KR100686284B1 - 상부 전극 유닛 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 전극 유닛 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 전력 인가시 상부 전극부에서 이상방전이 발생하는 것을 억제하는 상부 전극 유닛의 구성과 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 외주면 지지부재와 전극판을 체결하고, 체결시 노출되는 수단의 헤드가 실리콘 부재와 평탄한 면 및 동일 높이를 가지는 실드링에 의해 덮힌다. 즉 각 부분을 정확하게 접촉하여 체결함으로서, 접촉부 내부의 미소공간에서 발생되는 부분방전으로 인한 상부 전극 유닛의 손상을 방지하고, 안정적인 플라즈마를 발생시켜 기판의 표면에서 이루어지는 공정에 대한 균일성 확보가 가능해 진다.

또한, 본 발명은 조립이나 해체 작업을 용이하게 함으로서, 작업 시 소요되는 시간과 인력을 줄일 수 있다.

플라즈마, 상부 전극 유닛, 반도체, 체결 수단, 진공 챔버

Description

상부 전극 유닛 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치 {UPPER ELECTRODE UNIT AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 내부구성도.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 내부구성도.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극 유닛의 단면도.

도 3b 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 부재와 외주면 지지부재를 나타낸 부분 단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 실리콘 부재의 평면도와 단면도.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예의 일 실시예에 따른 외주면 지지부재의 평면도와 단면도.

도 7a 및 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 상부 전극유닛의 단면도와 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 100 : 진공챔버 30 : 기판

S : 미소 공간 54 : 절연체

65, 650 : 직류 고압 전원 21, 210 : 상부 전극판

22, 220, 640 : 정합기 23, 230, 630 : 고주파 전원

51, 510 : 정전척 52, 520 : 하부 전극

60, 600, 700 : 가스 공급 라인 20, 200 : 상부 전극 유닛

280 : 가스 분출구 300 : 기판

400 : 실리콘 부재 41, 410, 450 : 실드링

540 : 절연 부재 550 : 지지부재

430 : 외주면 지지부재 440 : 상부 절연 지지부재

본 발명은 상부 전극 유닛 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 전력 인가시 상부 전극 유닛에서 이상방전이 발생하는 것을 억제하는 상부 전극 유닛과 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 및 디스플레이 산업이 발전함에 따라 웨이퍼, 유리 등의 기판 가공도 한정된 면적에 원하는 패턴을 극미세화하고 고집적화하는 방향으로 진행되고 있다. 이에 따라 기판에 박막을 성장시키거나 식각할 때 플라즈마 처리 기술이 널리 활용되고 있다. 플라즈마 처리는 고정밀도로 공정을 제어할 수 있는 등의 장점에 의해 반도체, 디스플레이 기판의 가공 공정 등에 널리 사용되고 있다. 플라즈마 처리 장 치는 매엽식 및 배치식 장치가 있다. 이중에서, 매엽식 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버 내에 상하로 대향 배치되어 양 전극 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성시킨다.

도 1을 참조하면, 일반적인 매엽식 반도체 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버(10) 내에 상부 전극(21)과, 상기 상부 전극(21)과 대향 위치하고 피처리체인 반도체 기판이 장착되는 기판 지지부재를 구비한다. 기판 지지부재는 전원이 인가되는 하부 전극(52)과 정전척(51)을 포함한다. 상부 전극(21)과 하부 전극(52)은 일정간격 이격되어 서로 대향하고 있으며, 외부로부터 정합된 고주파 전력이 인가된다. 상부 및 하부 전극(21, 52)에 인가된 고주파 전력에 의해 진공 챔버(10) 내의 가스가 전리되고, 상부 및 하부 전극(21, 52) 사이의 공간에서 고밀도의 플라즈마가 발생된다. 여기서 하부 전극(52) 상부에는 기판을 탑재하기 위한 정전척(51)이 설치되어 있으며, 하부 전극(52)의 하부는 절연체(54)로 구성되어 있다. 상부 및 하부전극(21, 52)에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 정전척(51)에는 기판(30)을 정전 흡착하기 위해서 일정의 직류 고압 전력원(65)을 통해 직류 전력이 인가되고 기판(30)은 정전척(51)에 고정된다. 이때, 기판(30)과 정전척(51) 사이의 미소 공간(S)에는 기판(30)의 온도 제어를 용이하게 하기 위하여 열전달 가스 공급 라인(60)을 통해 열전달 가스, 예를 들어 헬륨 가스가 공급된다. 일정 기간의 플라즈마 처리 공정이 끝난 후 헬륨 가스는 배기라인에 의해 배기되고 정전척(51)에 정전 흡착 되었던 기판(30)은 부극성의 직류 고압 전원(65)에 의해 탈착되고 진공 챔버(10) 밖으로 이송 된다.

기체 입자 즉 기체 분자나 원자에 에너지가 가해지면 최외각 전자가 궤도를 이탈함으로써 자유전자가 되어 양전하를 띄게 되며 분자 혹은 원자와 음전하를 갖는 전자가 생성된다. 이러한 양전하의 이온과 전자들이 다수가 모여 전체적으로 전기적으로 중성을 갖게 된다. 이렇게 구성된 입자들의 상호작용에 의해서 독특한 빛을 방출하며 입자들의 활발한 운동 때문에 높은 반응성을 갖게 되는데, 이러한 상태를 플라즈마라고 부른다. 또한 플라즈마는 형성되는 상황의 전자밀도나 그 때의 온도에 의해서 다양한 플라즈마가 형성된다.

플라즈마 처리의 장점은 플라즈마가 가스상태이고, 효율성이 뛰어나므로 공정 중 발생되는 폐기물량이 매우 적어 오염을 상당히 억제시킬 수 있는 장점과 피처리물을 진공 속에 두고 반송 자동화를 이룰 수 있어 외부로부터의 오염을 억제할 수 있다.

상기 플라즈마의 균일성을 확보하기 위해서는 진공 상태인 진공 챔버 내부의 구성품들의 결합에 있어서, 구성품 내부에서 발생하는 미세한 틈의 부분방전을 차단하고, 전극판에서 분출되는 가스의 흐름을 일정하고 균일하게 제어함으로써, 상하부 전극 사이에서 발생하는 플라즈마를 얼마나 안정적으로 발생시키느냐가 아주 중요하다. 또한 플라즈마 불균일은 피처리물의 신뢰성을 저하시키는 중요한 문제로 대두되고 있다. 플라즈마 공정에 있어서 작용하는 변수로는 고주파 전력, 주파수, 전극의 구성과 배치, 반응가스와 혼합비, 가스유량, 압력, 바이어스 전압 등이 있다.

진공에서 공정이 진행되는 진공 챔버 내부 분위기에 있어서 크랙의 유무와 유전체 내부의 미세한 틈과 각 부분의 체결에 있어서 미세한 공간 발생과 일정부분에 돌기 등의 형상 존재 등은 구성품 하나에서 크게는 장치 전체나 공정상에 악영향을 미친다. 상기와 같은 문제점이 발생하면 상부 및 하부 전극에 고주파 인가시 매질 효과나 전계의 집중, 부분방전을 초래하여 절연내력을 떨어뜨리게 되고, 오랜 시간 반복해서 공정이 진행되면 결국은 구성품의 파괴를 초래하게 된다.

도 1로 돌아가서, 종래의 기존 플라즈마 처리장치 내부의 상부 전극 유닛(20)를 살펴보면 전극판(21)의 하부 실리콘 부재(40) 단면과 이를 둘러싸고 있는 실드링(41)의 높이의 차가 일정간격 존재하고 있다. 이는 가스의 원활한 흐름을 방해하게 되고, 가스에 의해 압력차가 생기게 되어 전체적인 흐름이 불안정하게 된다. 이와같은 압력차는 결국 안정적인 플라즈마의 발생을 억제하게 되며, 피처리물의 식각 균일성이 저하하게 된다. 또한 전극 유닛(20)의 형상이나 체결방법이 더욱 복잡해지는 결과를 가져옴으로써, 제작 단가가 상승하고, 조립 및 해체 작업시 인력과 시간이 소요되어 결과적으로 더욱 많은 손실이 발생하는 결과를 가져온다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 실리콘 부재 하부면과 이를 둘러싸고 있는 실드링 하부면의 단차를 없애고 평행하게 유지하여 상부 및 하부 전극 사이의 압력을 일정하게 유지함으로서 안정적인 플라즈마를 발생시키는 상부 전극 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 실리콘 부재를 상부 전극판과 상부 절연 지지부재에 체결시 노출되는 체결수단의 헤드를 실드링으로 적절히 은폐하여, 고주파 전원 인 가시 노출된 체결 수단의 두부 부분에 전계의 집중에 의해 발생하는 이상방전을 방지하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극판과, 상기 상부 전극판의 일면과 접촉하며 가스가 통과하는 가스 구멍을 구비한 실리콘 부재와, 상기 실리콘 부재의 외주면 상부측에 체결되고, 상기 상부 전극판의 외주부에 체결되는 외주면 지지 부재를 포함한다. 상기 외주면 지지 부재는 상하 또는 좌우로 관통 형성된 체결 수단 구멍이 형성되며, 상기 체결 수단 구멍을 관통하여 상기 상부 전극판과 외주면 지지 부재를 고정시킨다. 상기 외주면 지지 부재의 내주면과 상기 내주면에 밀착되는 상기 실리콘 부재의 외주면 중 어느 하나에는 볼록부가 형성되고 다른 하나에는 상기 볼록부와 결합하는 오목부가 형성된다. 상기 외주면 지지 부재의 외주면 및 하부면과 상기 실리콘 부재의 외주면의 하부측이 밀착되는 내주면을 가지는 실드링과, 상기 상부 전극판의 외주면을 지지하고 상기 실드링의 상부면에 안착되는 상부 절연 지지부재를 포함한다. 가스 공급 장치의 상기 외주면 지지 부재의 재질은 유전율 4이하인 석영, 테프론, PTEE(Polytetrafluoroethylene), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxy), 알루미늄 또는 세라믹 등을 사용한다. 상기 외주면 지지 부재는 상하 방향으로 분리된 2개 이상의 것과 일정 각도로 분할된 2개 이상 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 전극 유닛은 상부 전극판과, 상기 상부 전극판의 일면과 접 촉하며 가스가 통과하는 가스 구멍을 구비한 실리콘 부재와, 상기 실리콘 부재의 외주면 상부측에 좌우 방향으로 체결되고, 상기 상부 전극판의 외주면이 안착되는 상부 절연 지지 부재를 포함한다. 상기 상부 절연 지지 부재는 좌우로 관통 형성된 체결 수단 구멍이 형성되며, 상기 체결 수단 구멍을 관통하여 상기 실리콘 부재와 상부 절연 부재를 고정시키는 체결수단을 포함한다. 상부 전극 유닛은 상기 상부 절연 지지 부재의 외주면 및 하부면과 실리콘 부재의 외주면의 하부측이 밀착되는 내주면을 가지는 실드링을 가지며, 실리콘 부재의 하부면과 실드링의 하부면은 동일한 높이로 형성된다. 상기 플라즈마 처리 장치에 의해 처리되는 피처리물은 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 진공 챔버(100) 내에 상부 전극 유닛(200)과, 상기 상부 전극 유닛(200)과 대향 위치하고 피처리체인 반도체 기판(300)이 장착되는 기판 지지부재를 구비한다. 기판 지지부재는 전원이 인가되는 하부 전극(520)과 정전척(510)을 포함한다.

상부 전극 유닛(200)에는 RF 전원 장치(230) 및 임피던스 정합기(220)를 통해 RF 전원이 가해질 수 있고, 진공 챔버(100) 내로 반응 가스를 유입시킬 수 있는 가스 분출구(280)를 포함할 수 있다.

진공 챔버의 측벽에는 도시되지 않은 기판 반입 반출구가 형성되어, 이를 통해 기판을 반입 반출한다. 또한 진공 챔버(100)의 측벽 또는 하부에는 진공 펌프 등의 배기계(도시되지 않음)가 연결되어 이로부터 배기가 실행되어 챔버(100) 내를 원하는 진공도로 유지할 수 있다.

상부 전극 유닛(200)과 일정간격 이격되어 서로 대향하고 있는 하부 전극(520)에는 정합기(640)를 거쳐서 고주파 전원(630)이 접속되어 있다. 기판을 플라즈마 처리하는 경우 하부 전극(520)에 고주파 전원(630)에 의해 예컨데 2MHz 의 고주파 전력이 공급된다. 하부 전극(520)은 진공 챔버(100)의 바닥부에 접지 지지부재(550) 및 절연 부재(540)를 거쳐서 설치되며, 내부에는 기판(300)을 소정의 온도로 조정하기 위해 기판(300)과 정전척(510) 사이에 공급되는 헬륨가스 라인이 설치되어 있다. 또한 하부 전극(520)의 상면에는 기판(300) 예를 들면 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 유지 수단인 정전척(510)이 설치된다.

정전척(510)은 상면에 장착될 기판의 형상과 대략 동일한 형상과 크기로 형성되나 특별히 형상이 한정되지는 않는다. 예를 들어 기판이 반도체 웨이퍼인 경우 웨이퍼의 형상과 유사한 디스크형의 형상으로 이루어지고 상면의 직경이 웨이퍼 직경과 대략 유사하게 되는 것이 바람직하다. 정전척(510)은 내부에 도시되지 않은 도전성 부재를 구비하며, 도전성 부재는 고압 직류 진원(650)에 접속되어 고전압을 인가함으로써 기판(300)을 흡착 유지한다. 이때, 정전척(510)은 정전력 외에 진공력과 그외 기계적 힘 등에 의해 기판(300)을 유지할 수도 있다.

상부 전극 유닛은 가스 공급원(290)으로부터 가스가 도입되는 가스 공급 라인(700)과 일정 개수의 가스 분출구(280)가 형성된 실리콘 부재(400)와 실리콘 부재(400)를 지지하고 열교환을 하는 상부 전극판(210)과 실리콘 부재(400) 및 상부 전극판(210)을 고정하고 일정한 부분을 은폐시키는 원형의 실드링(450)으로 구성되어 있다. 상부 전극 유닛의 구체적인 구성은 후술한다.

플라즈마 처리 장치를 이용한 처리 동작에 대하여 설명하기로 한다. 기판(300) 반입 반출구로부터 기판(300)이 반입되어 정전척(510) 상부면에 장착되면, 정전척(510)으로 고압 직류 전원(650)으로부터 고전압이 인가되어 기판(300)은 정전력에 의해 정전척(510)에 흡착 유지된다. 이어서, 헬륨 가스가 공급 라인(600)을 거쳐 미소 공간(S)으로 공급되어 기판(300)은 원하는 온도로 조절된다. 이후, 상부 전극 유닛(200)에 설치된 가스 공급원(290)로부터 플라즈마 처리 가스가 도입되고 진공 펌프를 이용하여 진공 챔버(100)를 소정 압력으로 유지한다. 외부로부터 정합된 고주파 전력이 상부 전극 유닛 및 하부 전극(200, 520)에 인가되고 고주파 전력에 의해 진공 챔버(100) 내의 가스가 전리되고, 상부 전극 유닛 및 하부 전극 사이의 공간에서 고밀도 플라즈마를 발생시킨다. 이러한 고밀도 플라즈마에 의해 건식 식각 등의 플라즈마 처리를 수행한다. 플라즈마 처리가 종료되면 고압 직류 전원(650) 및 고주파 전원(230, 630)으로부터 전력 공급이 정지되고 기판(300)은 반입 및 반출구를 통해 진공 챔버(100) 외부로 반출된다.

도 3a 내지 도 6d을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극 유닛의 구성 및 배치에 대해 상세히 설명한다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극 유닛의 개략도이고, 도 3b는 도 3a의 A 영역의 확대도를 나타낸다. 도 3c는 도 3b의 A 영역에 대한 다른 실시예이다. 도 4a는 본 발명에 따른 일 실시예의 변형에 따른 상부 전극 유닛의 개략도이고, 도 4b는 도 4a의 B 영역의 확대도를 나타 낸다. 도 4c는 도 4a의 B 영역에 대한 다른 실시예이다. 도 5a 및 도 5b는 실리콘 부재의 평면도와 단면도를 나타내며, 도 6a 및 도 6b는 실리콘 부재와 체결되는 외주면 지지부재의 평면도와 단면도를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 상부 전극 유닛(200)은 가스 분출구(280)가 형성된 실리콘 부재(400)와, 실리콘 부재(400)의 외주면 상부측과 체결되고 상부 전극판(210)의 외측 하부면이 체결되는 외주면 지지부재(430)와, 상부 전극판(210)의 외주면을 고정하는 상부 절연 지지부(440)와, 실리콘 부재(400)의 외주면 하부측과 외주면 지지부재(430)를 지지하는 실드링(450)으로 구성되어 있다.

실리콘 부재(400)의 두께는 5∼20mm 이며, 도 3b에 도시된 바와 같이, 외주면 지지부재(430)의 내주면에는 볼록부가 형성되어 있고, 실리콘 부재(400)의 외주면에는 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되어 있다. 또한 상부 전극판(210)과 체결하기 위해 외주면 지지부재(430)를 상하로 관통하는 복수개의 체결수단 구멍이 소정거리 이격되어 형성되어 있다. 이와 달리 도 3c에 도시된 바와 같이 외주면 지지부재(430)의 내주면과 실리콘 부재(400)의 외주면에는 오목부와 볼록부가 각각 형성될 수 있다.

또한 도 4a를 참조하면, 상부 전극 유닛(200)은 가스 분출구(280)가 형성된 실리콘 부재(400)와, 실리콘 부재(400)의 외주면 상부측과 체결되고 상부 전극판(210)의 외주면 하부측이 체결되는 외주면 지지부재(430)와, 상부 전극판(210)의 외주면 상부측을 고정하는 상부 절연 지지부재(440)와, 실리콘 부재(400)의 외주면 하부측과 외주면 지지부재(430)를 지지하는 실드링(450)으로 구성되어 있다. 도 4b 와 같이, 상부 전극판(210)과 체결하기 위해 외주면 지지부재(430)을 좌우로 관통하는 복수개의 체결 수단 구멍이 소정거리 이격되어 형성되어 있고, 외주면 지지부재(430)의 내주면에는 볼록부가 형성되어 있고, 실리콘 주배(400)의 외주면에는 상기 볼록부에 대응하는 오목부가 형성되어 있다. 이와 달리 도 4c에 도시된 바와 같이 외주면 지지부재(430)의 내주면과 실리콘 부재(400)의 외주면에는 오목부와 볼록부가 각각 형성될 수 있다.

상부 전극 유닛(200)의 실리콘 부재(400)에 가스 분출구(280)가 형성되어 있는 모습이 도 5a의 평면도 및 도 5b의 단면도에 나타나 있다. 균일하게 공정이 진행될 수 있도록 일정 개수의 가스 분출구(280)가 형성되어 있다. 도 5a 및 도 5b를 보면, 실리콘 부재(400)의 오목부에 영향을 주지 않도록 가운데 부분에 일정 개수의 가스 분출구(280)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

도 6a 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 외주면 지지부재의 내주면에는 실리콘 부재와 체결될 볼록부가 형성되어 있으며, 상부 전극판의 하부면과 체결될 수 있도록 체결 수단 구멍이 형성되어 있다. 도 3a의 경우에서, 외주면 지지부재의 직경은 상부 전극판의 하부 볼록부와의 직경과 대략 일치한다. 또한, 도 4a의 경우에서는, 외주면 지지부재의 내주면의 직경과 상부전극판의 하부 볼록부와의 직경이 대략 일치한다. 물론 이때 외주면 지지부재가 상부 전극판과 측방향에서 체결되는 경우는 외주면 지지부재의 측면에 체결 수단 구멍이 형성된다.

외주면 지지부재(430)의 볼록부 또는 오목부와 실리콘 부재(400)의 체결시 내부에 미소 공간이 존재하지 않도록 구성이 되며, 외주면 지지부재(430)의 재질은 석영, 테프론, PTEE(Polytetrafluoroethylene), PCTFE(Polychlorotri-fluoroethylene) 혹은 PFA(Perfluoroalkoxy)등의 저유전율의 내열성을 가지는 재료인 것이 바람직하다. 예를 들면 유전율이 4 이하인 것이 좋다. 또한 알루미늄, 세라믹 계열 등을 사용할 수도 있다.

도 6b에 도시한 외주면 지지부재(430)는 도 6c에 도시된 바와 같이 필요에 따라 상하 2개 이상의 개수로 분리하여 형성할 수 있으며, 도 6d에 도시된 바와 같이 일정 각도로 분할하여 구성할 수도 있다.

이와 같이, 실리콘 부재(400)는 별도의 체결 수단 없이 외주면 지지부재(430)와 체결 가능하다. 따라서, 상부 전극 유닛(200)에서 고주파 전원(230)의 영향을 직접적으로 받는 부분인 실리콘 부재(400)가 상부 전극판(210)과 직접 체결되는 체결 수단이 없으므로, 전원 인가시 발생하는 이상 방전을 근본적으로 방지할 수 있다. 한편, 외주면 지지부재(430)는 상부 전극판(210)과 체결할 수 있도록 일정 개수의 체결 수단 구멍이 형성되어 있기 때문에, 이들 체결 수단 구멍을 통하여 스크류와 같은 체결 수단으로 외주면 지지부재(430)와 상부 전극판(210)이 체결된다. 외주면 지지 부재(430)와 상부 전극판(210)의 체결시 노출되는 체결 수단의 헤드가 노출되면 그에서 발생하는 이상 방전은 인가되는 전계에 영향을 미쳐 플라즈마를 불안정하게 함으로써, 좋지 않은 결과를 발생시킨다. 상기의 현상을 방지하기 위해서는 체결수단의 헤드를 은폐시켜야 한다. 이에 도 2에 도시된 바와 같이, 실드링(450)을 "ㄴ"자 모양으로 형성하여 상부 전극판(210)과 외주면 지지부재(430)를 체결 수단으로 체결시 노출되는 체결수단의 헤드를 덮을 수 있도록 하였다. 이 때, 실리콘 부재(400)를 통해서 분출된 가스가 상부 및 하부 전극(210, 520) 사이에서 일정한 흐름을 가지고 배기될 수 있도록 하기 위해 실리콘 부재(400)의 하부면과 실드링(450)의 하부면은 동일 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 실드링(450)에 있어서, 상부 전극판(210)과 평행한 부분과 외주면 지지부재(430)와의 두께의 합을 실리콘 부재(400)의 두께와 대략 일치시켜 실리콘 부재(400)의 하부면과 실드링(450)의 하부면을 평행하게 유지하였다. 이때, 실리콘 부재(400), 외주면 지지부재(430) 및 실드링(450)의 체결시 상부 전극판(210)에 형성되어 있는 가스 분출구(280)와 실리콘 부재(400)의 가스 분출구(280)는 일치하게 조립하여야 한다.

앞의 실시예와 같이, 본 발명은 기존의 장비처럼 실리콘 부재의 외주면에 직접 체결 수단 홈을 형성하여 실리콘 부재를 직접 상부 전극판에 체결하지 않고, 실리콘 부재 외주면에 형성된 홈을 내주면에 볼록부가 형성된 외주면 지지부재와 체결한 뒤, 외주면 지지부재를 전극판에 체결함으로써, 효과적으로 실리콘 부재를 전극판에 고정시킬 수 있으며, 실드링에 의해 체결 수단의 헤드를 효과적으로 은폐하여 실드링의 하부면과 실리콘 부재의 하부면을 동일 높이로 형성할 수 있으므로, 결과적으로 실리콘 부재를 통해서 분출되는 가스의 흐름을 일정하게 유지하여, 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예로서, 실리콘 부재의 다른 모양과 체결 방법을 제시한다.

도 7a을 참조하면, 상부 전극 유닛(200)은 상부 전극판(210)과, 가스 분출구(280)가 형성되고 상기 상부 전극판(210)이 접촉되는 실리콘 부재(400)와, 상부 전 극판(210)의 외주면과 실리콘 부재(400)의 외주면 상부측을 지지하는 상부 절연 지지부재(440)와, 실리콘 부재(400)의 외주면 하부측과 상부 절연 지지부재(440)의 외주면의 일부를 지지하고, 상부 전극판(210)을 고정하는 실드링(450)으로 구성되어 있다. 도 7b은 도 7a의 C 영역의 확대도를 나타낸다.

볼록부를 형성하여 외주면 지지부재에 의하여 실리콘 부재를 상부 전극판에 고정시킨 도 3a, 4a와 달리 외주면 지지부재에 의하지 않고, 실리콘 부재(400)를 상부 절연 지지부재(440)의 측면에서 체결수단으로 직접 체결한다. 즉, 상기 상부 절연 지지부재(440)에는 좌우 방향으로 관통 형성된 복수개의 체결 수단 구멍이 소정거리 이격되어 형성된다. 이들 체결 수단 구멍에는 스크류와 같은 체결 수단이 관통하여 실리콘 부재(400)의 외주면에 체결됨으로써, 실리콘 부재(400)와 상부 절연 지지부재(440)가 체결된다.

상부 절연 지지부재(440)가 실리콘 부재(400)의 외주면 상부측에 체결되고, 상부 전극판(210)의 외주면이 상부 절연 지지부재(440)의 내측면에 안착된다. 또한 이 때에도 단면이 "ㄴ"자 모양인 실드링(450)을 사용하여 상기 상부 절연 지지부재(440)의 하부면 및 외주면의 하부측과, 실리콘 부재의 외주면의 하부측이 밀착되는 내주면을 갖는다. 이때, 실드링(450)은 상부 절연 지지부재(440)의 외주면에 형성된 체결 수단 구멍(280)은 실드링(450)의 내주면에 의해 덮이도록 형성된다. 이에 따라, 체결 수단 구멍(280)을 관통하여 실드링(450)과 실리콘 부재(400)을 체결하는 체결 수단의 헤드는 외부로 노출되지 않도록 실드링(450)에 의해 덮여진다. 전술된 실시예와 같이, 실리콘 부재(400)의 하부면과 실드링(450)의 하부면은 동일한 높이로 유지한다. 한편, 실드링(450)은 "ㄴ"자 형성의 단면으로 한정될 필요는 없음에 유의하여야 한다. 즉, 실리콘 부재(400)가 상부 절연 지지부재(440)의 하부면 전체와 밀착되도록 형성되고, 그에 따라, 실드링(450)의 내주면이 상부 절연 지지부재(440) 및 실리콘 부재(400)의 외주면과 밀착되도록 실드링(450)의 내주면에는 단차가 형성되지 않을 수 있다. 이것은 도 4a의 경우도 마찬가지로 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실리콘 부재를 외주면 지지 부재를 이용하여 전극판과 체결하는 새로운 방법을 제시하였다. 또한 체결시 발생하는 체결수단의 두부를 실드링으로 효과적으로 은폐시킴으로서, 실리콘 부재에 인가된 전계의 영향을 직접적으로 받는 체결수단을 근본적으로 제거하였고, 노출된 체결 수단의 두부에서 발생하는 이상방전을 제거하였으며, 실리콘 부재에서 분출되는 가스의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 상부 및 하부 전극 사이의 공간에서 플라즈마를 안정적으로 발생 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 처리실 내부의 구성품의 손상을 없애고, 피처리물의 공정 균일도를 향상시켜 플라즈마 처리 공정의 불량률을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 플라즈마 처리장치의 상부 전극 유닛에 있어서,

   상부 전극판과,

   상기 상부 전극판의 일면과 접촉하며 가스가 통과하는 가스 구멍을 구비한 실리콘 부재와,

   상기 실리콘 부재의 외주면 상부측에 체결되고, 상기 상부 전극판의 외주부에 체결되는 외주면 지지 부재를 포함하고,

   상기 외주면 지지 부재의 내주면과 상기 내주면에 밀착되는 상기 실리콘 부재의 외주면 중 어느 하나에는 볼록부가 형성되고 다른 하나에는 상기 볼록부와 결합하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
2. 청구항 1항에 있어서, 상기 외주면 지지 부재는 상하 또는 좌우로 관통 형성된 체결 수단 구멍이 형성되며,

   상기 체결 수단 구멍을 관통하여 상기 상부 전극판과 외주면 지지 부재를 고정시키는 체결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
3. (삭 제)
4. 청구항 2항에 있어서, 상기 외주면 지지 부재의 외주면 및 하부면과 상기 실리콘 부재의 외주면의 하부측이 밀착되는 내주면을 가지는 실드링과,

   상기 상부 전극판의 외주면을 지지하고 상기 실드링의 상부면에 안착되는 상부 절연 지지 부재

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
5. 청구항 1항, 청구항 2항 및 청구항 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주면 지지부재의 재질은 유전율 4이하인 석영, 테프론, PTFE(Polytetrafluoroethylene), PCTFE(Polychlorotri-fluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxy), 알루미늄 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
6. 청구항 1항, 청구항 2항 및 청구항 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주면 지지부재는 하나 또는 상하 방향으로 분리된 2개 이상으로 구성하는 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
7. 청구항 1항, 청구항 2항 및 청구항 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주면 지지부재는 일정각도로 분할된 2개 이상인 상부 전극 유닛.
8. 플라즈마 처리장치의 상부 전극 유닛에 있어서,

   상부 전극판과,

   상기 상부 전극판의 일면과 접촉하며 가스가 통과하는 가스 구멍을 구비한 실리콘 부재와,

   상기 실리콘 부재의 외주면 일부를 지지하고, 상기 상부 전극판의 외주면에 안착되는 상부 절연 지지 부재를 포함하고,

   상기 상부 절연 지지 부재는 상기 실리콘 부재의 외주면 상부측에 측면에서 직접 체결된 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
9. 청구항 8항에 있어서, 상기 상부 절연 지지 부재는 좌우로 관통 형성된 체결 수단 구멍이 형성되며,

   상기 체결 수단 구멍을 관통하여 상기 실리콘 부재와 상부 절연 부재를 고정시키는 체결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
10. 청구항 9항에 있어서, 상기 상부 절연 지지 부재의 외주면 및 하부면과 실리콘 부재의 외주면의 하부측이 밀착되는 내주면을 가지는 실드링을 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
11. 청구항 4항 또는 청구항 10항에 있어서, 실리콘 부재의 하부면과 실드링의 하부면은 동일한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 상부 전극 유닛.
12. 청구항 1항, 청구항 2항, 청구항 4항, 청구항 8항 내지 청구항 10항 중 어느 한 항에 의한 상부 전극 유닛을 포함하는 플라즈마 처리장치.
13. 청구항 12항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치에 의해 처리되는 피처리물은 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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