KR100844375B1 - Plasma processing apparatus having radio frequency shield - Google Patents

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KR100844375B1
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plasma
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이승호
김명호
이혁범
권순기
정부용
장경환
이세진
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Abstract

A plasma processing apparatus having a radio frequency shield structure is provided to enable radio frequency to be emitted stably, constantly maintain the plasma density within a chamber through stable emission of the radio frequency, and prevent destruction of an insulating member by providing a structure with radio frequency emission resistance relative to the insulating member. A plasma processing apparatus comprises: an upper electrode to which an RF(Radio Frequency) power for plasma generation is electrically connected; a lower electrode(14) which is disposed oppositely to the upper electrode, and to which an RF power for bias generation is electrically connected; an insulating member disposed in the outer wall direction of the lower electrode to cut off a contact between the lower electrode and a plasma; and an RF shielding plate(60) disposed between the lower electrode and the insulating member to cut off an RF emission due to the lower electrode. The insulating member includes: a vertical insulating member disposed in the side direction of the lower electrode; and a horizontal insulating member(24) disposed above a corner portion of the lower electrode, wherein the RF shielding plate is positioned between the lower electrode and the vertical and horizontal insulating members. The vertical insulating member includes: a first vertical insulating member(26) disposed adjacently to a side face of the lower electrode; and a second vertical insulating member(28) disposed such that the second vertical insulating member is spaced apart from the first vertical insulating member in a direction that gets away from the lower electrode, wherein the RF shielding plate is interposed between the first and second vertical insulating members.

Description

알에프 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS HAVING RADIO FREQUENCY SHIELD}Plasma processing apparatus having RF shielding structure {PLASMA PROCESSING APPARATUS HAVING RADIO FREQUENCY SHIELD}

도 1은 종래기술에 따른 RF 플라즈마 처리 장치의 개략적인 측단면도. 1 is a schematic side cross-sectional view of an RF plasma processing apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 RF 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치의 측단면도. 2 is a side cross-sectional view of a plasma processing apparatus having an RF shielding structure in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도.3 is a cross-sectional view of the RF shielding structure according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 분해 사시도. 4 is an exploded perspective view of the RF shielding structure according to the first embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 사시도. 5 is a perspective view of the RF shielding structure according to the first embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도. 6 is a sectional view of an RF shielding structure according to a second embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도. 7 is a sectional view of an RF shielding structure according to a third embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도.8 is a sectional view of an RF shielding structure according to a fourth embodiment of the present invention;

본 발명은 RF 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 RF 차폐를 통해 플라즈마 밀도를 균일하게 유지할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma processing apparatus having an RF shielding structure, and more particularly, to a plasma processing apparatus capable of maintaining a uniform plasma density through RF shielding.

최근 반도체 소자, LCD, 유기 EL, PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 구성부품들은 구조 또는 구성이 보다 정밀해지므로, 이러한 구성부품들의 제조 공정에서는 고정밀 처리 제어가 필요한데, 이러한 고정밀 처리 제어가 가능한 장치 중에 일반적으로 플라즈마 처리 장치가 각광받고 있다.Recently, components or components such as semiconductor devices, LCDs, organic ELs, and plasma display panels (PDPs) are more precise in structure or configuration. Therefore, high precision processing control is required in the manufacturing process of these components. In general, plasma processing apparatuses are in the spotlight.

플라즈마 처리 장치로는 전압 인가 방식에 따라 직류 전류(direct current, 이하 'DC'라 함) 플라즈마 처리 장치, RF(Radio Frequency) 플라즈마 처리 장치, 마이크로파(microwave) 플라즈마 처리 장치, 전자 사이클로트론 공진(electron cyclontron resonance) 플라즈마 처리 장치 등이 있다. As the plasma processing apparatus, a direct current (hereinafter referred to as "DC") plasma processing apparatus, a RF (Radio Frequency) plasma processing apparatus, a microwave plasma processing apparatus, an electron cyclotron resonance (electron cyclontron) according to a voltage application method resonance) plasma processing apparatus.

RF 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 생성과 유지를 위한 전극을 전도성, 비전도성으로 모두 사용가능하며, 이온화율이 높고 제어가 용이하다는 점에서 화학 증착, 에칭(etching) 또는 에싱(ashing)과 같은 플라즈마 공정에 주로 사용되고 있다. RF plasma processing apparatus can use both conductive and non-conductive electrodes for plasma generation and maintenance, and can be used in plasma processes such as chemical vapor deposition, etching or ashing in view of high ionization rate and easy control. Mainly used.

도 1은 종래기술에 따른 RF 플라즈마 처리 장치의 개략적인 측단면도이다. 1 is a schematic side cross-sectional view of an RF plasma processing apparatus according to the prior art.

종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내 상측에 구비되며 RF 전원이 인가되는 상부 전극(102)과, 상부 전극(102)과 이격된 하측에 구비되어 기판이 위치되는 탑재대 기능까지 하는 하부 전극(108)으로 이루어진다.The conventional plasma processing apparatus includes a chamber 100 capable of forming a vacuum atmosphere therein as shown in FIG. 1, an upper electrode 102 provided above the chamber 100 and to which RF power is applied. The lower electrode 108 is provided below the upper electrode 102 and spaced apart from the upper electrode 102 to serve as a mounting table on which the substrate is positioned.

여기서 하부 전극(108)은 RF 전력을 인가 받는 전극과 기판을 올리기 위한 정전척에 해당하는 전극(미도시)을 포함한다. The lower electrode 108 may include an electrode to which RF power is applied and an electrode (not shown) corresponding to an electrostatic chuck for raising a substrate.

상부 전극(102)과 하부 전극(108)에는 그 대향되는 저면 가장자리부와 상면 가장자리부 그리고 외측벽을 각각 감싸면서 플라즈마로부터 공격을 방지할 수 있도록 수직 절연부재(104, 112)와 수평 절연부재(106, 110)가 각각 구비되고 각각의 수직 절연부재(104, 112)와 수평 절연부재(106, 110)가 머리부에 캡(C)이 고정된 상태의 볼트(B)에 의해 상, 하부전극(20,30)에 각각 체결 고정된다.The upper electrode 102 and the lower electrode 108 have vertical insulating members 104 and 112 and a horizontal insulating member 106 to surround the bottom edge, the upper edge, and the outer wall thereof, respectively, to prevent attack from the plasma. And 110, respectively, and each of the vertical insulating members 104 and 112 and the horizontal insulating members 106 and 110 are formed by the upper and lower electrodes (B) having the cap C fixed to the head. 20 and 30 are fastened and fastened respectively.

여기서, 수직 절연부재(104, 112)와 수평 절연부재(106, 112)는 절연체로서 세라믹 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성된다. Here, the vertical insulating members 104 and 112 and the horizontal insulating members 106 and 112 are formed of ceramic or engineering plastic as insulators.

이와 같은 RF 플라즈마 처리 장치는 상부 전극(102)에 플라즈마 발생용 RF(예를 들어 13.6MHz) 전력을 인가하고, 하부 전극(108)에 바이어스 발생용 RF 전력을 인가함으로써 플라즈마를 생성하고, 하부 전극(108) 상에 놓여지는 기판에 대한 에칭 공정 등을 수행한다. Such an RF plasma processing apparatus generates a plasma by applying RF (for example, 13.6 MHz) power for generating plasma to the upper electrode 102, applying RF power for generating bias to the lower electrode 108, and lower electrode. An etching process or the like for the substrate placed on 108.

한편, 상기한 절연부재(104,106,110,112)는 하부 전극(108)와 플라즈마의 접촉을 차단하여 하부 전극(108)이 등전위를 유지하도록 한다. Meanwhile, the insulating members 104, 106, 110, and 112 block the contact between the lower electrode 108 and the plasma so that the lower electrode 108 maintains an equipotential.

그러나 플라즈마 공정, 특히 에칭 공정이 이루어지는 동안 플라즈마 형성에 의해 절연부재의 표면에 충전(charging)이 발생한다. 이와 같은 충전이 발생하는 경우 절연부재 표면에 입자(particle)가 잔류하게 되고 전기적 전위가 높아짐에 따라 절연부재가 에칭된다.However, during the plasma process, in particular during the etching process, charging occurs on the surface of the insulating member by plasma formation. When such charging occurs, particles remain on the surface of the insulating member and the insulating member is etched as the electrical potential increases.

절연부재에 대해 상기한 과정이 일어나는 경우, 전기적 전위가 불균형을 이루는 절연부재를 통해 국부적인 RF 대량 방사가 발생하며 이에 따라 절연부재가 파 괴되는 문제가 발생한다. When the above process occurs for the insulating member, a local RF mass radiation is generated through the insulating member having an unbalanced electrical potential, thereby causing a problem of breaking the insulating member.

절연부재가 파괴되는 경우 플라즈마와 전극의 접촉이 차단되지 않아 챔버(100) 내부의 플라즈마 밀도가 일정하게 유지되지 않으며 원하는 플라즈마 공정을 수행할 수 없는 문제점이 있었다. When the insulating member is destroyed, the plasma and the electrode are not blocked so that the plasma density in the chamber 100 is not kept constant and a desired plasma process cannot be performed.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 안정된 RF 방사가 가능한 RF 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치를 제안하고자 한다. In the present invention, to solve the problems of the prior art as described above, it is proposed a plasma processing apparatus having an RF shielding structure capable of stable RF radiation.

본 발명의 다른 목적은 안정된 RF 방사를 통해 챔버 내부에 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있는 RF 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus having an RF shielding structure capable of maintaining a constant plasma density within a chamber through stable RF radiation.

본 발명의 다른 목적은 절연부재에 대해 RF 방사 저항을 갖는 구조를 제공하여 절연부재의 파괴를 방지할 수 있는 RF 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus having an RF shielding structure capable of providing a structure having an RF radiation resistance to the insulating member to prevent destruction of the insulating member.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 상부 전극; 상기 상부 전극에 대향하여 배치되며, 바이어스 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 하부 전극; 상기 하부 전극의 외측벽 방향으로 배치되며, 상기 하부 전극과 플라즈마의 접촉을 차단하는 절연부재; 및 상기 하부 전극과 상기 절연부재 사이에 배치되며, 상기 하부 전극에 의한 RF 방사를 차폐하는 RF 차폐 판재를 포함하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: an upper electrode electrically connected to an RF power source for generating plasma; A lower electrode disposed opposite the upper electrode and electrically connected to a bias generation RF power source; An insulation member disposed in an outer wall direction of the lower electrode and blocking contact between the lower electrode and plasma; And an RF shielding plate disposed between the lower electrode and the insulating member and shielding the RF radiation by the lower electrode.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 상부 전극; 상기 상부 전극에 대향하여 배치되며, 바이어스 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 하부 전극; 및 상기 하부 전극의 주변 방향으로 배치되며, 상기 하부 전극과 플라즈마의 접촉을 차단하는 절연부재를 포함하되, 상기 하부 전극에 대향하는 상기 절연부재의 일면에 상기 하부 전극에 의한 RF 방사를 차폐하는 RF 차폐 코팅층이 형성되는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: an upper electrode to which an RF power supply for plasma generation is electrically connected; A lower electrode disposed opposite the upper electrode and electrically connected to a bias generation RF power source; And an insulating member disposed in a peripheral direction of the lower electrode and blocking contact between the lower electrode and the plasma, the RF shielding the RF radiation by the lower electrode on one surface of the insulating member facing the lower electrode. A plasma processing apparatus is provided in which a shielding coating layer is formed.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 상부 전극; 상기 상부 전극에 대향하여 배치되며, 바이어스 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 하부 전극; 및 상기 하부 전극의 주변 방향으로 배치되며, 상기 하부 전극에 의한 RF 방사를 차폐하는 물질을 혼입하여 형성되는 절연부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: an upper electrode to which an RF power supply for plasma generation is electrically connected; A lower electrode disposed opposite the upper electrode and electrically connected to a bias generation RF power source; And an insulating member disposed in a circumferential direction of the lower electrode and formed by mixing a material shielding RF radiation by the lower electrode.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same number as much as possible even if displayed on different drawings.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언 급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected or connected to that other component, but there may be other components in between. Should be.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판 손상 검출 장치 및 방법에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the substrate damage detection apparatus and method according to the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 RF 차폐 구조를 갖는 플라즈마 처리 장치의 측단면도이다. 2 is a side cross-sectional view of a plasma processing apparatus having an RF shielding structure according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에서는 설명의 편의를 위해 플라즈마 에칭 장치를 중심으로 본 발명 을 설명할 것이나 반드시 이에 한정됨이 없이 플라즈마를 이용하여 각종 처리를 하는 장치가 본 발명의 범주에 속할 수 있다는 점을 당업자는 이해하여야 할 것이다. In the present invention, for the convenience of description, the present invention will be described based on the plasma etching apparatus, but it should be understood by those skilled in the art that various apparatuses using plasma may be included in the scope of the present invention. will be.

도 2는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치를 도시한 도면으로서, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 대략 원통 형상의 챔버(처리 용기)(10)를 포함한다. Fig. 2 shows a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus, which includes a substantially cylindrical chamber (processing vessel) 10 whose surface is made of anodized aluminum.

챔버(10)의 바닥부에는 세라믹 등으로 이루어지는 메인 절연판(12)이 배치되며, 메인 절연판(12) 상면에는 하부 전극(14)이 구비된다. The main insulating plate 12 made of ceramic or the like is disposed at the bottom of the chamber 10, and the lower electrode 14 is provided on the upper surface of the main insulating plate 12.

하부 전극(14)의 상면에는 피처리 기판(18)에 해당하는 반도체 웨이퍼 또는 글래스가 놓여지는 정전척(16)이 마련된다. An upper surface of the lower electrode 14 is provided with an electrostatic chuck 16 on which a semiconductor wafer or glass corresponding to the substrate 18 is placed.

여기서 정전척(16)은 기판(18)을 정전력으로 흡착 유지한다. Here, the electrostatic chuck 16 sucks and holds the substrate 18 at a constant power.

정전척(16)은 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있고, 스위치에 의해 온·오프 동작이 가능하게 되어 있다. 그리고, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롱력 등의 정전력에 의해 기판(18)이 정전척(16)에 흡착 유지된다.As for the electrostatic chuck 16, the DC power supply 22 is electrically connected, and the on-off operation | movement is enabled by a switch. And the board | substrate 18 is attracted and hold | maintained by the electrostatic chuck 16 by electrostatic force, such as the Coulomb force generated by the DC voltage from the DC power supply 22.

하부 전극(14) 및 정전척(16)의 주변부에 이들을 고정하기 위한 전극 고정부(20)가 배치된다. 전극 고정부(20)는 하부 전극(14) 및 정전척(16)을 둘러싸면서 하부 전극(14)과 정전척(16)의 유동을 방지한다. The electrode fixing part 20 for fixing them to the peripheral part of the lower electrode 14 and the electrostatic chuck 16 is arrange | positioned. The electrode fixing part 20 prevents the flow of the lower electrode 14 and the electrostatic chuck 16 while surrounding the lower electrode 14 and the electrostatic chuck 16.

하부 전극(14) 및 정전척(16)의 주변부, 즉 전극 고정부(20)의 외측벽 방향으로 제1 수직 절연부재(26), 제2 수직 절연부재(28) 및 수평 절연부재(24)가 배치된다. The first vertical insulating member 26, the second vertical insulating member 28, and the horizontal insulating member 24 are disposed in the periphery of the lower electrode 14 and the electrostatic chuck 16, that is, the outer wall of the electrode fixing part 20. Is placed.

이와 같은 절연부재(24,26,28)는 세라믹 또는 엔지니어링 플라스틱으로 이루 어지며, 하부 전극(14)이 플라즈마와 접촉하는 것을 방지한다. Such insulating members 24, 26, 28 are made of ceramic or engineering plastic, and prevent the lower electrode 14 from contacting the plasma.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, RF 전력을 인가 받는 하부 전극(14)과 각 절연부재(24,26,28) 사이에 플라즈마 에칭 공정 중에 발생하는 절연부재(24,26,28)의 충전을 방지하고, 하부 전극(14)으로부터의 국부적인 RF 대량 방사가 이루어지는 것을 방지하는 RF 차폐 구조가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the filling of the insulating members 24, 26, 28 generated during the plasma etching process between the lower electrode 14 to which RF power is applied and each of the insulating members 24, 26, 28 is performed. Is provided and an RF shielding structure is provided that prevents local RF mass radiation from the bottom electrode 14 from occurring.

본 발명에 따른 RF 차폐 구조에 대해서는 도 1의 A 부분을 확대한 하기의 도 3 내지 도 8을 통해 상세하게 설명할 것이다. The RF shielding structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8 below in which the portion A of FIG. 1 is enlarged.

한편, 정전척(16)의 상부 측에는 하부 전극(14)와 평행하게 대향하는 상부 전극(34)이 구비되며, 상부 및 하부 전극(34, 16) 사이의 공간이 플라즈마 생성 공간으로 된다. On the other hand, the upper side of the electrostatic chuck 16 is provided with an upper electrode 34 facing in parallel with the lower electrode 14, the space between the upper and lower electrodes 34, 16 is a plasma generating space.

상부 전극(34)은 상부 절연부재(42)를 거쳐서, 챔버(10)의 상부에 지지되어 있고, 다수의 토출 구멍(37)을 갖는 전극판(36)과, 이 전극판(36)을 착탈 자유롭게 지지하고, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 수냉 구조의 전극 지지체(38)에 의해서 구성되어 있다. The upper electrode 34 is supported on the upper part of the chamber 10 via the upper insulating member 42, and the electrode plate 36 which has many discharge holes 37, and this electrode plate 36 are removable. It is comprised by the electrode support 38 of the water-cooled structure which supports freely and consists of electroconductive material, for example, the surface whose anodization is aluminum.

전극판(36)은 주울열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체가 바람직하며, 실리콘 함유 물질이 바람직하다. 이러한 관점에서, 전극판(36)은 실리콘이나 SiC로 구성되는 것이 바람직하다. The electrode plate 36 is preferably a low resistance conductor or a semiconductor having a low Joule heat, and a silicon-containing material is preferable. In this respect, the electrode plate 36 is preferably made of silicon or SiC.

전극 지지체(38)의 내부에는 가스 확산실(40)이 마련되며, 가스 확산실(40)로 처리 가스 공급원(48)에서 공급하는 처리 가스가 유입된다. The gas diffusion chamber 40 is provided inside the electrode support 38, and the processing gas supplied from the processing gas supply source 48 flows into the gas diffusion chamber 40.

에칭을 위한 처리 가스로는 예를 들어, C4F8 가스와 같은 플루오르화카본 가스(CxFy)가 사용될 수 있다. As a processing gas for etching, for example, a carbon fluoride gas (CxFy) such as a C 4 F 8 gas may be used.

처리 가스는 가스 확산실(40)을 통해 가스 토출 구멍(37)을 거쳐서 샤워 형상으로 플라즈마 생성 공간에 토출된다.The processing gas is discharged to the plasma generation space in a shower shape through the gas diffusion hole 37 through the gas diffusion chamber 40.

상부 전극(34)에는 임피던스 매칭부(50) 및 플라즈마 발생용 RF 전원(52)이 전기적으로 접속되어 있다. The impedance matching section 50 and the plasma generating RF power supply 52 are electrically connected to the upper electrode 34.

플라즈마 발생용 RF 전원(52)은 13.56 ㎒ 이상의 주파수가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 임피던스 매칭부(50)는 플라즈마 발생용 RF 전원(52)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키는 것으로, 플라즈마 발생용 RF 전원(52)에 의해 인가되는 RF 전력이 반사되는 것을 방지한다. The RF power generator 52 for plasma generation may use a frequency of 13.56 MHz or more, but is not limited thereto. The impedance matching unit 50 matches the load impedance with the internal (or output) impedance of the plasma generating RF power supply 52 to prevent reflection of the RF power applied by the plasma generating RF power supply 52. .

그밖에 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 처리 가스의 배출을 위한 배기 플레이트(30), 배기구(32), 기판의 출입을 위한 입출구(44) 및 입출구의 개폐를 위한 밸브(46)를 포함할 수 있다.In addition, the plasma processing apparatus according to the present invention may include an exhaust plate 30 for discharging processing gas, an exhaust port 32, an inlet and outlet 44 for entering and exiting a substrate, and a valve 46 for opening and closing of the inlet and outlet. .

한편, 상기한 하부 전극(14)에는 임피던스 매칭부(54)를 거쳐 바이어스 발생용 RF 전원(56)이 전기적으로 접속된다. On the other hand, the lower electrode 14 is electrically connected to the bias generation RF power supply 56 via the impedance matching unit 54.

전술한 바와 같이, 상부 전극(34)과 하부 전극(14)에 인가되는 RF 전력에 의해 챔버(10) 내부에 플라즈마가 형성되어 기판 표면의 에칭 공정이 이루어진다. 에칭 공정 중에 하부 전극(14)과 플라즈마의 접촉을 차단하는 절연부재(24,26,28)만을 제공하는 경우에는 절연부재(24,26,28)에 전기적 전위를 불균형하게 만드는 충 전이 발생하며, 또한 이로 인해 하부 전극(14)에서 국부적인 RF 대량 방사가 발생한다. As described above, the plasma is formed inside the chamber 10 by the RF power applied to the upper electrode 34 and the lower electrode 14 to perform an etching process on the surface of the substrate. In the case of providing only the insulating members 24, 26, 28 for blocking the contact between the lower electrode 14 and the plasma during the etching process, a charge is generated to unbalance the electrical potential of the insulating members 24, 26, 28, This also results in local RF bulk radiation at the bottom electrode 14.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 하부 전극(14) 측에 절연부재(24,26,28)의 충전을 방지하고, RF 국부적인 대량 방사를 방지하기 위한 RF 차폐 구조를 제공한다. According to an exemplary embodiment of the present invention, an RF shielding structure is provided to prevent the charging of the insulating members 24, 26, and 28 on the lower electrode 14 side, and to prevent RF local mass radiation.

본 발명에 따르면 RF 차폐 구조는 하부 전극(14) 주위에 RF 차폐가 가능한 판재를 삽입하거나 수직 절연부재(가능한 판재를 삽입하거나, 제1 수직 절연부재(26), 제2 수직 절연부재(28) 또는 수평 절연부재(24)의 일면을 코팅하거나, 각 절연부재 중 적어도 하나에 RF 차폐를 위한 물질을 혼입하는 방법으로 제공될 수 있다. According to the present invention, the RF shielding structure includes a plate capable of inserting RF shielding around the lower electrode 14 or inserting a vertical insulating member (inserting a possible plate, or the first vertical insulating member 26 and the second vertical insulating member 28). Alternatively, it may be provided by coating one surface of the horizontal insulation member 24 or incorporating a material for RF shielding into at least one of the insulation members.

바람직하게 상기한 RF 차폐 구조는 저항이 1㏁-㎝ 이상 5㏁-㎝ 이하인 것이 바람직하며, 이들은 모두 절연부재가 RF 방사 저항을 갖도록 하기 위한 구조이다. Preferably, the above-described RF shielding structure preferably has a resistance of 1 mW-cm or more and 5 mW-cm or less, and these are all structures for the insulating member to have RF radiation resistance.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 RF 차폐 구조를 보다 상세하게 살펴본다. Hereinafter, an RF shielding structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 사시도이다.  3 is a cross-sectional view of the RF shielding structure according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of the RF shielding structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a first embodiment of the present invention. A perspective view of the RF shielding structure according to the present invention.

도 3 내지 도 5는 하부 전극(14)과 절연부재 사이에 RF 차폐를 위한 직류 저항이 낮은 도전성 판재를 삽입한 구조를 도시한 도면이다. 3 to 5 illustrate a structure in which a conductive plate having a low DC resistance for RF shielding is inserted between the lower electrode 14 and the insulating member.

도 3에 도시된 바와 같이, RF 차폐 판재(60)가 수평 절연부재(24)와 수직 절 연부재 사이에 개재된다. As shown in FIG. 3, an RF shielding plate 60 is interposed between the horizontal insulation member 24 and the vertical insulation member.

여기서 수직 절연부재는 하부 전극(14)의 외측벽 방향으로 배치되며, 하부 전극(14) 측면에 인접 배치되는 제1 수직 절연부재(26) 및 하부 전극(14)에서 멀어지는 방향으로 상기 제1 수직 절연부재와 이격되어 배치되는 제2 수직 절연부재(28)를 포함할 수 있다. Here, the vertical insulating member is disposed in the direction of the outer wall of the lower electrode 14, and the first vertical insulating member 26 and the first vertical insulating member disposed in a direction away from the lower electrode 14 are disposed adjacent to the side surface of the lower electrode 14. It may include a second vertical insulating member 28 spaced apart from the member.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, RF 차폐 판재(60)는 하부 전극(14)을 전체적으로 둘러싸게 된다. As shown in FIGS. 4 to 5, the RF shielding plate 60 surrounds the lower electrode 14 as a whole.

본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 차폐 판재(60)는 Al-Mg-Si계 합금인 Al60 계열로 형성되며, 바람직하게는 하부 전극(14)의 재질과 동일한 것이 바람직하다. The RF shielding plate 60 according to the first embodiment of the present invention is formed of an Al60 series, which is an Al-Mg-Si-based alloy, and is preferably the same as the material of the lower electrode 14.

또한, RF 차폐 판재(60)의 두께는 제1 및 제2 수직 절연부재(26,28) 사이의 간격을 고려하여 0.05mm 내지 0.3mm인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the thickness of the RF shielding plate 60 is preferably 0.05mm to 0.3mm in consideration of the gap between the first and second vertical insulating members 26 and 28, but is not necessarily limited thereto.

상기한 RF 차폐 판재(60)는 하부 전극(14)에서 각 절연부재(24,26,28) 측으로 RF가 대량 방사되는 것을 방지하여 챔버(10) 내부에 플라즈마 밀도가 균일하게 유지되도록 한다. The RF shielding plate 60 prevents a large amount of RF from radiating from the lower electrode 14 to each of the insulating members 24, 26, and 28 so that the plasma density is maintained uniformly in the chamber 10.

즉, RF 차폐 판재(60)는 RF 방사 저항 기능을 수행함으로써 RF 방사가 시간, 사용 빈도, 온도 및 챔버 내부의 가스 환경 변환에 따라 변화하는 것을 억제하게 된다. That is, the RF shielding plate 60 performs an RF radiation resistance function, thereby suppressing the RF radiation from changing with time, frequency of use, temperature, and gas environment conversion inside the chamber.

한편, RF 차폐 판재(60)를 사용하는 경우, 하부 전극(14) 측면에 삽입되는 구조를 가지기 때문에 교환 및 제작이 용이하다. On the other hand, when using the RF shielding plate 60, it has a structure that is inserted into the lower electrode 14 side is easy to exchange and manufacture.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the RF shielding structure according to the second embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 절연부재 중 제1 및 제2 수직 절연부재의 일 면에 RF 차폐를 위한 코팅층(62)을 형성하는 것이다. As shown in FIG. 6, the second embodiment of the present invention is to form a coating layer 62 for RF shielding on one surface of the first and second vertical insulating members among the insulating members.

여기서 RF 차폐 코팅층(62)은 제1 수직 절연부재(26)와 제2 수직 절연부재(28)가 대향하는 면에 형성되는 것이 바람직하다. In this case, the RF shielding coating layer 62 is preferably formed on a surface where the first vertical insulating member 26 and the second vertical insulating member 28 face each other.

그러나 이에 한정됨이 없이 제1 수직 절연부재(26) 또는 제2 수직 절연부재(28)의 어느 일면에만 형성될 수도 있다. However, the present invention is not limited thereto, and may be formed only on one surface of the first vertical insulating member 26 or the second vertical insulating member 28.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 차폐 코팅층(62)은 제1 실시예에서의 RF 차폐 판재와 같이 직류 저항이 낮으며, 도전성을 갖는 Al 60 계열로 형성될 수 있다.In addition, the RF shielding coating layer 62 according to the second embodiment of the present invention may be formed of Al 60 series having low DC resistance and conductivity, as in the RF shielding plate material of the first embodiment.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of the RF shielding structure according to the third embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예는 하부 전극(14)의 주위, 특히 하부 전극(14)의 모서리(edge) 측 또는 대향하는 수평 절연부재(24)의 하면에 RF 차폐 코팅층(66)을 형성하는 것이다. As shown in FIG. 7, the third embodiment of the present invention is an RF shielding around the lower electrode 14, in particular on the edge side of the lower electrode 14 or on the lower surface of the opposite horizontal insulation member 24. The coating layer 66 is formed.

플라즈마 에칭 공정 시, 플라즈마와 접촉하는 절연부재 중 수평 절연부재(24)의 모서리 측이 특히 플라즈마에 의한 에칭될 우려가 높다. In the plasma etching process, the edge side of the horizontal insulating member 24 among the insulating members in contact with the plasma is particularly likely to be etched by the plasma.

수평 절연부재(24)의 에칭에 따라 하부 전극(14)에서 전기적 전위가 불균형을 이루는 수평 절연부재(24) 부분에서 국부적 RF 대량 방사가 이루어질 수 있다. The local RF bulk radiation may be generated at the portion of the horizontal insulation member 24 where the electrical potential is unbalanced at the lower electrode 14 according to the etching of the horizontal insulation member 24.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 제3 실시예는 수평 절연부재(24)의 하면에 RF 차폐 코팅층(66)을 형성하는 것이며, 이와 같은 RF 차폐 코팅층(66)은 역시 Al60 계열로 이루어질 수 있다. In order to prevent this, the third embodiment of the present invention is to form the RF shielding coating layer 66 on the lower surface of the horizontal insulating member 24, such RF shielding coating layer 66 may also be made of Al60 series.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 RF 차폐 구조의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the RF shielding structure according to the fourth embodiment of the present invention.

도 8은 RF 차폐가 가능한 물질을 혼입한 절연부재를 형성한 것이다. 8 is an insulating member in which a material capable of shielding RF is incorporated.

본 발명의 제4 실시예에 따르면, 절연부재(24,26,28) 중 적어도 하나, 바람직하게는 수평 절연부재(24) 및 제1 수직 절연부재(26) 중 적어도 하나를 RF 차폐 가능한 물질을 혼입하여 형성한다. According to the fourth embodiment of the present invention, at least one of the insulating members 24, 26 and 28, preferably at least one of the horizontal insulating member 24 and the first vertical insulating member 26 may be RF shielded. It mixes and forms.

본 발명의 제4 실시예는 세라믹 또는 엔지니어링 플라스틱과 몰리브덴(Mo), 탄소(Carbon), 니켈(Ni) 등을 혼입하여 절연부재를 생성하며, 바람직하게 상기한 혼입 물질은 20 내지 25% 중량비일 수 있다. In a fourth embodiment of the present invention, the ceramic or engineering plastics are mixed with molybdenum (Mo), carbon, nickel (Ni), and the like to form an insulating member. Preferably, the mixed material is 20 to 25% by weight. Can be.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 하부 전극 주위에 RF 차폐 구조를 제공함으로써 절연부재의 국부적인 충전을 방지할 수 있는 장점이 있다. As described above, according to the present invention, there is an advantage of preventing local charging of the insulating member by providing an RF shielding structure around the lower electrode.

또한, 본 발명에 따르면 RF 차폐 구조를 제공함으로써 하부 전극에서의 국부적인 RF 대량 방사를 방지할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention there is an advantage to prevent the local RF mass radiation in the lower electrode by providing an RF shielding structure.

또한, 본 발명에 따르면 하부 전극에서 절연부재 측으로 RF 대량 방사를 방 지함으로써 챔버 내부에 플라즈마 밀도가 균일하게 유지되도록 하는 장점이 있다. In addition, according to the present invention there is an advantage to maintain a uniform plasma density inside the chamber by preventing a large amount of RF radiation from the lower electrode to the insulating member side.

Claims (12)

플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus, 플라즈마 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 상부 전극;An upper electrode to which an RF power supply for plasma generation is electrically connected; 상기 상부 전극에 대향하여 배치되며, 바이어스 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 하부 전극; A lower electrode disposed opposite the upper electrode and electrically connected to a bias generation RF power source; 상기 하부 전극의 외측벽 방향으로 배치되며, 상기 하부 전극과 플라즈마의 접촉을 차단하는 절연부재; 및An insulation member disposed in an outer wall direction of the lower electrode and blocking contact between the lower electrode and plasma; And 상기 하부 전극과 상기 절연부재 사이에 배치되며, 상기 하부 전극에 의한 RF 방사를 차폐하는 RF 차폐 판재를 포함하는 플라즈마 처리 장치. And an RF shielding plate disposed between the lower electrode and the insulating member and shielding RF radiation by the lower electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연부재는, The insulating member, 상기 하부 전극의 측면 방향에 배치되는 수직 절연부재; 및A vertical insulating member disposed in a lateral direction of the lower electrode; And 상기 하부 전극의 모서리 상부 측에 배치되는 수평 절연부재를 포함하되,It includes a horizontal insulating member disposed on the upper side of the corner of the lower electrode, 상기 RF 차폐 판재는 상기 하부 전극과 상기 수직 및 수평 절연부재 사이에 위치하는 플라즈마 처리 장치.The RF shielding plate is positioned between the lower electrode and the vertical and horizontal insulating member. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 수직 절연부재는,The vertical insulating member, 상기 하부 전극 측면에 인접 배치되는 제1 수직 절연부재; 및A first vertical insulating member disposed adjacent the lower electrode side; And 상기 하부 전극에서 멀어지는 방향으로 상기 제1 수직 절연부재와 이격되어 배치되는 제2 수직 절연부재를 포함하되,And a second vertical insulating member spaced apart from the first vertical insulating member in a direction away from the lower electrode. 상기 RF 차폐 판재는 상기 제1 수직 절연부재 및 제2 수직 절연부재 사이에 개재되는 플라즈마 처리 장치. And the RF shielding plate is interposed between the first vertical insulating member and the second vertical insulating member. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 RF 차폐 판재는 Al 60 계열로 형성되는 플라즈마 처리 장치. The RF shielding plate is formed of Al 60 series plasma processing apparatus. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 RF 차폐 판재는 상기 하부 전극과 동일한 재질로 이루어지는 플라즈마 처리 장치. The RF shielding plate material is made of the same material as the lower electrode plasma processing apparatus. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 RF 차폐 판재는 저항이 1㏁-㎝ 이상 5㏁-㎝ 이하인 플라즈마 처리 장 치. The RF shielding plate is a plasma treatment device having a resistance of more than 1㏁-㎝ 5㏁-㎝. 플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus, 플라즈마 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 상부 전극;An upper electrode to which an RF power supply for plasma generation is electrically connected; 상기 상부 전극에 대향하여 배치되며, 바이어스 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 하부 전극; 및A lower electrode disposed opposite the upper electrode and electrically connected to a bias generation RF power source; And 상기 하부 전극의 주변 방향으로 배치되며, 상기 하부 전극과 플라즈마의 접촉을 차단하는 절연부재를 포함하되,Is disposed in the peripheral direction of the lower electrode, including an insulating member for blocking the contact between the lower electrode and the plasma, 상기 하부 전극에 대향하는 상기 절연부재의 일면에 상기 하부 전극에 의한 RF 방사를 차폐하는 RF 차폐 코팅층이 형성되는 플라즈마 처리 장치. And an RF shielding coating layer formed on one surface of the insulating member facing the lower electrode to shield the RF radiation by the lower electrode. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 절연부재는 상기 하부 전극의 측면 방향에 배치되는 수직 절연부재를 포함하며, 상기 수직 절연부재는, The insulating member includes a vertical insulating member disposed in the lateral direction of the lower electrode, the vertical insulating member, 상기 하부 전극 측면에 인접 배치되는 제1 수직 절연부재; 및A first vertical insulating member disposed adjacent the lower electrode side; And 상기 하부 전극에서 멀어지는 방향으로 상기 제1 수직 절연부재와 이격되어 배치되는 제2 수직 절연부재를 포함하되,And a second vertical insulating member spaced apart from the first vertical insulating member in a direction away from the lower electrode. 상기 RF 차폐 코팅층은 상기 제1 수직 절연부재의 상기 하부 전극과 접촉하 는 면의 반대측 일면 및 제2 수직 절연부재의 상기 하부 전극을 향하는 일면 중 적어도 하나의 면에 형성되는 플라즈마 처리 장치. The RF shielding coating layer is formed on at least one of the opposite side of the surface in contact with the lower electrode of the first vertical insulating member and one surface facing the lower electrode of the second vertical insulating member. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 절연부재는, The insulating member, 상기 하부 전극의 측면 방향에 배치되는 수직 절연부재; 및A vertical insulating member disposed in a lateral direction of the lower electrode; And 상기 하부 전극의 모서리 상부 측에 배치되는 수평 절연부재를 포함하되,It includes a horizontal insulating member disposed on the upper side of the corner of the lower electrode, 상기 RF 차폐 코팅층은 상기 수직 절연부재 및 상기 수평 절연부재 중 적어도 하나의 면에 형성되는 플라즈마 처리 장치.And the RF shielding coating layer is formed on at least one surface of the vertical insulating member and the horizontal insulating member. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 RF 차폐 코팅층은 전도성 금속인 플라즈마 처리 장치. And the RF shielding coating layer is a conductive metal. 플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus, 플라즈마 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 상부 전극;An upper electrode to which an RF power supply for plasma generation is electrically connected; 상기 상부 전극에 대향하여 배치되며, 바이어스 발생용 RF 전원이 전기적으로 접속되는 하부 전극; 및A lower electrode disposed opposite the upper electrode and electrically connected to a bias generation RF power source; And 상기 하부 전극의 주변 방향으로 배치되며, 상기 하부 전극에 의한 RF 방사를 차폐하는 물질을 혼입하여 형성되는 절연부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치. And an insulating member disposed in a circumferential direction of the lower electrode and formed by mixing a material shielding RF radiation by the lower electrode. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 절연부재에 혼입되는 물질은 몰리브덴, 탄소 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마 처리 장치. The material to be incorporated into the insulating member includes at least one of molybdenum, carbon, and nickel.
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