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KR100725613B1 - Baffle and plasma etching device having same - Google Patents

Baffle and plasma etching device having same Download PDF

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Publication number
KR100725613B1
KR100725613B1 KR1020050101872A KR20050101872A KR100725613B1 KR 100725613 B1 KR100725613 B1 KR 100725613B1 KR 1020050101872 A KR1020050101872 A KR 1020050101872A KR 20050101872 A KR20050101872 A KR 20050101872A KR 100725613 B1 KR100725613 B1 KR 100725613B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
baffle
baffle plate
upper electrode
substrate
space
Prior art date
Application number
KR1020050101872A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20070045513A (en
Inventor
정상곤
김형원
이경호
Original Assignee
주식회사 래디언테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 래디언테크 filed Critical 주식회사 래디언테크
Priority to KR1020050101872A priority Critical patent/KR100725613B1/en
Publication of KR20070045513A publication Critical patent/KR20070045513A/en
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32633—Baffles
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
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Abstract

본 발명은 배플 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배플은 복수개의 관통홀이 형성된 배플 플레이트와, 상기 배플 플레이트를 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트로 구획하도록 환형 형상을 갖고 상기 배플 플레이트의 수직 방향으로 연장 형성된 격벽으로 구성되어 있다. The present invention relates to a baffle and a plasma processing apparatus having the same. The baffle according to the present invention includes a baffle plate having a plurality of through holes and a partition wall having an annular shape so as to partition the baffle plate into an inner baffle plate and an outer baffle plate and extending in a vertical direction of the baffle plate.

상기와 같은 발명은, 상부 전극부의 중앙과 가장 자리의 반응 가스를 적절히 분배함으로써, 가스를 기판에 균일하게 분사되어 공정의 균일도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 진공 챔버가 대형화되더라도 반응 가스를 챔버 내에 균일하게 공급할 수 있는 효과가 있다.According to the above invention, by appropriately distributing the reaction gas at the center and the edge of the upper electrode portion, the gas is uniformly injected onto the substrate, thereby increasing the uniformity of the process. In addition, the present invention has the effect that it is possible to uniformly supply the reaction gas into the chamber even if the vacuum chamber is enlarged.

플라즈마, 반응 가스, 상부 전극부, 하부 전극부, 배플 Plasma, reactive gas, upper electrode, lower electrode, baffle

Description

배플 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치{BAFFLE AND PLASMA ETCHING DEVICE HAVING SAME}Baffle and plasma processing apparatus having the same {BAFFLE AND PLASMA ETCHING DEVICE HAVING SAME}

도 1은 플라즈마 처리 장치에 구비되는 일반적인 배플 플레이트를 구비한 상부 전극부를 나타낸 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing an upper electrode portion provided with a general baffle plate included in a plasma processing apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 배플을 확대 도시한 확대 단면도이다.3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a baffle of the plasma processing apparatus of FIG. 2 according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 배플을 나타낸 평면도이다.4 is a plan view showing a baffle according to the present invention.

도 5 및 도 6은 배플의 변형예를 나타낸 평면도이다.5 and 6 are plan views showing modified examples of the baffle.

도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 변형 실시예를 나타낸 단면도이다.7 to 10 are cross-sectional views showing a modified embodiment according to the present invention.

< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >           <Description of the code | symbol about the principal part of drawings>

10, 110: 상부 전극부 12: 가스 도입관10, 110: upper electrode portion 12: gas introduction tube

14: 배플 공간 16: 배플 플레이트14: baffle space 16: baffle plate

18, 118: 상부 전극판 20, 120: 기판18, 118: upper electrode plate 20, 120: substrate

22: 분사홀 24, 166: 관통홀22: injection hole 24, 166: through hole

100: 진공 챔버 126: 하부 전극부100: vacuum chamber 126: lower electrode portion

128: 하부 전극 130: 정전척128: lower electrode 130: electrostatic chuck

132: 게이트 134: 배기 펌프132: gate 134: exhaust pump

142: 가스 공급원 144a: 내측 배블 공간142: gas source 144a: inner bubble space

144b: 외측 배플 공간 164: 격벽144b: outer baffle space 164: partition wall

156: 직류 고압 전원 176: 내측 배플 플레이트156: DC high voltage power supply 176: inner baffle plate

178: 외측 배플 플레이트 182: 제 1 배플 플레이트178: outer baffle plate 182: first baffle plate

184: 제 2 배플 플레이트184: second baffle plate

본 발명은 배플 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응 가스를 균일하게 분출할 수 있도록 반응 가스의 흐름을 제어하는 배플 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a baffle and a plasma processing apparatus having the same, and more particularly, to a baffle for controlling the flow of the reaction gas to uniformly eject the reaction gas and a plasma processing apparatus having the same.

반도체 및 디스플레이 산업이 발전함에 따라 웨이퍼, 유리 등의 기판 가공도 한정된 면적에 원하는 패턴을 극미세화하고 고집적화하는 방향으로 진행되고 있다.As the semiconductor and display industries develop, processing of substrates such as wafers and glass is also progressing toward minimizing and integrating desired patterns in a limited area.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 같은 반도체 기판의 표면에 절연막 또는 금속막 등과 같은 막을 형성시킨 후, 이 막을 반도체 소자의 특성에 따른 패턴을 형성시킴으로써 제조된다. 이때, 기판 표면에 형성시킬 수 있는 패턴은 기판 상에 형성시킨 막을 완전히 제거시키거나 또는 선택적으로 제거시킴으로써 형성시킬 수 있으며, 이는 주로 식각 공정에서 수행된다.Generally, a semiconductor device is manufactured by forming a film such as an insulating film or a metal film on the surface of a semiconductor substrate such as a wafer, and then forming the film according to the characteristics of the semiconductor device. At this time, the pattern that can be formed on the substrate surface can be formed by completely removing or selectively removing the film formed on the substrate, which is mainly performed in the etching process.

이와 같은 식각 공정은 반도체 장치의 고집적화에 따라 케미컬을 이용한 습식 식각(Wet etching) 공정에서 플라즈마(Plasma)를 이용한 건식 식각(Dry etching) 공정으로 이어지고 있다. 그리고 최근에는 플라즈마의 효율을 더욱 향상시킨 반응성 이온 식각(Reactive ion etching) 공정으로 발전해 가고 있다.Such an etching process has led to a wet etching process using a plasma and a dry etching process using a plasma in accordance with high integration of semiconductor devices. In recent years, the development of reactive ion etching has further improved the efficiency of plasma.

도 1은 플라즈마 처리 장치에 구비되는 일반적인 배플 플레이트를 구비한 상부 전극부를 나타낸 개략 단면도이다. 도면을 참조하면, 상부 전극부(10)는 내부에 형성된 배플 공간(14)과, 상기 배플 공간을 상하로 구획하는 배플 플레이트(16)와, 상기 배플 공간 내에 반응 가스를 도입하기 위한 가스 도입관(12)과, 상기 상부 전극부(10)의 하부를 이루는 상부 전극판(18)으로 구성되어 있다.1 is a schematic cross-sectional view showing an upper electrode portion provided with a general baffle plate included in a plasma processing apparatus. Referring to the drawings, the upper electrode portion 10 includes a baffle space 14 formed therein, a baffle plate 16 partitioning the baffle space up and down, and a gas introduction pipe for introducing a reaction gas into the baffle space. And an upper electrode plate 18 that forms a lower portion of the upper electrode portion 10.

상부 전극부(10)는 분사측이 되는 저면이 기판(20)과 대향하도록 배치되어 있다.The upper electrode portion 10 is disposed so that the bottom surface, which is the injection side, faces the substrate 20.

가스 도입관(12)은 상부 전극부(10) 상부에서 배플 공간(14)으로 연결되어 반응 가스가 가스 도입관(12)을 통해 배플 공간(14)으로 유입된다. 가스 도입관(12)과 배플 플레이트(16)는 절연되어 있고, 상부 전극부(10)의 하부에 마련된 상부 전극판(18)에는 다수의 분사홀(22)이 형성되어 있다.The gas introduction pipe 12 is connected to the baffle space 14 above the upper electrode part 10, and the reaction gas flows into the baffle space 14 through the gas introduction pipe 12. The gas introduction pipe 12 and the baffle plate 16 are insulated from each other, and a plurality of injection holes 22 are formed in the upper electrode plate 18 provided under the upper electrode part 10.

상부 전극부(10) 내의 배플 공간(14) 내에는 다수의 관통홀(24)이 천공된 배플 플레이트(16)가 배플 공간을 상측 및 하측 배플 공간으로 구획하도록 삽입되어 있다. 배플 플레이트(16)는 상부 전극부(10)의 내주면과 동일한 형상으로 예를 들면 원통형의 플레이트 형상을 갖고, 복수개의 관통홀(24)이 상기 상측 및 하측 배 플 공간을 연통시키도록 형성되어 있다. In the baffle space 14 in the upper electrode portion 10, a baffle plate 16 having a plurality of through holes 24 perforated therein is inserted to partition the baffle space into upper and lower baffle spaces. The baffle plate 16 has the same shape as the inner circumferential surface of the upper electrode portion 10, for example, a cylindrical plate shape, and the plurality of through holes 24 are formed to communicate the upper and lower baffle spaces. .

이 배플 플레이트(16)를 삽입함으로써, 가스 도입관(12)으로 도입된 반응 가스는 우선 배플 플레이트(16)의 상측 배플 공간(14a)을 거친 후, 배플 플레이트(16)에 형성된 관통홀(24)을 통하여 하측 배플 공간(14b)으로 유입된 후, 최종적으로 상부 전극판(18)에 형성된 다수의 분사홀(22)을 통하여 진공 챔버 내에 분사된다. By inserting the baffle plate 16, the reaction gas introduced into the gas introduction pipe 12 first passes through the upper baffle space 14a of the baffle plate 16, and then the through hole 24 formed in the baffle plate 16. After flowing into the lower baffle space (14b) through a), it is finally injected into the vacuum chamber through a plurality of injection holes 22 formed in the upper electrode plate 18.

따라서, 가스 도입관(12)에서 유입된 반응 가스는 배플 플레이트(16)를 거치면서 상부 전극판(18)의 분사홀(22)을 통하여 분사되어 기판(20) 상의 전면에 반응 가스가 균일하게 공급된다.Accordingly, the reaction gas introduced from the gas introduction pipe 12 is injected through the injection hole 22 of the upper electrode plate 18 while passing through the baffle plate 16 so that the reaction gas is uniformly disposed on the entire surface of the substrate 20. Supplied.

하지만, 기판(20)의 대면적화에 따라 대면적의 플라즈마를 생성하여 기판(20)을 처리하기 위하여 기판(20)의 크기에 비례하여 전극의 크기도 커진다. However, in order to generate a large-area plasma and process the substrate 20 as the large area of the substrate 20 increases, the size of the electrode also increases in proportion to the size of the substrate 20.

이와 같이, 기판(20)의 크기가 증가하면 기판의 가장자리로 갈수록 공급되는 반응 가스의 양이 감소되어 반응 가스를 넓은 면적에 균일하게 분포시키는 것은 사실상 어려움이 많게 된다. 이에 따라, 반응 가스 분출량이 많은 곳에서는 플라즈마가 집중되는 문제가 발생한다. As described above, as the size of the substrate 20 increases, the amount of the reaction gas supplied toward the edge of the substrate decreases, which makes it difficult to distribute the reaction gas uniformly over a large area. This causes a problem that plasma is concentrated in a place where the amount of reactive gas ejection is large.

결과적으로 국부적인 플라즈마 반응 가스의 집중 현상은 식각 불균형을 발생시킨다.As a result, localization of the plasma reaction gas causes an etching imbalance.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 반응 가스의 흐름을 조절하여 공정의 균일성을 향상시킬 수 있는 배플 및 이를 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a baffle and a plasma processing apparatus having the same, which are derived to solve the above problems and improve the uniformity of a process by controlling the flow of a reaction gas.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반응 가스를 분사하는 상부 전극부의 내부 공간에 설치되는 배플에 있어서, 상기 배플은 복수개의 관통홀이 형성된 배플 플레이트와, 상기 배플 플레이트를 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트로 구획하도록 환형 형상을 갖고 상기 배플 플레이트의 수직 방향으로 연장 형성된 격벽으로 구성되어 있다.In order to achieve the above object, the present invention is a baffle is provided in the inner space of the upper electrode portion for injecting the reaction gas, the baffle is a baffle plate formed with a plurality of through holes, the baffle plate is an inner baffle plate and an outer baffle It consists of a partition which has an annular shape so that it may divide into plates and extended in the vertical direction of the said baffle plate.

상기 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트 중 적어도 하나는 상하로 복수개가 형성될 수 있으며, 상기 상하에 배열된 배플 플레이트의 관통홀은 서로 엇갈리게 형성되어 있다.At least one of the inner baffle plate and the outer baffle plate may be formed in a plurality of up and down, and the through holes of the baffle plates arranged above and below are alternately formed.

상기 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트 중 상하로 배열된 배플 플레이트의 개수가 적은 것의 면적이 작으며, 상기 외측 배플 플레이트에는 수직 및 방사상으로 연장 형성된 복수개의 격벽을 더 포함할 수 있다.The area of the lesser number of baffle plates arranged up and down among the inner and outer baffle plates is small, and the outer baffle plate may further include a plurality of partition walls extending vertically and radially.

기판을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 상부에 위치하여, 균일한 가스를 공급하기 위한 배플을 포함한 상부 전극부와, 상부 전극부와 대향 위치하는 하부 전극부를 포함하고, 상기 배플은 복수개의 관통홀이 형성된 배플 플레이트와, 상기 배플 플레이트를 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트로 구획하도록 환형 형성을 갖고 상기 배플 플레이트의 수직 방향으로 연장 형성된 격벽으로 구성되어 있다.A plasma processing apparatus for plasma processing a substrate includes a chamber, an upper electrode portion located in the chamber, the upper electrode portion including a baffle for supplying a uniform gas, and a lower electrode portion opposed to the upper electrode portion. The baffle is composed of a baffle plate having a plurality of through holes and a partition wall having an annular shape so as to partition the baffle plate into an inner baffle plate and an outer baffle plate and extending in a vertical direction of the baffle plate.

상기 상부 전극부에는 복수개의 가스 공급 라인이 형성되어 있다. 상기 복수 개의 가스 공급 라인은 상기 격벽에 의해 구획된 각각의 영역에 대응하여 형성될 수 있다.A plurality of gas supply lines are formed in the upper electrode portion. The plurality of gas supply lines may be formed to correspond to respective regions partitioned by the partition wall.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이다. 도면을 참조하면, 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버(100) 내에 상부 전극부(110) 및 상기 상부 전극부(110)와 대향 위치하고 피처리체인 반도체 기판(120)이 장착되는 하부 전극부(126)를 구비한다. 하부 전극부(126)는 전원이 인가되는 하부 전극(128)과, 정전척(130)을 포함한다.2 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention. Referring to the drawings, the plasma processing apparatus includes an upper electrode portion 110 and a lower electrode portion 126 disposed opposite to the upper electrode portion 110 in the vacuum chamber 100 and on which the semiconductor substrate 120 to be processed is mounted. Equipped. The lower electrode unit 126 includes a lower electrode 128 to which power is applied and an electrostatic chuck 130.

진공 챔버(100)의 측벽에는 기판 반입 및 반출을 위한 게이트(132)가 형성되어, 이를 통해 기판(120)을 반입 및 반출한다. 또한 진공 챔버(100)의 측벽 하부에는 진공 펌프(134) 등의 배기 장치가 배기구(136)에 연결되어 이로부터 배기가 실행되어 진공 챔버(100) 내를 소정의 감압 분위기, 예컨대 0.01Pa 이하의 소정 압력이 될 때까지 진공 펌프(134)로 내부를 감압한다.A gate 132 for loading and unloading the substrate is formed on the sidewall of the vacuum chamber 100, and thus the substrate 120 is loaded and unloaded. In addition, an exhaust device such as a vacuum pump 134 is connected to the exhaust port 136 at the lower side of the sidewall of the vacuum chamber 100, and the exhaust gas is discharged from the vacuum chamber 100 so that the vacuum chamber 100 has a predetermined reduced pressure atmosphere, for example, 0.01 Pa or less. The inside is depressurized by the vacuum pump 134 until it reaches a predetermined pressure.

진공 챔버(100)는 통상 원통 형상으로, 식각 공정이 진행되도록 외부와 밀폐된 소정 공간을 마련해 주는 역할을 한다. 진공 챔버(100) 내에 상부에 위치한 상부 전극부(110)에는 RF 전원 장치(138) 및 임피던스 정합기(140)가 연결되어 고주파 전력이 가해질 수 있다. 또한, 상기 상부 전극부(110)는 샤워 헤드의 기능을 함께하여 가스 공급원(142)으로부터 상부 전극부(110)로 CHF3, Ar, O2 와 같은 반응 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급원(142)은 두 개의 공급 유로를 통해 중앙 영역과 가장 자리 영역에 반응 가스를 공급한다.The vacuum chamber 100 generally has a cylindrical shape, and serves to provide a predetermined space sealed to the outside so that the etching process proceeds. An RF power supply 138 and an impedance matcher 140 may be connected to the upper electrode unit 110 positioned above the vacuum chamber 100 to apply high frequency power. In addition, the upper electrode unit 110 may supply a reaction gas such as CHF 3 , Ar, and O 2 from the gas supply source 142 to the upper electrode unit 110 by functioning as a shower head. The gas source 142 supplies the reaction gas to the central region and the edge region through two supply passages.

이때, 두 개의 공급 유로에는 도시되지 않은 밸브가 설치될 수 있다. 이는 내측 배플 공간과 외측 배플 공간에 독립적으로 반응 가스를 공급할 수 있으며, 내측 배플 공간과 외측 배플 공간에 일정량의 반응 가스를 조절하여 공급할 수 있다.In this case, a valve (not shown) may be installed in the two supply flow paths. This may supply the reaction gas to the inner baffle space and the outer baffle space independently, and may adjust and supply a predetermined amount of the reactant gas to the inner baffle space and the outer baffle space.

상부 전극부(110)에는 배플 공간(144)이 형성되어 있다. 배플 공간(144)에는 본 발명에 따른 배플(116)이 설치되어 있으며, 배플 공간(144)의 하부면과 측면 하측은 쿨링 플레이트(146)로 감싸져 있다. 배플에 대한 상세한 내용은 후술하고자 한다.The baffle space 144 is formed in the upper electrode part 110. The baffle space 144 is provided with a baffle 116 according to the present invention, and the lower surface and the lower side of the baffle space 144 are wrapped with the cooling plate 146. Details of the baffle will be described later.

쿨링 플레이트(146)는 상부 전극부(110)의 온도를 조절하는 역할을 한다. 또한, 쿨링 플레이트(146)의 하부는 상부 전극판(118)과 접착되어 있으며, 쿨링 플레이트(146)와 상부 전극판(118)에는 배플 공간(144)으로부터 반응 가스가 분사될 수 있도록 분사홀(122)이 형성되어 있다.The cooling plate 146 serves to adjust the temperature of the upper electrode unit 110. In addition, a lower portion of the cooling plate 146 is adhered to the upper electrode plate 118, and the injection holes may be injected into the cooling plate 146 and the upper electrode plate 118 from the baffle space 144. 122) is formed.

하부 전극부(126)는 기판 승강기(148)와, 정전척(138)과, 하부 전극(126)과, 포커스 링(150)으로 구성되어 있다. The lower electrode portion 126 is composed of a substrate lift 148, an electrostatic chuck 138, a lower electrode 126, and a focus ring 150.

하부 전극부(126)는 진공 챔버(100) 내의 밑면에 장착되어 기판(120)을 안착시키고 공정의 진행에 따라 기판(120)을 상하로 이동시키는 서셉터의 역할을 한다. 정합기(152)를 거쳐 고주파 전원(154)이 접속되어 기판(120)을 플라즈마 처리하는 경우 하부 전극부(126)에는 고주파 전원(154)에 의해 고주파 전력이 공급될 수 있다.The lower electrode part 126 is mounted on the bottom surface of the vacuum chamber 100 to serve as a susceptor for seating the substrate 120 and moving the substrate 120 up and down as the process proceeds. When the high frequency power source 154 is connected through the matching unit 152 to perform plasma processing on the substrate 120, the high frequency power may be supplied to the lower electrode part 126 by the high frequency power source 154.

정전척(130)은 원형 플레이트 형상으로 기판의 형상과 대략 동일한 형상이나 특별히 형상이 한정되지는 않는다. 또한, 정전척(130)은 진공 챔버(100) 내로 이송 되는 기판(120)이 안착되도록 하여 이를 보유하는 역할을 한다. 즉, 정전척(130)은 고압 직류 전원(156)에 접속되어 고전압이 인가됨으로써 기판(120)을 흡착 유지시킨다. 이때, 정전척(130)은 정전력 외에 기계적 힘 등에 의해 기판을 보유할 수 있다.The electrostatic chuck 130 has a circular plate shape, which is substantially the same as the shape of the substrate, but is not particularly limited in shape. In addition, the electrostatic chuck 130 serves to hold the substrate 120 to be transported into the vacuum chamber 100 is seated. That is, the electrostatic chuck 130 is connected to the high voltage direct current power source 156 and the high voltage is applied to thereby hold and hold the substrate 120. In this case, the electrostatic chuck 130 may hold the substrate by a mechanical force in addition to the electrostatic force.

기판 승강기(148)는 절연체로 이루어져 있다. 기판 승강기(148)의 하부면은 진공 챔버(100) 밑면에 고정되고, 상부면에는 정전척(130)이 장착되어 정전척(130)을 하부에서 지지하고 공정의 진행에 따라 정전척(130)을 상하로 이동시켜주는 역할을 한다. The substrate lift 148 is made of an insulator. The lower surface of the substrate lift 148 is fixed to the bottom of the vacuum chamber 100, the upper surface is mounted with an electrostatic chuck 130 to support the electrostatic chuck 130 from the bottom and the electrostatic chuck 130 in accordance with the progress of the process It serves to move up and down.

포커스 링(150)은 기판(120)이 진공 챔버(100)의 중심에 정렬 및 안착되도록 내측에 소정 공간이 마련된 원형 링 형상으로 정전척(130)의 측면 및 상면에 장착되며, 반응 가스가 플라즈마 상태로 변환될 때, 이 플라즈마 상태의 반응 가스가 기판(120)에 집중되도록 하는 역할을 한다.The focus ring 150 is mounted on the side and the top of the electrostatic chuck 130 in a circular ring shape having a predetermined space therein so that the substrate 120 is aligned and seated at the center of the vacuum chamber 100. When converted to a state, it serves to concentrate the reactant gas in this plasma state on the substrate 120.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 배플을 확대 도시한 확대 단면도이다. 도면을 참조하면, 배플은 배플 플레이트(116)와, 격벽(164)으로 구성된다. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a baffle of the plasma processing apparatus of FIG. 2 according to the present invention. Referring to the drawings, the baffle is composed of a baffle plate 116 and a partition wall 164.

배플 플레이트(116)는 배플 공간(144)을 상하 2부분으로 나누도록 설치되어 있다. 배플 플레이트(116)에는 가스 공급원(142)으로부터 유입된 반응 가스가 배플 공간(144)의 상부에서 하부로 이동할 수 있도록 관통홀(166)이 형성되어 있다. 이는 유입된 반응 가스를 균일하게 분사될 수 있도록 도와준다.The baffle plate 116 is provided to divide the baffle space 144 into two parts up and down. The baffle plate 116 is formed with a through hole 166 to allow the reaction gas introduced from the gas source 142 to move from the top of the baffle space 144 to the bottom. This helps to uniformly spray the introduced reaction gas.

또한, 격벽(164)은 환형 형상을 갖고 배플 공간(144) 내에 수직으로 마련되 어 배플 공간(144)을 내측 배플 공간(144a)과 외측 배플 공간(144b)으로 나눈다. 이는 내측 배플 공간(144a)과 외측 배플 공간(144b)에 반응 가스를 독립적으로 주입할 수 있도록 한다. 이때, 격벽은 상부의 배플 공간(144a)에서만 형성하고 하부의 배플 공간(144b)에는 생략될 수 있다.In addition, the partition wall 164 has an annular shape and is vertically provided in the baffle space 144 to divide the baffle space 144 into the inner baffle space 144a and the outer baffle space 144b. This makes it possible to independently inject the reaction gas into the inner baffle space 144a and the outer baffle space 144b. In this case, the partition wall may be formed only in the upper baffle space 144a and may be omitted in the lower baffle space 144b.

내측 배플 공간(144a)과 외측 배플 공간(144b)에는 서로 다른 가스 공급 유로(168, 170)를 통하여 가스 공급원(142)과 연결되고, 특히 외측 배플 공간(144b)에 연결된 가스 공급 유로(170)는 복수개로 분기될 수 있다. 또한, 하나의 가스 공급원에 내측 배플 공간(144a)과 외측 배플 공간(144b)에 가스를 유입하는 각각의 가스 공급 유로(168, 170)에 밸브를 설치할 수도 있다.The inner baffle space 144a and the outer baffle space 144b are connected to the gas supply source 142 through different gas supply flow paths 168 and 170, and in particular, the gas supply flow path 170 connected to the outer baffle space 144b. May be branched into a plurality. In addition, a valve may be provided in each of the gas supply flow paths 168 and 170 for introducing gas into the inner baffle space 144a and the outer baffle space 144b in one gas supply source.

도 4는 본 발명에 따른 배플을 나타낸 평면도이다. 도 5 및 도 6은 배플의 변형예를 나타낸 평면도이다.4 is a plan view showing a baffle according to the present invention. 5 and 6 are plan views showing modified examples of the baffle.

도 4에 도시된 바와 같이, 배플은 중심 영역의 내측 배플 플레이트(176)와, 가장 자리 영역의 외측 배플 플레이트(178)와, 상기 내측 배플 플레이트(176)와 외측 배플 플레이트(178)를 구획하는 원형의 격벽(164)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 4, the baffle partitions the inner baffle plate 176 of the central region, the outer baffle plate 178 of the edge region, and the inner baffle plate 176 and the outer baffle plate 178. A circular partition wall 164 is formed.

내측 배플 플레이트(176)는 원형의 플레이트 형상을 가지며, 외측 배플 플레이트(178)는 도우넛의 형상을 하고 있다. 상기 내측 배플 플레이트(176) 및 외측 배플 플레이트(178)에는 횡단면이 원형인 관통홀(166)이 복수개가 형성되어 있다. The inner baffle plate 176 has a circular plate shape, and the outer baffle plate 178 has a shape of donut. The inner baffle plate 176 and the outer baffle plate 178 are provided with a plurality of through holes 166 having a circular cross section.

이러한 관통홀(166)은 횡단면이 도 5와 같이 다각형으로도 형성 가능하며, 이 밖에도 다양한 형상이 가능하다.The through hole 166 may be formed in a polygonal cross section as shown in FIG. 5, and various shapes are possible.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 외측 배플 플레이트(178)는 복수개의 방사 상 및 수직으로 연장된 격벽이 형성되어 복수개로 구획될 수 있다. 이는 기판(120)의 크기가 커지면 커질수록 외측 배플 플레이트(178)의 면적이 넓어짐에 따라 이를 복수개로 나누어 각각에 반응 가스를 공급함으로써, 균일하게 기판(120)에 분사할 수 있다. 즉, 외측 배플 플레이트(178)는 복수개의 영역으로 구획되고 각각의 영역은 도시되지 않은 가스 공급원으로부터 가스를 각각 공급받는다.In addition, as illustrated in FIG. 6, the outer baffle plate 178 may be divided into a plurality of radially and vertically extending partition walls. The larger the size of the substrate 120, the larger the area of the outer baffle plate 178 is divided into a plurality of them by supplying the reaction gas to each, it can be uniformly sprayed on the substrate 120. That is, the outer baffle plate 178 is divided into a plurality of regions, each of which receives gas from a gas supply source not shown, respectively.

도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 변형 실시예를 나타낸 단면도이다. 배플은 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 배플 플레이트를 더 추가하여 상부 및 하부 배플 플레이트와, 격벽으로 구성될 수 있다.7 to 10 are cross-sectional views showing a modified embodiment according to the present invention. The baffle may be composed of upper and lower baffle plates and partition walls by further adding one baffle plate as shown in FIG. 7.

상부 배플 플레이트(160) 및 하부 배플 플레이트(162)는 배플 공간(144)을 상하 3부분의 제 1 내지 제 3 공간으로 나누도록 설치되어 있다. 상부 배플 플레이트(160) 및 하부 배플 플레이트(162)에는 유입된 반응 가스가 이동할 수 있도록 관통홀(166a, 166b)이 형성되어 있다. 상부 배플 플레이트의 관통홀(166a)과 하부 배플 플레이트의 관통홀(166b)은 서로 엇갈리게 형성되어 있다. 이는 유입된 반응 가스를 균일하게 분사될 수 있도록 도와준다.The upper baffle plate 160 and the lower baffle plate 162 are provided to divide the baffle space 144 into first and third spaces of the upper and lower three parts. Through-holes 166a and 166b are formed in the upper baffle plate 160 and the lower baffle plate 162 to allow the introduced reaction gas to move. The through holes 166a of the upper baffle plate and the through holes 166b of the lower baffle plate are alternately formed. This helps to uniformly spray the introduced reaction gas.

반응 가스가 배플 공간(144) 내에 공급되면, 먼저 제 1 공간(172)으로 유입된 반응 가스는 제 1 공간(172) 내에 분포된 다음 제 1 공간(172)에서 상부 배플 플레이트(160)에 통해 제 2 공간(174)으로 균일하게 분사되고, 제 2 공간(174)의 반응 가스는 상부 배플 플레이트의 관통홀(166a)과 엇갈린 하부 배플 플레이트의 관통홀(166b)에 의해 일단 제 2 공간(174)에 머물게 된다.When the reactant gas is supplied into the baffle space 144, the reactant gas first introduced into the first space 172 is distributed in the first space 172 and then through the upper baffle plate 160 in the first space 172. The reaction gas of the second space 174 is uniformly injected into the second space 174, and the reaction gas of the second space 174 is first separated by the through hole 166a of the upper baffle plate and the through hole 166b of the lower baffle plate. To stay).

여기서 다시 하부 배플 플레이트(162)에 의해 반응 가스는 균일하게 분포하 게 되고, 하부 배플 플레이트의 관통홀(166b)을 통해 균일하게 분사되어, 도시되지 않은 상부 전극판의 분사홀을 통해 기판에 균일하게 분사하게 된다. 하부 배플 플레이트의 관통홀(166b)은 상부 배플 플레이트의 관통홀(166a)보다 작게 형성할 수 있다. 이는 반응 가스를 제 2 공간(174)에 더욱 균일하게 분포시킬 수 있는 효과가 있으며, 기판에 균일한 플라즈마 처리를 할 수 있다.Here, the reaction gas is uniformly distributed by the lower baffle plate 162 and uniformly sprayed through the through-hole 166b of the lower baffle plate, and uniformly sprayed onto the substrate through the spray hole of the upper electrode plate (not shown). To spray. The through hole 166b of the lower baffle plate may be smaller than the through hole 166a of the upper baffle plate. This has the effect of more uniformly distributing the reaction gas in the second space 174, it is possible to perform a uniform plasma treatment on the substrate.

또한 도 8에 도시된 바와 같이, 배플 플레이트는 하나의 내측 배플 플레이트와, 2개의 외측 배플 플레이트와, 격벽으로 구성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 8, the baffle plate may include one inner baffle plate, two outer baffle plates, and a partition wall.

내측 배플 플레이트(180)를 하나로 구성하여 상부 공간 및 하부 공간으로 균등하게 나누고 있다. 내측 배플 플레이트(180)에는 가스를 통과시키기 위해, 수많은 관통홀(186)이 형성되어 있다.The inner baffle plate 180 is configured as one and divided equally into the upper space and the lower space. A number of through holes 186 are formed in the inner baffle plate 180 to allow gas to pass therethrough.

외측 배플 플레이트는 제 1 배플 플레이트(182)와 제 2 배플 플레이트(184)로 구성되며, 외부 공간을 균등하게 나눈다. 제 1 배플 플레이트(182)와 제 2 배플 플레이트(184)의 수많은 관통홀(186a, 186b)은 서로 엇갈리게 형성되어 있다. The outer baffle plate is composed of a first baffle plate 182 and a second baffle plate 184 and divides the outer space evenly. Numerous through holes 186a and 186b of the first baffle plate 182 and the second baffle plate 184 are alternately formed.

이때, 내측 배플 플레이트가 처리하는 면적은 외측 배플 플레이트가 차지하는 면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 내부 공간에 하나의 내측 배플 플레이트만을 두어도 기판(120)에 균일하게 분사될 수 있는 장점이 있다. At this time, the area processed by the inner baffle plate is preferably formed smaller than the area occupied by the outer baffle plate. This has the advantage that even if only one inner baffle plate in the inner space can be uniformly sprayed on the substrate 120.

또한, 도 9와 같이, 내측 배플 플레이트가 처리하는 면적은 외측 배플 플레이트가 차지하는 면적보다 크게 형성하고, 외측 배플 플레이트를 하나로 형성하고 내측 배플 플레이트를 2개로 형성할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 9, the area processed by the inner baffle plate may be larger than the area occupied by the outer baffle plate, and the outer baffle plate may be formed as one and two inner baffle plates may be formed.

전술된 실시예에서, 내측 및 외측 플레이트는 각각 1개 또는 상하 2개로 형 성하였으나, 공정에 영향을 미치지 않을 만큼의 압력강하가 보장된다면 복수개로 형성될 수 있다. 이때, 내측 및 외측 배플 플레이트 중에서 상하로 배열되는 플레이트의 개수가 증가하면 앞서 언급한 바와 같이 그가 차지하는 면적도 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다. In the above-described embodiment, the inner and outer plates are formed in one or two top and bottom, respectively, but may be formed in plural if the pressure drop is guaranteed to not affect the process. In this case, when the number of plates arranged up and down among the inner and outer baffle plates increases, it is preferable that the area occupied by the plate is relatively large.

진공 챔버는 소자가 다음 세대로 발전하여 기판의 크기가 증가되면 그만큼 진공 챔버 및 전극의 크기도 커지기 때문에, 도 10과 같이 격벽 및 배플 플레이트를 복수개로 설치할 수 있으며, 격벽은 내측, 중간, 외측 배플 플레이트로 나눌 수 있다. Since the vacuum chamber and the size of the substrate increase as the size of the substrate increases as the device evolves to the next generation, the vacuum chamber can be provided with a plurality of partition walls and baffle plates as shown in FIG. 10, and the partition walls have inner, middle and outer baffles. It can be divided into plates.

다음은 도 2에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 처리 공정에 대해 설명한다. 선행 공정을 완료한 기판(120)이 게이트(132)로부터 진공 챔버(100) 내에 반입되어 진공 챔버(100) 내에 위치한 정전척(130)에 안착되면, 직류 전원(156)으로부터 기판(120)을 정전 흡착시킨다.Next, a processing process using the plasma processing apparatus of FIG. 2 will be described. When the substrate 120 having completed the preceding process is loaded into the vacuum chamber 100 from the gate 132 and seated on the electrostatic chuck 130 located in the vacuum chamber 100, the substrate 120 is removed from the DC power source 156. Electrostatic adsorption.

이후, 상부 전극부(110)와 하부 전극부(126)에 고주파 전원(138, 154)으로부터 각각 소정 전압의 전력을 인가되도록 한다. 이후, 기판 승강기(148)로부터 기판(120)이 안착된 하부 전극부(126)를 상부 전극부(110) 방향으로 상승시킨다.Thereafter, power of a predetermined voltage is applied to the upper electrode 110 and the lower electrode 126 from the high frequency power supplies 138 and 154, respectively. Thereafter, the lower electrode part 126 on which the substrate 120 is seated is lifted from the substrate elevator 148 toward the upper electrode part 110.

이때, 기판(120)과 상부 전극부(110)의 간격이 수십 mm 가 되면, 기판 승강기(148)는 기판(120)의 상승을 중지시키며, 가스 공급원(142)은 상부 전극부(110) 내의 샤워 헤드(144)로 반응 가스를 공급하기 시작한다.At this time, when the distance between the substrate 120 and the upper electrode portion 110 is several tens of mm, the substrate lift 148 stops the rise of the substrate 120, the gas supply source 142 in the upper electrode portion 110 The reaction gas begins to supply to the shower head 144.

배플 공간(144)에 공급된 반응 가스는 상부 배플 공간에서 배플 플레이트의 관통홀(166)에 의해 하부 배플 공간으로 균일하게 분사되어, 상부 전극판(118)의 분사홀(122)을 통해 기판(120)에 균일하게 분사하게 된다. 이때, 공정에 따라 내측 배플 공간(144a) 또는 외측 배플 공간(144b)에만 독립적으로 반응 가스가 공급될 수 있다.The reaction gas supplied to the baffle space 144 is uniformly injected from the upper baffle space into the lower baffle space by the through-hole 166 of the baffle plate, and the substrate (through the injection hole 122 of the upper electrode plate 118). 120 is uniformly sprayed. At this time, depending on the process, the reaction gas may be independently supplied to only the inner baffle space 144a or the outer baffle space 144b.

계속해서, 진공 챔버(100) 내에 분사된 반응 가스는 상부 전극부(110)와 하부 전극부(126)에 인가되는 고주파 전력에 의해 플라즈마 상태로 변환되고, 이 플라즈마 상태로 변환된 반응 가스는 기판(120) 표면에 형성된 막과 반응으로 이 막을 선택적으로 건식 식각 하는 등의 플라즈마 처리를 균일하게 수행한다. Subsequently, the reaction gas injected into the vacuum chamber 100 is converted into a plasma state by the high frequency power applied to the upper electrode portion 110 and the lower electrode portion 126, and the reaction gas converted into the plasma state is a substrate. (120) A plasma treatment such as selectively dry etching the film is performed uniformly by reaction with the film formed on the surface.

이후, 기판(120)에 형성된 막과 반응하지 않은 비반응 가스는 배기 펌프(134)에 의해 배기구(136)로 배기되고, 플라즈마 처리가 종료되면 고압 직류 전원(156) 및 고주파 전원(138, 154)으로부터 전력 공급이 정지되고 기판(120)은 게이트(132)를 통해 진공 챔버(100) 외부로 반출된다.Thereafter, the unreacted gas that does not react with the film formed on the substrate 120 is exhausted to the exhaust port 136 by the exhaust pump 134, and when the plasma processing is completed, the high-pressure DC power supply 156 and the high frequency power supply 138 and 154. The power supply is stopped and the substrate 120 is carried out of the vacuum chamber 100 through the gate 132.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배플 및 플라즈마 처리 장치는 다중 구조의 배플을 구성하였다.As described above, the baffle and plasma processing apparatus according to the present invention constituted a baffle having a multiple structure.

그러므로, 본 발명은 중앙과 가장자리의 반응 가스를 적절히 분배함으로써, 기판에 균일하게 분사되어 공정의 균일도를 높일 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, by appropriately distributing the reaction gas at the center and the edge, the present invention is uniformly sprayed onto the substrate, thereby increasing the uniformity of the process.

또한, 본 발명은 진공 챔버가 대형화되더라도 반응 가스를 챔버 내에 균일하게 공급할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect that it is possible to uniformly supply the reaction gas into the chamber even if the vacuum chamber is enlarged.

Claims (12)

반응 가스를 분사하는 상부 전극부의 내부 공간에 설치되는 배플에 있어서,In the baffle provided in the interior space of the upper electrode part which injects reaction gas, 복수개의 관통홀이 형성된 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트로 구성된 배플 플레이트와, 상기 배플 플레이트를 내측 및 외측 배플 플레이트로 구획하도록 배플 플레이트의 수직 방향으로 연장 형성된 격벽을 포함하고,A baffle plate composed of an inner baffle plate and an outer baffle plate having a plurality of through holes, and partition walls extending in a vertical direction of the baffle plate so as to partition the baffle plate into inner and outer baffle plates, 상기 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트는 서로 다른 개수의 상하 배플 플레이트로 배열되고, 상기 상하로 배열된 배플 플레이트의 개수가 적은 것의 면적이 작은 것을 특징으로 하는 배플.The inner baffle plate and the outer baffle plate are arranged in a different number of upper and lower baffle plates, characterized in that the area of the smaller number of the upper and lower arranged baffle plate is small. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 상하에 배열된 배플 플레이트의 관통홀은 서로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 배플.The baffle of claim 1, wherein the through holes of the baffle plates arranged above and below are staggered from each other. 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 외측 배플 플레이트에는 수직 및 방사상으로 연장 형성된 복수개의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배플.The baffle of claim 1 or 3, wherein the outer baffle plate further comprises a plurality of partition walls extending vertically and radially. 기판을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치로서, A plasma processing apparatus for plasma processing a substrate, 챔버와, 상기 챔버 내에 상부에 위치하여, 균일한 가스를 공급하기 위한 배플을 포함한 상부 전극부와, 상부 전극부와 대향 위치하는 하부 전극부를 포함하고,A chamber, an upper electrode portion located above the chamber, the upper electrode portion including a baffle for supplying a uniform gas, and a lower electrode portion opposed to the upper electrode portion, 상기 배플은 복수개의 관통홀이 형성된 내측 플레이트와 외측 배플 플레이트로 구성된 배플 플레이트와, 상기 배플 플레이트를 내측 및 외측 배플 플레이트로 구획하도록 배플 플레이트의 수직 방향으로 연장 형성된 격벽을 포함하고,The baffle includes a baffle plate composed of an inner plate and an outer baffle plate having a plurality of through holes, and partition walls extending in a vertical direction of the baffle plate to partition the baffle plate into inner and outer baffle plates. 상기 내측 배플 플레이트와 외측 배플 플레이트는 서로 다른 개수의 상하 배플 플레이트로 배열되고, 상기 상하로 배열된 배플 플레이트의 개수가 적은 것의 면적이 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And the inner baffle plate and the outer baffle plate are arranged in different numbers of upper and lower baffle plates, and the area of the smaller number of the upper and lower baffle plates arranged is small. 삭제delete 청구항 6에 있어서, 상기 상하에 배열된 배플 플레이트의 관통홀은 서로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 6, wherein the through holes of the baffle plates arranged above and below are alternately formed. 삭제delete 청구항 8에 있어서, 상기 외측 배플 플레이트에는 수직 및 방사상으로 연장 형성된 복수개의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 8, wherein the outer baffle plate further comprises a plurality of partition walls extending vertically and radially. 청구항 6, 청구항 8 및 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 전극부에는 복수개의 가스 공급 라인이 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 6, 8, or 10, wherein a plurality of gas supply lines are formed in the upper electrode part. 청구항 11에 있어서, 상기 복수개의 가스 공급 라인은 상기 격벽에 의해 구획된 각각의 영역에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 11, wherein the plurality of gas supply lines are formed to correspond to respective regions partitioned by the partition walls.
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