.

더 나아가, 금속선부(700)에 커패시터(C) 또는 인덕터(L)를 직렬연결하여 플로팅상태로 설치하는 경우, 가변커패시터 또는 가변인덕터를 적용함으로써 초기 세팅 시나 또는 공정별로 커패시턴스 또는 인덕턴스를 용이하게 변경할 수 있고, 더 나아가 모터로 구동되는 가변커패시터(또는 가변인덕터)의 경우 공정 중 실시간으로 커패시턴스(인덕턴스)를 제어하는 것도 가능하여 공정 중 실시간으로 금속선부(700)의 차징량(정전용량)을 제어할 수 있는 이점이 있다.

즉, 본 발명은 각 금속선부(700)들의 전기적 상태(플로팅, 접지, 전원인가)를 달리할 뿐만 아니라, 금속선부(700)들 사이의 전기적 연결(common 여부)을 달리함으로써 다양한 플라즈마제어영역(D)을 형성하고, 각 플라즈마제어영역(D)별로 플라즈마 밀도를 정밀하게 제어할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 각 금속선부(700)들의 전기적 상태(플로팅, 접지, 전원인가) 또는 금속선부(700)들 사이의 전기적 연결을 스위칭하는 스위치부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 스위치부를 통해, 특정 금속선부(700)의 전기적 상태나 금속선부(700)들 사이의 전기적 연결관계가 가변될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 각 금속선부(700)는, 다양한 패턴으로 형성될 수 있으나, 안테나부(500)와의 관계에서 살펴보면 직상부에 위치되는 안테나부(500)와 평면상 수직 또는 경사를 이루도록 설치됨이 가장 바람직하다.

이는, 상기 금속선부(700)와 직상부의 안테나부(500)가 서로 평행을 이루는 경우, 금속선부(700)에 직상부의 안테나부(500)에 의해 유도되는 자기장을 상쇄시키는 역방향의 유도전류가 형성되기 때문이다.

즉, 상기 금속선부(700)와 직상부의 안테나부(500)가 서로 수직을 이루는 경우 금속선부(700)에 유도되는 자기장이 안테나부(500)에 의한 자기장을 방해하지 않으므로, 금속선부(700)와 직상부의 안테나부(500)가 평행하거나 경사를 이루는 것 보다는 서로 수직을 이루도록 배치됨이 바람직하다.

또한, 금속선부(700)가 직상부의 안테나부(500)와 수직을 이루는 경우, 금속선부(700)가 안테나부(500)가 존재하지 않는 영역에도 보다 용이하게 설치될 수 있어, 안테나부(500)가 존재하지 않아 안테나부(500)에 의한 플라즈마 형성이 상대적으로 약한 영역의 플라즈마를 보다 강화시킬 수 있는 부수적인 이점도 존재한다.

한편, 상기 유도전계 플라즈마 처리장치는, 유전체커버부(300)에 대한 히팅을 위하여, 열매체가 흐르는 유로(F)를 형성하는 하나 이상의 열매체유로부(710)를 추가로 포함할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 상술한 금속선부(700)를 이용해 처리공간 내의 플라즈마의 밀도를 제어하여 플라즈마 밀도 균일성을 확보하고, 열매체유로부(710)를 이용해 유전체커버부(300)의 온도를 제어할 수 있다.

종래 유도결합 플라즈마 처리장치는 유전체(210)에 대한 히팅이 필요한 경우, 전기 저항식 히터를 통해 유전체를 가열하는데, 기판처리 중 전기 저항식 히터가 플라즈마에 의해 노이즈의 영향을 받아 히터의 정밀한 온도제어가 어려운 문제점이 있으며, 또한, 플라즈마의 영향으로 인해 히터(코일)의 과열이나 아킹이 발생하고 히터에 흐르는 전류로 인해 처리공간 내의 플라즈마가 영향을 받는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 기판교환 시와 같이 플라즈마 형성이 불필요할 한 상태, 즉 아이들(idle) 상태에서만, 전기 저항식 히터를 사용하는 방법이 적용될 수 있으나, 이러한 방법은 공정 중 히터의 작동이 멈춘 상태가 되어 히터가 공정 시 온도변화를 제어할 수 없는 상태가 되는 문제점이 있다.

본 발명은, 열매체유로부(710)를 포함함으로써 전기 저항식 히터가 아닌 열매체를 이용해 유전체커버부(300)의 온도를 제어할 수 있으므로 히팅 뿐만 아니라 쿨링도 가능하며, 공정 상 필요한 경우 금속선부(700)를 통한 플라즈마 균일도 제어와 함께 열매체유로부(710)를 통한 온도제어를 영역별로 정밀하게 제어할 수 있고 플라즈마에 의한 노이즈나 처리공간 내의 플라즈마에 영향을 주는 문제점 없이 기판처리 중에도 온도제어가 가능한 이점이 있다.

상기 열매체유로부(710)는, 열매체의 흐름을 이용해 유전체커버부(300)의 온도를 제어할 수 있다면 다양한 위치에 다양한 형상으로 설치될 수 있으며 다양한 재질로 이루어질 수 있고, 단일부재로 이루어지거나 또는 복수의 부재의 조합을 통해 구성될 수 있다.

예로서, 상기 열매체유로부(710)는, 유전체(210)의 상측, 유전체(210)의 내부, 또는 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이 중 어느 하나에 설치될 수 있고, 내부에 열매체가 흐를 수 있는 유로(F)가 형성된다면, 원형/각형 등 다양한 형상 및 패턴으로 설치될 수 있고, 세라믹재질 또는 금속재질 등 다양한 재질로 구성될 수 있다.

일 실시예로서, 상기 열매체유로부(710)는, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에서 금속선부(700)의 적어도 일부와 접하도록 설치될 수 있다. 이때, 금속선부(700)는 열매체유로부(710)에서 나오는 열을 유전체커버부(300)로 확산시키기 위한 열확산부재로서도 기능할 수 있다.

이때, 상기 열매체유로부(710)는, 복수개 구비되며, 복수의 열매체유로부(710)들 중 적어도 두 개는, 공통되는 온도제어영역을 형성하기 위하여 서로 유체연통될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 금속선부(700)들 중 적어도 하나는, 공통되는 플라즈마제어영역을 형성하기 위하여 다른 금속선부(700)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이때 금속선부(700)에 의한 플라즈마제어영역과 열매체유로부(710)에 의한 온도제어영역은 서로 독립적으로 정의될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 열매체유로부(710)는 후술하는 복수의 금속유로부(800)들과 동일하거나 유사하게 구성될 수 있고 금속유로부(800)와 동일하거나 유사한 이점을 가질 수 있는 바 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 도 3b 내지 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되는 복수의 금속유로부(800)들을 포함할 수 있다.

상기 복수의 금속유로부(800)들은 열매체가 흐르는 유로(F)를 형성하여, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 설치되어 유전체커버부(300)에 대한 파티클 적층방지 및 처리공간(S) 내의 플라즈마 밀도를 영역별로 제어하기 위한 구성으로, 다양한 구성이 가능하다.

상기 유도전계 플라즈마 처리장치는, 복수의 금속유로부(800)들을 이용해 처리공간 내의 플라즈마의 밀도를 영역별로 제어하여 플라즈마 밀도 균일성을 확보함과 아울러 유전체커버부(300)의 온도를 영역별로 제어할 수 있다.

즉, 본 발명은, 복수의 금속유로부(800)들을 포함함으로써 전기 저항식 히터가 아닌 열매체를 이용해 유전체(210)의 온도를 제어할 수 있으므로, 공정 상 유전체(210)에 대한 온도제어가 필요한 경우 플라즈마 균일도 제어와 함께 유전체(210) 온도제어를 영역별로 정밀하게 제어할 수 있고 플라즈마에 의한 노이즈나 처리공간 내의 플라즈마에 영향을 주는 문제점 없이 기판처리 중에도 온도제어(히팅과 쿨링을 모두 포함)가 가능한 이점이 있다.

상기 복수의 금속유로부(800)들은, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되며 금속재질, 특히 안테나부(500)에 의한 자기장을 차단하지 않는 상자성체 재질(예로서, Cu 또는 Al 재질)로 이루어지는 구성으로 다양한 형상 및 패턴으로 형성될 수 있다.

이때, 각 금속유로부(800)들은, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 다양한 방식으로 설치될 수 있다.

예로서, 각 유전체(210)에 대응되어 하나의 금속유로부(800)가 설치되거나, 또는 하나의 유전체(210)에 복수의 금속유로부(800)들이 대응되어 설치되는 것도 가능하다.

구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 유전체조립체(200)가 N×M 매트릭스 형태의 격자패턴(3×3 매트릭스 형태)으로 분할된 복수의 유전체(210)들을 포함하는 경우, 적어도 하나의 유전체(210)와 대응되는 유전체커버부(300) 사이에는 적어도 두 개의 금속유로부(800)가 대응되어 설치될 수 있다.

다른 예로서, 하나의 금속유로부(800)가 다수의 유전체(210) 또는 다수의 유전체커버부(300)에 걸쳐 설치되는 것도 가능하다. 이때, 상기 금속유로부(800)가 이웃하는 유전체(210)로 넘어가는 경우 금속유로부(800)와 지지프레임(220)은 서로 절연된 상태로 설치되거나 또는 접촉되지 않도록 설치됨이 바람직하다.

또한, 각 금속유로부(800)들은, 도 12에 도시된 바와 같이, 설치 영역별로 서로 다른 패턴으로 이루어질 수 있으며 서로 다른 밀도로 배치될 수 있다.

예로서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 유전체조립체(200)의 꼭지점에 대응되는 영역에 설치되는 4개의 금속유로부(800)들은 제1패턴형상으로 설치되고, 상기 유전체조립체(200)의 변에 대응되는 영역에 설치되는 4개의 금속유로부(800)들은 제2패턴형상으로 설치되며, 상기 유전체조립체(200)의 중앙 영역에 설치되는 1개의 금속유로부(800)는 제3패턴형상으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 하나는, 폐루프패턴을 이룰 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 복수의 금속유로부(800)들은, 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 패턴이 모두 개루프(open-loop)를 이루거나, 또는 도 15에 도시된 바와 같이, 각각의 패턴이 모두 폐루프(closed-loop)를 이룰 수 있으며, 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 금속유로부(800)들 중 일부의 패턴은 폐루프를 나머지의 패턴은 개루프를 이루는 실시예도 가능함은 물론이다.

즉, 상기 금속유로부(800)는, 열매체의 흐름을 이용해 유전체(210)의 온도를 제어할 수 있다면 다양한 위치에 다양한 형상으로 설치될 수 있으며, 단일부재로 이루어지거나 또는 복수의 부재의 조합을 통해 구성될 수 있다.

예로서, 상기 복수의 금속유로부(800)들 각각은, 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 금속유로부(800)는 열매체의 흐름(인렛 및 아웃렛)이 형성되어야 하므로 도 15과 같이 개루프 형태의 패턴을 가짐이 바람직하나, 도 16과 같이 패턴적으로 폐루프를 형성하는 것도 가능하며, 별도의 도체(후술하는 보조연결부재(808))로 개루프의 열린부분을 연결하여 패턴적으로 폐루프를 형성하는 것도 가능함은 물론이다.

한편, 상기 복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 두 개는, 공통되는 온도제어영역을 형성하기 위하여 서로 유체연동 되도록 설치될 수 있다.

복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 두 개가 유체연통되는 경우, 영역별로 온도제어가 가능한 온도제어영역을 형성할 수 있다는 점에 더하여, 열매체의 인입구(inlet) 및 유출구(outlet)을 위한 구조를 단순화할 수 있는 이점이 있다.

예로서, 상기 복수의 금속유로부(800)들은, 도 15에 도시된 바와 같이, 3개의 온도제어영역(L, M, N)을 형성할 수 있다. 여기서 각 온도제어영역(L, M, N)에 속하는 금속유로부(800)들은 서로 유체연통 되도록 설치된다.

한편, 본 발명에서 복수의 금속유로부(800)들은 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 설치되는 바, 금속유로부(800)들 사이의 유체연통은 다양한 방식을 통해 구현될 수 있다.

예로서, 상기 금속유로부(800)는, 피드스루(Feedthrough) 방식으로 유전체(210)를 관통하는 개구(미도시)를 통해 유전체(210) 외부의 연결유로(814, 816)와 연결되어 열매체가 유출입되거나 다른 금속유로부(600)와 연결될 수 있다. 상기 연결유로는, 후술하는 절연유로부일 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치에는 금속유로부(800) 로 열매체가 유입되는 하나 이상의 유입구(Inlet)와 금속유로부(800)로부터 열매체가 유출되는 하나 이상의 유출구(Outlet)가 구비되며, 본 발명은 유전체(210), 유전체커버부(300), 금속유로부(800), 또는 열매체의 온도를 센싱하는 온도센서부(미도시) 및 온도센서부를 통해 모니터링한 온도값을 이용해 유입구를 통해 유입되는 열매체의 온도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 일부가 서로 유체연통하도록 설치됨으로써, 복수의 금속유로부(800)들은, 서로 유체연통되는 복수의 그룹으로 그룹화(복수의 온도제어영역)될 수 있으며 제어부를 통해 그룹화된 온도제어영역에 존재하는 금속유로부(800)로 유입되는 유체의 온도를 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 금속유로부(800)는, 도 3b 내지 도 3f에 도시된 바와 같이, 열매체가 흐르는 유로(F)가 형성되는 금속관부(810)를 포함할 수 있으며, 단면형상이 원형 또는 각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 금속관부(810)는, 내부에 열매체를 위한 유로(F)가 형성되는 구성으로, 상자성체 금속재질로 이루어질 수 있으며, 열매체의 유출입을 위하여 도 15과 같은 개루프패턴으로 설치됨이 바람직하다. 이때, 상기 금속관부(810)는, 일단에 열매체의 유입구(804)가 타단에 열매체의 유출구(806)가 각각 형성될 수 있다.

상기 유로(F)가 개루프패턴으로 형성되는 경우라고 하더라도, 상기 금속유로부(800) 자체는 후술하는 플라즈마제어를 위하여 전기적 폐루프패턴을 이룰 수 있음은 물론이다.

예로서, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 도 12에 도시된 바와 같이, 금속유로부(800)의 개방부 양단을 전기적으로 연결하여 전기적 폐루프를 형성하는 보조연결부재(808)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 보조연결부재(808)는, 금속유로부(800)와 같은 금속재질로 이루어질 수 있으며, 금속유로부(800), 특히 금속관부(810)가 전기적으로 폐루프를 이루도록, 개루프패턴으로 이루어지는 금속유로부(800)의 열린부분(개방부)에 설치될 수 있다.

이를 통해, 금속유로부(800)의 유입구(804) 및 유출구(806)를 통해 열매체는 원활히 유출입되면서도 금속유로부(800)의 패턴을 폐루프패턴을 포함해 보다 다양하게 형성할 수 있고, 후술하는 플라즈마 밀도제어가 보다 용이하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 측면에서, 본 발명의 도면에서 금속유로부(800)가 폐루프패턴으로 도시된 경우, 이는 금속유로부(800) 내부의 유로(F) 자체가 폐루프를 이루는 것이 아닌 금속유로부(800)의 유입구(804) 및 유출구(806)가 상술한 보조연결부재(808)에 의해 연결되어 폐루프패턴을 이루는 것으로 이해될 필요가 있다.

한편, 상기 금속관부(810)의 단면형상이 도 3b에 도시된 바와 같이 원형으로 이루어지는 경우, 상기 금속유로부(800)는 금속관부(810)에서 발생되는 열을 유전체커버부(300)로 효율적으로 확산시키기 위한 열확산블록(820)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 열확산블록(820)은, 금속관부(810)에서 유전체커버부(300)로의 열확산을 위하여 금속관부(810) 및 유전체커버부(300) 사이에 게재되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.

상기 열확산블록(820)은, 금속관부(810)의 하측에 한정되지 않고 금속관부(810)와 유전체커버부(300) 사이의 열전달을 촉진할 수 있다면 금속관부(810)의 상측, 측면 및 하측 등 측면 중 적어도 일부에 접하도록 설치되는 것도 가능하다.

상기 열확산블록(820)은, 금속관부(810)를 따라 설치됨이 바람직하나, 반드시 동일한 패턴으로 설치되어야 하는 것은 아니다. 즉, 상기 열확산블록(820)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 금속관부(810)가 설치되지 않은 영역까지 연장되어 다양한 패턴(예로써, 폐루프패턴)으로 설치될 수 있다. 즉, 상기 금속관부(810)는 열확산블록(820)의 적어도 일부와 중첩되도록 설치된다면 다양한 방식 및 패턴으로 설치될 수 있다.

상기 열확산블록(820)은, 상자성체의 금속재질로 이루어지는 경우, 상술한 금속선부(700)와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있으며, 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있음은 물론이다.

다른 예로서, 상기 금속관부(810)는, 단면이 각형을 이루어 유전체커버부(300)와 면접촉되도록 설치될 수 있다.

상기 금속관부(810)의 단면이 도 3e에 도시된 바와 같이 각형을 이루는 경우 금속관부(810) 자체가 유전체커버부(300)와 면접촉할 수 있으므로, 열매체에서 유전체커버부(300)로의 열전달이 보다 용이하게 이루어질 수 있고 별도의 열확산블록(820)이 생략될 수 있는 이점이 있다.

결론적으로, 본 발명은, 금속유로부(800), 특히 금속관부(810)를 따라 열매체를 흘림으로써 유전체(210), 유전체커버부(300)의 온도를 제어할 수 있다. 본 발명은 전기히터 방식으로 히팅하는 것이 아니므로 플라즈마에 의해 노이즈, 아킹, 과열 등의 문제점이 발생되지 않아, 공정 중에도 열매체에 의한 히팅이나 쿨링이 가능하고 그에 따라 유전체커버부(300)의 온도를 파티클이 발생하지 않으면서 기판처리공정에 최적화된 온도로 유지할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명은, 복수의 금속유로부(800)들을 영역별로 설치함으로써 영역별 온도제어가 정밀하게 수행될 수 있다.

특히, 유도전계 플라즈마 처리장치에서 안테나부(500)에 상대적으로 낮은 파워를 인가하여 공정을 수행하는 경우(예로서, SD 공정(Source Drain 공정)), 안테나부(500)에 낮은 파워가 인가됨에 따라 유전체(210) 및 유전체커버부(300)의 온도가 상대적으로 낮게 형성되어 유전체커버부(300)에 파티클이 크게 발생되기 쉬우므로, 히터를 통한 가열의 필요성이 높아, 본 발명과 같은 열매체를 통한 온도 제어방식이 보다 유용하게 적용될 수 있다.

한편, 상기 금속유로부(800)는 상자성 금속재질로 이루어지므로, 도 17에 도시된 바와 같이, 안테나부(500)에 의해 유도된 자기장에 의해 금속유로부(800)에 유도전류가 형성될 수 있고 그에 따라 공정챔버(100)의 처리공간(S)의 플라즈마 밀도가 가변될 수 있다.

이때, 상술한 복수의 금속유로부(800)들 각각은, 도 13a 내지 도 14b에 도시된 바와 같이, 전기적으로 플로팅(floating)상태, 접지상태, 및 양단에 전원이 인가되는 전원인가상태 중 어느 하나의 상태로 다양한 조합으로 설치될 수 있다.

상기 금속유로부(800)를 통한 처리공간(S) 플라즈마 밀도 제어는, 상술한 금속선부(700)를 이용한 플라즈마 밀도 제어와 동일하거나 유사하게 수행될 수 있는 바, 이하 금속선부(700)와의 차이점을 중심으로 금속유로부(800)에 대해 자세히 설명한다.

상기 복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 하나는, 공통되는 플라즈마제어영역(D)을 형성하기 위하여 다른 금속유로부(800)와 전기적으로 연결될 수 있다.

예로서, 상기 복수의 금속유로부(800)들은, 도 16에 도시된 바와 같이, 4개의 플라즈마제어영역(O, P, Q, R)을 형성할 수 있다. 여기서 각 플라즈마제어영역(O, P, Q, R)에 속하는 금속유로부(800)들은 서로 전기적으로 연결되도록 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에서 복수의 금속유로부(800)들은 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 설치되는 바, 금속유로부(800)의 전기적 연결상태 및 금속유로부(800)들 사이의 전기적 연결은 별도의 연결도체(미도시)를 이용하여 다양한 방식을 통해 구현될 수 있다.

예로서, 상기 금속유로부(800)는, 피드스루(Feedthrough) 방식으로 유전체(210)를 관통하는 개구를 통해 유전체(210) 다른 금속유로부(800)와 전기적으로 연결되거나, 접지되거나, 또는 전원이 인가될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 하나를 다른 금속유로부(800)와 전기적으로 연결시키는 금속재질의 연결부(702)를 추가로 포함할 수 있다.

유전체조립체(200)가 유전체(210)를 지지하는 격자형태의 지지프레임(220)을 포함하는 경우 지지프레임(220)에 의해 금속유로부(800)들의 전기적 연결이 간섭될 수 있는 바, 유전체(210)에 형성되는 개구를 통해 외부회로 또는 다른 금속유로부(800)와 전기적으로 연결될 수 있고, 이때 연결부(702)는 지지프레임(220)과 절연상태로 설치됨이 바람직하다.

이하, 복수의 금속유로부(800)들의 전기적 연결상태는, 상술한 금속선부(700)와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있는 바 자세한 설명은 생략한다.

종합하면, 상기 복수의 금속유로부(800)들은 단순히 유전체(210)나 유전체커버부(300)에 대한 온도제어기능만을 수행하는 것에 더하여, 플라즈마 제어기능을 함께 수행할 수 있다.

그런데, 도 15 및 도 16을 참조하면, 상술한 금속유로부(800)에 의한 플라즈마제어영역(도 16의 O, P, Q, R)과 금속유로부(800)에 의한 온도제어영역(도 15의 L, M, N)은 서로 독립적으로 구획(정의)될 수 있다. 다시 말해, 금속유로부(800)들 사이의 전기적인 연결에 의한 플라즈마제어영역과 금속유로부(800)들 사이의 유체연통에 의한 온도제어영역은 상호 일치될 필요가 없다.

다만, 복수의 금속유로부(800)들에 의한 플라즈마제어영역(O, P, Q, R)과 온도제어영역(L, M, N)이 서로 다르게 구획된 경우, 복수의 금속유로부(800)들은 플라즈마제어영역(O, P, Q, R)의 경계에서는 서로 절연되면서 동시에 온도제어영역(L, M, N)에서는 서로 유체연통 되도록 설치되어야 한다.

이때, 상기 유도전계 플라즈마 처리장치는, 복수의 금속유로부(800)들 중 적어도 두 개를 서로 절연된 상태로 유체연통시키는 절연유로부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 절연유로부는, 플라즈마제어영역 경계에 설치되어 금속유로부(800)들 사이의 절연을 유지하면서 동시에 유체는 연통되도록 하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.

한편, 상술한 바와 같이 각 금속유로부(800)는, 다양한 패턴으로 형성될 수 있으나, 상술한 금속선부(700)와 동일한 이유로, 플라즈마 제어관점에서 안테나부(500)와의 관계에서 살펴보면 직상부에 위치되는 안테나부(500)와 평면상 수직 또는 경사를 이루도록 설치됨이 가장 바람직하다.

한편, 상술한 금속선부(700) 및 금속유로부(800)는, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 다양한 방식으로 설치될 수 있다.

이하, 도 6b 및 도 7을 참조하여, 금속유로부(800)의 설치구조에 대해 설명하나, 이는 금속선부(700)의 설치에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있음은 물론이다.

먼저, 미리 설정된 패턴을 가지는 금속유로부(800)의 유입구(804) 및 유출구(806)는, 각각 유전체(210)를 관통하는 개구를 통해 유입관부(814) 및 유출관부(816)과 유체연통(피드스루방식)되도록 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 위치될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 금속유로부(800)를 유전체(210)에 고정결합시키기 위한 하나 이상의 볼팅부재(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 볼팅부재(미도시)는, 금속유로부(800)를 유전체(210)의 저면에 고정결합하고 금속유로부(800)의 형상유지 및 보강을 위한 마운팅부재로 다양한 형상 및 구조가 가능하다.

변형예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 유전체커버부(300)의 일면에는 금속유로부(800)의 패턴과 대응되는 그루브(305)가 형성될 수 있다.

유전체커버부(300) 일면의 그루브(305) 사이 사이는 다른 영역보다 두껍게 돌출되므로, 그루브(305)에 안착되는 금속유로부(800)를 지지하며 형상을 유지할 수 있다. 이때 유전체커버부(300) 중 돌출영역의 두께(d)는 금속선부(800)의 두께와 동일하거나 유사하게 구성될 수 있다.

금속유로부(800)의 열팽창을 고려하여, 그루브(305)의 폭은 금속유로부(800)의 폭보다 다소 크게 형성됨이 바람직하다.

한편, 유전체커버부(300)로의 열전달효율을 높이기 위해서, 금속선부(700) 및 금속유로부(800)(금속관부(810) 또는 열확산부재(820))는 유전체커버부(300)의 일면과 면접촉 하도록 설치됨이 바람직하다.

상술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 유도전계 플라즈마 처리장치는, 처리공간(S) 플라즈마제어영역별 정밀한 플라즈마 밀도제어가 가능하고 그에 따라 플라즈마 밀도의 균일성을 확보할 수 있으며, 온도제어영역별 온도제어(히팅 및 쿨링) 또한 함께 효과적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 유도전계플라즈마처리장치는, 금속선부(700) 또는 금속유로부(800)가 유전체(210)와 유전체커버부(800) 사이에 설치되는데, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이로 가스가 공급되어 유전체커버부(300)를 통해 처리공간으로 가스가 분사되므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 유전체커버부(300)에 형성되는 가스분사공(H)들은 금속선부(700) 또는 금속유로부(800)와 상하 중첩되지 않는 위치에 형성됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 유도전계플라즈마처리장치는, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 금속선부(700)가 설치되는 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이, 금속선부(700)가 가스에 노출되지 않도록 금속선부(700)를 복개하며 가스와 미반응성 재질(예로서, 테플론, 수지류 등)로 이루어지는 제1커버부재(750)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제1커버부재(750)는 금속선부(700)로 반응성 가스가 침투되지 않도록 유전체커버부(300)와 맞닿는 면에 실링부재가 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1커버부재(750)에는, 가스분사공(H)와 연통되는 다수의 관통홀(752)들이 형성될 수 있다. 제1커버부재(750)의 관통홀(752)를 통해 가스가 유입되어 가스분사공(H)으로 가스가 분사될 수 있다.

다른 측면에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1커버부재(750) 없이, 금속선부(700)의 외측면에는, 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 코팅층(709)이 형성될 수 있고, 이를 통해 금속선부(700)가 가스에 노출되는 것이 방지될 수 있다.

유사하게, 본 발명에 따른 유도전계플라즈마처리장치는, 유전체(210)와 유전체커버부(300) 사이에 금속유로부(800)가 설치되는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 금속유로부(800)가 가스에 노출되지 않도록 금속유로부(800)를 복개하며 가스와 미반응성 재질(예로서, 테플론, 수지류 등)로 이루어지는 제2커버부재(850)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제2커버부재(850)는 금속유로부(800)로 반응성 가스가 침투되지 않도록 유전체커버부(300)와 맞닿는 면에 실링부재가 설치될 수 있다.

또한, 상기 제2커버부재(850)에는, 가스분사공(H)와 연통되는 다수의 관통홀(852)들이 형성될 수 있다. 제2커버부재(850)의 관통홀(852)를 통해 가스가 유입되어 가스분사공(H)으로 가스가 분사될 수 있다.

다른 측면에서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제2커버부재(850) 없이, 금속유로부(800)의 외측면에는, 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 코팅층(809)이 형성될 수 있고, 이를 통해 금속유로부(800)가 가스에 노출되는 것이 방지될 수 있다.

상술한 유도전계플라즈마처리장치는, 특정 기판처리공정에 한정되지 않으며 로드락/언로드락챔버, 이송챔버 등을 포함하는 인라인타입 또는 클러스터타입 등의 다양한 기판처리시스템에 적용될 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 챔버본체 200 : 유전체조립체
300 : 유전체커버부 400 : 기판지지부
500 : 안테나부

Claims

상측에 개구부가 형성되는 챔버본체(100)와;
상기 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 상기 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함하는 유전체조립체(200)와;
상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성되며 상기 유전체(210)의 저면측에 설치되는 유전체커버부(300)와;
상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(400)와;
상기 유전체조립체(200)의 상부 및 상기 유전체(210) 내부 중 어느 하나에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(500)와;
상기 가스분사공(H)을 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 가스공급부(600)와;
상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되는 복수의 금속선부(700)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 금속선부(700)들 각각은, 전기적으로 플로팅(floating)상태, 접지상태, 및 전원이 인가되는 전원인가상태 중 어느 하나의 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스분사공(H)들은, 상기 금속선부(700)와 상하 중첩되지 않는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도전계플라즈마처리장치는,
상기 금속선부(700)가 가스에 노출되지 않도록 상기 금속선부(700)를 복개하며 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 제1커버부재(750)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1커버부재(750)에는, 상기 가스분사공(H)와 연통되는 다수의 관통홀(752)들이 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 금속선부(700)의 외측면에는, 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 코팅층(709)이 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
상측에 개구부가 형성되는 챔버본체(100)와;
상기 개구부를 복개하여 처리공간(S)을 형성하도록 설치되는 하나 이상의 유전체(210)와, 상기 유전체(210)를 지지하는 지지프레임(220)을 포함하는 유전체조립체(200)와;
상기 처리공간(S)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 가스분사공(H)들이 형성되며 상기 유전체(210)의 저면측에 설치되는 유전체커버부(300)와;
상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(400)와;
상기 유전체조립체(200)의 상부 및 상기 유전체(210) 내부 중 어느 하나에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(500)와;
상기 가스분사공(H)을 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 가스공급부(600)와;
상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에 영역별로 설치되며, 열매체가 흐르는 유로(F)를 형성하는 복수의 금속유로부(800)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 7에 있어서,
상기 복수의 금속유로부(800)들 각각은, 전기적으로 플로팅(floating)상태, 접지상태, 및 전원이 인가되는 전원인가상태 중 어느 하나의 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 7에 있어서,
상기 가스분사공(H)들은, 상기 금속유로부(800)와 상하 중첩되지 않는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 7에 있어서,
상기 유도전계플라즈마처리장치는,
상기 금속유로부(800)가 가스에 노출되지 않도록 상기 금속유로부(800)를 복개하며 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 제2커버부재(850)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제2커버부재(850)에는, 상기 가스분사공(H)와 연통되는 다수의 관통홀(852)들이 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 7에 있어서,
상기 금속유로부(800)의 외측면에는, 가스와 미반응성 재질로 이루어지는 코팅층(809)이 형성되는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 가스공급부(600)는,
외부의 가스공급장치와 연결되며 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이로 가스를 공급하는 제1가스공급유로부(610)와, 상기 유전체(210)와 상기 유전체커버부(300) 사이에서 상기 제1가스공급유로(610)를 통해 유입된 가스를 확산시키는 가스확산부(620)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 13에 있어서,
상기 가스확산부(620)는, 상기 제1가스공급유로부(610)와 연통되며 상기 유전체(210) 저면에 결합되는 노즐부(622)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 13에 있어서,
상기 가스확산부(620)는, 상기 유전체(210)의 저면에 결합되며, 수평방향으로 연장형성되어 상기 제1가스공급유로부(610)와 연통되는 다수의 개구부(624a)를 구비하는 하나 이상의 가스확산튜브(624)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.
청구항 13에 있어서,
상기 유도전계플라즈마처리장치는,
상기 지지프레임(220) 중 상기 처리공간(S)에 노출되는 영역을 복개하며 상기 유전체커버부(300)를 상기 지지프레임(220)에 결합시키는 지지프레임커버부(900)를 추가로 포함하며,
상기 가스공급부(600)는, 외부의 가스공급장치와 연결되며 상기 지지프레임커버부(900)에 형성된 개구(902)를 통해 상기 처리공간(S)으로 가스가 분사되도록 가스를 공급하는 제2가스공급유로(630)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전계플라즈마처리장치.