KR101649315B1 - 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 내부클리닝을 위한 전극을 갖는 유도결합 플라즈마 처리 장치는 내부에 방전공간을 갖고 서셉터가 구비된 공정챔버, 상기 공정챔버 내부로 유도결합 플라즈마 방전을 유도하기 위한 무선 주파수 안테나, 상기 공정챔버의 내부로 상기 무선주파수안테나로부터 전원을 전달하는 유전체윈도우, 상기 공정챔버의 내부를 클리닝하도록 배치되어진 용량결합 전극, 상기 무선 주파수 안테나와 상기 용량결합전극에 전원을 공급하기 위한 전원공급원을 포함한다. 본 발명의 용량결합플라즈마 방식을 이용한 챔버클리닝장치는 유도결합플라즈마를 이용하여 반도체 공정을 수회 수행한 다음 탈부착이 가능한 용량결합 전극에 전압을 인가하여, 반응 챔버를 분해하지 않고도 내부를 클리닝할 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 처리 챔버의 내부클리닝을 위한 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량결합플라즈마 방식을 이용한 챔버내부를 클리닝하는 발명에 관한 것이다.
최근 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 웨이퍼 또는 비정질 실리콘과 같은 기판 상에 박막을 형성하는 공정이 필수적으로 포함된다.
이러한 박막을 형성하는 방법은 주로 물리적 방법과 화학적 방법이 있다. 이 중, 화학적 방법은 균일하고 치밀도 높은 박막을 효율적으로 형성할 수 있어 광범위하게 사용되고 있다. 화학적 방법은 크게 열과 플라즈마를 이용하는 두 가지 방법으로 나뉜다. 이 중 가장 많이 쓰이는 플라즈마를 이용하는 방법은, 기체의 박막재료를 플라즈마화시킴으로 박막을 형성하는 방법이다.
이러한 플라즈마는 또한 3가지로 크게 분류할 수 있는데, 첫 번째가 DC 플라즈마이고, 다음이 RF(Radio Frequency) 플라즈마이며, 마지막으로 MW(Microwave) 플라즈마가 있다. 이 중에서 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 화학적 박막형성 방법의 플라즈마는 RF 플라즈마이며, 이는 다시 두가지 방식의 플라즈마 발생방식으로 나뉘게 된다. 하나는 유도결합플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma)이고 다른 하나는 용량결합플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)이다.
이러한 플라즈마 발생 방식을 이용한 박막 형성방법들로 공정을 계속 진행할 경우, 플라즈마 반응 챔버 내부에는 막들이 누적되어 누적막을 형성할 수 있다. 특히, 유도결합플라즈마 방식은 에너지 밀도가 안테나의 형태에 따라 달라지는데, 원통형으로 감아 돌린 형태에서는 밀도가 중앙쪽으로 몰려 반응챔버의 천장중심부가 더욱 오염이 된다. 상기 누적막들은 불순물로서 박막을 형성하고자 하는 피처리기판의 막질에 악영향을 끼치게 된다. 따라서, 종래 박막을 형성하는 설비의 경우, 일정시간동안 또는 일정횟수만큼 공정을 진행한 다음, 설비를 분해하여 클리닝(Wet Cleaning)방식으로 클리닝하고 있다. 하지만, 이와 같은 클리닝 방식의 경우, 실제 클리닝에 소요되는 시간 뿐 아니라 설비의 분해와 조립 및 세팅에 필요한 시간이 추가로 소요되어 수율이 저하되는 단점이 있어왔다.
본 발명의 목적은 유도결합플라즈마 처리장치에서 유도결합플라즈마 처리장치 본체 내부에 남아 있는 잔여물을 제거하는 방법에 관한 것으로, 특히 오염이 심한 중심부를 용량결합전극을 이용하여 인시츄(in-situ)방식으로 내부클리닝을 할 수 있는 유도결합 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 내부클리닝기능을 갖는 유도결합플라즈마 처리장치는 내부에 방전공간을 갖고 서셉터가 구비된 공정챔버; 상기 공정챔버 내부로 유도결합 플라즈마 방전을 유도하기 위한 무선 주파수 안테나; 상기 공정챔버의 내부로 상기 무선주파수 안테나로부터 유도된 기전력을 전달하는 유전체 윈도우; 상기 공정챔버의 내부를 클리닝하도록 배치되어진 용량결합전극; 상기 무선 주파수 안테나와 상기 용량결합전극에 전원을 공급하기 위한 전원공급원을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량결합전극은 탈착이 가능하다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량결합전극은 위치변환핸들러에의해 이동된다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치변환핸들러는 위치변환핸들러 구동부와 홀더암, 전극홀더로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량결합전극은 위치변환밸브에 의해 이동된다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치변환밸브는 위치변환밸브구동부와 선형밸브, 홀더로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 전원공급원은 상기 무선주파수 안테나에 전원을 공급하는 제 1 전원공급원; 및 상기 용량결합전극 또는 상기 서셉터로 전원을 공급하는 제 2 전원공급원을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전원공급원은 상기 무선주파수 안테나 또는 상기 용량결합전극으로 전원을 공급하는 상기 제 1 전원공급원; 및 상기 서셉터로 전원을 공급하는 상기 제 2 전원공급원을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전원공급원은 상기 무선주파수 안테나로 전원을 공급하는 제 1 전원공급원; 상기 서셉터로 전원을 공급하는 제 2 전원공급원; 및 상기 용량결합전극으로 전원을 공급하는 제 3 전원공급원을 포함한다.
본 발명의 내부클리닝기능을 갖는 유도결합플라즈마 처리방법은 공정챔버 내부를 클리닝하는 방법에 있어서, 무선주파수 안테나에 전원을 공급하는 단계; 상기 무선주파수 안테나가 유전체 윈도우를 통해 상기 공정챔버 내부에 유도결합 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 유도결합 플라즈마를 이용하여 공정챔버 내부에서 기판처리 플리즈마공정을 진행하는 단계;및 플라즈마 공정을 수회 진행한 후 기판이 제거된 공정챔버의 내부 클리닝을 실시하기 위해 용량결합전극에 전원을 공급하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 용량결합전극은 상기 플라즈마 공정 시에는 상기 유전체 윈도우로부터 이격되는 제 1 위치에서 상기 내부 클리닝시에는 상기 유전체윈도우에 근접되는 제 2 위치로 움직인다.
본 발명의 내부클리닝을 위한 전극을 갖는 유도결합 플라즈마 처리 장치에 의하면, 플라즈마 반응챔버 외부에 용량 결합 전극을 배치하고, 유도결합 플라즈마 반응챔버 내부의 증착된 불순물을 플라즈마 반응챔버를 분해 조립하지 않고 인시츄(in-situ)로 클리닝할 수 있다. 또한, 챔버세정을 위한 용량결합전극을 별도로 구비하여 유지보수가 용이하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부클리닝을 위한 전극을 갖는 유도결합 플라즈마 처리 장치의 단면도이다.
도 2와 도 3은 전극을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치에서 전원공급 구조를 변형한 예이다.
도 4는 평판구조 유전체 윈도우를 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치의 단면도이다.
도 5는 패러데이쉴드 구조를 갖는 용량결합전극을 보여주는 도면이다.
도 6과 도 7은 용량결합전극을 이동시키기 위한 위치변환장치가 추가 구성된 다양한 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 2와 도 3은 전극을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치에서 전원공급 구조를 변형한 예이다.
도 4는 평판구조 유전체 윈도우를 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치의 단면도이다.
도 5는 패러데이쉴드 구조를 갖는 용량결합전극을 보여주는 도면이다.
도 6과 도 7은 용량결합전극을 이동시키기 위한 위치변환장치가 추가 구성된 다양한 실시예를 보여주는 단면도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용량결합플라즈마 방식을 이용한 챔버클리닝장치의 단면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치(110)는 공정챔버(111), 무선주파수 안테나(120), 유전체 윈도우(112), 용량결합전극(130), 무선주파수 안테나(120)에 임피던스정합기(122)를 통하여 전원을 공급하는 제 1전원공급원(121), 용량결합전극(130)과 피처리 기판(142)이 놓인 서셉터(140)에 임피던스정합기(132)를 통하여 전원을 공급하는 제 2전원공급원(131), 용량결합전극(130)과 서셉터(140) 중 어느 하나로 전원을 공급하는 스위치(133)를 포함한다.
공정챔버(111)는 내부에 방전공간을 갖고 서셉터(140)가 구비된다. 또한, 공정챔버(111)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질 또는 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하다. 이와 같이 공정챔버(111)는 플라즈마 공정을 수행하기에 적합한 어떠한 물질로도 제작될 수 있다.
유전체 윈도우(112)는 공정챔버(111)의 상부를 덮는 형태로 돔형 또는 평면형일 수 있다. 유전체 윈도우(112)는 단층 또는 복수로 적층될 수 있는데, 유전율이 동일하거나 서로 다른 한 개 혹은 복수의 보조 유전체가 적층될 수 있다.
무선주파수 안테나(120)는 유전체 윈도우(112) 상면에 나선형으로 권선되어 공정챔버(111) 내부로 유도결합 플라즈마 방전을 유도한다. 무선주파수 안테나(120)는 공정챔버(111)의 측면을 따라 실리더형 구조로 설치될 수도 있다. 실린더 구조로 설치되는 경우는 공정챔버(111)의 측벽 일부는 유전체 물질로 제작될 것이다. 이 때, 챔버 내로 에너지 유도성 커플링을 일으키도록 다양한 실시예로 형성될 수 있다.
용량결합전극(130)은 유전체 윈도우(112)의 상면에 형성된다. 용량결합전극(130)은 유전체 윈도우(112) 중심영역에 설치되고, 그 주변으로 무선주파수 안테나(120)가 권선되어 설치된다. 용량결합전극(130)은 내부클리닝 공정시 전원을 공급받아 공정챔버(111) 내부로 플라즈마를 발생하여 공정챔버(111) 내부를 세정한다.
제 1 전원공급원(121)은 무선주파수 안테나(120)에 임피던스정합기(122)를 통해 전원을 공급한다. 제 2 전원공급원(131)은 용량결합전극(130)과 서셉터(140)에 임피던스정합기(132)를 통해 전원을 공급한다. 스위치(133)는 플라즈마 처리공정시에는 제 1 및 제 2 전원공급원을 통해 무선주파수 안테나(120)와 서셉터(140)에 전원이 공급되도록 c-b로 스위칭된다. 플라즈마 처리공정을 수회 진행한 다음 내부클리닝 공정을 진행하게 되는데, 이때 임피던스정합기(132)를 통해 제 2 전원공급원(131)은 용량결합전극(130)으로 전원을 공급하도록 a-c로 스위칭된다. 본 발명에는 개시하지 않았으나, 공정가스가 챔버내부로 주입되는 가스주입구가 구비된다. 또한, 배기펌프, 배기펌프와 연결된 가스배출구가 구비되어 챔버내부의 진공을 유지한다.
도 1에 도시된 처리장치(110)는 먼저 공정챔버(111)의 내부에 배기펌프를 이용하여 진공상태를 만들고 플라즈마를 형성하기 위한 가스가 가스주입구(미도시)를 통해 공정챔버(111)로 주입된다. 이때 사용되는 가스는 아르곤(Ar), 수소(H₂), 산소(O₂)가 있으며, 주로 아르곤(Ar) 가스를 사용한다. 다음으로, 임피던스정합기(122)를 통하여 제 1 전원공급원(121)으로부터 전원이 무선주파수 안테나(120)로 공급된다. 무선주파수 안테나(120)로 공급된 전원은 유전체윈도우(112)를 통해 공정챔버(111)내부의 가스 매체중에 유도되어 플라즈마를 발생시킨다. 상기와 같은 유도결합 플라즈마 처리공정을 진행시에는 피처리 기판(142)이 놓인 서셉터(140)에 제 2 전원공급원(131)로 전원이 공급되도록 스위치(133)는 노드 b-c로 스위칭된다. 이러한 유도결합 플라즈마 처리공정은 증착, 식각, 표면개질 공정을 모두 포함한다.
이러한 기판처리공정이 수회 진행되면, 공정챔버(111) 내부는 오염이 되는데, 이러한 오염도가 임계값을 지나게 되면 처리장치(110)는 세정공정으로 전환된다. 세정공정은 피처리 기판(142)을 제거한 상태에서 공정챔버(111)의 내부에 배기펌프를 이용하여 진공상태를 만들고 세정하기 위한 가스를 구비된 가스주입구를 통해 주입한다. 이때 사용되는 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar), 수소(H₂), 산소(O₂)등이 있다. 다음으로, 임피던스정합기(132)를 통하여 제 2 전원공급원(131)으로부터 전원이 용량결합전극(130)으로 공급된다. 이때 용량결합전극(130)으로 전원이 공급되도록 스위치(133)는 노드 a-c로 스위칭된다. 용량결합전극(130)으로 공급된 전원은 공정챔버(111)내부의 가스 매체중에 유도되어 플라즈마를 발생킨다. 이 때, 이온화된 세정가스와 공정챔버(111) 내부의 불순물이 결합하게 되고 도시하지는 않았으나 구비된 배기펌프를 통해 배출되어 인시츄로 용량결합전극(130)을 이용한 세정공정이 완료된다.
이러한 세정공정이 완료된 다음, 다시 처리장치(110)는 유도결합 플라즈마를 이용한 증착, 식각, 표면개질 공정을 수회 진행한다.
처리장치(110)의 오염도가 다시 임계값을 상회하게 되면 다시 처리장치(110)는 용량결합전극(130)을 이용한 세정공정을 진행한다.
이러한 방식으로 처리장치(110)는 플라즈마 처리공정과 세정공정을 교대로 진행하게 된다.
종래 설비에서 일정시간 동안 또는 일정횟수만큼 공정을 진행한 다음 설비를 분해하여 클리닝하는 웨트클리닝(Wet Cleaning)방식은 실제 클리닝에 소요되는 시간 뿐 아니라 설비의 분해와 조립 및 세팅에 필요한 시간으로 인한 수율 저하의 문제점이 있어왔다. 하지만, 이러한 인시츄방식의 용량결합플라즈마 방식을 이용한 챔버클리닝 장치 및 방법은 처리장치를 분해, 조립할 필요가 없어 종래기술의 수율 저하 문제를 해결하면서도 처리장치 내부의 오염을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 2와 도 3은 전극을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치에서 전원공급구조를 변형한 예이다.
도 2를 참조하면, 처리장치(110)는 도 1에 도시한 처리장치(110)와 구성은 동일하나 제 1 전원공급원(121)은 무선주파수안테나(120) 또는 용량결합전극(130)으로 전원을 공급한다. 무선주파수안테나(120) 또는 용량결합전극(130)으로 전원을 공급하기 위해 스위치(143)가 구비된다.
앞서서 도 1에서 설명한 플라즈마처리공정 및 세정공정은 동일하며 도 2에 도시된 처리장치(110)는 다음과 같은 동작의 특성이 있다.
유도결합 플라즈마 처리공정 시에는 임피던스정합기(122)를 통해 제 1 전원공급원(121)은 무선주파수 안테나(120)로 전원이 인가되도록 d-f로 스위칭된다. 위와 같은 유도결합 플라즈마 처리공정을 수회 진행한 후, 세정공정을 진행하게 되는데, 이와 같은 세정공정 시에는 임피던스정합기(122)를 통해 제 1 전원공급원(121)은 용량결합전극(130)으로 전원을 인가하도록 e-f 위치로 스위칭된다.
이러한 세정공정이 완료된 다음, 다시 처리장치(110)는 유도결합 플라즈마를 이용한 증착, 식각, 표면개질 공정을 수회 진행한다.
처리장치(110)의 오염도가 다시 임계값을 상회하게 되면 다시 처리장치(110)는 용량결합전극(130)을 이용한 세정공정을 진행한다.
이러한 방식으로 처리장치(110)는 플라즈마처리공정과 세정공정을 교대로 진행한다.
도시된 바와 같은 도 3은, 앞서서 도 1에서 설명한 플라즈마처리공정 및 세정공정은 동일하며 처리장치(110)는 다음과 같은 동작의 특성이 있다.
플라스마 처리공정 시에는 제 1 전원공급원(121)이 임피던스정합기(122)를 통해 무선주파 수안테나(120)로 전원을 공급한다. 이때, 제 2 전원공급원(131)은 임피던스정합기(132)를 통해 서셉터(140)에 전원을 인가한다. 플라즈마 처리공정을 수회 실시한 다음, 내부클리닝공정을 진행한다. 내부클리닝 공정 시에는 용량결합전극(130)으로 임피던스정합기(135)를 통해 제 3 전원공급원(134)로 전원이 공급된다.
이러한 세정공정이 완료된 다음, 다시 처리장치(110)는 유도결합플라즈마를 이용한 증착, 식각, 표면개질 공정을 수회 진행한다.
처리장치(110)의 오염도가 다시 임계값을 상회하게 되면 다시 처리장치(110)는 용량결합전극(130)을 이용한 세정공정을 진행한다.
이러한 방식으로 처리장치(110)는 플라즈마처리공정과 세정공정을 교대로 진행하게 된다.
도 2 및 도 3의 실시예는 바람직한 실시예인 도 1과 같이 종래기술의 수율 저하 문제를 해결하면서도 처리장치 내부의 오염을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 평판구조 유전체 윈도우를 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 유전체 윈도우(112a)는 공정챔버(111)를 덮는 형태로, 용량결합전극(130a)은 공정챔버의 내측 천장부위를 클리닝하도록 배치되어지는데, 이러한 용량결합전극(130a)의 주변둘레를 따라 무선주파수안테나(120a)는 평판 나선형 구조를 갖는다. 평면형의 유전체 윈도우(112a)로 인한 플라즈마 균일도에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 유전체 윈도우(112a)는 공정챔버(111)를 덮는 단층일 수 있으나, 유전체 윈도우 상면에 유전율이 동일하거나 서로 다른 복수의 보조 유전체를 다양한 형태와 방법으로 적층할 수 있다. 또한, 무선주파수 안테나의 가운데 부분이 더욱 두꺼운 유전체를 사용할 수 있다. 유전체 윈도우(112a)는 알루미늄 산화물, 석영, 실리콘카바이드(SiC) 또는 다른 유전성, 비전도성 또는 반전도성 물질과 같은 세라믹으로 제조된다.
도 5는 패러데이쉴드 구조를 갖는 용량결합전극을 보여주는 도면이다.
도 5의 용량결합전극(130b)은 하나 이상의 슬릿(137)이 형성된 패러데이쉴드구조를 갖는다. 용량결합전극(130b)은 유전체 윈도우의 상부에 설치되므로 용량결합전극(130b)의 형상은 유전체 윈도우의 형상에 따라 돔타입 또는 평면타입 등으로 다양하게 변형 가능하다. 슬릿(137)은 절연물질이 용량결합전극(130b)에 매립된 형태이거나 용량결합전극(130b)의 몸체가 와상전류를 막는 방향으로 용량결합전극(130b)의 몸체(136)가 뚫려있도록 구성될 수 있다. 그러므로 하나 이상의 슬릿(137)에 의해 용량결합전극(130b)에 와상전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.용량결합전극(130b)의 슬릿(137)은 절연구간이 무선주파수 안테나 내에서의 전류의 흐름방향에 수직이 되도록 형성된다.
도 6과 도 7은 용량결합전극을 이동하기 위한 위치변환장치가 추가구성된 다양한 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 용량결합전극(130)은 위치변환핸들러(160)에 의해 유전체윈도우(112)로부터 탈착이 가능하다. 위치변환핸들러(160)는 크게 위치변환핸들러 구동부(161)와 홀더암(165), 전극홀더(163)로 구비된다. 플라스마처리공정 시에는 위치변환핸들러 구동부(161)에 의해 구동된 홀더암(165)이 회동하여 유전체 윈도우(112)로부터 용량결합전극(130)은 제 1 위치(S_b)로 이격된다. 제 1위치(S_b)는 용량결합전극(130)이 유전체 윈도우(112)로부터 일정 간격 이격된 것으로, 공정챔버(111)의 플라즈마 처리에 부정적인 영향을 미치지 않는 위치를 통칭한다. 전극홀더(163)에 부착된 용량결합전극(130)은 유전체윈도우(112)로부터 이격되므로, 플라즈마처리공정에 용량결합전극(130)으로 인한 공정에 미치는 부정적 영향을 피할 수 있다.
내부클리닝공정 시에는 용량결합전극(130)이 유전체 윈도우(112)에 접하도록 위치변환핸들러 구동부(161)에 의해 구동된 홀더암(165)의 위치가 제 2위치(S_a)로 변환된다. 제 2 위치(S_a)는 용량결합전극(130)을 이용하여 내부클리닝 공정을 수행할 수 있는 위치를 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 용량결합전극(130)은 위치변환밸브(160a)로도 이동이 가능하다. 위치변환밸브(160a)는 위치변환밸브 구동부(162)를 갖고 선형밸브(166)가 연결된 것으로, 선형밸브(166)는 공압밸브, 유압밸브, 솔레노이드밸브 등이 있다. 선형밸브(166)에는 홀더(164)가 연결되어 있는데, 용량결합전극(130)이 유전체 윈도우(112)으로부터 탈착 가능하도록 상기 홀더(164)에 부착된다. 플라즈마처리시에는 위치변환밸브 구동부(162)에 의해 선형밸브(166)에 연결된 홀더(164)가 제 1위치(S_b)로 수직으로 상승 이동한다. 이러한 수직상승 이동된 제 1 위치는 용량결합전극(130)이 플라즈마 처리공정에 부정적인 영향을 미치지 않는 위치이다. 내부클리닝 공정시에는 홀더(164)는 용량결합전극(130)이 유전체 윈도우(112)를 통해 공정챔버(111) 내부로 용량결합 플라즈마를 형성할 수 있는 위치인 제 2 위치(S_a)로 수직 하강 이동한다. 이러한 수직하강 이동된 제 2 위치는 유전체 윈도우(112)에 용량결합전극(130)이 밀착 또는 근접될 수 있는 위치로, 공정챔버(111) 내부로 용량결합플라즈마를 형성할 수 있는 위치이다.
도 6 및 도 7의 처리장치(110)는 증착, 식각, 표면개질 공정을 모두 수행하는 유도결합 플라즈마 처리공정을 진행한다. 이러한 기판처리공정을 수회 진행하는 동안 용량결합전극(130)은 플라즈마 공정에 부정적인 영향을 미치지 않는 제 1 위치(S_b)로 이격된다. 기판처리공정이 수회 진행되면, 공정챔버(111) 내부는 오염이 되는데, 이러한 오염도가 임계값을 지나게 되면 처리장치(110)는 세정공정으로 전환된다. 세정공정으로 전환될 시에는 이격된 용량결합전극(130)은 유전체 윈도우(112)를 통해 용량결합 플라즈마를 처리할 수 있는 위치인 제 2 위치(S_a)로 이동한다. 이러한 세정공정이 완료된 다음, 다시 처리장치(110)는 이용한 증착, 식각, 표면개질 공정을 수회 진행한다. 처리장치(110)의 오염도가 다시 임계값을 상회하게 되면 다시 처리장치(110)는 용량결합전극(130)을 이용한 세정공정을 진행한다. 이러한 방식으로 처리장치(110)는 플라즈마 처리공정과 세정공정을 교대로 진행한다.
이러한 용량결합전극을 이동하기 위한 위치변환장치를 추가구성하면, 미세한 조건에도 변화하는 플라즈마 공정에 있어서 더욱 안정적인 유도결합 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 또한, 앞에서 설명한 바와 같이 종래 설비의 수율 저하 문제점을 해결하면서도 처리장치 내부의 오염을 제거할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 용량결합플라즈마 방식을 이용한 챔버 클리닝 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그림으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 처리장치 111 : 공정챔버
112 : 유전체 윈도우 120, 120a : 무선주파수 안테나
121 : 제 1전원공급원 122,132,135 : 임피던스정합기
130, 130a, 130b : 용량결합전극 131 : 제 2전원공급원
134 : 제 3전원공급원 136 : 전극몸체
137 : 슬릿 133,143 : 스위치
140 : 서셉터 142 : 피처리 기판
160 : 위치변환핸들러 160a: 위치변환밸브
161 : 위치변환핸들러 구동부 162 : 위치변환밸브 구동부
163 : 전극홀더 164 : 홀더
165 : 홀더암 166 : 밸브
112 : 유전체 윈도우 120, 120a : 무선주파수 안테나
121 : 제 1전원공급원 122,132,135 : 임피던스정합기
130, 130a, 130b : 용량결합전극 131 : 제 2전원공급원
134 : 제 3전원공급원 136 : 전극몸체
137 : 슬릿 133,143 : 스위치
140 : 서셉터 142 : 피처리 기판
160 : 위치변환핸들러 160a: 위치변환밸브
161 : 위치변환핸들러 구동부 162 : 위치변환밸브 구동부
163 : 전극홀더 164 : 홀더
165 : 홀더암 166 : 밸브
Claims (13)
- 내부에 방전공간을 갖고 서셉터가 구비된 공정챔버;
상기 공정챔버의 상부를 덮도록 돔 형상으로 형성되는 유전체 윈도우;
상기 유전체 윈도우의 상면에 외측으로 권선되며 상기 공정챔버 내부로 유도된 기전력을 전달하여 상기 공정챔버 내부로 유도결합 플라즈마 방전을 유도하기 위하여 무선 주파수 안테나;
상기 무선 주파수 안테나와 중첩되지 않도록 상기 유전체 윈도우의 중심영역에 설치되는 용량결합전극;
상기 공정챔버 내에서 플라즈마 공정을 수행하기 위하여 상기 무선 주파수 안테나로 전원을 공급하는 제1 전원 공급원; 및
상기 공정챔버의 내부 클리닝 공정을 수행하기 위하여 상기 용량결합전극으로 전원을 공급하는 제2 전원 공급원을 포함하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 제 1항에 있어서,
상기 용량결합전극은 탈착이 가능한 것을 특징으로 하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 용량결합전극은 위치변환핸들러에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 위치변환핸들러는 위치변환핸들러 구동부와 홀더암, 전극홀더로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 용량결합전극은 위치변환밸브에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 위치변환밸브는 위치변환밸브 구동부와 선형밸브, 홀더로 구성되는 것을 특징으로하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 유도결합 플라즈마 처리방법에 있어서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의한 유도결합 플라즈마 처리장치의 무선주파수 안테나에 제1 전원 공급원에서 전원을 공급하는 단계;
상기 무선주파수 안테나가 구동되어 유전체 윈도우를 통해 상기 공정챔버 내부에 유도결합 플라즈마를 형성하는 단계;
상기 유도결합 플라즈마를 이용하여 공정챔버 내부에서 기판처리 플리즈마 공정을 진행하는 단계; 및
플라즈마 공정을 수회 진행한 후 기판이 제거된 공정챔버의 내부 클리닝을 실시하기 위해 제2 전원 공급원에서 용량결합전극에 전원을 공급하여 공정챔버의 내부 클리닝을 진행하는 단계를 포함하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 용량결합전극은 상기 플라즈마 공정 시에는 상기 유전체 윈도우로부터 이격되는 제 1 위치에서 상기 내부 클리닝시에는 상기 유전체 윈도우에 근접되는 제 2 위치로 움직이는 것을 특징으로 하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합플라즈마 처리방법. - 내부에 방전공간을 갖고 서셉터가 구비된 공정챔버;
상기 공정챔버의 상부를 덮도록 돔 형상으로 형성되는 유전체 윈도우;
상기 유전체 윈도우의 상면에 외측으로 권선되며 상기 공정챔버 내부로 유도된 기전력을 전달하여 상기 공정챔버 내부로 유도결합 플라즈마 방전을 유도하기 위하여 무선 주파수 안테나;
상기 무선 주파수 안테나와 중첩되지 않도록 상기 유전체 윈도우의 중심영역에 설치되는 용량결합전극;
상기 공정챔버 내에서 플라즈마 공정을 수행하는 경우에는 상기 무선 주파수 안테나로 전원을 공급하고, 상기 공정챔버의 내부 클리닝 공정을 수행하는 경우에는 상기 용량결합전극으로 전원을 공급하는 전원 공급원; 및
플라즈마 공정시에는 상기 무선 주파수 안테나와 상기 전원 공급원을 연결하고, 내부 클리닝 공정시에는 상기 용량결합전극과 상기 전원 공급원을 연결하는 스위치를 포함하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치. - 제12항에 있어서,
상기 용량결합전극은 탈착이 가능한 것을 특징으로 하는 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치.
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| KR1020150013319A KR101649315B1 (ko) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | 내부클리닝기능을 갖는 유도결합 플라즈마 처리장치 및 방법 |
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