KR100761680B1

KR100761680B1 - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR100761680B1
Application number: KR1020040094229A
Authority: KR
Inventors: 이영종; 최준영; 김완승; 구병희
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2007-09-28
Also published as: KR20060053785A

Abstract

본 발명은 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은, 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전력이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 상기 상부전극의 측부와 상기 챔버 측벽 사이를 가로질러 마련되며, 상기 상부전극의 측부와 챔버 측벽 사이에 형성되는 틈을 가로막는 측부커버;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

플라즈마, 플라즈마 처리장치, 평판표시소자, 식각 균일도

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 종래의 플라즈마 처리장치

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치

200 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치

10, 110, 210 : 챔버 20, 120, 220 : 탑재대

30, 130, 230 : 상부전극 132 : 보강부재

234 : 측부 커버 S : 기판

일반적으로 반도체나 엘시디 등을 제조하는 과정에는 식각 등 여러가지 공정에 플라즈마 처리장치가 사용된다. 이하에서는 종래의 플라즈마 처리장치의 구조를 설명한다.

종래의 플라즈마 처리장치는 일반적으로, 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 챔버, 그 챔버 내에 피처리 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지는 탑재대, 챔버 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급계, 방전을 통해 그 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 처리실 내에 발생시키기 위한 전계 발생계, 소정의 처리후에 처리실내에 존재하는 처리 가스를 제거하는 배기계로 구성된다.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하여 상술한 플라즈마 처리장치의 각 구성요소를 상세하게 설명한다.

먼저 챔버(10)은, 플라즈마 처리장치 내부에서 플라즈마를 형성시키기 위하여 필요한 진공분위기를 형성시킬 수 있도록 플라즈마 처리장치 내부와 외부를 완벽하게 차단할 수 있는 구조를 가진다. 그리고 플라즈마 처리장치의 다른 구성요소들은 그 챔버(10) 내에 설치된다.

다음으로 탑재대(20)는 소정의 처리를 위하여 외부에서 반입되는 피처리 기판을 지지하는 구성요소이다. 이러한 탑재대(20)는 챔버(10) 내부의 하측에 설치되 며, 피처리 기판(S)을 지지할 수 있는 지지면을 가진다. 이 탑재대(20)는 피처리 기판(S)을 지지하는 역할 뿐만 아니라 플라즈마 발생시에 하부 전극으로서의 역할도 하며, 특정한 경우에는 기판을 고정시키기 위하여 정전척이 그 내부에 설치되기도 한다.

그리고 가스 공급계(도면에 미도시)는 플라즈마 처리장치에 의해서 피처리 기판에 소정의 처리를 하기 위한 플라즈마 형성에 사용되는 처리 가스를 챔버(10) 내부로 공급하는 구성요소이다. 일반적으로 가스 공급계는 챔버(10)의 상측에 구비되며, 챔버(10)의 상부로 부터 처리 가스를 공급받는다. 상술한 가스 공급계는 처리 가스를 챔버(10) 내에 균일하게 공급하기 위하여 그 내부에 여러가지 확산 부재를 포함하고 있다.

다음으로 전계 발생계는 가스 공급계에 의하여 공급되는 처리 가스를 플라즈마화하기 위하여 필요한 전계를 발생시키는 구성요소이다. 전계 발생계는 기본적으로 전계를 발생시킬 공간의 상하측에 각각 전극이 형성되는 구조이며, 그 전극 중 어느 하나 또는 두 전극에 고주파 전력을 인가하여 전계를 발생시킨다. 일반적으로는 상술한 탑재대(20)가 하부 전극의 역할을 수행하며, 상부 전극(30)은 챔버(10)의 상부에 별도로 설치된다.

다음으로 배기계는 이미 피처리 기판의 처리에 사용된 처리 가스를 챔버(10) 내부에서 제거하는 구성요소이다. 일단 피처리 기판의 처리에 한번 사용된 처리 가스는 챔버(10)에서 모두 제거되어 다음 공정에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 플라즈마 처리 공정에 오류가 발생하지 않도록 하는 것이므로, 배기계가 처리 가스를 완전하게 배출시키는 것이 중요하다.

그런데 전술한 구조를 가지는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상부 전극(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(10)의 측벽과 소정 간격 이격되어 마련된다. 이렇게 상부 전극(30)이 챔버(10)의 측벽과 이격되어, 공간이 생기는 경우에는, 이 공간으로 플라즈마의 흐름이 많아진다. 그 결과 챔버(10) 내에서 각 영역별로 플라즈마 밀도가 달라져서 에지(edge) 부분에서의 식각 정도가 커지게 된다.

이렇게 플라즈마의 밀도가 달라지는 것은, Passive Process를 진행하는 경우에는 크게 문제되지 않으나, Active Process의 경우에는 다량의 SF₆ 가스를 사용하므로 플라즈마 밀도가 높아서 각 영역별로 식각되는 정도의 차이가 크게 발생한다. 따라서 기판의 영역별로 식각 정도의 균일성을 나타내는 식각 균일도(etching uniformity)가 커지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상부 전극의 구조를 개선하여 식각 균일도가 우수한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전력이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 상기 상부전극의 측부에 결합되어 마련되며, 상기 상부 전극의 측부와 상 기 챔버 측벽 사이의 간격을 축소하는 보강부재;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 상부전극의 측부에는 플라즈마의 공격으로부터 상부전극을 보호하는 차폐부재가 더 마련되고, 상기 보강부재는 이 차폐부재와 동일한 재질의 형성되어 플라즈마의 차폐를 더욱 확실하게 하면서 식각 균일도를 향상시키도록 한다.

이때 상기 보강부재는 세라믹으로 이루어지는 것이 플라즈마에 대한 저항성이 커서 바람직하다.

또한 본 발명에서는, 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전력이 인가되는 상부전극 및 하부전극; 상기 상부전극의 측부와 상기 챔버 측벽 사이를 가로질러 마련되며, 상기 상부전극의 측부와 챔버 측벽 사이에 형성되는 틈을 가로막는 측부커버;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

이때 상기 측부커버는, 상기 상부전극의 하부면과 동일한 높이에 배치되는 것이 플라즈마의 흐름을 일정하게 하여 식각 균일도를 낮출 수 있어서 바람직하다.

그리고 본 발명에서는, 측부커버는, 아노다이징(anodizing)처리된 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예들을 상세하게 설명한다.

< 실시예 1 >

본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(100)는 종래의 플라즈마 처리장치(1)와 마찬가지로 챔버(110); 탑재대(120); 가스 공급계(도면에 미도시); 전계 발생계(120, 130); 배기계(도면에 미도시);를 포함하여 구성된다. 이때 전술한 각 구성요소는 종래의 플라즈마 처리장치(1)에 마련된 그것과 동일한 구조 및 기능을 가지므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

본 실시예에서는 전계 발생계를 구성하는 상부 전극(130)의 구조가 종래의 플라즈마 처리장치(1)와 상이하다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 전극(130)의 측부에 보강부재(132)가 더 마련된다. 이 보강부재(132)는 상부전극(130)과 챔버(110) 측벽 사이에 형성되는 틈을 축소하기 위하여 마련되는 것으로써, 상부 전극(130)의 측부에 부착되어 마련된다. 이때 상부전극(130)과 챔버(110) 측벽 사이의 틈을 최소화하기 위하여 폭이 넓은 보강부재를 마련하는 것이 바람직하다.

그리고 일반적으로 상기 상부전극(130)의 측부에는 상부전극(130)을 플라즈 마로부터 보호하기 위하여 차폐부재(도면에 미도시)가 부착되어 마련되는데, 이 차폐부재의 측면에 본 실시예에 따른 보강부재(132)가 부착되어 마련된다. 이때 이 보강부재(132)가 플라즈마 차폐 역할도 수행할 수 있도록 하기 위하여 차폐부재와 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 차폐부재는 내플라즈마성이 우수하여 플라즈마에 잘 견디는 세라믹 재질로 형성되는 것이 일반적이므로, 본 실시예에 따른 보강부재(132)도 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다.

< 실시예 2 >

본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(200)는 종래의 플라즈마 처리장치(1)와 마찬가지로 챔버(210); 탑재대(220); 가스 공급계(도면에 미도시); 전계 발생계(220, 230); 배기계(도면에 미도시);를 포함하여 구성된다. 이때 전술한 각 구성요소는 종래의 플라즈마 처리장치(1)에 마련된 그것과 동일한 구조 및 기능을 가지므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

본 실시예에서는 전계 발생계를 구성하는 상부 전극(230)의 구조가 종래의 플라즈마 처리장치(1)와 상이하다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 전극(130)의 측부와 챔버(210) 측벽 사이의 형성되는 틈을 가로막는 측부커버(234)가 더 마련된다. 이 측부커버(234)는 상부전극(230)과 챔버(210) 측벽 사이에 형성되는 틈을 막기 위하여 마련되는 것으로써, 상부전극(230)의 측부에서 챔버(210) 측벽 방향으로 가로질러 마련된다.

이때 이 측부커버(234)는 상부전극(230)의 가장자리 영역에서 플라즈마의 흐름을 느리게 하기 위하여 상부전극(230)의 측부와 챔버(210) 측벽 사이에 형성되는 틈을 패쇄시키는 것이므로 상부전극(230)의 하면이 연장되어 챔버(210) 측벽까지 형성되는 것과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에 따른 측부커버(234)는 그 하면의 높이가 상부전극(230)의 하부면과 동일하게 배치되도록 마련되는 것이 바람직하다. 이렇게 측부커버(234)가 마련되면 플라즈마가 인식하는 공간은 상부전극(230)이 챔버(210) 측벽까지 연장되어 형성되는 공간으로 인식하게 된다.

그리고 본 실시예에서는 이 측부커버(234)를 아노다이징(anodizing)처리된 알루미늄으로 형성시킨다.

< 실험예 1 >

실시예 1과 같이 상부전극(130) 측부에 보강부재(132를 형성시킨 후 Active Process에 의하여 식각을 실시한 결과 식각 균일도가 1900Å/min±33 %로 나타난다.

< 실험예 2 >

실시예 2와 같이 상부전극(230) 측부에 측부커버(234)를 마련하여 틈을 패쇄시킨 후 Active Process에 의하여 식각을 실시한 결과 식각 균일도가 1900Å/min±12 %로 나타난다.

< 비교예 >

종래의 플라즈마 처리장치(1)를 그대로 사용하여 Active Process에 의하여 식각을 실시한 결과 식각 균일도가 1900Å/min±56 %로 나타난다.

본 발명에 따르면 전술한 실험예와 비교예에서 알 수 있듯이 기판의 중앙영역과 에지 영역에서의 식각 정도의 차이가 매우 적게 나타난다. 즉, 종래에 56%의 차이가 발생하던 것이 실시예 1, 실시예 2에서 각각 33%, 12%로 작게 나타나므로 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치가 식각 균일도가 매우 우수함을 알 수 있다.

Claims

진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

상기 챔버 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전력이 인가되는 상부전극 및 하부전극;

상기 상부전극의 측부에 결합되어 마련되며, 상기 상부 전극의 측부와 상기 챔버 측벽 사이의 간격을 축소하는 보강부재;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 상부전극의 측부와 상기 보강부재 사이에는 플라즈마로부터 상부전극을 보호하는 차폐부재가 더 마련되고,

상기 보강부재는 상기 차폐부재와 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 보강부재는,

세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

상기 챔버 내부 상하측에 각각 마련되며, 고주파 전력이 인가되는 상부전극 및 하부전극;

상기 상부전극의 하부면과 동일한 높이에 배치되어 상기 상부전극의 측부와 상기 챔버 측벽 사이를 가로질러 마련되며, 상기 상부전극의 측부와 챔버 측벽 사이에 형성되는 틈을 가로막는 측부커버;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
삭제
제4항에 있어서, 상기 측부커버는,

아노다이징(anodizing)처리된 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.