KR20030011571A

KR20030011571A - 플라스마 처리장치

Info

Publication number: KR20030011571A
Application number: KR1020020042846A
Authority: KR
Inventors: 오부치가즈토
Original assignee: 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2003-02-11
Also published as: TWI270325B; US6770165B2; JP2003033647A; US20030015293A1

Abstract

장치 전체를 대형화하지 않고, 또한 피처리물을 효율 좋게 처리할 수 있는 플라스마 처리장치를 제공한다.

플라스마를 발생하기 위한 가스 도입부로 연결되는 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 주위에 플라스마 발생용 코일이 설치되고, 더욱이 이 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 아랫쪽에 처리 챔버가 배치되어 있는 플라스마 처리장치에 있어서, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 내부에, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 단면적 보다 작은 인너 챔버를, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버와 동축상으로 설치한다.

Description

플라스마 처리장치{Apparatus for plasma treatment}

본 발명은 반도체 웨이퍼나 유리기판 등에 대해서, 에칭, 애싱(ashing), CVD처리, 이온 주입처리 등을 행하는 플라스마 처리장치에 관한 것이다.

종래의 플라스마 처리장치에 있어서는, 플라스마 처리용 챔버의 상방부에 가스 도입장치를 설치하여, 도입된 가스가, 플라스마 처리용 챔버의 주위에 감겨 있는 코일전극에 의해 플라스마화되고, 이 플라스마화된 가스가, 플라스마 처리용 챔버의 아랫쪽에 배치되어 있는 피처리물에 도달하여, 피처리물을 플라스마 처리하는 것이다.

최근, 피처리물의 대구경화에 동반하여, 플라스마 처리장치에 있어서의 플라스마 발생실의 지름도 커지고 있다. 이 때문에, 플라스마 발생용 가스의 유속이 저하되어, 발생실 내에서의 플라스마 분포의 균일성이 악화되기 때문에, 피처리물에 대한 면내 균일성도 악화되거나, 또는 플라스마가 피처리물에 도달하지 않고 소멸되어 버리는 경우가 있어, 그 결과 피처리물에 대한 처리속도가 저하되어 버리게 된다.

상기 결점을 해결하기 위해, 도입 가스의 양을 늘리는 것이 제안된다. 그러나, 상술의 도입 가스의 양을 늘리기 위해서는, 보다 큰 배기용 진공펌프가 필요하고, 늘어난 가스를 플라스마화하기 위해서는, 보다 강력한 고주파전원이 필요해진다. 결국, 다량의 가스와 전력을 소비하는 것이 되어 버려, 효율이 나빠지는 동시에, 현실적으로 장치 전체가 커지기 때문에 실용화하는 것은 곤란하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 장치 전체를 대형화하지 않고, 또한 피처리물을 효율 좋게 처리할 수 있는 플라스마 처리장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은, 본 발명의 플라스마 처리장치의 한 실시예를 나타내는 정면도이다.

도 2는, 도 1의 종단면도이다.

도 3은, 도 1의 A-A 방향의 단면도이다.

부호의 설명

1 …플라스마 발생용 아웃터 챔버(outer chamber for plasma generation), 2 …천판(top plate), 3 …패러데이 실드(Faraday shield), 4 …플라스마 발생용 코일(coil for plasma generation), 5 …고정부(fixing part), 6 …고주파 출력 유닛(high-frequency output unit), 7 …인너 챔버(inner chamber), 10 …플라스마 발생유역(plasma generation zone), 11 …가스 도입부(gas introduction portion), 12 …플라스마 처리장치(apparatus for plasma treatment), 13 …세관(small-diameter tube), 14 …처리 챔버(treatment chamber), W …피처리물(workpiece).

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 플라스마 처리장치는, 플라스마를 발생하기 위한 가스 도입부로 연결되는 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 주위에 플라스마 발생용 코일이 설치되고, 더욱이 이 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 아랫쪽 에 처리 챔버가 배치되어 있는 플라스마 처리장치에 있어서, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 내부에, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 단면적 보다 작은 인너 챔버가, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버와 동축상으로 설치되어 있는 구성으로 한다.

즉, 본 발명은, 아웃터 챔버의 안쪽에 동축상으로, 예를 들면, 인너 챔버를 공중에 뜬 상태에서 설치함으로써, 아웃터 챔버의 안쪽과 인너 챔버의 바깥쪽과의 사이의 용적이 플라스마 발생영역이 된다. 즉, 플라스마 발생용 아웃터 챔버가 커지더라도, 플라스마 발생영역이 커지지 않아, 그 결과, 가스 도입량을 늘리지 않고도, 발생한 플라스마가, 발생실 내에서 분포의 균일성을 유지하면서, 피처리물까지 도달할 수 있다.

아래에 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 플라스마 처리장치의 한 실시예의 정면도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이며, 도 3은 도 1의 A-A 방향의 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 윗쪽에 천판(2)가 설치되어 있다. 천판(2)는, 반응성 가스를 도입하기 위한 플랜지를 갖추고 있다. 또한, 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)은, 석영, 또는 세라믹스로형성되어 있다. 더욱이, 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 바깥 주위에 알루미늄합금제 또는 스테인레스제 패러데이 실드(3)이 형성되어 있다.

패러데이 실드(3)의 바깥 주위에 플라스마 발생용 코일(4)가 설치되어 있다. 플라스마 발생용 코일(4)는, 2개의 고정부(5)에 의해 설치되고, 3바퀴 둘러 감겨져 있다. 더욱이, 플라스마 발생용 코일(4)는, 고주파 출력 유닛(6)에 접속되어 있다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 안쪽에, 인너 챔버(7)이 동축상으로 설치되어 있다. 인너 챔버(7)은, 그 직경이 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 지름 보다 작고, 그 바닥부(8)이 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 바닥부(9) 보다 높게 배치되어 있다. 그렇게 하면, 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 안쪽과 인너 챔버(7)의 바깥쪽과의 사이에 플라스마 발생영역 (10)이 형성된다. 또한, 인너 챔버(7)의 재질은 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)과 동일하다.

이와 같이, 플라스마 발생영역(10)은, 종래 보다 작아져 있다. 그 결과, 플라스마 발생용 아웃터 챔버가 커지더라도, 플라스마 발생영역은 넓어지지 않고, 단면적이 좁기 때문에 도입 가스의 유속이 저하되는 것도 없어져, 종래의 펌프나 전원으로 충분히 플라스마를 발생시킬 수 있다.

플라스마 발생용 가스가, 가스 도입부(11)을 통과해, 플라스마 처리장치(12)에 진입하여, 화살표로 나타내고 있는 바와 같이, 더욱이 U자형 세관(13)을 지나, 플라스마 발생영역(10)에 도입된다. 또한, 세관(13)은 가스 공급부에 상당한다. 가스 도입부(11)과 가스 공급부(13)로 가스 도입기를 구성한다.

또한, 인너 챔버(7)의 내부는 대기로 충만해 있거나, 또는 진공으로 하고 있다. 또한, 플라스마 발생용 가스의 종류는 피처리물의 재질 등을 고려하여 결정되지만, 예를 들면, 헬륨, 아르곤, 질소, 공기, 산소, 에틸렌 헥사플루오리드, 프로판, 부탄 등을 들 수 있다.

또한, 플라스마 발생용 아웃터 챔버(1)의 아랫쪽에, 처리 챔버(14)가 설치되고, 그 처리 챔버(14)의 내부에, 웨이퍼 등의 피처리물(W)를 올려두고 승강시키는 테이블(15)가 설치되어 있다.

이와 같이, 플라스마 처리장치(12)의 윗쪽에 있는 가스 도입부(11)로부터 도입된 가스는, 세관(13)을 지나 플라스마 발생영역(10)에 공급된다. 그리고, 플라스마 발생영역(10)에서 플라스마화된 가스는 플라스마 발생영역(10)의 위에서 아래로 내려 온다. 인너 챔버(7)의 바닥부(8)을 지난 시점에서 한꺼번에 중심을 향해 흘러들어가, 소용돌이를 만든다. 그 후, 플라스마화된 가스는, 균일한 상태에서 테이블(15) 위의 피처리물(W)에 도달한다.

인너 챔버(7)의 바닥부(8)과 피처리물까지의 거리가 지나치게 크면, 흘러들어온 플라스마가 중심부분에 집중되어 버려, 피처리물(W) 전체를 균일하게 처리할 수 없게 되어 버린다. 한편, 인너 챔버(7)의 바닥부(8)과 피처리물까지의 거리에 차가 없으면, 흘러들어오는 플라스마가 충분히 중심에 집중할 수 없어, 피처리물(W) 전체를 균일하게 처리할 수 없게 되어 버린다.

인너 챔버(7)의 바닥부(8)로부터 피처리물(W)까지의 거리는 50~300 mm으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 인너 챔버의 바닥부를 폐쇄한 형상의 것으로 기재되어 있지만, 플라스마 발생영역의 용적을 작게하는 것이라면, 인너 챔버의 바닥부는 폐쇄하지 않더라도 좋다. 더욱이, 인너 챔버의 바닥부와 피처리물과의 거리를 한정했지만, 이러한 문제가 해결되는 것이라면, 그 범위는 상기의 수치에 한정되지 않는다. 더욱이 도시예에서는, 플라스마 발생용 전극으로서 코일상의 것을 나타냈지만, 박판상, 빗살상(teeth of a comb)의 것이더라도 좋다.

또한, 패러데이 실드의 형상도 도시예에 한정되지 않고, 슬릿상의 결실을 설치하거나, 단책상(strip shape)으로 하거나, 필요에 따라 변경도 가능하다.

본 발명에 의하면, 아웃터 챔버의 안쪽에 동축상으로 인너 챔버를 공중에 매달아 설치함으로써, 플라스마 발생영역을 좁혀, 가스 도입량을 늘리지 않고 가스의 유속을 유지할 수 있다. 그 결과, 장치 전체를 대형화하지 않고, 대구경화한 피처리물에 플라스마를 균일하게 처리할 수 있다.

Claims

플라스마를 발생하기 위한 가스 도입부로 연결되는 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 주위에 플라스마 발생용 전극이 설치되고, 더욱이 이 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 아랫쪽에 처리 챔버가 배치되어 있는 플라스마 처리장치에 있어서, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 내부에, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 단면적 보다 작은 인너 챔버가, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버와 동축상으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 플라스마 발생용 전극이 코일인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 안쪽과 상기 인너 챔버의 바깥쪽과의 사이를 플라스마 발생영역으로 하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인너 챔버의 내부에 대기가 충만해 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인너 챔버의 내부는 진공인것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인너 챔버의 바닥부는 폐쇄되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인너 챔버가 석영 또는 세라믹스제인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아웃터 챔버가 석영 또는 세라믹스제인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인너 챔버의 바닥부로부터 상기 피처리물까지의 거리는 50~300 mm인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.
플라스마를 발생하기 위한 가스 도입부로 연결되는 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 주위에 패러데이 실드가 형성되고, 이 패러데이 실드의 바깥쪽에 플라스마 발생용 전극이 설치되고, 더욱이 이 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 아랫쪽에 처리 챔버가 배치되어 있는 플라스마 처리장치에 있어서, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 내부에, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버의 단면적 보다 작은 인너 챔버가, 상기 플라스마 발생용 아웃터 챔버와 동축상으로 설치되어 있는 것을 특징으로하는 플라스마 처리장치.
제10항에 있어서, 상기 패러데이 실드는 단책상의 형상인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치.