KR20190002345A - Plasma Processing Apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 처리장치의 윈도우를 히팅하여 공정시에 공정 변화를 최소화 할 수 있는 윈도우 히팅 유닛을 갖는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus having a window heating unit capable of heating a window of a plasma processing apparatus and minimizing a process change during a process.
플라즈마 발생 장치는 플라즈마화 하는 방법에 따라 통상적으로 용량성 플라즈마(CCP: capacitive coupled plasma) 타입과, 유도성 플라즈마(inductive coupled plasma) 타입으로 나눌 수 있다.Generally, the plasma generating apparatus can be divided into a capacitive coupled plasma (CCP) type and an inductive coupled plasma (plasma) type according to a plasma forming method.
용량성 플라즈마 장치는 예컨데, 챔버, 적어도 일부가 챔버 내에 배치되며 접지되는 상부 전극, 챔버 내에서 상부 전극의 하측에 배치되어 원료 가스를 분사하는 가스 분사부, 가스 분사부의 하측에 대향 배치되어 처리대상물을 지지하는 정전척, 상부 전극에 전원을 인가하는 상부 전원 공급부, 하부 전극에 전원을 인가하는 하부 전원 공급부를 포함한다. 이러한 용량성 플라즈마 장치에서 상부 전극 및 하부 전극에 전원을 인가하면, 하부 전극과 상부 전극 사이에 전기장 및 플라즈마가 형성된다. 용량성 플라즈마 장치에서 생성된 플라즈마는 전기장에 의해 이온 에너지가 높은 장점이 있으나, 상기 고 에너지의 이온에 의해 처리대상물 또는 처리대상물 상에 형성된 박막이 손상되는 문제가 발생된다. 그리고 패턴이 미세화 됨에 따라 고 에너지의 이온에 의한 손상의 정도가 크다.The capacitive plasma apparatus includes, for example, a chamber, at least a part of which is disposed in the chamber and which is grounded, a gas spraying unit disposed below the upper electrode in the chamber to spray the material gas, An upper power supply unit for applying power to the upper electrode, and a lower power supply unit for applying power to the lower electrode. When power is applied to the upper electrode and the lower electrode in such a capacitive plasma apparatus, an electric field and a plasma are formed between the lower electrode and the upper electrode. The plasma generated in the capacitive plasma apparatus has a high ion energy due to an electric field. However, the high energy ions cause damage to the object to be treated or the thin film formed on the object to be treated. As the pattern is miniaturized, the degree of damage caused by ions of high energy is large.
유도성 플라즈마 장치는 예컨데, 챔버, 챔버 내에 배치되어 원료 가스를 분사하는 가스 분사부, 챔버 내에서 가스 분사부와 대향 배치되어 처리대상물을 지지하는 정전척, 챔버 외측에 배치되어 소스 전원이 인가되는 안테나, 안테나에 소스 전원을 인가하는 안테나 소스 전원 공급부 및 정전척에 고주파 바이어스 전원을 인가하는 바이어스전원 공급부를 포함한다. 이러한 유도성 플라즈마 장치에서 정전척에 바이어스 전원을 인가하고, 안테나에 소스 전원이 인가되면, 챔버 내에 플라즈마가 형성된다. 생성된 플라즈마 중 양이온은 처리대상물의 표면에 입사 또는 충돌함으로써, 처리대상물 상에 박막을 형성하거나, 상기 처리대상물 또는 처리대상물 상에 형성된 박막을 식각한다. 유도성 플라즈마 장치에서 형성된 플라즈마는 높은 밀도를 가지고, 낮은 이온 에너지 분포를 형성하여, 처리대상물 또는 박막에 대한 손상이 적은 장점이 있다.An inductive plasma apparatus includes, for example, a chamber, a gas spraying unit disposed in the chamber for spraying the source gas, an electrostatic chuck disposed opposite to the gas spraying unit in the chamber to support the object to be treated, An antenna, an antenna source power supply for applying source power to the antenna, and a bias power supply for applying a high frequency bias power to the electrostatic chuck. In this inductive plasma apparatus, a bias power is applied to the electrostatic chuck, and when source power is applied to the antenna, a plasma is formed in the chamber. The cations in the generated plasma impinge on or collide with the surface of the object to be treated to form a thin film on the object to be treated or to etch the object to be treated or the thin film formed on the object to be treated. Plasma formed in an inductive plasma apparatus has a high density and forms a low ion energy distribution, which has the advantage of less damage to the object or thin film to be treated.
이러한 플라즈마를 이용한 장치는 박막을 식각하는 식각장치, 박막을 증착하는 증착장치 등으로 구분될 수 있다.Such an apparatus using plasma may be classified into an etching apparatus for etching a thin film, a deposition apparatus for depositing a thin film, and the like.
여기서, 식각 장치를 이용한 식각 공정은 안테나로부터 인가된 고주파 전력이 유전체 윈도우를 투과하여 공정 챔버 내부에 제공되며, 이러한 유전체 윈도우의 온도는 기판 처리율에 영향을 미친다. 유전체 윈도우는 발생된 플라스마에 의해 가열되어 온도가 상승하나, 플라스마 발생 초기에는 낮은 온도로 유지되어 공정 초기 단계에 제공되는 기판의 처리율을 떨어뜨리는 문제를 야기시킨다.Here, the etching process using the etching apparatus is such that the high frequency power applied from the antenna passes through the dielectric window and is provided inside the process chamber, and the temperature of the dielectric window affects the substrate throughput. The dielectric window is heated by the generated plasma to raise the temperature, but is maintained at a low temperature in the initial stage of the plasma generation, resulting in a problem of lowering the throughput of the substrate provided at the initial stage of the process.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 디스플레이용 기판 처리 장치는 윈도우를 히팅하기 위하여 칠러(Chiller)장치를 이용하고 있다. 하지만, 종래 칠러장치를 이용하였을 때는 칠러의 라인패스(Line path) 부분에만 히팅이 되어 윈도우의 내, 외부 온도가 전체적으로 불균일하게 형성되는 단점을 초래한다. 즉, 윈도우의 가장자리보다 중앙의 온도가 낮게 형성된다. 또한, 플라즈마 밀도(Plasma Density) 및 식각률의 변화를 최소화하면서 윈도우를 직접 히팅 할 수 있는 방법은 전무한 실정이다.In order to solve such a problem, a conventional substrate processing apparatus for a display uses a chiller device for heating a window. However, when the conventional chiller device is used, only the line path portion of the chiller is heated, resulting in a disadvantage that the inside and outside temperatures of the window are formed unevenly as a whole. That is, the temperature at the center of the edge of the window is formed lower. In addition, there is no way to directly heat the window while minimizing changes in plasma density and etching rate.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈마 처리장치의 윈도우를 직접 히팅함으로써 공정시에 식각률의 변화를 최소화 시킬 수 있는 윈도우 히팅유닛을 갖는 플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus having a window heating unit capable of minimizing a change in an etching rate during a process by directly heating a window of the plasma processing apparatus.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 플라즈마 처리장치는 챔버 몸체, 상기 챔버 몸체에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실, 상기 처리실 내에 배치되어 상기 피처리 기판을 지지하는 지지대부, 상기 처리실 상부에 배치되고, 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부 및 상기 처리실과 상기 플라즈마 발생부 사이에 배치되고, 상기 처리실과 상기 플라즈마 발생부를 구분하는 다수의 윈도우를 지지하는 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 상기 다수의 윈도우를 가열하는 히팅유닛을 포함한다.In order to solve the above-described problems, the plasma processing apparatus of the present invention comprises a chamber body, a processing chamber provided by the chamber body for plasma processing the accommodated substrate to be processed, A plasma generating portion disposed above the processing chamber for generating a plasma in the processing chamber and a frame disposed between the processing chamber and the plasma generating portion and supporting a plurality of windows for distinguishing the processing chamber from the plasma generating portion, And the frame includes a heating unit for heating the plurality of windows.
상기 히팅유닛은, 상기 다수의 윈도우 상에 배치되어, 상기 다수의 윈도우를 가열하는 히팅부, 상기 히팅부에 공급되는 전원의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터부 및 상기 히팅부에 의해 가열되는 상기 윈도우의 가열 온도를 제어하는 히팅 조절부를 포함할 수 있다.The heating unit may include a heating unit disposed on the plurality of windows for heating the plurality of windows, a noise filter unit for removing noise from a power source supplied to the heating unit, And a heating control unit for controlling the heating temperature.
상기 히팅부는, 상기 다수의 윈도우 상부 면에 접촉된 히터, 상기 히터를 외부로부터 보호하는 히터커버, 상기 히터커버 상에 배치되고, 상기 히터에서 발생된 열이 상기 윈도우 상부로 방열 되는 것을 차단하는 단열재 및 상기 단열재 상에 배치되고, 상기 히터와 상기 윈도우를 밀착시키는 밀착 블록을 포함할 수 있다.The heating unit may include a heater that is in contact with the upper surfaces of the plurality of windows, a heater cover that protects the heater from the outside, and a heat insulating material that is disposed on the heater cover to block heat generated from the heater from being radiated to the upper portion of the window. And a close-off block disposed on the heat insulating material and closely contacting the window with the heater.
상기 히팅부는 상기 윈도우의 변 부위에 배치되되, 분할하여 배치될 수 있다.The heating unit may be disposed at a side portion of the window, and may be disposed in a divided manner.
상기 히팅부는 상기 다수의 윈도우에 각각 배치되고, 상기 다수의 윈도우에 각각 배치된 상기 히팅부는 상기 히팅 조절부에 의해 각각 독립적으로 제어될 수 있다.The heating unit may be disposed in each of the plurality of windows, and the heating unit disposed in each of the plurality of windows may be independently controlled by the heating control unit.
상기 히터는 운모 재질로 형성될 수 있다.The heater may be formed of a mica material.
상기 히터는 상기 윈도우를 지지하는 상기 프레임의 지지영역 내에 배치될 수 있다.The heater may be disposed within a support region of the frame supporting the window.
상기 히터의 두께는 상기 윈도우에서 상기 안테나까지의 높이보다 낮은 두께를 갖을 수 있다.The thickness of the heater may be less than a height from the window to the antenna.
상술한 본 발명에 따르면, 윈도우를 직접적으로 가열하여 챔부 내부에 형성된 부산물이 윈도우에 증착되는 것을 방지함으로써 초기 공정 진행시 공정의 변화를 최소화 할 수 있다.According to the present invention, by directly heating the window, by-products formed in the chamber can be prevented from being deposited on the window, the change in the process can be minimized during the initial process.
또한, 히터를 윈도우 가장자리에 배치하여 가열함으로써 플라즈마 밀도의 영향을 최소화 할 수 있다.Further, by placing the heater at the edge of the window and heating it, the influence of the plasma density can be minimized.
더 나아가, 윈도우에 배치되는 히터의 구조를 분할하여 배치함으로써 와전류(eddy current)에 의한 파워 손실 현상을 방지할 수 있다.Furthermore, by dividing and arranging the structure of the heater disposed in the window, power loss due to eddy current can be prevented.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 플라즈마 처리장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 처리장치에 장착된 히팅유닛을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 히팅유닛의 히팅부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 히팅부를 윈도우에 배치했을 때, 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 히팅유닛을 이용하여 윈도우의 온도를 측정한 테스트 결과를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a plasma processing apparatus of the present invention.
2 is a view showing a heating unit mounted in the plasma processing apparatus of the present invention.
3 is a view showing a heating unit of the heating unit of the present invention.
Fig. 4 is a view showing the arrangement structure when the heating unit of the present invention is arranged in a window. Fig.
5 and 6 are views showing test results of measuring the temperature of a window using the heating unit of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .
도 1은 본 발명의 플라즈마 처리장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a plasma processing apparatus of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버 몸체(100), 챔버 몸체(100)에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판(101)의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실(200), 처리실(200) 내에 배치되어 상기 피처리 기판(101)을 지지하는 지지대부(300), 처리실(200) 상부에 배치되고, 처리실(200) 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부(400) 및 처리실(200)과 상기 플라즈마 발생부(400) 사이에 배치되고, 처리실(200)과 플라즈마 발생부(400)를 구분하는 다수의 윈도우(510)를 지지하는 프레임(500)을 포함한다.1, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a
챔버 몸체(100)는 피처리 기판(101)에 대해 플라즈마 식각 공정을 수행하기 위한 환경을 조성하고 플라즈마가 생성 및 반응되는 공간을 제공한다. 챔버 몸체(100) 내에는 피처리 기판(101)이 투입되며, 실링에 의해 밀폐된 채로 내부가 진공 상태로 유지될 수 있다. The
이때, 챔버 몸체(100)는 사각의 판면 형상을 갖는 피처리 기판(101)에 적합하도록 전체적으로 사각 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 발명에서 챔버 몸체(100)의 형상은 플라즈마 처리 대상이 되는 피처리 기판(101)의 종류 및 형상에 따라 변경될 수 있다.At this time, the
챔버 몸체(100)는 상부 덮개(110)와 프레임(500) 그리고 하부 본체(120)를 포함할 수 있다.The
챔버 몸체(100)는 프레임(500)에 의해 상부 덮개(110)와 하부 본체(120)로 구분되며, 상부 덮개(110)는 고주파 안테나(410)가 배치된 플라즈마 발생부(400)를 포함하고, 하부 본체(120)는 기판 지지대부(300)가 배치된 처리실(200)을 포함할 수 있다.The
플라즈마 발생부(400)는 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 안테나(410)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생부(400)의 고주파 안테나(410)는 고주파전원(420)으로부터 고주파전력을 인가받아 처리실(200)에 플라즈마를 발생시키는 전기장을 유도하는 수단으로, 전체적으로 코일 형태의 구조를 갖으며, 안테나(410)의 형상, 개수 및 배치는 실시되는 공정에 따라 적절하게 선택될 수 있다.The
한편, 고주파전원(420)으로부터 공급되는 고주파전력은 상부에 마련된 정합기(430)를 거쳐 플라즈마 발생부(400) 내에 배치된 전력 인입선(440)을 통해 안테나(410)에 인가된다. 이때, 정합기(430)는 안테나(410)에 의한 부하 임피던스와 안테나(410)에 의해 발생되는 플라즈마에 의한 플라즈마 임피던스를 고주파전원(420)의 내부 임피던스와 임피던스 매칭(Impedance matching)시켜 고주파전원(420)으로부터 안테나(410)로 인가되는 전력의 손실을 최소화시킨다.The high frequency power supplied from the high
고주파전원(420)으로부터 안테나(410)에 고주파전력이 인가되면 안테나(410)에서 발생되는 자기장에 의해 유도되는 전기장이 처리 가스와 반응하여 플라즈마를 발생시킨다. 안테나(410)의 자기장에 의해 유도된 전기장은 자기장에 의해 챔버 몸체(100) 벽으로 손실되는 전기장을 감소시킬 수 있기 때문에 용량성 플라즈마(CCP) 처리장치에서 발생되는 전기장에 비해 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있다.When high frequency power is applied to the
한편, 안테나(410)에 고주파전력이 인가되면, 챔버 몸체(100)의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 유도전기장이 형성될 뿐만 아니라, 안테나(410) 표면에 고주파 주파수로 양전하와 음전하가 교대로 대전됨에 따라 축전전기장이 형성될 수 있다.When high frequency power is applied to the
이때, 축전전기장은 초기 플라즈마를 점화(Ignition) 시키기 위한 수단이지만, 스퍼티링(sputtering) 현상에 의해 플라즈마와 안테나(410) 사이에 배치된 윈도우(510)를 손상시키고, 플라즈마의 균일도를 떨어뜨리는 등의 부정적인 영향을 미칠 수 있다.At this time, the accumulation electric field is a means for ignition of the initial plasma, but the sputtering phenomenon damages the
이러한 부정적인 영향을 방지하기 위해, 안테나(410)와 윈도우(510)의 간격을 조절하거나 안테나(410) 또는 윈도우(510)의 형상 및 구조를 변경하여 윈도우(510)에 미치는 축전전기장의 영향을 최소화할 수 있다. 이렇듯 윈도우(510)에 미치는 축전전기장의 영향을 최소화함으로써 고주파전력에 의한 에너지를 유도성 결합으로 플라즈마에 더 효과적으로 전달하도록 할 수 있다.In order to prevent such a negative influence, the influence of the electric field applied to the
처리실(200)은 내부에 플라즈마가 발생될 수 있는 공간을 제공하며, 처리실(200) 하부에는 피처리 기판(101)을 지지하도록 배치된 지지대부(300)를 포함할 수 있다.The
또한, 지지대부(300)는 정전척 전극(310) 및 포커스 링(320)을 포함할 수 있다.In addition, the
정전척 전극(310)은 피처리 기판(101)을 지지하는 동시에 피처리 기판(101)을 고정하며, 온도를 유지시킨다. 즉, 높은 공정 온도를 이용하는 유도결합 플라즈마 처리장치는 높은 온도에 의해 피처리 기판(101)이 휘어질 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 피처리 기판(101)의 전면적을 고정시키기 위한 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)을 사용한다.The
정전척 전극(310) 주변부 즉, 지지대부(300) 상부에는 포커스 링(320)이 배치될 수 있다. 포커스 링(320)은 정전척 전극(310)을 플라즈마로부터 보호하고, 피처리 기판(101)에 플라즈마를 집중시키거나 식각의 균일성을 향상시키는 작용을 갖을 수 있다. 이러한 포커스 링(320)은 일반적인 세라믹 재질일 수 있다.The
플라즈마 발생부(400)와 처리실(200) 사이에 배치된 프레임(500)은 유도된 전기장과 반응하여 플라즈마를 발생시키도록 공정 가스를 분사하는 가스공급부(520)와 안테나(410)에서 발생되는 자기장을 처리실(200)로 유입될 수 있도록 배치된 윈도우(510)를 포함한다.The
가스공급부(520)는 챔버 몸체(100)의 상부에서 피처리 기판(101) 방향으로 향하여 공정 가스를 분사하는 분출구(530)를 포함하며, 분출구(530)는 프레임(500)에 형성된 하나 이상의 구멍에 삽입 설치될 수 있다.The
플라즈마 처리장치가 대면적 챔버 몸체(100)에 적용될 경우, 윈도우(510) 및 프레임(500)은 다수개의 영역으로 구성될 수 있고, 그에 따라 분출구(530)도 하나 이상 구비될 수 있다.When the plasma processing apparatus is applied to the large-
프레임(500) 내에는 윈도우(510)와 동일한 위치에 동일한 형상으로 윈도우(510)보다 작은 크기의 개구부(501)가 형성 될 수 있다. 윈도우(510)는 프레임(500)의 개구부(501) 상부에 배치되고 프레임(500)의 지지영역(502)에 의해 지지되며, 챔버 몸체(100)의 상부에서 실질적으로 동일한 수평면 상에 구비된다.In the
윈도우(510)의 형상은 원, 타원, 삼각, 사각 중 어느 하나의 형상일 수 있으며, 바람직하게는 사각 형상으로 배치될 수 있다. 또한, 윈도우(510)는 하나 이상의 개수로 분할된 형태를 가질 수 있으며, 4분할, 5분할, 6분할, 8분할, 9분할 및 그 이상으로 분할된 것 중 어느 하나인 형태일 수 있다.The shape of the
윈도우(510)는 발생된 플라스마에 의해 가열되어 온도가 상승하나, 플라스마 발생 초기에는 낮은 온도로 유지되어 공정 초기 단계에 제공되는 기판의 처리율을 떨어뜨리는 문제를 야기시킨다.The
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 플라즈마 처리장치는 윈도우(510)를 히팅하기 위하여 칠러(Chiller)장치를 이용하고 있으나, 윈도우(510)를 직접 가열하는 방식이 아니기 때문에 히팅 효율이 떨어지는 문제가 발생된다. 따라서, 본 발명에서는 프레임(500) 상에 배치된 윈도우(510)를 직접 가열하여 히팅 효율을 증가시키기 위한 히팅유닛(600)을 포함한다.In order to solve such a problem, the conventional plasma processing apparatus uses a chiller device to heat the
히팅유닛(600)은 윈도우(510)를 가열함으로써 공전 진행 전, 후 윈도우(510)에 증착되는 부산물을 줄여 파티클량을 감소시킬 수 있다. 일예로, 윈도우(510)의 온도를 올리기 위해 종래 칠러장치를 이용하였을 때는 칠러의 라인패스(Line path) 부분에만 히팅이 되어 윈도우(510)의 내, 외부 온도가 전체적으로 불균일하게 형성된다. 즉, 윈도우(510)의 가장자리보다 중앙의 온도가 낮게 형성된다.The
하지만, 본 발명의 히팅유닛(600)은 윈도우(510)를 직접 히팅(Direct Heating)하여 챔버 내부 윈도우(510)를 100℃ 이상 유지하면서, 플라즈마 밀도에 영향을 최소화 할 수 있다. 또한, 윈도우(510)를 히팅함으로써 챔버 내부 부산물을 줄여 파티클을 감소시킴으로써 초기 공정시 식각률 변화를 최소화할 수 있다.However, the
도 2는 본 발명의 플라즈마 처리장치에 장착된 히팅유닛을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 히팅유닛의 히팅부를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a heating unit mounted on the plasma processing apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a view showing a heating unit of the heating unit of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 장착된 히팅유닛(600)은 히팅부(610), 노이즈 필터(620) 및 히팅 조절부(630)를 포함할 수 있다.2 and 3, the
히팅부(610)는 윈도우(510) 상에 배치되고, 윈도우(510) 상에 배치되어 윈도우(510)를 직접 가열한다. 히팅부(610)는 다수의 윈도우(510) 각각에 배치될 수 있으며 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 프레임(500)에 윈도우(510)가 8개로 배치되었을 경우 윈도우(510) 영역별로 8채널로 개별 구성 될 수 있다. 다만, 히팅부(610)의 개수는 플라즈마 처리장치의 윈도우(510) 개수에 따라 변경될 수 있다.The
이러한 히팅부(610)는 히터(611), 히터커버(612), 단열재(613) 및 밀착 블록(614)을 포함할 수 있다.The
히터(611)는 히팅부(610)의 가장 하부에 배치되고, 윈도우(510) 상부면에 접촉되어 윈도우(510)를 직접 가열한다. 히터(611)는 다양한 히터가 사용될 수 있으나, 장기간 안정적인 운용을 위해 MICA(운모) 히터를 사용하는 것이 바람직하다.The
히터(611)가 배치되는 위치는 도 3에 도시한 바와 같이 윈도우(510) 상에 윈도우(510)와 접하도록 배치되되, 윈도우(510)를 지지하는 프레임(500)의 지지영역(502) 내에 배치하는 것이 바람직하다. 이는, 프레임(500) 상부의 플라즈마 발생부(400)에 배치된 안테나(410)에 의해 프레임(500) 하부의 처리실(200)로 플라즈마를 발생시켰을 때, 플라즈마 발생부(400)와 처리실(200)의 중간에 배치된 히터(611)에 의해 플라즈마 밀도(Plasma Density)가 변화되거나 약화되는 것을 방지하기 위함이다.The position where the
또한, 히터(611)의 두께는 윈도우(510) 상에 배치된 안테나(410)의 간섭 및 영향을 주지 않도록 안테나(410)가 배치된 높이보다 낮은 두께로 제작되어야함은 물론이다.It is needless to say that the thickness of the
히터(611) 상부에는 히터(611)를 외부 환경으로부터 보호하는 히터커버(612)가 배치될 수 있으며, 히터커버(612) 상부에는 히터(611)에 의해 발생된 열이 윈도우(510) 상부로 방열 되어 윈도우(510)를 가열하는 히터(611)의 효율을 감소시키는 것을 막기 위한 단열재(613)가 배치될 수 있다. 단열재(613)의 재질로는 플라즈마 밀도에 영향을 주지 않는 재질이면 어떤 것이라도 가능하다.A
단열재(613) 상부에는 밀착 블록(614)이 배치될 수 있다. 밀착 블록(614)은 히터(611)를 윈도우(510)에 밀착시키는 기능을 수행하며, 히터(611)가 윈도우(510)에 밀착됨으로써 히터(611)에서 발생된 열이 윈도우(510)로 최대한 전달되도록 할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 히팅부를 윈도우에 배치했을 때, 배치 구조를 나타내는 도면이다.Fig. 4 is a view showing the arrangement structure when the heating unit of the present invention is arranged in a window. Fig.
도 4를 참조하면, 도 4는 하나의 윈도우(510)에 배치된 히팅부(610)의 배치 구조를 나타낸다. 윈도우(510) 상에 배치되는 히팅부(610)의 배치 구조는 사각 형상의 윈도우(510)에 히터(611)를 배치할 경우 윈도우(510)의 가장자리 즉, 변 부위에 배치하는 것이 바람직하다. 이는, 히팅부(610)를 윈도우(510)의 변 부위에 배치함으로써 윈도우 상부에 배치된 안테나(410)와의 간섭을 피하고, 공정시 히팅부(610)에 의해 플라즈마 밀도가 변화되는 것을 최소화하기 위함이다.Referring to FIG. 4, FIG. 4 shows an arrangement structure of a
또한, 히팅부(610)를 사각의 변 부위에 배치하되, 연속적으로 히팅부(610)를 배치하지 않고 도 4에 도시한 바와 같이, 분할하여 변 부위에 배치하는 것이 바람직하다. 히팅부(610)를 사각 변 부위에 분할하여 배치함으로써 히터(611)에 전원 인가시 와전류(eddy current)에 의한 파워 손실(power loss)현상을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 윈도우(510)가 사각일 경우를 예시하였으나, 윈도우(510)가 원 형태일 경우에도 안테나(410)가 중첩되지 않는 원 가장자리에 분할하여 배치하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
계속해서 도 2를 참조하면, 히팅부(610)의 히터(611)는 히팅 조절부(630)에 의해 전원이 공급될 수 있다. 또한, 이러한 히팅 조절부(630)에 의해 히터(611)에 공급되는 전원은 채널별로 각각 독립적으로 공급될 수 있다. 일예로, 도 2에 도시한 바와 같이 히팅 조절부(630)는 8개로 구성된 윈도우(510) 상에 각각 배치된 히팅부(610)에 채널별로 독립적으로 전원이 공급될 수 있다. 즉, 채널별로 온도를 다르게 설정할 수 있기 때문에 윈도우(510) 별로 가열되는 온도 조절이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 히팅유닛(600)은 다양한 공정 조건에서도 공정에 맞게 윈도우(510)를 가열 및 조절할 수 있는 장점이 있다.Referring to FIG. 2, the
또한, 히팅부(610)와 히팅 조절부(630) 사이에는 노이즈 필터(620)가 장착될 수 있다. 즉, 히팅 조절부(630)에서 히팅부(610)로 공급되는 전원은 사이에 배치된 노이즈 필터(620)를 통해 공급될 수 있다.A
노이즈 필터(620)를 히팅 조절부(630)와 히팅부(610) 사이에 배치하여 노이즈 필터(620)를 통해 히팅부(610)로 전원을 공급함으로써 플라즈마 발생부(400)의 안테나(410)에서 발생되는 RF 주파수가 히터(611)에 공급되는 전원에 영향을 주어 히팅부(610)에 공급되는 전압이 헌팅되거나 RF 노이즈에 의해 히팅부(610)가 오작동을 일으키는 현상을 방지할 수 있다.The
도 5 및 도 6은 본 발명의 히팅유닛을 이용하여 윈도우의 온도를 측정한 테스트 결과를 나타내는 도면이다.5 and 6 are views showing test results of measuring the temperature of a window using the heating unit of the present invention.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 칠러의 온도를 60℃로 하고, 히터(611)의 온도를 170℃로 히팅한 후 윈도우(510)의 온도를 측정한 결과이고, 도 6은 칠러의 온도를 80℃로 하고, 히터(611)의 온도를 170℃로 히팅한 후 윈도우(510)의 온도를 측정한 결과이다.5 and 6, FIG. 5 shows the result of measuring the temperature of the
테스트 결과, 도 5의 실험 결과는 최고 온도가 107.3℃, 최저 온도가 87.4℃로 측정되었고, 평균 온도는 94.6℃로 측정되었다. 또한, 도 6의 실험 결과는 최고 온도가 124.3℃, 최저 온도가 99.2℃로 측정되었고, 평균 온도는 108.1℃로 측정됨을 확인할 수 있다. 즉, 윈도우(510)에 전체적으로 고른 온도 분포를 나타내는 것을 확인할 수 있다.As a result of the test, the experimental result of FIG. 5 shows that the maximum temperature was 107.3 DEG C, the minimum temperature was 87.4 DEG C, and the average temperature was 94.6 DEG C. 6, the maximum temperature was 124.3 ° C, the minimum temperature was 99.2 ° C, and the average temperature was 108.1 ° C. That is, it can be confirmed that the temperature distribution is uniform throughout the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 히팅유닛은 윈도우를 직접적으로 가열하여 챔부 내부에 형성된 부산물이 윈도우에 증착되는 것을 방지함으로써 초기 공정 진행시 공정의 변화를 최소화 할 수 있다. 또한, 히터를 윈도우 가장자리에 배치하여 가열함으로써 플라즈마 밀도의 영향을 최소화 할 수 있으며, 윈도우에 배치되는 히터의 구조를 분할하여 배치함으로써 와전류에 의한 파워 손실 현상을 방지할 수 있다.As described above, the heating unit of the plasma processing apparatus according to the present invention can directly heat the window to prevent the by-products formed in the chamber from being deposited on the window, thereby minimizing the change in the process during the initial process. Further, by placing the heater at the edge of the window and heating it, the influence of the plasma density can be minimized, and the power loss phenomenon due to the eddy current can be prevented by dividing and arranging the structure of the heater disposed in the window.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100 : 챔버 몸체
200 : 처리실
300 : 지지대부
400 : 플라즈마 발생부
500 : 프레임
510 : 윈도우
600 : 히팅유닛
610 : 히팅부
611 : 히터
612 : 히터커버
613 : 단열재
614 : 밀착 블록
620 : 노이즈 필터
630 : 히팅 조절부100: chamber body 200: processing chamber
300: Supporting part 400: Plasma generating part
500: frame 510: window
600: Heating unit 610: Heating unit
611: Heater 612: Heater cover
613: Insulation material 614: Adhesive block
620: Noise filter 630: Heating control unit
Claims (8)
상기 챔버 몸체에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실;
상기 처리실 내에 배치되어 상기 피처리 기판을 지지하는 지지대부;
상기 처리실 상부에 배치되고, 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 및
상기 처리실과 상기 플라즈마 발생부 사이에 배치되고, 상기 처리실과 상기 플라즈마 발생부를 구분하는 다수의 윈도우를 지지하는 프레임을 포함하고,
상기 프레임은 상기 다수의 윈도우를 가열하는 히팅유닛을 포함하는 플라즈마 처리장치.A chamber body;
A processing chamber provided by the chamber body for plasma processing the accommodated substrate to be processed;
A support base disposed in the treatment chamber and supporting the substrate to be processed;
A plasma generating unit disposed above the processing chamber and generating a plasma in the processing chamber; And
And a frame which is disposed between the process chamber and the plasma generating unit and supports a plurality of windows for separating the process chamber and the plasma generating unit,
Wherein the frame includes a heating unit for heating the plurality of windows.
상기 다수의 윈도우 상에 배치되어, 상기 다수의 윈도우를 가열하는 히팅부;
상기 히팅부에 공급되는 전원의 노이즈를 제거하는 노이즈 필터부; 및
상기 히팅부에 의해 가열되는 상기 윈도우의 가열 온도를 제어하는 히팅 조절부를 포함하는 플라즈마 처리장치.The heating unit according to claim 1,
A heating unit disposed on the plurality of windows to heat the plurality of windows;
A noise filter unit for removing noise of power supplied to the heating unit; And
And a heating control unit for controlling a heating temperature of the window heated by the heating unit.
상기 다수의 윈도우 상부 면에 접촉된 히터;
상기 히터를 외부로부터 보호하는 히터커버;
상기 히터커버 상에 배치되고, 상기 히터에서 발생된 열이 상기 윈도우 상부로 방열 되는 것을 차단하는 단열재; 및
상기 단열재 상에 배치되고, 상기 히터와 상기 윈도우를 밀착시키는 밀착 블록을 포함하는 플라즈마 처리장치.[3] The apparatus of claim 2,
A heater in contact with the upper surfaces of the plurality of windows;
A heater cover for protecting the heater from outside;
A heat insulating material disposed on the heater cover to block heat generated from the heater from being radiated to an upper portion of the window; And
And a contact block which is disposed on the heat insulating material and closely contacts the heater and the window.
상기 히팅부는 상기 윈도우의 변 부위에 배치되되, 분할하여 배치되는 것인 플라즈마 처리장치.3. The method of claim 2,
Wherein the heating portion is disposed at a side portion of the window, and is disposed in a divided manner.
상기 히팅부는 상기 다수의 윈도우에 각각 배치되고, 상기 다수의 윈도우에 각각 배치된 상기 히팅부는 상기 히팅 조절부에 의해 각각 독립적으로 제어 되는 것인 플라즈마 처리장치.3. The method of claim 2,
Wherein the heating unit is disposed in each of the plurality of windows, and the heating unit disposed in each of the plurality of windows is independently controlled by the heating control unit.
상기 히터는 운모 재질로 형성된 것인 플라즈마 처리장치.The method of claim 3,
Wherein the heater is formed of a mica material.
상기 히터는 상기 윈도우를 지지하는 상기 프레임의 지지영역 내에 배치되는 것인 플라즈마 처리장치.The method of claim 3,
Wherein the heater is disposed within a support region of the frame that supports the window.
상기 히터의 두께는 상기 윈도우에서 상기 안테나까지의 높이보다 낮은 두께를 갖는 것인 플라즈마 처리장치.The method of claim 3,
Wherein the thickness of the heater is less than the height from the window to the antenna.
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