KR20230005579A

KR20230005579A - 유도결합 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR20230005579A
Application number: KR1020210086467A
Authority: KR
Inventors: 홍성재
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2023-01-10

Abstract

본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상측에 개구부(110)가 형성되며, 내부에 처리공간(S)이 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 개구부(110)를 복개하며, 복수의 설치개구들을 형성하는 지지프레임부(510)와, 복수의 상기 설치개구들 각각에 설치되는 복수의 윈도우(520)를 포함하는 윈도우조립체(500)와; 상기 윈도우(520)의 상측에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(600)와; 양단이 각각 상기 지지프레임부(510)의 서로다른 위치에 전기적으로 연결되는 제1도선연결부(700)를 포함하는 유도결합 플라즈마 처리장치를 개시한다.

Description

유도결합 플라즈마 처리장치{Inductively coupled plasma processing apparatus}

본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

유도결합 플라즈마 처리장치는 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.

종래 일반적인 접지상태의 프레임에 윈도우를 지지하여 설치하는 경우, 안테나에 흐르는 전류에 의해 프레임 상부에 유도전류가 발생하여도 접지를 통해 전류가 빠져나가므로 필드에 기여하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 안테나에 전력을 인가하여 안테나로부터 발생한 전자기장이 접지상태의 프레임을 지나면서 필드 기여도가 현저히 감소하여 프레임 하부쪽 필드가 약해져 전체적인 필드의 균일도가 악화되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

더 나아가, 이 경우 프레임 인접 위치에서 필드의 감쇄 또는 간섭현상으로 인해, 전체적으로 균일하고 정밀한 필드 제어가 어려운 문제점이 있다.

또한, 기판의 대면적화에 따라 장치구성이 대형화되면서, 프레임과 복수의 윈도우들 사이의 거리가 멀어짐에 따라 영역간 필드 차이가 커져 필드에 대한 정밀한 제어가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 필드 제어가 용이한 유도결합 플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 상측에 개구부(110)가 형성되며, 내부에 처리공간(S)이 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 개구부(110)를 복개하며, 복수의 설치개구들을 형성하는 지지프레임부(510)와, 복수의 상기 설치개구들 각각에 설치되는 복수의 윈도우(520)를 포함하는 윈도우조립체(500)와; 상기 윈도우(520)의 상측에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(600)와; 양단이 각각 상기 지지프레임부(510)의 서로 다른 위치에 전기적으로 연결되는 제1도선연결부(700)를 포함하는 유도결합 플라즈마 처리장치를 개시한다.

상기 윈도우(520)는, 금속창 또는 유전체창일 수 있다.

상기 제1도선연결부(700)는, 커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.

상기 제1도선연결부(700)는, 서로 직렬로 연결되는 상기 커패시터(C) 및 상기 인덕터(L)를 구비할 수 있다.

상기 지지프레임부(510)는, 평면 상 직사각형을 형성하는 외곽프레임(511)과, 상기 설치개구들이 형성되도록 상기 외곽프레임(511)을 가로질러 서로 교차하도록 설치되는 적어도 하나의 제1교차프레임(512) 및 적어도 하나의 제2교차프레임(513)을 포함하며, 상기 제1도선연결부(700)는, 상기 외곽프레임(511), 상기 제1교차프레임(512) 및 상기 제2교차프레임(513) 중 어느 하나의 서로 다른위치를 전기적으로 연결하도록 설치되거나, 상기 외곽프레임(511), 상기 제1교차프레임(512) 및 상기 제2교차프레임(513) 중 적어도 두개를 전기적으로 연결하도록 설치될 수 있다.

상기 윈도우(520)는, 금속창이며, 상기 지지프레임부(510)와 상기 윈도우(520) 사이를 전기적으로 연결하는 제2도선연결부(800)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 윈도우(520)는, 금속창이며, 복수의 상기 윈도우(520)들 사이를 전기적으로 연결하는 제2도선연결부(800)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제2도선연결부(800)는, 커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.

상기 제2도선연결부(800)는, 서로 직렬로 연결되는 상기 커패시터(C) 및 상기 인덕터(L)를 구비할 수 있다.

상기 윈도우조립체(500)는, 상기 설치개구의 가장자리에서 상기 윈도우(520)와 상기 지지프레임부(510) 사이에 설치되는 절연부(530)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 윈도우조립체(500)는, 외부로부터 공급받는 상기 공정가스가 통과하도록 관통공(521)이 형성되며, 상기 가스분사부(300)는, 상기 지지프레임부(510) 하측에 설치되어, 상기 관통공(521)을 통해 공급되는 상기 공정가스를 상기 처리공간(S)으로 분사하기 위하여 다수의 제1분사공(311)들이 형성되는 제1분사플레이트(310)를 포함할 수 있다.

상기 윈도우조립체(500)는, 외부로부터 공급받는 상기 공정가스가 통과하도록 관통공(521)이 형성되며, 상기 가스분사부(300)는, 상기 윈도우(520)의 하측에 각각 구비되어, 상기 관통공(521)을 통해 공급되는 상기 공정가스를 분사하기 위하여 다수의 제2분사공(321)들이 형성되는 복수의 제2분사플레이트(320)들을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 지지프레임부의 필드 감쇄 또는 간섭현상이 발생하는 필드 취약부를 개선할 수 있는 이점이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 지지프레임부 내의 특정 지점을 전기적으로 연결하여 연결되는 영역 사이의 필드를 서로 균일하게 제어할 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 지지프레임부의 필드 감쇄 또는 간섭현상을 개선함으로써, 전체 필드에 대한 제어가 용이한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 지지프레임부 및 윈도우 사이의 복합적인 연결 및 소자배치를 통해 전체적인 필드의 균일도가 향상되고 필드 제어가 용이한 이점이 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 일실시예의 유도결합 플라즈마 처리장치의 모습을 보여주는 분해사시도이다.
도 2는, 도 1에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 모습을 보여주는 평면도이다.
도 3은, 도 2에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 내부 모습을 보여주는 Ⅲ-Ⅲ 방향 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는, 도 1에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 제1도선연결부의 지지프레임부들 사이의 연결모습을 보여주는 다양한 실시예의 평면도들이다.
도 5a 내지 도 5c는, 도 1에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 소자를 포함한 제1도선연결부의 지지프레임부들 사이의 연결모습을 보여주는 다양한 실시예의 평면도들이다.
도 6a 내지 도 6c는, 도 1에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 제1도선연결부의 지지프레임부들 사이의 연결모습과 제2도선연결부의 윈도우와 지지프레임부들 사이의 연결모습을 보여주는 다양한 실시예의 평면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는, 도 1에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 제1도선연결부의 지지프레임부들 사이의 연결모습과 제2도선연결부의 윈도우들 사이의 연결모습을 보여주는 다양한 실시예의 평면도들이다.
도 8은, 본 발명에 따른 다른실시예의 유도결합 플라즈마 처리장치의 내부 모습을 보여주는 단면도이다.

이하 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상측에 개구부(110)가 형성되며, 내부에 처리공간(S)이 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 개구부(110)를 복개하며, 복수의 설치개구들을 형성하는 지지프레임부(510)와, 복수의 상기 설치개구들 각각에 설치되는 복수의 윈도우(520)를 포함하는 윈도우조립체(500)와; 상기 윈도우(520)의 상측에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(600)와; 양단이 각각 상기 지지프레임부(510)에 전기적으로 연결되는 제1도선연결부(700)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 상기 지지프레임부(510)와 상기 윈도우(520) 사이 및 상기 윈도우(520)들 사이 중 적어도 하나를 전기적으로 연결하는 제2도선연결부(800)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 챔버본체(100)는, 상측에 개구부(110)가 형성되며, 내부에 처리공간(S)이 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 챔버본체(100)는, 처리공간(S)을 형성하기 위한 구성으로서 처리되는 기판(10)의 형상에 대응되는 형상으로서, 일예로 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 챔버본체(100)는, 기판(10)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트(120)가 형성되며, 처리공간(S) 내의 압력제어 및 부산물을 제거하기 위하여 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기관(미도시)을 구비할 수 있다.

또한, 상기 챔버본체(100)는, 상부에 개구부(110)가 형성되어, 후술하는 윈도우조립체(500)가 개구부(110)를 복개하며 구비될 수 있으며, 더 나아가 후술하는 안테나부(600)의 지지, 안테나부(600)에서 형성되는 유도전계의 차폐 등을 위하여 안테나부(600)를 복개하도록 설치되는 상부리드(130)가 탈착가능하게 결합될 수 있다.

상기 기판지지부(200)는, 처리공간(S)에 설치되어 기판(10)이 안착되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 기판지지부(200)는, 공정에 따라서 전원이 인가되거나 접지될 수 있으며, 냉각, 또는 가열을 위한 열전달부재가 설치될 수 있다.

상기 가스분사부(300)는, 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 가스분사부(300)는, 챔버본체(100) 중 개구부(110)를 복개하여 설치되는 윈도우조립체(500)에 설치되어, 상부로부터 윈도우조립체(500)를 관통하여 공급되는 공정가스를 처리공간(S)으로 분사할 수 있다.

한편, 상기 가스분사부(300)는, 윈도우조립체(500)가 설치되는 것을 고려하여, 챔버본체(100)의 상부 측면에 별도로 구비될 수 있음은 또한 물론이다.

일예로, 상기 가스분사부(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 윈도우조립체(500)에 공정가스가 통과하도록 형성되는 관통공(521)으로부터 공정가스를 공급받아 처리공간(S)으로 분사할 수 있다.

이때, 상기 가스분사부(300)는, 상기 윈도우조립체(500) 하측에 설치되어, 상기 관통공(521)을 통해 공급되는 공정가스를 처리공간(S)으로 분사하기 위하여 다수의 제1분사공(311)들이 형성되는 제1분사플레이트(310)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스분사부(300)는, 윈도우(520)의 하측에 각각 구비되어, 관통공(521)을 통해 공급되는 공정가스를 분사하기 위하여 다수의 제2분사공(321)들이 형성되는 복수의 제2분사플레이트(320)들을 추가로 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1분사플레이트(310)는, 윈도우조립체(500)의 하측, 보다 상세하게는 지지프레임부(510)의 저면에 다수의 제1분사공(311)들이 형성되어 설치될 수 있다.

이때, 상기 제1분사플레이트(310)는, 지지프레임부(510)를 통해 형성되는 복수의 설치개구들 및 그에 설치되는 윈도우(520)들에 대응되어 복수의 분사개구(312)들이 형성될 수 있으며, 이로써 관통공(521)을 통해 공급받은 공정가스를 제1분사공(311) 또는 분사개구(312)를 통해 처리공간(S)으로 분사할 수 있다.

한편, 상기 제1분사플레이트(310)는, 다수의 제1분사공(311)들이 지지프레임부(510)에 대응되는 위치에 형성되고, 설치개구들에 대응되는 위치에 분사개구(312)가 형성되는 바, 윈도우(520)를 통과하여 공급되는 공정가스는 제1분사공(311)들을 거치지 못해 균일도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 고려하여, 윈도우(520)의 하측에 각각 구비되어, 관통공(521)을 통해 공급되는 공정가스를 분사하기 위하여 다수의 제2분사공(321)들이 형성되는 복수의 제2분사플레이트(320)들을 포함할 수 있다.

상기 제2분사플레이트(320)는, 윈도우(520)의 하측에 각각 구비되며, 보다 구체적으로는 분사개구(312)에 대응되는 위치인 윈도우(520)의 하측에 구비되어, 윈도우(520)에 형성되는 관통구(521)를 통과하여 공급되는 공정가스를 제2분사공(321)을 통해 처리공간(S)으로 분사할 수 있다.

이때, 상기 제1분사플레이트(310) 및 상기 제2분사플레이트(320)는, 분사되는 공정가스의 균일한 분사를 위하여 각각 제2분사플레이트(320) 및 윈도우조립체(500)와의 사이에 이격공간이 형성되어, 공정가스가 확산되는 공간이 확보될 수 있다.

상기 안테나부(600)는, 윈도우(520)의 상측에 설치되어 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 안테나부(600)는, 공정조건에 따라 다양한 형상 및 패턴으로 설치될 수 있고, 외부의 RF전력을 인가받아 처리공간(S)에 유도전계 플라즈마를 형성할 수 있으며, 윈도우(520)의 상측 뿐만 아니라 내부에 설치될 수도 있다.

예로서, 상기 안테나부(600)는, 설계에 따라 다양한 패턴으로 배치될 수 있으며, 코일이 중앙에서 외곽부까지 나선형 패턴으로 배치되거나, 각 윈도우(520)에 대응되어 설치되는 부재들로 구성될 수 있다.

상기 윈도우조립체(500)는, 개구부(110)를 복개하여 설치되어, 안테나부(600)에 의하여 처리공간(S)에 유도전계를 형성할 수 있도록, 처리공간(S0과 안테나부(500) 사이에 개재된느 구성일 수 있다.

예를 들면, 상기 윈도우조립체(500)는, 복수의 설치개구들을 형성하는 지지프레임부(510)와, 복수의 설치개구들 각각에 설치되는 복수의 윈도우(520)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 윈도우조립체(500)는, 설치개구의 가장자리에서 윈도우(520)와 지지프레임부(510) 사이에 설치되는 절연부(530)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 지지프레임부(510)는, 복수의 설치개구들을 형성하여 설치개구들 각각에 설치되는 윈도우(520)를 지지하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 지지프레임부(510)는, 윈도우(520)의 수 및 구조에 따라서 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있으며, 격자패턴으로 분할된 다수의 윈도우(520)들을 지지하도록, 격자구조의 설치개구들이 형성될 수 있다.

이때, 상기 지지프레임부(510)는, 구조적 강성이 충분한 알루미늄, 알루미늄 합금 등 상자성체이며, 강성이 있는 재질이 사용될 수 있고, 윈도우(520)가 지지되도록 걸림단차(514)가 형성되어 윈도우(520)의 가장자리를 지지할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 지지프레임부(510)는, 평면 상 직사각형을 형성하는 외곽프레임(511)과, 설치개구가 형성되도록 외곽프레임(511)을 가로질러 서로 교차하도록 설치되는 적어도 하나의 제1교차프레임(512) 및 적어도 하나의 제2교차프레임(513)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 외곽프레임(511)은, 개구부(110)에 대응되어 평면 상 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 제1교차프레임(512) 및 제2교차프레임(513)이 설치되어 4개의 설치개구들을 형성할 수 있다.

한편, 이하의 실시예에서는 4개의 설치개구들이 형성되는 지지프레임부(510)에 대하여 예로서 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 직사각형 형상의 외곽프레임(511)이 형성되고, 외곽프레임(511)을 가로방향으로 가로질러 설치되는 적어도 하나의 제1교차프레임(512)과, 외곽프레임(511)을 세로방향으로 가로질러 설치되는 적어도 하나의 제2교차프레임(513)을 포함할 수 있다.

상기 윈도우(520)는, 복수의 설치개구들 각각에 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

예를 들면, 상기 윈도우(520)는, 안테나부(600)에 의하여 처리공간(S)에 유도전계를 형성할 수 있도록 처리공간(S)과 안테나부(600) 사이에 개재되는 유전체일 수 있다.

이때, 상기 윈도우(520)는, 지지프레임부(510)를 통해 형성되는 복수의 설치개구에 대응되는 수로 복수개 구비될 수 있으며, 이를 통해 격자구조와 같은 구조로 형성될 수 있다.

한편, 상기 윈도우(520)는, 안테나부(600)를 통해 처리공간(S)에 유도전계가 형성되도록 하는 구성이면, 어떠한 재질도 적용 가능하며 세라믹, 금속 등이 적용될 수 있다.

예로서, 상기 윈도우(520)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유전체플레이트(523)와, 유전체플레이트(523)에 공정가스가 투과되기 위해 형성되는 관통공(521)과, 윈도우조립체(500)의 온도를 조절하기 위한 유로(522)가 형성될 수 있다.

상기 절연부(530)는, 설치개구의 가장자리에서 윈도우(520)와 지지프레임부(510) 사이에 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

상기 절연부(530)는, 걸림단차(514) 중 윈도우(520)와 지지프레임부(510) 사이에 구비되어, 이들 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있으며, 더 나아가 처리공간(S) 내부의 공정가스 등의 압력이 외부로 누설되지 않도록 실링기능을 추가로 수행할 수 있다.

또한, 실링을 위하여 별도의 오링 등이 설치될 수 있음은 물론이다.

상기 제1도선연결부(700)는, 양단이 각각 지지프레임부(510)에 전기적으로 연결되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

예를 들면, 상기 제1도선연결부(700)는, 양단이 지지프레임부(510)를 다양한 조합 및 구조로 연결함으로써, 연결되는 구성들 간의 공통되는 플라즈마제어영역을 형성하고, 이들의 플라즈마 밀도를 균일하게 제어하도록 유도할 수 있다.

즉, 상기 제1도선연결부(700)는, 대면적화되는 기판(10)에 대한 처리 시, 지지프레임부(510)에 인접한 위치에서 플라즈마 밀도의 감쇄, 가변현상을 방지하고 균일하고 공통된 플라즈마 밀도를 형성하고 제어하도록 유도할 수 있다.

이를 위하여, 상기 제1도선연결부(700)는, 전기적 연결이 가능한 금속선으로서, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 양단이 지지프레임부(510)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 제1도선연결부(700)는, 각각 커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나가 구비될 수 있으며, 이때, 커패시터(C)는, 가변커패시터로서, 플라즈마 밀도의 공진영역을 임피던스의 조절을 통해 매칭할 수 있다.

또한, 상기 인덕터(L)는, 가변인덕터로서, 플라즈마 밀도를 향상시키기 위해 전압을 향상시키는 용도로 활용될 수 있으며, 이를 통해 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다.

한편, 이들 커패시터(C) 및 인덕터(L)는 서로 직렬 또는 병렬, 이들의 조합으로 연결될 수 있으며, 일예로서, 직렬로 연결될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1도선연결부(700)는, 제1교차프레임(512) 또는 제2교차프레임(513)의 양단을 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 상기 제1도선연결부(700)는, 일단이 제1교차프레임(512)에 연결되고, 타단이 제2교차프레임(513)에 연결되도록 설치될 수 있으며, 서로 대향되는 외곽프레임(511) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 상기 제1도선연결부(700)는, 서로 인접하는 외곽프레임(511) 사이를 전기적으로 연결할 수도 있다.

한편, 전술한 바와 같은 연결상태에서, 상기 제1도선연결부(700)는, 가변커패시터(C)를 구비하거나, 가변인덕터(L)를 구비할 수 있으며, 이들의 직렬 조합을 추가적으로 구비할 수 있다.

상기 제2도선연결부(800)는, 지지프레임부(510)와 윈도우(520) 사이 및 윈도우(520)들 사이 중 적어도 하나를 전기적으로 연결하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 윈도우(520)는, 세라믹, 금속 등 다양한 구성이 가능하며 일예로서, 금속창일 수 있다.

상기 제2도선연결부(800)는, 전술한 제1도선연결부(800)와 같이, 가변커패시터(C) 및 가변인덕터(L) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제2도선연결부(800)는, 서로 직렬로 연결되는 가변커패시터(C) 및 가변인덕터(L)를 구비할 수 있다.

한편, 전술한 일실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 윈도우조립체(500)의 지지프레임부(510)가 챔버본체(100)의 개구부(110)에 설치될 수 있으며, 이에 따라 챔버본체(100)와 일예로 접지상태와 같은 전기적 상태를 공유할 수 있다.

이때, 제1도선연결부(700) 및 제2도선연결부(800)를 통한 윈도우조립체(500)의 서로 다른 지점을 연결함으로써 얻어지는 효과에 대하여 설명한다.

먼저 제1도선연결부(700)를 통해 지지프레임부(510)의 서로 다른 지점을 연결하는 경우, 연결지점 사이에 있는 지지프레임부(510) 영역의 필드 제어가 가능한 이점이 있다.

보다 구체적으로, 타 영역보다 필드가 강한 지지프레임부(510) 영역이나 윈도우(520) 영역이 있을 경우, 해당 영역을 사이에 두고 지지프레임부(510) 사이를 도선연결 시, 해당영역과 타영역 간 전체적으로 필드가 균일해지는 효과가 있다.

또한, 후술하는 지지프레임부(510)가 플로팅 상태인 경우에는, 특정구간의 지지프레임(510) 간 연결 시 공진효과를 이용한 필드제어가 가능한 이점이 있다.

예를 들면, 제1도선연결부(700)를 통한 연결을 통해, 특정 A지점과 다른 B지점의 특정구간을 이어주는 폐루프 형성 후 A지점과 B지점을 이어주는 사이에 전술한 바와 같이 가변 커패시터 또는 가변 인덕터 삽입 시, A지점과 B지점 사이의 공진 회로로서 기능하여 공진점을 기준으로 설치된 가변커패시터 또는 가변인덕터의 가변을 통해 임피던스 제어가 가능하게 되어 특정 구간의 필드 밀도를 제어할 수 있는 이점이 있다.

이러한 효과는 지지프레임부(510)가 접지상태일때 또한 마찬가지로 발생할 수 있으나, 보다 바람직하게는 접지에 의한 유도전류의 감쇄 효과가 감쇄되지 않는 플로팅된 지지프레임부(510)에서 더 효과적일 수 있다.

한편, 제2도선연결부(800)를 통한 복수의 윈도우(520)들 사이의 전기적 연결 또한 전술한 효과와 동일한 효과가 있다.

또한, 제2도선연결부(800)를 통한 윈도우(520)와 지지프레임부(510) 사이의 전기적 연결은 전술한 효과 뿐만 아니라, 일반적으로 안테나부(600) 전류인가 시작부분과 끝부분에 발생하는 10%수준의 필드편차로 인한 균일도 개선의 어려움을 플로팅된 지지프레임부(510)와 금속창 윈도우(520) 연결 시, 상부 안테나부(600)에 의해 발생하는 위치별 필드 편차 보정이 가능하여 균일도 개선이 가능한 이점이 있다.

한편, 제1도선연결부(700) 및 제2도선연결부(800)에 가변커패시터 및 가변인덕터 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 공진회로를 구성한 상태에서 공진점을 제어할 수 있으며, 이들의 직렬 연결회로 구성 시, 상대적으로 더 넓은 범위에서 공진점을 제어할 수 있는 이점이 있다.

전술한 실시예에서 제1도선연결부(700)와 제2도선연결부(800)의 연결구성은, 후술하는 도 4a 내지 도 7c에 도시된 실시예들이 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하며, 전술한 일실시예와 동일하게 적용할 수 있는 구성에 대한 중복설명은 생략한다.

본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상측에 개구부(110)가 형성되며, 내부에 처리공간(S)이 형성되는 챔버본체(100)와; 상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와; 상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와; 상기 개구부(110)의 가장자리에 설치되는 리드프레임부(400)와; 상기 리드프레임부(400)에 설치되며 복수의 설치개구들을 형성하는 지지프레임부(510)와, 복수의 상기 설치개구들 각각에 설치되는 복수의 윈도우(520)를 포함하는 윈도우조립체(500)와; 상기 윈도우(520)의 상측에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(600)를 포함하며, 상기 지지프레임부(510)는, 상기 리드프레임부(400)에 전기적으로 플로팅(floating)상태로 설치된다.

이때, 상기 챔버본체(100), 기판지지부(200), 가스분사부(300) 및 안테나부(600) 구성에 대하여는 전술한 일실시예와 동일하게 적용 가능하므로 중복설명은 생략한다.

상기 윈도우조립체(500)는, 챔버본체(100)의 개구부(110)에 설치되는 리드프레임부(400)에 설치될 수 있다.

즉, 상기 윈도우조립체(500)는, 가장자리를 구성하는 지지프레임부(510)가 리드프레임부(400)에 지지되어 설치될 수 있으며, 이들 사이가 전기적으로 절연될 수 있다.

상기 리드프레임부(400)는, 개구부(110)의 가장자리에 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이때, 상기 리드프레임부(400)는, 챔버본체(100)에 설치되어 챔버본체(100)와 전기적 상태를 공유할 수 있으며, 보다 구체적으로는 접지상태일 수 있다.

예를 들면, 상기 리드프레임부(400)는, 개구부(110)의 가장자리에 설치되는 리드프레임(410)과, 리드프레임(410)과 윈도우조립체(500) 사이에 설치되는 리드프레임절연부(420)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 리드프레임(410)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지지프레임부(510)에 대응되는 직사각형의 평면 형상을 가지고 내측면에 지지프레임부(510)가 지지되고, 저면에 제1분사플레이트(310)가 설치되는 지지단차(411)가 형성될 수 있다.

상기 리드프레임절연부(420)는, 지지단차(411)에 지지되는 지지프레임부(510)과 리드프레임(410) 사이를 전기적으로 절연하기 위하여 구비되는 구성으로서, 보다 구체적으로는 지지단차(411)에 지지되도록 리드프레임(410) 내측면에 배치되어, 지지프레임부(510)의 측면을 리드프레임(410)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.

한편, 상기 리드프레임부(400)는, 지지단차(411)에 지지되는 지지프레임부(510)의 저면과 지지단차(411) 사이에 배치되어, 처리공간(S)으로부터 외부로의 공정가스 누출을 방지할 수 있는 실링부재를 추가로 구비될 수 있다.

이때, 상기 지지프레임부(510)는, 리드프레임부(400)에 설치되며, 전기적으로는 플로팅(floating)상태로 설치될 수 있다.

이때, 플로팅상태는, 인위적인 전위를 설정하지 않은 상태를 의미하는 것으로서, 지지프레임부(510)에 설치되는 윈도우(520)들과, 지지프레임부(510)가 설치되는 리드프레임부(400)와 전기적으로 연결되지 않은 상태에서 플로팅상태로 설치될 수 있다.

한편, 상기 지지프레임부(510)는, 전기적으로 다른 구성요소와 연결되지 않은 상태에서 플로팅상태로 설치되거나, 후술하는 바와 같이, 제1도선연결부(700) 또는 제2도선연결부(800), 이들에 포함되는 커패시터, 인덕터와 같은 소자와 연결된 상태에서 플로팅상태로 설치될 수 있다.

상기 지지프레임부(510)의 플로팅상태에 따른 효과로서, 플로팅 상태로 설치되어 고주파 안테나부(600)에 흐르는 전류에 의해 상면에 와전류가 발생하고, 와전류가 윈도우(520) 측면 및 하면을 통과해서 상면으로 돌아오는 루프전류를 발생시킬 수 있는 바, 이 과정에서 지지프레임부(510)의 하면을 흐르는 전류에 의해 처리공간(S) 내에 유도전계를 형성함으로써 플라즈마 생성에 기여하여, 플라즈마 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 종래 접지상태의 지지프레임부의 경우 지지프레임부의 필드저하를 고려한 균일한 플라즈마 형성을 위해 지지프레임부의 패턴 자유도 설계에 제한이 있으나, 지지프레임부(510)가 플로팅되는 경우 다양한 박막 패턴 또는 가스유동에 따라 상대적으로 높은 설계 자유도를 가지고 최적의 지지프레임부(510) 설계 및 디자인이 가능한 이점이 있다.

더 나아가, 지지프레임부(510)의 경우 대면적 설비일수록 구조 및 강성확보를 위해 보다 많은 영역의 분할이 필요하나, 종래 이러한 분할은 지지프레임부(510)에 의한 필드 간섭 및 상쇄를 유도하는 문제점이 있고, 이에 반해, 플로팅된 지지프레임부(510)는 안테나부(600)의 필드 투과율을 높여 플라즈마 효율을 높이고 지지프레임부(510)에 의한 필드 상쇄 및 간섭효과를 감소하는 이점이 있다.

상기 제1도선연결부(700)는, 양단이 각각 플로팅 상태로 설치되는 지지프레임부(510)에 전기적으로 연결되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

이를 위하여, 상기 제1도선연결부(700)는, 전기적 연결이 가능한 금속선으로서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 양단이 지지프레임부(510)에 연결될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1도선연결부(700)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1교차프레임(512) 또는 제2교차프레임(513)의 양단을 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 상기 제1도선연결부(700)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 일단이 제1교차프레임(512)에 연결되고, 타단이 제2교차프레임(513)에 연결되도록 설치될 수 있으며, 서로 대향되는 외곽프레임(511) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 연결상태에서, 상기 제1도선연결부(700)는, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 가변커패시터(C)를 구비하거나, 가변인덕터(L)를 구비할 수 있으며, 이들의 직렬 조합을 추가적으로 구비할 수 있다.

상기 제2도선연결부(800)는, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 플로팅 상태의 지지프레임부(510)와 윈도우(520) 사이를 전기적으로 연결할 수 있으며, 단순 연결뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 가변커패시터(C) 및 가변인덕터(L) 중 적어도 하나, 이들의 직병렬 조합 또한 적용 가능하다.

한편, 이 경우에도 상기 제2도선연결부(800)는, 일단이 전술한 제1교차프레임(512), 제2교차프레임(513) 및 외곽프레임(511) 어느 곳에도 연결될 수 있으며, 타단이 윈도우(520)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제2도선연결부(800)는, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 윈도우(520)들 사이를 전기적으로 연결할 수 있으며, 단순 연결뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 가변커패시터(C) 및 가변인덕터(L) 중 적어도 하나, 이들의 직병렬 조합 또한 적용 가능하다.

한편, 이 경우에도 상기 제2도선연결부(800)는, 이웃하는 윈도우(520)들 사이를 각각 연결하거나, 대각방향의 윈도우(520)들 사이를 연결하는 등 다양한 조합으로 연결할 수 있음은 또한 물론이다.

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: 기판지지부
300: 가스분사부 500: 윈도우조립체
600: 안테나부 700: 제1도선연결부
800: 제2도선연결부

Claims

상측에 개구부(110)가 형성되며, 내부에 처리공간(S)이 형성되는 챔버본체(100)와;
상기 챔버본체(100)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지부(200)와;
상기 처리공간(S)으로 공정가스를 분사하는 가스분사부(300)와;
상기 개구부(110)를 복개하며, 복수의 설치개구들을 형성하는 지지프레임부(510)와, 복수의 상기 설치개구들 각각에 설치되는 복수의 윈도우(520)를 포함하는 윈도우조립체(500)와;
상기 윈도우(520)의 상측에 설치되어 상기 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(600)와;
양단이 각각 상기 지지프레임부(510)의 서로 다른 위치에 전기적으로 연결되는 제1도선연결부(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우(520)는,
금속창 또는 유전체창인 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1도선연결부(700)는,
커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1도선연결부(700)는,
서로 직렬로 연결되는 상기 커패시터(C) 및 상기 인덕터(L)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지지프레임부(510)는,
평면 상 직사각형을 형성하는 외곽프레임(511)과, 상기 설치개구들이 형성되도록 상기 외곽프레임(511)을 가로질러 서로 교차하도록 설치되는 적어도 하나의 제1교차프레임(512) 및 적어도 하나의 제2교차프레임(513)을 포함하며,
상기 제1도선연결부(700)는,
상기 외곽프레임(511), 상기 제1교차프레임(512) 및 상기 제2교차프레임(513) 중 어느 하나의 서로 다른위치를 전기적으로 연결하도록 설치되거나, 상기 외곽프레임(511), 상기 제1교차프레임(512) 및 상기 제2교차프레임(513) 중 적어도 두개를 전기적으로 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우(520)는, 금속창이며,
상기 지지프레임부(510)와 상기 윈도우(520) 사이를 전기적으로 연결하는 제2도선연결부(800)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우(520)는, 금속창이며,
복수의 상기 윈도우(520)들 사이를 전기적으로 연결하는 제2도선연결부(800)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 제2도선연결부(800)는,
커패시터(C) 및 인덕터(L) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제2도선연결부(800)는,
서로 직렬로 연결되는 상기 커패시터(C) 및 상기 인덕터(L)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우조립체(500)는,
상기 설치개구의 가장자리에서 상기 윈도우(520)와 상기 지지프레임부(510) 사이에 설치되는 절연부(530)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우조립체(500)는,
외부로부터 공급받는 상기 공정가스가 통과하도록 관통공(521)이 형성되며,
상기 가스분사부(300)는,
상기 지지프레임부(510) 하측에 설치되어, 상기 관통공(521)을 통해 공급되는 상기 공정가스를 상기 처리공간(S)으로 분사하기 위하여 다수의 제1분사공(311)들이 형성되는 제1분사플레이트(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우조립체(500)는,
외부로부터 공급받는 상기 공정가스가 통과하도록 관통공(521)이 형성되며,
상기 가스분사부(300)는,
상기 윈도우(520)의 하측에 각각 구비되어, 상기 관통공(521)을 통해 공급되는 상기 공정가스를 분사하기 위하여 다수의 제2분사공(321)들이 형성되는 복수의 제2분사플레이트(320)들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.