KR100641840B1

KR100641840B1 - Shower head and Plasma processing apparatus adopting the same

Info

Publication number: KR100641840B1
Application number: KR1020050032184A
Authority: KR
Inventors: 이승호; 여정범; 김명호; 이혁범; 권순기; 장경환
Original assignee: (주)아이씨디
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-03
Also published as: KR20060110046A

Abstract

본 발명은, 플라즈마 처리장치의 챔버 내에서 베이스 전극 및 배플 전극 하부에 나란하게 배열되며, 피처리 기판에 대해 반응가스를 분사하기 위해 상면에서 하면까지 복수의 분사홀이 형성된 분사홀 형성영역(H)을 가지는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드에 있어서, 상기 분사홀 형성영역(H)의 면적이 상기 피처리 기판의 면적보다 작도록, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선이 상기 피처리 기판의 외곽선 보다 안쪽에 위치하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드 및 그에 따른 플라즈마 처리장치를 개시한다.According to the present invention, an injection hole forming region (H) is arranged side by side under a base electrode and a baffle electrode in a chamber of a plasma processing apparatus, and has a plurality of injection holes formed from an upper surface to a lower surface in order to inject reaction gas onto a substrate to be processed (H). In the shower head for a plasma processing apparatus having an (2)), the outline of the injection hole forming area (H) is the outline of the substrate to be treated so that the area of the injection hole forming region (H) is smaller than the area of the substrate to be processed Disclosed are a shower head for a plasma processing apparatus, and a plasma processing apparatus.

플라즈마처리, 샤워헤드 Plasma Treatment, Shower Head

Description

샤워헤드 및 이를 채용한 플라즈마 처리장치{Shower head and Plasma processing apparatus adopting the same}Shower head and plasma processing apparatus adopting the same

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤워헤드를 채용한 플라즈마 처리장치의 구성을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus employing a showerhead according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤워헤드의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.2 is a plan view schematically showing the configuration of a showerhead according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤워헤드의 효과에 따른 에슁율을 측정하기 위해 기판의 각 부분을 구획한 예를 도시한 평면도이다.Figure 3 is a plan view showing an example of partitioning each part of the substrate in order to measure the rate of absorption according to the effect of the showerhead according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 샤워헤드의 에슁 균일도를 종래의 플라즈마 처리장치와 대비하여 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the uniformity uniformity of the showerhead according to a preferred embodiment of the present invention compared to the conventional plasma processing apparatus.

본 발명은 플라즈마 처리장치 내에 설치되는 샤워헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 처리장치 내에서 처리되는 피처리물에 대하여 가스를 균일하게 분배할 수 있도록 구조가 개선된 샤워헤드에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 샤워헤드를 채용한 플라즈마 처리장치에 관한 것이기도 하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a showerhead installed in a plasma processing apparatus, and more particularly, to a showerhead having an improved structure to uniformly distribute gas to a workpiece to be processed in the plasma processing apparatus. The present invention also relates to a plasma processing apparatus employing such a shower head.

최근 반도체 소자, LCD, 유기EL, PDP(Plasma Display Panel) 등의 구성부품들은 그 구조가 더욱 정밀해지고 있는데, 이렇게 정밀한 구성부품들의 제조 공정 또는 재생 공정을 위해서 일반적으로 플라즈마 처리장치가 사용되고 있다.Recently, the components of semiconductor devices, LCDs, organic ELs, plasma display panels (PDPs), etc. are becoming more precise. Plasma processing apparatuses are generally used for manufacturing or regenerating the precise components.

종래의 플라즈마 처리 장치는 유도성 결합 플라즈마 소스(Inductively coupled plasma source), 마이크로파 플라즈마 소스(Microwave plasma source), 또는 용량성 결합 플라즈마 소스(Capacitively coupled plasma source) 등을 사용하며, 일반적으로 용량 결합형 평판 플라즈마 처리 장치가 널리 사용된다.Conventional plasma processing apparatus uses an inductively coupled plasma source, a microwave plasma source, or a capacitively coupled plasma source, and generally a capacitively coupled plate. Plasma treatment devices are widely used.

용량 결합형 평판 플라즈마 처리 장치는, 챔버 내에 마주보는 한 쌍의 평판 전극(상부 및 하부 전극)이 설치된다. 진공 펌프 등에 의해 챔버 내부의 진공도를 최대한 높여 챔버 내의 불순물을 제거한 다음, 챔버 내로 처리 가스를 투입하여 적절한 압력으로 유지시키고, 전극 중 적어도 한쪽에 고주파 전압을 인가함으로써 플라즈마를 형성시켜 기판과 같은 피처리물에 대해 코팅, 에칭(etching), 에슁(ashing), 클리닝 등을 수행한다.In the capacitively coupled plate plasma processing apparatus, a pair of plate electrodes (upper and lower electrodes) facing each other are provided in the chamber. A vacuum pump or the like is used to increase the degree of vacuum inside the chamber to remove impurities in the chamber, and then a processing gas is introduced into the chamber to maintain an appropriate pressure, and a plasma is formed by applying a high frequency voltage to at least one of the electrodes, thereby treating the object as a substrate. Coating, etching, ashing, cleaning and the like are performed on the water.

일반적으로, 상기 반응가스는 외부로부터 챔버 내부로 투입되어 상부 전극 하부에 위치하는 샤워헤드에 의해 피처리 기판 위로 분사되도록 구성된다. 이렇게 분사된 가스는 챔버 내부의 각 코너부에 위치하는 배출구를 통해 배기된다. 그런데, 이러한 가스의 분사 및 흐름은 피처리 기판의 에칭 또는 에슁에 상당한 영향을 미치는 것으로 드러났다.In general, the reaction gas is configured to be injected into the chamber from the outside and sprayed onto the substrate to be processed by a shower head positioned below the upper electrode. The gas injected in this way is exhausted through the outlet located in each corner part inside a chamber. However, the injection and flow of these gases has been found to have a significant effect on the etching or etching of the substrate to be processed.

구체적으로, 종래의 샤워헤드에는 전면에 걸쳐 일정간격으로 분사홀이 형성되어 있으며, 상기 분사홀 형성된 영역은 피처리 기판의 크기보다 크므로 피처리 기판 전체를 커버하게 된다. 따라서, 분사홀 형성 영역의 일부는 배출구가 위치한 영역과 중첩된다. 이러한 분사홀의 형성 구조는 배출구 부근에서 처리 가스의 집중을 유발하여 반응가스의 밀도를 높임으로써 피처리 기판의 과도 에칭을 야기한다.Specifically, in the conventional shower head, injection holes are formed at predetermined intervals over the entire surface, and the area formed with the injection holes is larger than the size of the substrate to be treated to cover the entire substrate. Therefore, part of the injection hole forming region overlaps with the region where the discharge port is located. Such a formation structure of the injection hole causes concentration of the processing gas in the vicinity of the discharge port, thereby increasing the density of the reaction gas, thereby causing excessive etching of the substrate to be processed.

상기와 같은 구성에 있어서, 샤워헤드의 중심부(곧, 피처리 기판의 중심부)에서의 가스의 유동 속도는 샤워헤드의 가장자리(곧, 배출구 형성 위치)에서의 가스의 유동 속도와 많은 차이를 보이게 된다. 즉, 이러한 위치에 따른 속도 편차는 가스의 균일한 흐름이 보장되지 않는 것을 의미하고, 그에 따라 기판은 균일하게 에칭/에슁되지 못하고 국부적으로 과에칭이 발생하기도 한다.In the above configuration, the flow rate of the gas at the center of the showerhead (that is, the center of the substrate to be processed) has a large difference from the flow rate of gas at the edge of the showerhead (that is, the outlet opening position). . That is, the velocity deviation according to this position means that a uniform flow of gas is not guaranteed, and thus the substrate is not uniformly etched / etched and local overetching may occur.

이러한 현상은 기판의 장변과 단변 상호간에 있어서도 큰 차이를 발생시킨다. 즉, 통상적인 LCD 기판의 경우 정사각형이 아닌 장변과 단변의 모서리를 가진 직사각형 모양을 이루고 있으므로 그에 따라 샤워헤드 역시 직사각형 모양을 가지게 된다. 이 경우, 샤워헤드의 중심부로부터 분사된 가스가 기판의 단변을 거쳐 배출구로 향하는 경로는 장변을 거쳐 배출구로 향하는 경로보다 길다. 따라서, 기판의 단변 가장자리에서 가스의 유동속도 및 밀도가 증가하게 되어, 결과적으로 재반응에 의해 과에칭이 발생하게 된다.This phenomenon also causes a large difference between the long and short sides of the substrate. That is, in the case of a conventional LCD substrate, since the rectangular shape having a long side and a short side edge is not square, the shower head also has a rectangular shape accordingly. In this case, the path of the gas injected from the center of the shower head to the outlet via the short side of the substrate is longer than the path toward the outlet via the long side. Thus, the flow rate and density of the gas at the short side edge of the substrate increases, resulting in over-etching due to re-reaction.

통상적으로, 기판의 에칭 균일도는 10% 이내의 오차가 요구되지만, 상기와 같은 문제점들로 인해 기판의 에칭 균일도는 15~20%를 초과하는 것이 보통이다. 특히, 최근에는 LCD 기판 등이 점차 대형화되는 추세에 있으므로 이러한 불균일은 더욱 심각한 결과를 초래한다. 결론적으로, 샤워헤드로부터 분사되는 가스가 균일하 게 유동되도록 함으로써 기판의 에칭 균일도를 허용 범위 내로 보장할 수 있는 방안이 요구된다.Typically, the etching uniformity of the substrate requires an error within 10%, but the etching uniformity of the substrate generally exceeds 15 to 20% due to the above problems. In particular, in recent years, since the LCD substrate and the like is gradually increasing in size, such nonuniformity causes more serious results. In conclusion, there is a need for a method of ensuring the uniformity of etching of the substrate by allowing the gas injected from the showerhead to flow uniformly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 기판의 장변과 단변 가장자리에서의 분사홀 형성밀도를 달리하여 가스가 균일하게 분포되도록 함으로써 피처리물의 에칭/에슁 균일도를 향상시킬 수 있도록 개선된 플라즈마 처리장치용 샤워헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and improves the etching / etch uniformity of the workpiece by varying the injection hole formation density at the long side and the short side of the substrate so that the gas is uniformly distributed. It is an object of the present invention to provide a showerhead for a plasma processing apparatus.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 샤워헤드를 채용한 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus employing the shower head as described above.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 샤워헤드는, 플라즈마 처리장치의 챔버 내에서 베이스 전극 및 배플 전극 하부에 나란하게 배열되며, 피처리 기판에 대해 반응가스를 분사하기 위해 상면에서 하면까지 복수의 분사홀이 형성된 분사홀 형성영역(H)을 가지는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드에 있어서,In order to achieve the above object, a shower head for a plasma processing apparatus according to the present invention is arranged in parallel to a base electrode and a baffle electrode in a chamber of a plasma processing apparatus, and to inject a reaction gas to a substrate to be processed. In the shower head for a plasma processing apparatus having an injection hole forming region (H) in which a plurality of injection holes are formed from an upper surface to a lower surface,

상기 분사홀 형성영역(H)의 면적이 상기 피처리 기판의 면적보다 작도록, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선이 상기 피처리 기판의 외곽선 보다 안쪽에 위치한다.The outline of the injection hole forming region H is positioned inside the outline of the substrate so that the area of the injection hole forming region H is smaller than the area of the substrate to be processed.

바람직하게, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선 코너부는 상기 플라즈마 처리장치 내부의 코너부에 위치하는 배출구와 중첩되지 않도록 테이핑 또는 라운드 형상을 이룬다.Preferably, the outer corners of the injection hole forming region H have a tapered or rounded shape so as not to overlap with the discharge holes located in the corners of the plasma processing apparatus.

더욱 바람직하게, 상기 분사홀 형성영역(H)은, 상기 피처리 기판의 장변 및 단변에 각각 대응하는 장변(L)과 단변(S)을 가지고, 상기 단변(S)에 있어서, 중심을 지나는 장축(La) 부근의 중앙부(S1)에서부터 그 주변부(S2)로 갈수록 분사홀의 형성 밀도가 증가한다.More preferably, the injection hole forming region H has a long side L and a short side S respectively corresponding to the long side and the short side of the substrate to be processed, and the long side passing through the center in the short side S. The formation density of the injection holes increases from the central portion S1 near La to the peripheral portion S2.

더욱 바람직하게, 상기 분사홀 형성밀도는 불연속적으로 증가하거나 또는 연속적으로 증가하게 된다.More preferably, the injection hole formation density is increased discontinuously or continuously.

본 발명에 따르면, 상기 샤워헤드의 가장자리에는 폐쇄형 실링홈이 형성되며, 상기 실링홈에 실링부재가 개재된 채로 상기 베이스 전극에 결합되도록 된다.According to the present invention, a closed sealing groove is formed at an edge of the shower head, and is coupled to the base electrode with a sealing member interposed in the sealing groove.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상부 덮개와 하부 본체로 구성되며 피처리 기판을 수용하는 챔버; 상기 상부 덮개 하부에 위치하며 외부의 가스 공급부로부터 공급되는 반응가스가 유입되기 위한 가스통로가 형성된 베이스 전극과, 상기 베이스 전극으로부터 소정 간격 이격되어 하부에 배열되며, 상기 베이스 전극의 가스통로를 통해 유입된 반응가스가 통과되도록 복수의 관통공이 형성된 배플 전극과, 상기 배플 전극으로부터 소정 간격 이격되어 하부에 배열되며 상기 배플 전극의 관통공을 통과한 반응가스를 상기 피처리 기판에 분사하는 복수의 분사홀이 형성된 분사홀 형성영역(H)을 가지는 샤워헤드를 포함하는 상부 전극 조립체; 상기 하부 본체의 바닥에 위치하는 하부 전극; 및 상기 챔버 내의 코너부에 위치하여 반응가스를 배출시키는 배출구;를 포함하고, 상기 분사홀 형성영역(H)의 면적이 상기 피처리 기판의 면적보다 작도록, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선이 상기 피처리 기판의 외곽선 보다 안쪽에 위치하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, the chamber is composed of an upper cover and a lower body for receiving a substrate to be processed; A base electrode disposed under the upper cover and formed with a gas passage through which a reaction gas supplied from an external gas supply part flows, and spaced apart from the base electrode by a predetermined distance, and flows through the gas passage of the base electrode; A plurality of injection holes for injecting a baffle electrode formed with a plurality of through holes so as to pass through the reaction gas, and a reaction gas arranged at a lower distance from the baffle electrode and passed through the through holes of the baffle electrode to the substrate to be processed. An upper electrode assembly including a shower head having the injection hole forming region H formed therein; A lower electrode positioned at the bottom of the lower body; And a discharge port disposed at a corner of the chamber to discharge the reaction gas, wherein the area of the injection hole forming area H is smaller than the area of the substrate to be processed. A plasma processing apparatus having an outline positioned inward of an outline of the substrate to be processed is provided.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 개략적인 구성을 보여준다.1 shows a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는, 상부 덮개(10)와 하부 본체(20)로 구성되는 챔버(100)를 포함한다. 상기 챔버(100) 내에는 피처리 기판이 투입되며, 실링에 의해 밀폐된 채로 내부가 진공 상태로 유지될 수 있다.Referring to the drawings, the plasma processing apparatus according to the present embodiment includes a chamber 100 including an upper cover 10 and a lower main body 20. The substrate to be processed is introduced into the chamber 100, and the inside of the chamber 100 may be maintained in a vacuum state while being sealed by a sealing.

상기 챔버(100) 내에는 반응가스에 의해 플라즈마를 발생시키기 위한 전극들이 설치되는데, 구체적으로 상부 덮개(10) 하부에는 상부 전극 조립체(30)가 위치하고, 하부 본체(20)의 바닥에는 하부 전극(40)이 구비된다.Electrodes for generating plasma by the reaction gas are installed in the chamber 100. Specifically, an upper electrode assembly 30 is disposed below the upper cover 10, and a lower electrode is disposed on the bottom of the lower body 20. 40).

상기 상부 전극 조립체(30)는, 상기 상부 덮개(10) 하부에 위치하는 베이스 전극(31)과, 상기 베이스 전극(31)으로부터 소정 간격 이격되어 하부에 배열되는 배플 전극(32)과, 상기 배플 전극(32)으로부터 소정 간격 이격되어 하부에 배열되는 샤워헤드(33)를 포함한다. 상기 베이스 전극(31)과 배플 전극(32) 사이 및 상기 배플 전극(32)과 샤워헤드(33) 사이의 간격을 유지시키는 동시에 배플 전극(32) 및 샤워헤드(33)를 각각 지지하기 위해 이들 사이에는 복수의 스페이서(51)(52)가 결합된다.The upper electrode assembly 30 may include a base electrode 31 positioned below the upper cover 10, a baffle electrode 32 spaced apart from the base electrode 31 by a predetermined interval, and the baffle; The shower head 33 is spaced apart from the electrode 32 by a predetermined distance. To maintain the spacing between the base electrode 31 and the baffle electrode 32 and between the baffle electrode 32 and the showerhead 33 while supporting the baffle electrode 32 and the showerhead 33 respectively. A plurality of spacers 51 and 52 are coupled therebetween.

상기 베이스 전극(31)에는 외부에 있는 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 반응가스가 유입되기 위한 가스통로(31a)가 형성되어 있으며, 이것은 챔버(100)의 상부 덮개(10)에 형성된 가스주입구(10a)와 연결되어 있다. 따라서, 상기 가스 주입구(10a)와 가스통로(31a)를 통해 외부로부터 공급된 반응가스는 배플 전극(32)으로 향한다. 상기 베이스 전극(31)은 세라믹 또는 엔지니어링 플라스틱과 같은 절연체(56)에 의해 그 가장자리가 지지된다.The base electrode 31 is formed with a gas passage 31a for introducing a reaction gas supplied from an external gas supply unit (not shown), which is a gas inlet formed in the upper cover 10 of the chamber 100. It is connected with 10a. Therefore, the reaction gas supplied from the outside through the gas injection port 10a and the gas passage 31a is directed to the baffle electrode 32. The base electrode 31 is supported at its edge by an insulator 56 such as ceramic or engineering plastic.

또한, 상기 베이스 전극(31)에는 미도시된 외부 전원으로부터 고주파 전압이 인가되며, 이것은 배플 전극(32)으로 전달된다.In addition, a high frequency voltage is applied to the base electrode 31 from an external power source (not shown), which is transmitted to the baffle electrode 32.

상기 배플 전극(32)은 예컨대, 그 가장자리에 형성된 체결공에 볼트(53) 등의 체결수단이 결합됨으로써 상기 베이스 전극(31)에 고정될 수 있다.For example, the baffle electrode 32 may be fixed to the base electrode 31 by coupling fastening means such as a bolt 53 to a fastening hole formed at an edge thereof.

또한, 비록 도면에는 상세히 도시되지 않았으나, 상기 배플 전극(32)에는 복수의 관통공이 형성되어 있으며, 상기 베이스 전극(31)을 통해 유입된 반응 가스는 이를 통과해 그 하부로 유동한다.In addition, although not shown in detail in the drawing, a plurality of through holes are formed in the baffle electrode 32, and the reaction gas flowing through the base electrode 31 flows through the bottom thereof.

본 발명에 따른 샤워헤드(33)는 배플 전극(32)의 하부에 나란하게 배열되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 그 가장자리부를 따라 복수의 체결공(301)이 형성되 어 있으며, 이 체결공(301)에 볼트(54)와 같은 체결수단을 결합함으로써 베이스 전극(31)에 고정된다.Shower head 33 according to the present invention is arranged side by side under the baffle electrode 32, a plurality of fastening holes 301 are formed along the edge portion thereof, as shown in FIG. 301 is fixed to the base electrode 31 by coupling fastening means such as bolt 54.

바람직하게, 상기 샤워헤드(33)의 가장자리에는 폐쇄형의 실링홈(302)이 형성되어 있어서, 이 실링홈(302)에 오링(O-ring)과 같은 실링부재(도 1의 55)를 개재시킨 채로 베이스 전극(31)과 결합되도록 한다. 따라서, 챔버(100) 내부로 유입된 반응가스가 베이스 전극(31)과 샤워헤드(33) 사이의 결합 지점에서 불필요하게 누설되는 것을 방지함으로써 처리되는 기판 위로 집중될 수 있도록 유도한다.Preferably, a closed sealing groove 302 is formed at the edge of the shower head 33, and the sealing groove 302 is provided with a sealing member (55 in FIG. 1) such as an O-ring. It is to be coupled to the base electrode 31 while making it. Therefore, the reaction gas introduced into the chamber 100 is prevented from leaking unnecessarily at the coupling point between the base electrode 31 and the shower head 33 to induce concentration on the substrate to be processed.

본 발명에 따른 샤워헤드(33)에는 상면에서 하면까지 관통되는 복수개의 분사홀(303)이 형성되어 있다. 따라서, 도 1에서 보듯이, 외부로부터 가스 주입구(10a)와 가스통로(31a)를 통해 유입된 후, 배플 전극(32)의 관통공을 통과해 샤워헤드(33)까지 도달한 가스는, 상기 분사홀(303)을 통해 기판 위로 분사된다.The shower head 33 according to the present invention is formed with a plurality of injection holes 303 penetrating from the upper surface to the lower surface. Therefore, as shown in FIG. 1, after the gas flows through the gas injection port 10a and the gas passage 31a from the outside, the gas that reaches the shower head 33 through the through hole of the baffle electrode 32 is It is injected onto the substrate through the injection hole 303.

도 2에서, 점선으로 표시된 영역은 샤워헤드(33) 상에 분사홀(303)이 형성되는 '분사홀 형성영역(H)'을 가리킨다.In FIG. 2, the region indicated by the dotted line indicates the 'spray hole forming region H' in which the injection holes 303 are formed on the shower head 33.

본 실시예에서, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선은 폐곡선이며, 장변(L)과 단변(S)을 각각 가진다. 상기 장변(L)은 피처리 기판(미도시)의 장변에 상응하고, 상기 단변(S)은 피처리 기판의 단변에 상응하는 부분이다.In the present embodiment, the outline of the injection hole forming region H is a closed curve and has a long side L and a short side S, respectively. The long side L corresponds to the long side of the substrate (not shown), and the short side S is a portion corresponding to the short side of the substrate.

본 발명에 따르면, 상기 분사홀 형성영역(H)은 기판이 차지하는 영역보다 작다. 즉, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선은 기판의 외곽선(일점쇄선으로 표시된 참조부호 200)보다 안쪽에 위치한다. 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선과 기판의 외곽선(200) 사이의 간격(D)은 적어도 가로는 기판 가로길이의 5~10%, 세로는 기판 세로길이의 9~12% 범위 내인 것이 바람직하다. 이렇게, 분사홀이 형성되는 영역의 면적을 기판의 면적 보다 작게 함으로써 기판의 모서리나 변에 가스가 집중되어 밀도가 높아지는 현상을 방지할 수 있다.According to the present invention, the injection hole forming region H is smaller than the region occupied by the substrate. That is, the outline of the injection hole forming region H is located inward of the outline of the substrate (reference numeral 200 indicated by a dashed line). The distance D between the outline of the injection hole forming region H and the outline 200 of the substrate is preferably at least 5 to 10% of the width of the substrate and 9 to 12% of the length of the substrate. Do. In this way, by reducing the area of the area where the injection hole is formed to be smaller than the area of the substrate, it is possible to prevent the phenomenon in which the gas is concentrated at the edges or sides of the substrate and the density increases.

또한, 본 발명의 샤워헤드(33)에서는, 배출구(미도시)가 위치하는 각 코너부에는 분사홀이 형성되지 않는다. 따라서, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선은 샤워헤드(33)의 코너부에서 테이핑 또는 라운드 형상을 이루게 된다. 바람직하게, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선 코너부는 배출구가 형성된 영역(원형 점선으로 표시된 참조부호 60)과 적어도 중첩되지 않도록 구성된다. 이것은, 종래의 샤워헤드에 있어서, 배출구가 형성된 위치에 샤워헤드의 분사홀이 중복 형성됨으로써 가스 유동의 불균일을 초래했던 단점을 해결하기 위한 것이다.In addition, in the shower head 33 of the present invention, injection holes are not formed at each corner portion where the discharge port (not shown) is located. Therefore, the outline of the injection hole forming region H is tapered or rounded at the corner of the shower head 33. Preferably, the outline corner portion of the injection hole forming region H is configured not to overlap at least with the region in which the discharge hole is formed (reference numeral 60 indicated by a circular dotted line). This is to solve the drawback of the conventional showerhead, in which the injection holes of the showerhead are overlapped at the position where the discharge port is formed, thereby causing the nonuniformity of the gas flow.

나아가, 상기 분사홀 형성영역(H)의 단변(S)에 있어서, 중앙부(S1) 즉, 중심을 지나는 장축(La) 부근의 영역에서부터 그 주변부(S2)로 갈수록 분사홀의 형성 밀도(단위 면적당 분사홀 형성수)는 증가한다.Further, in the short side S of the injection hole forming region H, the formation density of the injection holes (injection per unit area) from the central portion S1, i.e., the region near the long axis La passing through the center, to the peripheral portion S2. The number of holes formed) increases.

이때, 상기 분사홀 형성밀도는 도 2에 도시된 바와 같이 어느 시점에서 불연속적으로 증가할 수도 있고, 또 다른 대안으로서, 연속적으로 증가할 수도 있다.At this time, the injection hole forming density may be increased discontinuously at any point as shown in Figure 2, as another alternative, may be continuously increased.

상기와 같은 분사홀의 배열은 결국 기판의 단변 모서리에서 에칭 및 에슁의 불균일도를 줄이는데 기여한다.This arrangement of injection holes eventually contributes to reducing the unevenness of etching and etching at the short edge of the substrate.

본 발명의 특징과 그에 따른 효과는 하기 실험예를 통해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Features and effects of the present invention will be more clearly understood through the following experimental examples.

<실험예>Experimental Example

본 발명에 따른 샤워헤드를 가진 플라즈마 챔버와 그에 대한 비교예로서 기존의 샤워헤드를 가진 플라즈마 챔버에서 동일한 기판을 처리하였다. 이때, 플라즈마 챔버의 용량은 430 리터(liter)이고, 내부압력은 620 mTorr로 유지되며, 가스 잔류 시간은 3.83 sec이다. 피처리 기판은 크기가 가로 세로 1200 × 1300 ㎜인 광시야각 LCD 용 TFT-글래스이다.The same substrate was treated in a plasma chamber with a showerhead according to the invention and a plasma chamber with a conventional showerhead as a comparative example. At this time, the capacity of the plasma chamber is 430 liters (liter), the internal pressure is maintained at 620 mTorr, the gas residence time is 3.83 sec. The substrate to be processed is a TFT-glass for a wide viewing angle LCD having a size of 1200 x 1300 mm.

비교예에 따른 샤워헤드의 크기는 1302 × 1402 ㎜이고, 여기에는 직경 0.5㎜인 1845개의 분사홀이 형성되어 있다. 각 분사홀 사이의 간격은 30 ㎜ × 30 ㎜이며, 피처리 기판 전체를 커버하도록 구성된다. 플라즈마 처리를 위한 반응가스로는 산소와 헬륨이 사용되었으며, 플라즈마 반응을 위해 8.5 kw의 13.56 MHz의 전원이 인가되어, 75 sec동안 반응이 진행되었다.The size of the showerhead according to the comparative example is 1302 × 1402 mm, in which 1845 injection holes having a diameter of 0.5 mm are formed. The space | interval between each injection hole is 30 mm x 30 mm, and is comprised so that the whole to-be-processed board | substrate may be covered. Oxygen and helium were used as reaction gases for plasma treatment, and 8.5 kw of 13.56 MHz power was applied for the plasma reaction, and the reaction proceeded for 75 sec.

본 발명에 따른 샤워헤드의 크기와 분사홀의 직경 및 분사홀 사이의 간격은 비교예와 동일하지만, 분사홀 형성 영역(H)은 기판에 비해 가로 85%, 세로 78.5% 크기(즉, 가로간격 D=기판 가로길이의 7.5%, 세로간격 D=기판 세로길이의 10.6%)로 이루어지며, 총 1,156개의 분사홀이 형성되어 있다. 이때, 분사홀 형성 영역(H)은 도 2에 도시된 바와 같은 형상을 이룬다.The size of the shower head and the diameter of the injection hole and the distance between the injection holes according to the present invention are the same as in the comparative example, but the injection hole forming region H is 85% wide and 78.5% long compared to the substrate (that is, the horizontal gap D). = 7.5% of the board length, vertical gap D = 10.6% of the board length), and a total of 1,156 injection holes are formed. At this time, the injection hole forming region (H) has a shape as shown in FIG.

상기와 같은 조건 하에서 플라즈마 처리가 행해진 후, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판의 각 부분을 구획하고 각 숫자로 표시된 영역에서의 각 기판의 에슁율(Ashing rate)을 측정하였다.After the plasma treatment was performed under the above conditions, as shown in FIG. 3, the respective portions of the substrate were partitioned and the ashing rate of each substrate in the area indicated by each number was measured.

도 4는 각 영역에서 측정된 에슁율에 따라 에슁 편차를 구한 결과값을 나타 낸 그래프이다. 그래프에서 알 수 있듯이, 기존의 샤워헤드를 구비한 플라즈마 챔버에서 처리된 기판에서는 28% 정도의 에슁 편차가 발생하는 반면, 본 발명에서는 그 편차가 10%로서 현저히 줄어들었음을 확인할 수 있다.4 is a graph showing the result of calculating the edge deviation according to the edge rate measured in each region. As can be seen from the graph, while the substrate processed in the plasma chamber with a conventional shower head about ethylene deviation of about 28% occurs, it can be seen that the deviation is significantly reduced as 10% in the present invention.

전체적으로 균일한 가스 분사홀을 가진 샤워헤드의 경우, 천이 가스유동과 보다 많은 점성유동 특성에 의해 단변 부분과 샤워헤드의 모서리 부분에서 가스의 시간당 밀도가 증가한 상태에서 플라즈마 형성에 충분한 RF 에너지를 공급받게 됨에 따라 플라즈마의 밀도의 증가에 따른 에슁 또는 에칭율이 증가하는 현상이 발생하였다. 개선 전 샤워헤드의 경우 샤워헤드 네 모서리 부분에서의 가스유속과 밀도의 분포가 불규칙하여 에슁, 에칭의 균일성이 저해되었으나 이러한 문제점 또한 개선되었다.In the case of a shower head with a uniformly uniform gas injection hole, the transition gas flow and more viscous flow characteristics ensure that sufficient RF energy is supplied to form plasma with increasing hourly density of gas at the short side and at the corner of the shower head. As a result, the etching or etching rate increased with the increase of the density of the plasma. In the case of the showerhead before the improvement, the uniformity of the etching and etching was inhibited due to the irregular distribution of gas flow rate and density at the four corners of the showerhead, but this problem was also improved.

본 발명에 따른 샤워헤드를 구비한 플라즈마 처리장치는, 샤워헤드에서의 가스 분사홀의 위치를 변경함에 따라 플라즈마의 밀도를 조절하는 효과를 가져옴으로써 과도한 에칭이나 에슁이 없이 균일하게 반응이 일어나도록 할 수 있다.Plasma processing apparatus having a showerhead according to the present invention, by changing the position of the gas injection hole in the showerhead has the effect of adjusting the density of the plasma can be made to react uniformly without excessive etching or etching. have.

Claims

플라즈마 처리장치의 챔버 내에서 베이스 전극 및 배플 전극 하부에 나란하게 배열되며, 피처리 기판에 대해 반응가스를 분사하기 위해 상면에서 하면까지 복수의 분사홀이 형성된 분사홀 형성영역(H)을 가지는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드에 있어서,Plasma arranged side by side under the base electrode and the baffle electrode in the chamber of the plasma processing apparatus, the plasma having the injection hole forming region (H) formed with a plurality of injection holes from the upper surface to the lower surface to inject the reaction gas to the substrate to be processed In the shower head for the processing apparatus,

상기 분사홀 형성영역(H)의 면적이 상기 피처리 기판의 면적보다 작도록, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선이 상기 피처리 기판의 외곽선 보다 안쪽에 위치하고,The outline of the injection hole forming region H is located inside the outline of the substrate, such that the area of the injection hole forming region H is smaller than the area of the substrate to be processed,

상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선 코너부는 상기 플라즈마 처리장치 내부의 코너부에 위치하는 배출구와 중첩되지 않도록 테이핑 또는 라운드 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.An outline corner portion of the injection hole forming region (H) has a tapering or round shape so as not to overlap with an outlet located in a corner portion of the plasma processing apparatus.

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제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 분사홀 형성영역(H)은,The injection hole forming region (H),

상기 피처리 기판의 장변 및 단변에 각각 대응하는 장변(L)과 단변(S)을 가지고,It has a long side (L) and a short side (S) respectively corresponding to the long side and short side of the substrate to be processed,

상기 단변(S)에 있어서, 중심을 지나는 장축(La) 부근의 중앙부(S1)에서부터 그 주변부(S2)로 갈수록 분사홀의 형성 밀도가 증가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.In the short side (S), the shower head for the plasma processing apparatus, characterized in that the density of the injection hole formed increases from the central portion (S1) near the long axis (La) passing through the center toward the peripheral portion (S2).

제3항에 있어서,The method of claim 3,

상기 분사홀 형성밀도는 불연속적으로 증가하거나 또는 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.The spray hole forming density is a showerhead for a plasma processing apparatus, characterized in that the discontinuously increasing or continuously increasing.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 샤워헤드의 가장자리에는 폐쇄형 실링홈이 형성되며,A closed sealing groove is formed at the edge of the shower head,

상기 실링홈에 실링부재가 개재된 채로 상기 베이스 전극에 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 샤워헤드.Shower head for a plasma processing apparatus, characterized in that coupled to the base electrode with a sealing member interposed in the sealing groove.

상부 덮개와 하부 본체로 구성되며 피처리 기판을 수용하는 챔버;A chamber composed of an upper cover and a lower body and containing a substrate to be processed;

상기 상부 덮개 하부에 위치하며 외부의 가스 공급부로부터 공급되는 반응가스가 유입되기 위한 가스통로가 형성된 베이스 전극과, 상기 베이스 전극으로부터 소정 간격 이격되어 하부에 배열되며, 상기 베이스 전극의 가스통로를 통해 유입된 반응가스가 통과되도록 복수의 관통공이 형성된 배플 전극과, 상기 배플 전극으로부터 소정 간격 이격되어 하부에 배열되며 상기 배플 전극의 관통공을 통과한 반응가스를 상기 피처리 기판에 분사하는 복수의 분사홀이 형성된 분사홀 형성영역(H)을 가지는 샤워헤드를 포함하는 상부 전극 조립체;A base electrode disposed under the upper cover and formed with a gas passage through which a reaction gas supplied from an external gas supply part flows, and spaced apart from the base electrode by a predetermined distance, and flows through the gas passage of the base electrode; A plurality of injection holes for injecting a baffle electrode formed with a plurality of through holes so as to pass through the reaction gas, and a reaction gas arranged at a lower distance from the baffle electrode and passed through the through holes of the baffle electrode to the substrate to be processed. An upper electrode assembly including a shower head having the injection hole forming region H formed therein;

상기 하부 본체의 바닥에 위치하는 하부 전극; 및A lower electrode positioned at the bottom of the lower body; And

상기 챔버 내의 코너부에 위치하여 반응가스를 배출시키는 배출구;를 포함하고,Includes; is disposed in the corner in the chamber for discharging the reaction gas;

상기 분사홀 형성영역(H)의 면적이 상기 피처리 기판의 면적보다 작도록, 상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선이 상기 피처리 기판의 외곽선 보다 안쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Wherein the outline of the injection hole forming region H is located inside the outline of the substrate so that the area of the injection hole forming region H is smaller than the area of the substrate to be processed. .

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 분사홀 형성영역(H)의 외곽선 코너부는 상기 챔버 내부의 코너부에 위치하는 배출구와 중첩되지 않도록 테이핑 또는 라운드 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.An outline corner portion of the injection hole forming region (H) has a tapering or round shape so as not to overlap with an outlet located at a corner portion inside the chamber.

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 분사홀 형성영역(H)은,The injection hole forming region (H),

상기 단변(S)에 있어서, 중심을 지나는 장축(La) 부근의 중앙부(S1)에서부터 그 주변부(S2)로 갈수록 분사홀의 형성 밀도가 증가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.In the short side (S), the plasma processing apparatus, characterized in that the formation density of the injection hole increases from the central portion (S1) near the long axis (La) passing through the center toward the peripheral portion (S2).

제8항에 있어서,The method of claim 8,

상기 분사홀 형성밀도는 불연속적으로 증가하거나 또는 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And the injection hole forming density is increased discontinuously or continuously.

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 실링홈에 실링부재가 개재된 채로 상기 베이스 전극에 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And a sealing member interposed between the sealing groove and the base electrode.