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디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치(CONNECTING DEVICE FOR FEEDING RF SOURCE IN DECOUPLEDPLASMA SOURCE APPARATUS)

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(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.
H01L 21/3065 (2006.01)
H01L 21/02 (2006.01)
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2006-0060831
2006년06월07일
(21) 출원번호 10-2004-0099609
(22) 출원일자 2004년12월01일
(71) 출원인 삼성전자주식회사
경기도 수원시 영통구 매탄동 416
(72) 발명자 최재선
경기 용인시 기흥읍 농서리 산7-1 월계수동 216호
정환일
경기 화성시 태안읍 병점리 주공아파트 102동 301호
송경렬
광주 광산구 우산동 시영근로복지1차아파트 106동 303호
유운종
경기 용인시 기흥읍 농서리 산7-1 상록수동 1007호
(74) 대리인 권혁록
심사청구 : 없음
(54) 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치
요약
본 발명은 공정 챔버의 RF 코일과 매치 박스의 고주파 전원을 전기적으로 연결시켜주기 위한 결합 장치에 관한 것으로서,
상기 공정 챔버에서 상방으로 일정 길이 만큼 돌출되는 중공형 급전 튜브와, 상기 급전 튜브의 중공 부분에 설치되며, 일정
직경의 샤프트부와, 상기 샤프트부의 직경보다 작도록 형성되는 중간 샤프트 및 상기 샤프트부의 직경보다 적어도 큰 폭을
가지며 길이 방향으로 적어도 두 개의 슬릿을 형성하여 탄성력을 제공하며 단부로 갈 수록 점점 폭이 작아지게 테이퍼지도
록 형성되는 고정 팁이 순차적으로 연장 형성되는 도전성 급전 컨넥터 및 상기 급전 튜브와 결합되며, 결합시 상기 급전 컨
넥터의 고정 팁이 삽입되어 외주면이 면접촉하는 고정홈을 갖는 중공형 매치 박스 고정 튜브를 포함하여, 급전 컨넥터의
고정 팁의 크기를 확대하고, 인청동 재질로 형성함과 동시에 일정 두께도 금도금 처리를 하기 때문에 좀더 원활한 급전 동
작을 수행할 수 있다.
대표도
공개특허 10-2006-0060831
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색인어
디피에스 설비, 급전 컨넥터, 샤프트 부, 인청동, 금도금
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 일반 건식 식각 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 매치 박스와 식각 챔버간의 고주파 전원을 인가하기 위한 결합 장치의 개략적인 도면;
도 3은 본 발명에 따른 결합 장치의 분리 상태를 도시한 요부 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 결합 장치 중 급전 튜브내의 급전 컨넥터를 도시한 사시도;
도 5는 본 발명에 따른 결합 장치의 결합된 상태를 도시한 요부 단면도; 및
도 6은 본 발명에 따른 급전 컨넥터의 형상을 상세히 도시한 요부 평면도.
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 건식 식각 설비(DPS; Decoupled Plasma Source)에 관한 것으로서, 특히 챔버 내부의 RF 코일에 외부의 고주
파 전원을 원활히 인가시키기 위한 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치를 제공하는데 있다.
통상적으로 반도체 제조 공정 중 건식 식각 공정(dry etching process)은 소정의 전극에 고주파수(5~6MHz)를 인가시키
고, 공정 가스를 주입시켜 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼(wafer)상의 미세 패턴을 형성하는 공정이다. 건식 식각 공정을 수
행하는 건식 식각 장치로는 이온 농도와 이온 에너지의 독립적인 제어가 가능할 뿐만 아니라 공정의 마진을 증가시키고 웨
이퍼의 손상을 크게 줄일 수 있는 디피에스 설비(DPS apparatus; Decoupled Plasma Source apparatus)를 주로 사용하
고 있는 추세이다.
상술한 고주파 전원을 인가하기 위하여 외부의 전압원으로부터 식각 챔버의 상부에 위치되는 RF 코일로 급전시키기 위한
급전 장치가 필수적으로 요구된다. 상기 급전 장치로는 상기 전압원에서 인가된 고주파수를 안정화시키기 위한 회로를 포
함하는 매치 박스(match box)가 챔버 상부에 설치되며, 상기 매치 박스를 챔버에 결합시킴과 동시에 상기 RF 코일과 전기
적으로 연결되도록 한다.
공개특허 10-2006-0060831
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따라서, 상기 매치 박스의 하부와 챔버 상부에는 소정의 전기적 연결 수단인 결합장치가 설치된다. 상기 결합 장치로는 상
기 매치 박스 하측에 돌출되도록 설치되는 중공형 매치 박스 고정 튜브와 상기 챔버의 상부에 돌출되도록 설치되어 상기
매치 박스 고정 튜브의 내부로 일부가 삽입되는 중공형 급전 튜브를 포함한다. 이때, 상기 매치 박스 고정 튜브의 내부에는
상기 전압원과 전기적으로 연결되는 도전성 컨넥터 고정홈이 형성된다. 이와 동시에 상기 급전 튜브의 내부에 역시 상기
고정홈에 안착되기 위한 샤프트 타입 급전 컨넥터가 설치된다. 상기 급전 컨넥터 는 역시 상기 챔버의 상부에 설치되는 RF
코일과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 급전 튜브가 상기 매치 박스 고정 튜브의 내부로 삽입되면, 상기 급전 컨넥터가
상기 컨넥터 고정홈에 긴밀히 삽입되면서 전기적으로 연결되는 구성을 갖는다. 이때, 상기 급전 컨넥터의 단부는 길이 방
향으로 적어도 두 부분 이상 갈라진 슬릿을 포함하고 있으며, 화살촉 모양으로 형성되어 상기 고정홈에 삽입되는 과정 중
에 안쪽으로 오므라들었다가 다시 확대되는 타입, 즉 스냅핏(snap-fit) 결합 구조를 갖도록 형성된다.
그러나 상술한 바와 같이, 디피에스 설비의 유지 보수등을 위하여 매치 박스등을 종종 분리하다보면 상술한 급전 컨넥터의
단부에 일정하게 유지되어야할 탄성력이 저하되고 이로 인하여 메치 박스 고정 튜브내에 형성되는 고정홈과의 접촉 불량
이 발생하여 결과적으로 균일한 급전 동작을 수행하지 못하여 버닝(burning)등과 같은 아킹(arcking)현상이 발생되는 문
제점이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 잦은 유지 보수 및 교체 작업을 수행하더라도
급전 컨넥터의 단부에 항상 일정 탄성력을 제공하여 결과적으로 균일한 급전 동작이 수행될 수 있도록 구성되는 디피에스
설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 높은 탄성력을 가질 수 있는 재질로 형성되어 항상 원활한 급전 동작을 수행할 수 있도록 구성되는
디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치를 제공하는데 있다
본 발명의 또 다른 목적은 유지 보수에 따른 잦은 착탈로 인한 파티클이 발생하지 않도록 표면처리를 수행한 디피에스 설
비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치를 제공하는데 있다.
발명의 구성 및 작용
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 공정 챔버의 RF 코일과 매치 박스의 고주파 전원을
전기적으로 연결시켜주기 위한 결합 장치에 있어서, 상기 공정 챔버에서 상방으로 일정 길이 만큼 돌출되는 중공형 급전
튜브와, 상기 급전 튜브의 중공 부분에 설치되며, 일정 직경의 샤프트부와, 상기 샤프트부의 직경보다 작도록 형성되는 중
간 샤프트 및 상기 샤프트부의 직경보다 적어도 큰 폭을 가지며 길이 방향으로 적어도 두 개의 슬릿을 형성하여 탄성력을
제공하며 단부로 갈 수록 점점 폭이 작아지게 테이퍼지도록 형성되는 고정 팁이 순차적으로 연장 형성되는 도전성 급전 컨
넥터 및 상기 급전 튜브와 결합되며, 결합시 상기 급전 컨넥터의 고정 팁이 삽입되어 외주면이 면접촉하는 고정홈을 갖는
중공형 매치 박스 고정 튜브를 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필
요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일반 건식 식각 장치의 구성을 도시한 도면으로써, 건식 식각 설비(10)의 반응 챔버 내부(11)에는 웨이퍼 W가 안착
되는 정전척(17)이 구비되며, 일측으로 Ar과 같은 공정 가스가 주입되고, 공정이 수행된 후의 잔류 가스는 타측으로 강제
배출된다. 상기 반응 챔버(11)의 상측에는 세라믹 돔(12)이 설치된다. 상기 세라믹 돔(12)의 상부에는 RF 전압 인가 수단
이 설치되는데, 더욱 상세하게는 원형의 RF 코일(14)이 다수번 권취되는 형태를 취한다. 상기 세라믹 돔(12) 및 챔버 내부
의 온도를 공정 수행에 적당한 온도로 유지시켜 주기 위한 가열 수단인 가열 램프(14)가 설치된다. 상기 가열 램프(14)는
다수개가 설치될 수 있는데, 바람직하게는 6개 또는 8개를 설치할 수 있을 것이다. 상기 가열 램프(14)의 상부에는 소정의
팬(15)이 설치되는데, 상기 팬(15)의 회전으로 가열 램프(14)에 의해 가열된 가열 공기를 상기 세라믹 돔(12)으로 분배시
키는 역할을 하게 된다.
상기 설비(10)는 챔버(19) 상부의 매치 박스(match box)(16)과 결합된다. 상기 매치 박스(16)는 외부의 고주파 전압원
(18)으로부터 인가된 전압을 안정화시키는 역할을 하게되며, 소정의 결합 장치(20)에 의해서 상기 RF 코일(14)로 안정된
고주파 전압을 인가시키게 된다.
공개특허 10-2006-0060831
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도 2는 매치 박스와 식각 챔버간의 고주파 전원을 인가하기 위한 결합 장치의 개략적인 도면으로써, 매치 박스(16)의 하부
로 소정의 매치 박스 고정 튜브(31)가 돌출 설치된다. 또한, 챔버(19)의 상부로 급전 튜브(21)가 돌출 설치된다. 상기 각 튜
브(331. 21)는 중공형으로 설치되며, 도시된 바와 같이, 급전 튜브(21)가 매치 박스 고정 튜브(31)내에 삽입되는 형태로 결
합 동작을 수행한다. 상기 급전 튜브(21) 및 매치 박스 고정 튜브(31)의 중공 부분에는 전기적으로 연결되는 결합 수단이
설치될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 결합 장치의 분리 상태를 도시한 요부 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 결합 장치 중 급전 튜브내
의 급전 컨넥터를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 결합 장치의 결합된 상태를 도시한 요부 단면도이다.
본 발명에 따른 결합 장치(20)는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 급전 튜브(21)내에 설치되는 급전 컨넥터(23)와 매치
박스 고정 튜브(31)내에 형성되는 급전 컨넥터 고정홈(33)에 의한 결합에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 급전 컨넥터(23)는 일정 직경의 샤프트부(24)와, 상기 샤프트부(24)에서 연장 형성되며, 상기 샤프트부(24)보다 작은
직경을 갖는 중간 샤프트(25) 및 상기 중간 샤프트(25)에서 일정 길이로 연장 형성되는 고정 팁(26)을 포함한다. 상기 고정
팁(26)은 단부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼(taper)진 형상으로 형성된다. 상기 고정 팁(26)에서 중간 샤프트(25)까지
길이 방향으로 적어도 두 개의 슬릿(27)이 형성되는데, 바람직하게도 상기 슬릿(27)은 단면이 십자형이 되도록 두 개가 직
교하게 형성된다. 따라서, 상기 매치 박스 고정 튜브(31)에 형성되는 고정홈(33) 역시 상기 고정 팁(26)이 삽입될 수 있는
상응 형상으로 형성된다. 즉, 상기 고정 팁(26)은 상기 고정홈(33)에 삽입될 경우 상기 슬릿(27)에 의해 최초 오므라들었다
가 다시 원래의 형태로 복원되는 스냅 핏(snap-fit)구조를 가질 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 급전 컨넥터의 형상을 상세히 도시한 요부 평면도로써, 본 발명에 따른 급전 컨넥터의 형상을 상세
히 도시하고 있다.
본 발명에 따르면 급전 컨넥터(23)의 고정 팁(26)의 최대 폭 부분 D2는 샤프트부(24)의 직경 D1보다 크도록 형성된다. 이
는 도전성 고정홈(33)에 삽입된 후, 고정홈의 내면상에 고정 팁(26)의 외면이 완전히 면접촉하여 원활한 급전 동작을 수행
할 수 있게 하기 위함이다. 더욱 상세하게는, 상기 고정 팁(26)의 최대 폭 부분 D2는 샤프트부(24)의 직경 D1과 D2-D1의
길이를 합한 값이 될 것이다. 이때, 상기 D2-D1은 바람직하게는 슬릿(27)의 폭 D3의 25%~50% 정도가 될 수 있을 것이
다.
또한, 본 발명에 따르면, 급전 컨넥터(23)의 재질은 인청동 재질을 사용함으로써 탄성력 및 복원력을 최대한 증대시켰다.
또한, 급전 컨넥터(23)의 외면에 소정의 금도금 처리를 함으로써 더욱 원활한 도전 동작이 수행될 수 있도록 하였다. 상기
금도금 두께는 약 10㎛로 하는 것이 바람직 할 것이다.
분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항
들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.
발명의 효과
본 발명에 따른 결합 장치는 급전 컨넥터의 고정 팁의 크기를 확대하고, 인청동 재질로 형성함과 동시에 일정 두께도 금도
금 처리를 하기 때문에 좀더 원활한 급전 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
공정 챔버의 RF 코일과 매치 박스의 고주파 전원을 전기적으로 연결시켜주기 위한 결합 장치에 있어서,
상기 공정 챔버에서 상방으로 일정 길이 만큼 돌출되는 중공형 급전 튜브;
공개특허 10-2006-0060831
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상기 급전 튜브의 중공 부분에 설치되며, 일정 직경의 샤프트부와, 상기 샤프트부의 직경보다 작도록 형성되는 중간 샤프
트 및 상기 샤프트부의 직경보다 적어도 큰 폭을 가지며 길이 방향으로 적어도 두 개의 슬릿을 형성하여 탄성력을 제공하
며 단부로 갈 수록 점점 폭이 작아지게 테이퍼지도록 형성되는 고정 팁이 순차적으로 연장 형성되는 도전성 급전 컨넥터;
상기 급전 튜브와 결합되며, 결합시 상기 급전 컨넥터의 고정 팁이 삽입되어 외주면이 면접촉하는 고정홈을 갖는 중공형
매치 박스 고정 튜브를 포함함을 특징으로 하는 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치.
청구항 2.
제 1항에 있어서,
상기 고정 팁에 급전 샤프트의 길이 방향으로 형성되는 슬릿은 상호 직각이 되도록 단면이 십자형으로 형성시킴을 특징으
로 하는 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치.
청구항 3.
제 2항에 있어서,
상기 고정 팁의 가장 큰 폭의 길이는 샤프트부의 직경 대비 상기 십자형 슬릿폭의 25% ~ 50% 정도 크게 형성함을 특징으
로 하는 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장치.
청구항 4.
제 3항에 있어서,
상기 급전 컨넥터는 높은 탄성력 및 복원력을 제공하기 위하여 인청동 재질을 사용함을 특징으로 하는 디피에스 설비의 고
주파 전원 인가를 위한 결합 장치.
청구항 5.
제 4항에 있어서,
상기 급전 컨넥터는 도전능력 향상을 위한 금도금 처리를 함을 특징으로 하는 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한
결합 장치.
청구항 6.
제 5항에 있어서,
상기 급전 컨넥터에 처리된 금도금의 두께는 10㎛임을 특징으로 하는 디피에스 설비의 고주파 전원 인가를 위한 결합 장
치.
도면
공개특허 10-2006-0060831
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도면1
도면2
공개특허 10-2006-0060831
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도면3
도면4
도면5
공개특허 10-2006-0060831
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도면6
공개특허 10-2006-0060831
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