KR20120002795A - 피딩라인의 차폐수단을 가지는 전원공급수단 및 이를 포함한 기판처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피딩라인의 전기장을 차폐시키기 위한 피딩라인의 차폐수단을 가지는 전원공급수단 및 이를 포함한 기판처리장치에 관한 것으로, 기판처리장치는 챔버리드 및 챔버몸체가 결합하여 반응공간을 제공하는 공정챔버; 상기 공정챔버의 내부에 설치되는 소스전극; 상기 소스전극에 RF전원을 공급하는 RF전원; 상기 소스전극과 상기 RF전원을 연결하는 피딩라인; 및 상기 피딩라인을 감싸면서 상기 피딩라인의 전기장을 차폐시키는 차폐수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 피딩라인의 전기장을 차폐시키기 위한 피딩라인의 차폐수단을 가지는 전원공급수단 및 이를 포함한 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 박막의 선택 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. 이들 공정 중 박막증착공정 및 식각공정 등은 진공상태로 최적화된 기판처리장치에서 진행한다.
일반적으로, 박막증착공정 또는 식각공정은 플라즈마 방전에 의해 기판 상에 활성화 또는 이온화된 공정가스를 균일하게 공급하는 것이 관건이다. 그러나, 플라즈마 방전을 위해 일체형의 판형전극 또는 다수로 분할된 분할전극을 사용하는 경우, 여러가지 요인으로 인해 반응공간의 내부에 플라즈마 밀도를 균일하게 확보하기 어렵다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 피딩라인이 외부로 전기장을 발산하거나 외부의 전기장에 의해 영향받는 것을 배제하기 위하여 RF전원과 플라즈마 소스전극을 연결시키는 피딩라인에 차폐수단을 설치한 피딩라인의 차폐수단을 가지는 전원공급수단 및 이를 포함한 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 피딩라인과 차폐수단 사이에 공간을 설정하고, 피딩라인의 발산 열을 외부로 배기시킬 수 있는 순환수단을 설치한 기판처리장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 챔버리드 및 챔버몸체가 결합하여 반응공간을 제공하는 공정챔버; 상기 공정챔버의 내부에 설치되는 소스전극; 상기 소스전극에 RF전원을 공급하는 RF전원; 상기 소스전극과 상기 RF전원을 연결하는 피딩라인; 및 상기 피딩라인을 감싸면서 상기 피딩라인의 전기장을 차폐시키는 차폐수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치는 상기 피딩라인과 상기 차폐수단 사이에 공간이 설정되고, 상기 공간의 공기를 순환시키는 순환수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치는 상기 차폐수단과 상기 챔버리드를 연결시키는 접지선을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 소스전극은 상기 챔버리드와 결합하는 다수의 플라즈마 소스전극을 포함하고, 상기 다수의 플라즈마 소스전극은 상기 RF전원과 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 피딩라인은, 상기 RF전원과 연결되는 메인 피딩라인; 상기 메인 피딩라인으로부터 분기되는 다수의 서브 피딩라인; 상기 다수의 서브 피딩라인과 연결되는 다수의 연결라인; 및 상기 다수의 연결라인과 상기 다수의 플라즈마 소스전극을 연결시키는 다수의 피딩로드;를 포함하고, 상기 차폐수단은, 상기 다수의 서브 피딩라인을 차폐시키는 제 1 차폐커버; 및 상기 다수의 연결라인 및 피딩로드를 차폐시키는 다수의 제 2 차폐커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 플라즈마 소스전극의 장축방향과 수직하게 상기 메인 피딩라인을 지나는 직선을 기준으로 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각의 양단부를 연결하는 2 열의 상기 다수의 피딩로드가 대칭 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 메인 피딩라인과 상기 다수의 연결라인은 상기 챔버리드와 수직하고, 상기 다수의 서브 피딩라인은 상기 챔버리드와 평행하며, 상기 다수의 서브 피딩라인을 지지하는 다수의 지지수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 차폐커버는 상기 다수의 서브 피딩라인의 하부에 위치하는 하부피스와 상기 하부피스와 결합하고 상기 다수의 서브 피딩라인의 상부에 위치하는 상부피스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 하부피스는 상기 다수의 서브 피딩라인이 위치하는 제 1 수용부; 상기 제 1 수용부의 외주연을 따라 형성되는 제 1 펜스부; 상기 제 2 차폐커버와 체결되는 연결부; 및 상기 다수의 서브 피딩라인을 지지하기 위한 지지수단이 관통하는 관통홀;을 포함하고, 상기 상부피스는 상기 다수의 서브 피딩라인이 위치하는 제 2 수용부; 상기 제 2 수용부의 외주연을 따라 설치되는 제 2 펜스부; 및 순환수단이 연결되는 순환홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 차폐커버는 다수로 분할하여 조립하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 제 2 차폐커버 각각은, 상기 다수의 연결라인 각각이 수용되는 중공을 가진 도관; 상기 도관 상부의 일부를 절삭한 통과부; 상기 통과부의 양측에 설치되고 상기 제 1 차폐커버와 연결되는 연결부; 및 상기 도관 하부의 일부를 절삭한 연통부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 전원공급수단은, 공정챔버의 내부에 설치되는 소스전극에 RF전원을 공급하는 전원공급수단에 있어서, 상기 소스전극에 RF전원을 공급하는 RF전원; 상기 소스전극과 상기 RF전원을 연결하는 피딩라인; 및 상기 피딩라인을 감싸면서 상기 피딩라인의 전기장을 차폐시키는 차폐수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 전원공급수단은 상기 피딩라인과 상기 차폐수단 사이에 공간이 설정되고, 상기 공간의 공기를 순환시키는 순환수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기판처리장치는 RF전원과 플라즈마 소스전극을 연결시키는 피딩라인을 감싸는 차폐수단을 설치하여, 피딩라인이 외부로 전기장을 발산하거나 외부의 전기장에 의해 영향받는 것을 배제할 수 있다. 피딩라인이 외부 전기장에 의한 영향을 받지 않기 때문에 반응공간의 내부에 플라즈마 밀도를 균일하게 확보할 수 있고, 이로 인해 균일한 기판처리가 가능하다.
피딩라인을 통하여 플라즈마 전극에 RF전원을 인가하면, 피딩라인에서 열이 발산된다. 피딩라인의 발산 열이 축적되면 플라즈마 전극에 인가되는 RF전력의 세기에 영향을 줄 수 있다. 피딩라인의 발산 열을 배기시키기 위해 피딩라인과 차폐수단 사이에 순환공간을 설정하고, 순환공간의 공기를 순환수단에 의해 외부로 배기시켜 피딩라인의 발산 열이 피딩라인과 차폐수단 사이에 축적되는 것을 방지한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 소스전극의 배치도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 상세도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피딩라인의 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지지수단의 단면 사시도
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 피딩라인과 플라즈마 소스전극의 연결을 도시한 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차폐수단의 분해 사시도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 부분 평면도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 단면 사시도
도 11 및 도 12는 차폐수단을 설치하지 않았을 때 기판 상의 전자기장의 분포도 및 그래프
도 13 및 14는 차폐커버를 설치했을 때 기판 상의 전자기장의 분포도 및 그래프
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 소스전극의 배치도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 상세도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피딩라인의 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지지수단의 단면 사시도
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 피딩라인과 플라즈마 소스전극의 연결을 도시한 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차폐수단의 분해 사시도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 부분 평면도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 단면 사시도
도 11 및 도 12는 차폐수단을 설치하지 않았을 때 기판 상의 전자기장의 분포도 및 그래프
도 13 및 14는 차폐커버를 설치했을 때 기판 상의 전자기장의 분포도 및 그래프
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.
본 발명에 따른 기판처리장치(110)는, 공정챔버(112), 소스전극으로 사용되는 다수의 플라즈마 소스전극(114), 전원공급수단(122), 다수의 돌출부(170), 가스분배수단(118), 및 기판안치수단(116)을 포함하여 구성된다. 기판처리장치(110)는 가스공급관(172), 에지 프레임(edge frame)(120), 게이트 밸브(도시하지 않음) 및 배기포트(124)를 더욱 포함하여 구성될 수 있다.
공정챔버(112)는 챔버리드(112a)와 챔버몸체(112b)의 결합에 의해 반응공간을 제공한다. 챔버리드(112a)와 챔버몸체(112b)에는 기밀유지를 위하여 오링(O-ring)(112c)이 개재된다.
소스전극으로 사용되는 다수의 플라즈마 소스전극(114)은 공정챔버(112)의 내부와 대응되는 챔버리드(112a)와 결합된다. 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 챔버리드(112a) 사이에는 다수의 절연수단(162)이 설치된다. 다수의 절연수단(162)은 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 챔버리드(112a)를 전기적으로 절연시킨다. 다수의 절연수단(162)을 개재하여 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 챔버리드(112a)를 볼트와 같은 체결수단을 이용하여 결합시킨다.
기판안치수단(116)은 공정챔버(112) 내부에서 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 대향하여 위치하고 플라즈마 접지전극으로 사용된다. 기판안치수단(116)은 물론 다수의 돌출부(170), 챔버리드(112a), 및 챔버몸체(112b)는 플라즈마 접지전극으로 사용될 수 있다. 기판안치수단(116)은 기판(164)이 안치되고 기판(164)보다 넓은 면적을 가지는 기판지지판(116a)과 기판지지판(116a)을 승강시키는 지지축(116b)를 포함하여 구성된다. 기판지지판(116a)에는 기판(164)을 승온시키기 위한 발열장치(heater)(166)가 내장될 수 있다. 기판처리장치(110)에서 기판안치수단(116)은 공정챔버(112)와 동일하게 접지된다. 그러나, 도면에서 도시하지 않았지만, 기판처리공정의 조건에 따라 기판안치수단(116)에 별도의 RF전원이 인가되거나, 전기적으로 부유(floating) 상태를 유지할 수 있다.
다수의 플라즈마 소스전극(114)과 기판안치수단(116) 사이에는 플라즈마 방전공간이 형성된다. 플라즈마 방전공간에 공정가스가 공급되면, 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 기판안치수단(116) 사이에서 공정가스가 활성화 또는 이온화되어 기판안치수단(116) 상에 위치한 기판(164) 상에 공급된다. 따라서, 기판(164) 상에 박막의 증착 또는 식각 등을 포함한 기판처리공정이 이루어진다.
다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각과 기판안치수단(116) 사이의 제 1 간격은 다수의 돌출부(170) 각각과 기판안치수단(116) 사이의 제 2 간격과 동일하다. 챔버리드(112a)와 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각의 사이에 다수의 절연수단(162)이 개재되어 있기 때문에, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각의 제 1 두께는 다수의 돌출부(170) 각각의 제 2 두께보다 작다. 그리고, 다수의 돌출부(170) 각각의 두께는 다수의 플라즈마 전극(114)과 다수의 절연수단(162) 각각의 합과 동일하다.
정상파 효과로 인해 기판(164)이 불균일하게 처리되는 것을 방지하기 위하여, RF파의 파장보다 작은 너비를 가지는 다수의 플라즈마 소스전극(114)을 배열한다. 다수의 플라즈마 전극(114) 각각의 너비가 RF파의 파장보다 작기 때문에 정상파 효과가 방지되고, 이로 인해 반응공간에서 균일한 플라즈마 밀도가 유지될 수 있다.
전원공급수단(122)은 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각에 RF전원을 인가한다. 전원공급수단(122)은 RF전원을 공급하는 RF전원(126), 임피던스 정합을 위한 매처(130), 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 연결되는 피딩라인(160), 및 피딩라인(160)을 차폐하는 차폐수단(150)을 포함한다. 피딩라인(160)에 의해 다수의 플라즈마 소스전극(114)은 RF전원(126)과 병렬로 연결되고, 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 RF전원(126) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(130)가 설치된다.
RF전원(126)은 플라즈마 발생효율이 좋은 20 내지 50 MHz 대역의 초고주파(very high frequency: VHF)을 사용할 수 있다. 피딩라인(160)은 챔버리드(112a)과 다수의 절연수단(162)을 관통하여 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각과 연결되는 다수의 서브 피딩라인(160a)과 다수의 서브 피딩라인(160a)을 RF전원(126)과 연결시키는 메인 피딩라인(160b)으로 구성된다. 다수의 서브 피딩라인(160a) 각각은 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각의 양단부에서 연결되거나 다수의 플라즈마 소스전극(114)의 중앙부에서 연결될 수 있다.
다수의 돌출부(170)은 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이의 챔버리드(112a)와 결합된다. 다수의 플라즈마 소스전극(114) 및 다수의 돌출부(170) 모두는 서로 평행하게 배열되고, 공정챔버(112)의 측벽과 인접한 챔버리드(112a)의 주변부에는 돌출부(170)가 설치될 수 있다. 따라서, 공정챔버(112)의 양측벽과 인접한 챔버리드(112a)의 양단부 각각에는 돌출부(170)가 배열된다. 챔버리드(112a)의 양단부에 배열된 2 개의 돌출부(170) 사이에는 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 돌출부(170)가 교번적으로 배열된다.
다수의 돌출부(170)는 다수의 플라즈마 소스전극(114) 사이의 챔버리드(112a)와 볼트와 같은 체결수단을 이용하여 결합하거나, 또는 챔버리드(112a)와 일체형으로 형성할 수 있다. 챔버리드(112a)와 다수의 돌출부(170)는 전기적으로 연결된다.
챔버리드(112a)는 장방형 형태이고, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각은 장축과 단축을 가진 스트라이프(stripe) 형태로 제작되고, 서로 동일한 간격으로 평행하게 이격된다. 다수의 돌출부(170) 각각은 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 유사하게 장축과 단축을 가지는 스트라이프(stripe) 형태로 제작되고 서로 동일한 간격으로 평행하게 이격된다. 그러나, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 및 다수의 돌출부(170)가 스트라이프 형태로 제한되지 않고 필요에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있다.
다수의 플라즈마 소스전극(114), 다수의 돌출부(170), 챔버리드(112a), 챔버몸체(112b) 및 기판안치수단(116) 각각은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속재질을 사용하여 제작하고, 다수의 절연수단(162)은 산화알루미늄과 같은 세라믹 재질을 사용하여 제작한다.
챔버리드(112a)와 결합되는 다수의 돌출부(170) 및 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각에는 가스분배수단(118)이 형성된다. 가스분배수단(118)은 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각에 설치되는 다수의 제 1 가스분배수단(118a) 및 다수의 돌출부(170) 각각에 설치되는 다수의 제 2 가스분배수단(118b)을 포함한다. 제 1 및 제 2 가스분배수단(118a, 118b)는 각각 제 1 및 제 2 공정가스를 분사한다. 제 1 및 제 2 공정가스는 동일한 공정가스를 사용하거나 서로 다른 공정가스를 사용할 수 있다.
도 1에서 다수의 플라즈마 소스전극(114) 및 다수의 돌출부(170) 모두에 각각 다수의 제 1 가스분배수단(118a) 및 제 2 가스분배수단(118b)을 설치하는 것으로 도시하였으나, 필요에 따라, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 및 다수의 돌출부극(170) 중 하나에만 가스분배수단(118)을 설치할 수 있다. 이러한 경우, 다수의 돌출부(170)를 형성하지 않아도 무방하다.
에지 프레임(120)은 공정챔버(112)의 내벽에 거치되고, 기판안치수단(116)이 상승하여 공정위치에 있을 때, 기판(164)의 주변부를 차폐하여 기판(164)의 주변부에 박막이 형성되는 것을 방지한다. 에지 프레임(120)은 기판(164) 상부의 주변부에서 공정챔버(112)의 내벽 근처까지 연장된다. 에지 프레임(120)은 전기적으로 부유상태(foating state)를 유지한다. 배기포트(124)는 반응공간의 반응가스를 외부로 배출시키거나, 반응공간의 진공을 조절하는 기능을 한다. 배기포트(124)에는 진공펌프(도시하지 않음)가 연결된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 소스전극의 배치도이다.
도 2와 같이, 다수의 플라즈마 소스전극(114)는 서로 일정간격 이격되어 평행하게 배열된다. 다수의 플라즈마 소스전극(114)는 피딩라인(160)에 의해서 RF전원(126)과 병렬로 연결된다. 피딩라인(160)과 RF전원(126) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(128)가 설치된다. 피딩라인(160)은 RF전원(126)과 연결되는 메인 피딩라인(160a)과, 메인 피딩라인(160a)과 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각의 양단부를 연결하는 다수의 서브 피딩라인(160b)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 상세도이다.
도 3은 도 1의 공정챔버(112)의 외부와 대응되는 챔버리드(112a)의 상면에 설치되는 피딩라인(160) 및 차폐커버(150)를 도시한다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 도 1의 공정챔버(112) 내부와 대응되는 챔버리드(112a)의 하면에 결합되는 다수의 플라즈마 소스전극(114)은 점선으로 표시하고, 도 1의 가스공급관(172)은 생략한다. 챔버리드(112a)의 상면에는 도 1의 가스공급관(172)을 수용하는 하우징(132)이 설치된다.
전원공급수단(122)은 도 1의 RF전원(126) 및 매처(130)를 포함하여, 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 연결되는 피딩라인(160), 피딩라인(160)을 차폐하는 차폐수단(150), 및 피딩라인(160)을 지지하는 지지수단(158)으로 구성된다.
피딩라인(160)은 도 1의 RF전원(126)과 연결되는 메인 피딩라인(160a), 메인 피딩라인(160a)에서 분기되는 다수의 서브 피딩라인(160b), 다수의 서브 피딩라인(160b)와 연결되는 다수의 연결라인(160c), 및 다수의 연결라인(160c)과 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각을 연결시키는 다수의 피딩로드(160d)를 포함하여 구성된다. 다수의 서브 피딩라인(160b)은 메인 피딩라인(160a)을 지나는 수직선 및 수평선을 기준으로 대칭으로 형성할 수 있다. 다수의 서브 피딩라인(160b)을 대칭으로 형성하면, 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 균일하게 RF전원을 인가할 수 있다.
다수의 플라즈마 소스전극(114)을 RF전원을 인가하여 공정챔버(112)의 내부에서 플라즈마를 방전시키는 경우, 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각에 연결된 다수의 서브 피딩라인(160b) 사이와 다수의 연결라인(160c) 사이의 전기적 간섭이 발생하고, 이로 인해 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 대응되는 도 1의 기판(164) 상에서 균일한 전기장 분포를 확보하기 어렵다. 불균일한 전기장 분포로 인해 도 1의 공정챔버(112)의 반응공간에서 플라즈마가 불균일하게 분포된다. 이러한 플라즈마의 불균일한 분포는 균일한 박막의 증착 또는 식각을 저해하는 요인이 된다. 다수의 서브 피딩라인(160b) 각각과 다수의 연결라인(160c) 각각의 전기적 간섭을 배제하기 위하여 피딩라인(160)을 감싸는 차폐수단(150)을 설치한다.
차폐수단(150)은 제 1 차폐커버(150a)와 다수의 제 2 차폐커버(150b)를 포함하여 구성된다. 제 1 차폐커버(150a)는 다수의 서브 피딩라인(160b)을 차폐시키고, 다수의 제 2 차폐커버(150b)는 다수의 연결라인(160c)을 차폐시킨다.
챔버리드(112a)와 수평으로 위치하는 다수의 서브 피딩라인(160b)을 용이하게 차폐시키기 위하여, 다수의 서브 피딩라인(160b)의 배치영역을 다수영역으로 분할하여 다수의 제 1 차폐커버(150a)를 설치할 수 있다. 다수의 서브 피딩라인(160b)을 다수영역으로 분할하는 경우, 다수의 제 1 차폐커버(150a)의 조립을 용이하게 하기 위하여, 메인 피딩라인(160a)을 지나는 수직 및 수평선으로 기준으로 다수의 서브 피딩라인(160b)을 4 개의 차폐영역으로 분할하고, 4 개의 제 1 차폐커버(150a)를 설치할 수 있다. 제 1 차폐커버(150a)의 분할 개수는 다수의 서브 피딩라인(160b)의 분기회수 및 배열면적에 따라 증감할 수 있다.
제 1 차폐커버(150a)는 다수의 서브 피딩라인(160b)의 하부에 위치하는 하부피스(154a)와, 하부피스(154a)와 결합하고 다수의 서브 피딩라인(160b)의 상부에 위치하는 상부피스(154b)를 포함한다. 제 2 차폐커버(150b)는 챔버리드(112a)의 상면에 위치하고 다수의 제 1 차폐커버(150a) 각각의 다수의 하부피스(154a)와 체결되어 다수의 연결라인(160c)과 다수의 피딩로드(160d)를 차폐시킨다. 챔버리드(112a)는 제 2 차폐커버(150b)와 접촉하면서 제 2 차폐커버(150b)를 지지한다. 그러나, 제 2 차폐커버(150b)는 챔버리드(112a)와 결합되지 않는다.
제 1 차폐커버(150a)의 상부피스(154b)는 하부피스(154a)와 제 2 차폐커버(150b)의 상부를 복개한다. 따라서, 하부피스(154a)의 면적은 상부피스(154b)의 면적보다 작다.
제 1 및 제 2 차폐커버(150a, 150b)는 챔버리드(112a)과 동일한 전도성 재질인 알루미늄으로 형성될 수 있다. 피딩라인(160)을 차폐하기 위하여 다수의 제 1 및 제 2 차폐커버(150a, 150b)를 조립하면, 다수의 제 1 및 제 2 차폐커버(150a, 150b)는 서로 전기적으로 연결된다. 차폐수단(150)은 챔버리드(112a)와 전기적으로 연결되어 접지된다. 그리고, 차폐수단(150)의 접지통로를 증가시키기 위하여 다수의 제 2 차폐커버(150b)의 일부에 접지선(156)을 설치하여 챔버리드(112a)와 연결시킬 수 있다.
다수의 플라즈마 소스전극(114)의 장축방향과 수직하게 메인 피딩라인(160a)을 지나는 직선을 기준으로 양측에 2 열로 다수의 제 2 차폐커버(150b)이 대칭으로 배열된다. 접지선(156)는 2 열 각각의 다수의 제 2 차폐커버(150b) 중 최소한 하나를 설치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피딩라인의 사시도이다.
도 4에서는 설명의 편의를 위하여 도 1의 공정챔버(112) 내부와 대응되는 챔버리드(112a)의 하면에 결합되는 다수의 플라즈마 소스전극(114)은 점선으로 표시하고, 도 1의 가스공급관(172)은 생략한다.
피딩라인(160)는 메인 피딩라인(160a), 다수의 서브 피딩라인(160b), 다수의 연결라인(160c) 및 다수의 피딩로드(160d)를 포함한다. 메인 피딩라인(160a)의 일단은 도 1의 RF전원(126)과 연결되고 챔버리드(112a)와 수직으로 설치된다. 메인 피딩라인(160a)의 타단에서 챔버리드(112a)와 평행한 방향으로 다수의 서브 피딩라인(160b)이 분기된다. 도 1의 RF전원을 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각에 균일하게 인가하기 위하여 메인 피딩라인(160a)을 다수의 서브 피딩라인(160b)으로 분기시킨다.
다수의 서브 피딩라인(160b)은 메인 피딩라인(160a)에서 분기되는 다수의 제 1 분기라인(152a), 다수의 제 1 분기라인(152a) 각각에서 분기되는 다수의 제 2 분기라인(152b), 다수의 제 2 분기라인(152b)에서 분기되는 다수의 제 3 분기라인(152c) 및 다수의 제 3 분기라인(152c)에서 분기되는 다수의 제 4 분기라인(152d)을 포함한다. 다수의 서브 피딩라인(160b)은 필요에 따라 분기라인의 수를 증감할 수 있다.
다수의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 분기라인(152a, 152b, 152c, 152d)은 챔버리드(112a)와 평행하게 설치된다. 다수의 제 4 분기라인(152d) 각각에는 다수의 연결라인(160c)이 연결된다. 다수의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 분기라인(152a, 152b, 152c, 152d)과 다수의 연결라인(160c)은 판재로 형성한다. 다수의 연결라인(160c)은 챔버리드(112a)와 수직하고 피딩로드(160d)를 개재하여 다수의 플라즈마 소스전극(114) 각각과 연결된다.
피딩로드(160d)와 연결을 위하여 연결라인(160c)의 단부에는 챔버리드(112a)와 평행하게 확장되는 연결판(156a)이 형성된다. 연결판(156a)에는 피딩로드(160d)를 관통시키고 피딩로드(160d)의 상단부를 거치시키는 천공부(별도의 부호로 표시하지 않음)가 형성된다. 피딩로드(160d)가 연결라인(160c)의 연결판(156a)에 형성된 천공부와 기밀판(148)을 통과하여 도 1의 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 체결된다. 연결판(156a)은 기밀판(148)과 직접 접촉한다. 피딩로드(160d)의 하부에는 도 1의 다수의 플라즈마 소스전극(114)과 체결하기 위한 나사산이 형성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지지수단의 단면 사시도이다.
지지수단(158)은 다수의 서브 피딩라인(160b)을 지지하기 위하여 다수 설치한다. 지지수단(158)은 하우징(132)의 상부에 위치하면서 도 3의 제 1 차폐커버(160a)의 하부피스(154a)를 관통하여 다수의 서브 피딩라인(160b)을 지지한다. 챔버리드(112a)와 평행한 다수의 서브 피딩라인(160b)의 처짐을 방지하기 위하여, 다수의 서브 피딩라인(160b)의 다수의 분기부 각각이 지지수단(158)에 의해서 지지된다.
지지수단(158)은 하우징(132)의 상부에 위치하는 원통형의 지지체(158a), 지지체(158a)와 연결되고 제 1 차폐커버(160a)의 하부 피스(154b)를 관통하는 돌출 연결부(158b), 돌출 연결부(158b)의 중앙에 형성된 결합구(158c), 결합구(158c)에 삽입되고 서브 피딩라인(160b)을 지지하는 지지봉(158d) 및 돌출 연결부(158b)와 체결되는 체결부(158e)를 포함하여 구성된다.
돌출 연결부(158b)는 원통형으로 형성되고 지지체(158a)보다 작은 직경을 가진다. 결합구(158c) 및 결합구(158c)에 삽입되는 지지봉(158d)에는 나사산이 형성되어 나사 결합한다. 체결부(158e)는 돌출 연결부(158b)가 수용될 수 있는 중공을 가진다. 지지체(158a), 돌출 연결부(158b) 및 체결부(158e)는 절연재인 테프론으로 형성하고, 지지봉(158d)은 구리(Cu)로 형성한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피딩라인과 플라즈마 소스전극의 연결을 도시한 단면도이다.
피딩로드(160d)는 플라즈마 소스전극(114)의 양단과 전기적으로 연결될 수 있도록, 플라즈마 소스전극(114)에는 체결홀(136a)이 형성되고, 체결홀(136a)과 대응되는 챔버리드(112a) 및 절연판(162)에는 인입홀(136b)가 형성된다. 피딩로드(160d)가 연결라인(160c)의 단부에 설치되는 연결판(156a)의 천공부, 체결홀(136a) 및 인입홀(136b)에 삽입되어 플라즈마 소스전극(114)과 결합된다. 피딩로드(160d)가 플라즈마 소스전극(114)을 결합시킬 때, 도 1의 챔버리드(112a)와 대응되는 인입홀(136b)에는 피딩로드(160d)와 챔버리드(112a)를 절연시키는 절연재(도시하지 않음)가 삽입된다.
피딩로드(160d)은 플라즈마 소스전극(114)와 기밀 유지하면서 전기적으로 연결될 수 있도록, 오링을 개재하고 볼트(184)를 사용하여 기밀판(148)과 플라즈마 소스전극(114)과 대응되는 챔버리드(112a)를 체결한다. 체결홀(136a)의 내면과 체결홀(136a)과 대응되는 피딩로드(160d)에는 나사산이 형성된다. 기밀판(148)은 절연재 예를 들면 세라믹 등을 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차폐수단의 분해 사시도이다.
차폐수단(150)은 도 2의 다수의 서브 피딩라인(160b)을 차폐시키는 다수의 제 1 차폐커버(150a)와 도 2의 다수의 연결라인(160c)을 차폐시키는 다수의 제 2 차폐커버(150b)를 포함하여 구성된다.
제 1 차폐커버(150a)는 하부 피스(154a)와, 하부 피스(154b)와 결합하는 상부 피스(154b)로 구성된다. 하부 피스(154a)는 도 4의 피딩라인(160)이 위치하는 제 1 수용부(186a), 제 1 수용부(186a)의 외주연에 설치되는 펜스부(186b), 제 2 차폐커버(150b)와 체결되는 연결부(186c), 및 지지수단(158)이 관통하는 관통홀(186d)을 포함한다. 상부 피스(154b)는 플레이트부(188a) 및 피딩라인(160)의 발산 열을 외부로 배기시키기 순환수단(도시하지 않음)이 연결되는 다수의 순환홀(188b)을 포함하여 구성된다.
제 2 차폐커버(150b)는 연결라인(160c)을 수용하는 중공을 가진 사각기둥 형상의 도관(190a), 도 4의 제 4 분기라인(152d)이 통과하기 위해 도관(190a)의 일부를 절삭한 통과부(190b), 통과부(190b)의 양측에 설치되고 하부 피스(154a)와 연결을 위한 연결부(190c) 및 도관(190a)의 하부를 절삭한 연통부(190d)를 포함한다.
제 1 차폐커버(150a)의 하부피스(150a)와 제 2 차폐커버(150b)를 결합시키고, 제 1 차폐커버(150a)의 하부피스(150a)와 제 2 차폐커버(150b)의 상부를 제 1 차폐커버(150a)의 상부피스(150b)로 복개한다. 따라서, 상부피스(150b)는 하부피스(150a)보다 큰 면적을 가진다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 부분 평면도이다.
도 8은 도 3에서 제 1 차폐수단(150a)의 상부피스(154b)를 제거하여, 다수의 서브 피딩라인(160b), 제 1 차폐수단(150a)의 하부피스(154a) 및 제 2 차폐수단(150b)을 도시한다.
연결라인(160c)은 제 1 차폐커버(150a)와 인접하여 제 2 차폐커버(150b)의 중공을 통과하고, 연결라인(160c)의 단부에 연결되고 제 1 차폐커버(150a)과 대향하는 방향으로 확장된 연결판(156a)이 제 2 차폐커버(150b)의 중앙에 위치한다. 연결라인(160c)의 연결판(156a)과 도 2의 플라즈마 소스전극(114)가 피딩로드(160d)를 개재하여 연결된다. 그리고, 제 2 차폐커버(150b)의 중공은 피딩로드(160d)와 플라즈마 소스전극(114)을 연결시킬 때 기밀을 유지하기 위하여 사용하는 기밀판(148)을 수용할 수 있는 크기를 가진다. 경우에 따라서 기밀판(148)이 도 7의 연통부(190d)를 통하여 제 2 차폐커버(150b)의 외부로 돌출될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급수단의 단면 사시도이다.
피딩라인(160)을 차폐시키기 위하여 차폐수단(150)을 조립시키면, 피딩라인(160)과 차폐수단(150) 사이에 공간이 설정된다. 도 1의 RF전원을 피딩라인(160)을 통하여 도 1의 다수의 플라즈마 소스전극(114)에 인가하면, 피딩라인(160)에서 열이 발산된다. 피딩라인(160)과 차폐수단(150) 사이의 공간에 열이 축적되는 것을 방지하기 위하여, 제 1 차폐수단(150a)의 상부피스(154b)에 다수의 순환홀(188b)을 설치하고, 다수의 순환홀(188b)에 외부공기를 유입시킬 수 있는 순환수단(도시하지 않음)을 연결시킨다. 다수의 순환홀(188b)을 통하여 유입되는 공기는 피딩라인(160)과 차폐수단(150) 사이의 공간을 순환하여 제 2 차폐수단(150b)의 연통부(190d)를 통하여 외부로 배출된다.
도 10 및 도 11은 차폐수단을 설치하지 않았을 때 기판 상의 전자기장의 분포도 및 그래프이고, 도 12 및 13은 차폐커버를 설치했을 때 기판 상의 전자기장의 분포도 및 그래프이다.
도 10 내지 도 13은 모의실험 결과이고 실제 RF전원이 인가되었을 때 기판 상의 전자기장 분포와 다를 수 있다. 그러나, 피딩라인에 차폐수단의 설치유무에 따라 기판 상의 전자기장의 분포를 예측할 수 있다는 측면에서 유의미한 자료이다. 도 10 및 도 12에서, x 축은 도 2의 다수의 플라즈마 소스전극(114)의 단축방향의 거리, y 축은 도 2의 다수의 플라즈마 소스전극(114)의 장축방향의 거리, 및 z 축은 전기장의 세기를 나타낸다. 전기장 세기는 단위 길이당 전압 (v/m)으로 표현한다. 도 10 및 12에서, 청색은 전기장의 세기가 낮음을 나타내고 적색은 전기장의 세기가 높음을 나타낸다.
도 11 및 도 13에서, x 축은 도 2의 다수의 플라즈마 소스전극(114)의 단축방향의 거리, y 축은 전기장의 세기를 나타낸다. 그리고, 도 11 및 도 13에서는 RF파워의 값을 달리하여 여러가지의 경우를 실험하였다.
피딩라인에 차폐수단을 설치하지 않은 경우, 도 10 및 도 11과 같이 국부적으로 전자기장 피크가 현격하게 불균일하다. 따라서, 전자기장 피크의 차이로 인해 균일한 기판처리가 어려워진다. 피딩라인에 차폐수단을 설치한 경우, 도 12 및 도 13과 같이 전체적으로 전자기장 피크가 균일한 것을 알 수 있다. 따라서, 전자기장 피크가 일정하여 균일한 기판처리가 가능하다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (13)
- 챔버리드 및 챔버몸체가 결합하여 반응공간을 제공하는 공정챔버;
상기 공정챔버의 내부에 설치되는 소스전극;
상기 소스전극에 RF전원을 공급하는 RF전원;
상기 소스전극과 상기 RF전원을 연결하는 피딩라인; 및
상기 피딩라인을 감싸면서 상기 피딩라인의 전기장을 차폐시키는 차폐수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 피딩라인과 상기 차폐수단 사이에 공간이 설정되고, 상기 공간의 공기를 순환시키는 순환수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 차폐수단과 상기 챔버리드를 연결시키는 접지선을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소스전극은 상기 챔버리드와 결합하는 다수의 플라즈마 소스전극을 포함하고, 상기 다수의 플라즈마 소스전극은 상기 RF전원과 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 4 항에 있어서
상기 피딩라인은,
상기 RF전원과 연결되는 메인 피딩라인;
상기 메인 피딩라인으로부터 분기되는 다수의 서브 피딩라인;
상기 다수의 서브 피딩라인과 연결되는 다수의 연결라인; 및
상기 다수의 연결라인과 상기 다수의 플라즈마 소스전극을 연결시키는 다수의 피딩로드;
를 포함하고,
상기 차폐수단은
상기 다수의 서브 피딩라인을 차폐시키는 제 1 차폐커버; 및
상기 다수의 연결라인 및 피딩로드를 차폐시키는 다수의 제 2 차폐커버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 다수의 플라즈마 소스전극의 장축방향과 수직하게 상기 메인 피딩라인을 지나는 직선을 기준으로 상기 다수의 플라즈마 소스전극 각각의 양단부를 연결하는 2 열의 상기 다수의 피딩로드가 대칭 배열되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 메인 피딩라인과 상기 다수의 연결라인은 상기 챔버리드와 수직하고, 상기 다수의 서브 피딩라인은 상기 챔버리드와 평행하며, 상기 다수의 서브 피딩라인을 지지하는 다수의 지지수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 차폐커버는 상기 다수의 서브 피딩라인의 하부에 위치하는 하부피스와 상기 하부피스와 결합하고 상기 다수의 서브 피딩라인의 상부에 위치하는 상부피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 하부피스는,
상기 다수의 서브 피딩라인이 위치하는 제 1 수용부;
상기 제 1 수용부의 외주연을 따라 형성되는 제 1 펜스부;
상기 제 2 차폐커버와 체결되는 연결부; 및
상기 다수의 서브 피딩라인을 지지하기 위한 지지수단이 관통하는 관통홀;
을 포함하고,
상기 상부피스는,
상기 다수의 서브 피딩라인이 위치하는 제 2 수용부;
상기 제 2 수용부의 외주연을 따라 설치되는 제 2 펜스부; 및
순환수단이 연결되는 순환홀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 차폐커버는 다수로 분할하여 조립하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 다수의 제 2 차폐커버 각각은,
상기 다수의 연결라인 각각이 수용되는 중공을 가진 도관;
상기 도관 상부의 일부를 절삭한 통과부;
상기 통과부의 양측에 설치되고 상기 제 1 차폐커버와 연결되는 연결부; 및
상기 도관 하부의 일부를 절삭한 연통부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 공정챔버의 내부에 설치되는 소스전극에 RF전원을 공급하는 전원공급수단에 있어서,
상기 소스전극에 RF전원을 공급하는 RF전원;
상기 소스전극과 상기 RF전원을 연결하는 피딩라인; 및
상기 피딩라인을 감싸면서 상기 피딩라인의 전기장을 차폐시키는 차폐수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급수단.
- 제 12 항에 있어서,
상기 피딩라인과 상기 차폐수단 사이에 공간이 설정되고, 상기 공간의 공기를 순환시키는 순환수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급수단.
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