KR200459215Y1 - 플라즈마 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 상부전극과 하부전극에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 플라즈마 발생장치에 관하여 개시한다.

본 고안에 따른 플라즈마 발생장치는 공정가스를 안내하는 가스유로를 구비하는 본체와, 고전압을 인가받아 상기 가스유로에서 공급된 상기 공정가스로부터 플라즈마를 발생시키는 상부전극 및 하부전극을 포함하며, 상기 하부전극은 기판을 식각하기 위하여 플라즈마 상태의 공정가스를 분사하는 분사부와, 상기 분사부 외측에 마련되며 상기 기판과의 거리가 상기 분사부보다 멀게 형성되는 지지부를 포함한다.

Description

플라즈마 발생장치{Plazma generator}

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 개략적인 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 종래 플라즈마 발생장치의 개략적인 구조를 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 본체, 11 : 가스유로,

20 : 상부전극, 30 : 하부전극,

31 : 분사부, 32 : 지지부,

40 : 기판,

본 고안은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부전극과 하부전극에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마(Plasma)상태란 기체가 전압 또는 가열 등에 의해 전자 및 이온으로 전리되어 전리기체상태가 되는 것을 말한다.

이러한 플라즈마 현상은 다양한 분야에서 이용되는데, 그 일예로 플라즈마 발생장치를 액정표시장치 또는 반도체의 제조공정에 있어 기판 표면을 식각하는데 사용하기도 한다.

도 3은 종래 플라즈마 발생장치의 개략적인 구조를 보인 단면도이다.

도 3에 도시된 것과 같이, 종래 플라즈마 발생장치는, 가스유로(2)가 형성된 본체(1)와, 고전압을 인가받는 상부전극(3) 및 하부전극(4)과, 하부전극(4)을 지지하는 하부전극 지지브라켓(5)을 포함한다.

본체(1)는 플라즈마 발생장치의 몸체를 이루며, 공정가스가 외부로 새는 것을 방지한다. 본체(1)의 내부에 구비되는 가스유로(2)는 본체(1)로 유입된 공정가스를 상부전극(3) 및 하부전극(4)으로 안내한다.

상부전극(3) 및 하부전극(4)은 고전압을 인가받아 공정가스를 고온으로 가열한다. 이러한 구성으로 이루어지는 종래 플라즈마 발생장치는 상부전극(3) 및 하부전극(4)의 사이로 공정가스가 유입되면 고전압을 인가받는 상부전극(3)과 하부전극(4)의 사이에서 플라즈마 가스가 발생되고, 플라즈마 가스는 하부전극(4)에 형성된 분사홀(4a)을 통해 외부로 분사되어 하부전극(4)의 하부에 위치하는 기판(6)을 식각하게 된다.

하부전극(4)은 플라즈마상태의 전리가스를 분사하는 분사홀(4a)이 형성되어 분사부를 형성하는 영역을 중심으로 양측으로 수평연장되어 형성되는 지지부(4b)를 포함하여 이루어진다.

이때 하부전극(4)에서 분사홀(4a)이 형성된 분사부의 폭과 하나의 지지부(4b)의 폭은 대략 동일하게 이루어지는데, 이렇게 지지부(4b)의 폭이 넓은 이유는 본체(1)와 하부전극(4) 및 상부전극(3)사이의 결합을 통한 지지구조를 형성하기 위함이다.

그러나, 이와 같이 지지부(4b)는 그 폭이 넓고 분사홀(4a)이 형성된 영역과 동일평면상에 형성됨에 따라 방사되는 플라즈마 상태의 공정가스가 기판(6)의 식각에 이용된 후 외곽으로 신속하게 빠져나가지 못하고 하부전극(4)과 기판(6)사이를 요동하게 되고 이 과정에 식각에 의한 잔류물 일부가 하부전극(4)과 기판(6)에 재증착되는 현상이 발생하는데, 이러한 재증착은 기판(6)의 식각률이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 분사홀에서 분사되어 식각에 사용된 공정가스가 하부전극 외곽으로 신속하게 배출되도록 하는 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 플라즈마 발생장치는 공정가스를 안내하는 가스유로를 구비하는 본체와, 고전압을 인가받아 상기 가스유로에서 공급된 상기 공정가스로부터 플라즈마를 발생시키는 상부전극 및 하부전극을 포함하며, 상기 하부전극은 기판을 식각하기 위하여 플라즈마 상태의 공정가스를 분사하는 분사부와, 상기 분사부 외측에 마련되며 상기 기판과의 거리가 상기 분사부보다 멀게 형성되는 지지부를 포함한다.

상기 지지부는 외측방향으로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 지지부는 상기 분사부에 대하여 상향 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 분사부에는 상기 상부전극과 연통되어 플라즈마 상태의 상기 공정가스를 분사하는 다수개의 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 분사부와 상기 지지부는 일체형성된 것을 특징으로 한다.

상기 하부전극은 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 고안의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치에 대하여 첨부한 도면을 참조로 하여 살펴본다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 개략적인 구조를 보인 단면도이다.

본 고안의 플라즈마 발생장치는 몸체를 이루는 본체(10)와, 본체(10) 내부에 설치되는 상부전극(20)과 하부전극(30)을 포함하여 이루어진다.

본체(10) 내부에는 유입구(미도시)를 통해 외부로부터 유입된 공정가스를 상부 전극(20) 및 하부전극(30)으로 안내하는 가스유로(11)가 마련되고, 본체(10)의 하부에는 가스유로(11)로부터 공급되는 공정가스에 플라즈마를 발생시키기 위한 상부 전극(20) 및 하부전극(30)이 설치된다.

상부전극(20)은 본체(10)의 하부에 결합되어 가스유로(11)의 하류에 설치되 고, 바람직하게는 세라믹 재질로 이루어진다.

하부전극(30)은 상부전극(20)과 하방으로 이격되어 설치되며, 상부전극(20)과 마찬가지로 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하나 방전이 가능한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 하부전극(30)은 상부전극(20)을 경유한 공정가스가 플라스마 상태에서 기판(40)에 분사될 수 있도록 통공인 분사홀(31a)이 다수개 배열되어 있는 영역인 분사부(31)를 포함한다.

이와 같은 상부 전극(20)과 하부전극(30)은 플라즈마를 발생시키기 위한 요소로, 가스유로(11)를 통해 공정가스가 공급되는 상태에서 고전압이 인가되면 공정가스에 플라즈마를 발생시켜 분사홀(31a)을 통해 기판(40)으로 분사하게 된다.

분사부(31)는 하부전극(30)의 중심부를 구성하며, 분사부(31) 외측에는 한 쌍의 지지부(32)가 마련된다. 지지부(32)는 본체(10)와 결합구조를 형성하여 하부전극(30)이 본체(10)에 지지될 수 있도록 한다.

또한, 지지부(32)는 분사부(31)와의 경계를 기점으로 상향 경사지게 형성된다. 이는 분사부(31)와 기판(40)사이의 거리보다 지지부(32)와 기판(40)사이의 거리를 더 크게 함으로써 분사홀(31a)을 통해 분사된 공정가스가 기판(40)에 식각을 위하여 사용된 후 외곽방향으로 신속하게 배출되도록 하기 위함이다.

분사부(31)와 기판(40)사이의 적정거리는 약 1~3mm 정도이나 지지부(32)에 상향 구배가 형성됨에 따라 지지부(32)와 기판(40)사이의 거리는 외측으로 갈수록 증가하여 지지부(32)의 외측 단부에서 상기 거리는 최대가 된다.

지지부(32)의 경사도가 클수록 공정가스의 배출이 신속하게 이루어지며, 이 러한 지지부(32)의 경사도는 본체(10) 내부에 유로 형성을 위한 공간 확보, 상부 전극(20)의 배치 등을 따라 결정될 수 있다.

또한, 상기 지지부(32)는 방전특성, 기밀유지 등에 있어서 분사부(31)와 일체형성되는 것이 바람직하나 본체(10) 내부 및 지지부(32)의 구조에 따라 별도로 마련된 후 조립될 수 있다.

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 구조를 보인 단면도이다.

도시된 실시예에 있어서, 기본적인 구조는 앞서 살펴본 실시예와 동일하나, 지지부(52)의 구조에 있어 차이가 있다.

지지부(52)는 분사부(51) 양측에 대하여 상향 단차지게 형성되어 기판(40)과의 높이차를 형성하고, 이에 따라 공정가스가 신속하게 배출되어 공정가스내의 잔류물에 의한 재증착을 방지한다.

지지부(52)와 분사부(51)가 단차지게 형성됨에 따라 지지부(52)와 분사부(51) 사이에는 수직연장 구조를 포함하게 되는데, 이는 지지부(52) 및 분사부(51)와 일체로 형성되거나 별도의 부재로 이루어질 수 있다.

두 실시예에서 지지부(32)(52)의 구조는 하부전극(30)(50)과 기판(40)사이에서 이루어지는 공정가스의 유동을 해석하여 이의 개선하기 위하여 지지부(32)(52)에 구배 또는 단차를 형성하여 플라즈마 발생장치의 폭을 변화시키지 않고도 공정가스의 유동을 개선한다.

이상의 실시예는 본 고안에 대한 하나의 예시일 뿐, 본 고안의 범위가 이러 한 실시예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 따라서, 실시예에서와 같이 본체와 하부 전극이 직접 결합될 수 도 있으나 본체와 하부전극사이를 연결하는 브라켓과 같은 구조물에 의해 하부전극이 지지될 수 도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 플라즈마 발생장치는 하부전극의 외측부를 이루는 지지부에 구배 또는 단차를 형성하여 기판과 하부전극사이의 공간이 증가되도록 한다.

따라서, 하부전극을 거쳐 분사되는 공정가스가 기판 식각후 하부 전극 외측방향으로 신속하게 배출되도록 함으로써 식각 후 공정가스에 포함된 잔류물의 재증착에 의해 식각률이 저하되는 현상이 방지되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 공정가스를 안내하는 가스유로를 구비하는 본체와, 고전압을 인가받아 상기 가스유로에서 공급된 상기 공정가스로부터 플라즈마를 발생시키는 상부전극 및 하부전극을 포함하며,

   상기 하부전극은 기판을 식각하기 위하여 플라즈마 상태의 공정가스를 분사하는 다수의 분사홀이 배열된 분사부와, 상기 분사부 외측에 마련되며 상기 본체와 결합구조를 형성하여 상기 하부전극이 상기 본체에 지지되도록 하고 상기 분사부에서 분사된 상기 공정가스가 상기 분사부의 외측으로 신속하게 배출될 수 있도록 상기 기판과의 거리가 상기 분사부와 상기 기판사이의 거리보다 더 크게 형성되는 지지부를 포함하는 플라즈마 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 외측방향으로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 상기 분사부에 대하여 상향 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분사부에는 상기 상부전극과 연통되어 플라즈마 상태의 상기 공정가스를 분사하는 다수개의 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분사부와 상기 지지부는 일체형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 하부전극은 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.

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