JP2023503313A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施例によると，基板処理装置は，支持プレートと，前記支持プレートの一面と並んで配置され，内側端から一方向に沿って巻かれる第１乃至第ｎターン（ｎ＝３より大きい整数）を有するアンテナと，前記第１乃至第ｎターンの離隔距離を調節可能な距離調節ユニットと，を含む。

Description

本発明は，基板処理装置に関し，より詳しくは，アンテナのターンの間に形成される離隔距離を調節可能な基板処理装置に関する。
プラズマ発生装置としては，大きく容量結合型プラズマ源（Capacitively coupled plasma source，CCP）と，誘導結合型プラズマ源（Inductively coupled plasma source，ICP）と，プラズマ波（Plasma wave）を利用したヘリコン（Helicon）とマイクロ波プラズマ源（Microwave plasma source）などが提案されている。そのうち，高密度のプラズマを容易に形成し得る誘導結合型プラズマ源が広く使用されている。
ＩＣＰ方式のプラズマ発生装置は，チェンバの内部に設置されるアンテナを備える。前記アンテナは，外部から印加されるＲＦパワーによってチェンバの内部空間に磁場を作るが，その磁場によって誘導電場が形成される。この際，チェンバ内部に供給される反応ガスは，誘導生成された電場からイオン化に必要な十分なエネルギーを得てプラズマを形成するが，形成されたプラズマは基板に移動して基板を処理する。
本発明の目的は，チェンバ内部に形成されるプラズマの密度分布を調節する基板処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は，基板に対する工程の均一度を改善する基板処理装置を提供することにある。
さらに，本発明の他の目的は，下記発明の詳細な説明と添付した図面からより明確になるはずである。
本発明の一実施例によると，基板処理装置は，支持プレートと，前記支持プレートの一面と並んで配置され，内側端から一方向に沿って巻かれる第１乃至第ｎターン（ｎ＝３より大きい整数）を有するアンテナと，前記第１乃至第ｎターンの離隔距離を調節可能な距離調節ユニットと，を含む。
前記アンテナの外側端は固定され，前記距離調節ユニットは，前記アンテナの内側端に連結されるホルダと，前記ホルダに連結されて前記アンテナを前記一方向又は，前記一方向とは反対方向に回転可能な駆動モータと，を備える。
前記距離調節ユニットは，ｍ－１ターンとｍターンとの間に固定されて前記ｍターンの移動を制限する複数のサポータを更に備える。
前記支持プレートは，中心から離隔されて配置される複数の固定溝を有するが，前記サポータは，前記固定溝にそれぞれ挿入固定される。
前記距離調節ユニットは，前記ｍ－１ターンと前記ｍターンとの間に固定されて前記ｍターンの移動を制限する複数のサポータを更に含む。
前記支持プレートは，中心から離隔されて配置される複数の固定溝を有するが，前記サポータは前記固定溝にそれぞれ挿入固定される。
前記基板処理装置は，基板に対する工程が行われる内部空間を有し，上部が開放されたチェンバと，前記チェンバ内に設置されて前記基板が置かれるサセプタと，を更に含むが，前記支持プレートは前記チェンバの上部に設置される。
本発明の一実施例によると，アンテナの位置を調整してチェンバの内部に形成されるプラズマの密度分布を調節することができる。また，アンテナの位置を調整して電場の形態を調節し，それによって基板に対する工程の均一性を改善することができる。
本発明の一実施例による基板処理装置を概略的に示す図である。 図１に示した支持プレートに固定されているアンテナ及び距離調節ユニットを示す図である。 図２に示した距離調節ユニットを示す図である。 図２に示したアンテナの調整状態を示す図である。
以下，本発明の好ましい実施例を添付した図１乃至図４を参照してより詳細に説明する。本発明の実施例は，様々な形態に変形されてもよく，本発明の範囲が以下で説明する実施例に限ると解釈されてはならない。本実施例は，該当発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより詳細に説明するために提供されるものである。よって，図面に示した各要素の形状は，より明確な説明を強調するために誇張されている可能性がある。
図１は，本発明の一実施例による基板処理装置を概略的に示す図である。図１に示したように，チェンバ１２は，内部空間１１を有し，チェンバ１２の上部は，開放されている。支持プレート１４は，チェンバ１２の開放された上部に設置されて，内部空間１１を外部から遮断する。
チェンバ１２は，側面に形成される通路１２ａを有するが，基板Ｓは，通路１２ａを介して内部空間１１にロードされるか，内部空間１１からアンロードされる。サセプタ２０は，下部に設置されて垂直配置される支持軸２２によって支持され，内部空間１１に設置される。基板Ｓは，通路１２ａを介してロードされた後，サセプタ２０の上部面に実質水平な状態で置かれる。
アンテナ１６は，支持プレート１４の上部面と実質並んで配置されるコイル型のアンテナであり，後述するように，内側端１６ａから反時計回りに沿って巻かれる第１乃至第ｎターン（ｎ＝３より大きい整数）を有する。アンテナ１６は，ＲＦ電源１９に接続されるが，ＲＦ電源１９はアンテナ１６に電力を印加する。マッチャー（matcher）１８は，アンテナ１６とＲＦ電源１９との間に設置されるが，マッチャー１８によってアンテナ１６とＲＦ電源１９との間のインピーダンスを整合する。
反応ガスは，内部空間１１に設置されるシャワーヘッド（図示せず）又は，噴射ノズル（図示せず）によって内部空間１１に供給され，後述する電場によってプラズマを生成する。
アンテナ１６は，ＲＦ電源１９から供給される電力によって内部空間１１に磁場を作るが，この磁場によって誘導電場が形成される。そのために，支持プレート１４は，誘電体窓（dielectric window）であってもよい。この際，反応ガスは，誘導生成された電場からイオン化に必要な十分なエネルギーを得てプラズマを生成するが，形成されたプラズマは基板に移動して基板を処理する。
図２は，図１に示した支持プレート１４に固定されているアンテナ１６及び距離調節ユニットを示す図であり，図３は，図２に示した距離調節ユニットを示す図である。図２及び図３に示したように，アンテナ１６は，支持プレート１４の上に配置されるが，支持プレート１４の上部面と実質並んで配置されるコイル型アンテナである。アンテナ１６は，内側端１６ａから反時計回りに沿って巻かれた状態で互いに離隔される第１乃至第ｎターン（ｎ＝３より大きい整数）を有する。
一方，上述したように，アンテナ１６は，内部空間１１に電場を形成し，内部空間１１に供給された反応ガスからプラズマを生成し，それによって基板を処理する。この際，生成されたプラズマの密度分布は，アンテナ１６によって誘導生成される電場の形態に左右され，誘導生成された電場の形態はアンテナ１６の形態によって左右される。よって，プラズマによる基板処理工程の結果によって，工程の均一性が不良であれば，アンテナ１６の形態を調整して工程の均一性を改善することができる。
例えば，蒸着工程の結果，基板の前面に蒸着された薄膜の厚さが著しく不均一な場合，つまり，基板の中心領域で薄膜の厚さが大きくて縁領域で薄膜の厚さが小さい可能性がある。このような工程の不均一には多様な原因があり得るが，プラズマの不均一性，つまり，基板の中心領域ではプラズマの密度が高く基板の縁領域ではプラズマの密度が低いことが一つの原因になり得るが，アンテナ１６の形態を調整してプラズマの不均一性を改善することができる。また，工程によって適切なプラズマの密度は異なり，以下で説明する方法は，プラズマの不均一性を改善するための必要以外にも多様に応用される。
内部空間１１におけるプラズマの密度分布は，アンテナ１６によって誘導生成される電場の分布又は，磁場の分布によって左右され，電場／磁場の分布はアンテナ１６の形態によって左右される。つまり，上述したように，アンテナ１６のターンの間に形成される離隔距離が小さいほど電場／磁場は強くなり，プラズマの密度は増加するが，逆に，アンテナ１６のターンの間に形成される離隔距離が大きいほど電場／磁場は弱くなり，プラズマの密度は減少する。
詳しくは，アンテナ１６の中心領域でターンの間の離隔距離が小さければ，内部空間１１の中心領域で電場／磁場は強くなり，プラズマの密度は増加して工程率（または薄膜の厚さ）が増加し，逆に，アンテナ１６の中心領域でターンの間の離隔距離が大きければ，内部空間１１の中心領域で電場／磁場は弱くなり，プラズマの密度は減少して工程率が減少する。アンテナ１６の縁領域の場合も同じである。
ターンの間の離隔距離は，アンテナ１６の内側端１６ａを巻くか解く方法によって調節されるが，ホルダ４２によってアンテナ１６の内側端１６ａを回転する方法でアンテナ１６の内側端１６ａを巻くか解くことができる。
詳しくは，図１及び図２に示したように，アンテナ１６が支持プレート１４の上部に置かれた状態で，アンテナ１６の外側端１６ｂは，支持プレート１４の上部面に固定される。アンテナ１６の内側端１６ａは，支持プレート１４の中心領域に配置された状態でホルダ４２の挿入溝内に挿入される。
ホルダ４２は，下部から窪んだ挿入溝を有し，回転軸４６を介して駆動モータ４４に連結される。ホルダ４２は，駆動モータ４４によって正方向または逆方向に回転するが，内側端１６ａと共に回転する。
図４は，図２に示したアンテナの調整状態を示す図である。図４の左側の図面に示したように，ホルダ４２が時計回りに回転すれば，内側端１６ａがアンテナ１６のターンが巻かれた方向とは反対方向に回転するため，アンテナ１６が巻かれて，中心領域に配置されるターンの間の離隔距離は減少する。よって，内部空間１１の中心領域において電場／磁場は強くなり，プラズマの密度は増加して，工程率（または薄膜の厚さ）は増加する。
逆に，図４の右側の図面に示したように，ホルダ４２が反時計回りに回転すれば，内側端１６ａがアンテナ１６のターンが巻かれた方向に回転するため，アンテナ１６が解けて，中心領域に配置されるターンの間の離隔距離は増加する。よって，内部空間１１の中心領域において電場／磁場は弱くなり，プラズマの密度は減少して，工程率（または薄膜の厚さ）は減少する。
このような方法でアンテナ１６を変形し，内部空間１１の中心領域と縁領域に対する電場／磁場の分布及びプラズマの密度分布を調整する。
一方，サポータ３２は，支持プレート１４に固定されてアンテナ１６のターンとターンの間に配置されるが，内側端１６ａが回転すればアンテナ１６のターンを支持し移動を制限する。支持プレート１４は，上部面に形成される複数の固定溝１５を有するが，固定溝１５は支持プレート１４の中心から離隔されて配置される。サポータ３２の下端は，固定溝１５にそれぞれ挿入され，外力による移動が制限された状態でアンテナ１６のターンを支持する。
上述したように，内側端１６ａを回転してターンの間の離隔距離を調整する場合，サポータ３２は，離隔距離が調整される調整領域と調整されない非調整領域を区分する一つの境界の役割をする。つまり，図４に示したように，サポータ３２の内側に位置するアンテナ１６のターンの離隔距離が減少すれば，サポータ３２の外側に位置するアンテナ１６のターンは，サポータ３２によって移動が制限されて離隔距離がほぼ同じく維持される。逆に，サポータ３２の内側に位置するアンテナ１６のターンの離隔距離が増加すれば，サポータ３２にすぐ隣接したアンテナ１６のターンとサポータ３２の外側に位置するアンテナ１６のターンは，サポータ３２によって移動が制限されて離隔距離がほぼ同じく維持される。
本発明を好ましい実施例を介して詳細に説明したが，これとは異なる形態の実施例も可能である。よって，以下に記載の請求項の技術的思想と範囲は好ましい実施例に限らない。
本発明は，多様な形態の半導体の製造設備及び製造方法に応用される。

Claims (7)

  1. 支持プレートと，
    前記支持プレートの一面と並んで配置され，内側端から一方向に沿って巻かれる第１乃至第ｎターン（ｎ＝３より大きい整数）を有するアンテナと，
    前記第１乃至第ｎターンの離隔距離を調節可能な距離調節ユニットと，を含む基板処理装置。
  2. 前記アンテナの外側端は固定され，
    前記距離調節ユニットは，
    前記アンテナの内側端に連結されるホルダと，
    前記ホルダに連結されて前記アンテナを前記一方向又は，前記一方向とは反対方向に回転可能な駆動モータと，を備える請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記距離調節ユニットは，ｍ－１ターンとｍターンとの間に固定されて前記ｍターンの移動を制限する複数のサポータを更に備える請求項２記載の基板処理装置。
  4. 前記支持プレートは，中心から離隔されて配置される複数の固定溝を有するが，
    前記サポータは前記固定溝にそれぞれ挿入固定される請求項３記載の基板処理装置。
  5. 前記距離調節ユニットは，ｍ－１ターンとｍターンとの間に固定されて前記ｍターンの移動を制限する複数のサポータを更に備える請求項１記載の基板処理装置（ｍ＝２，３，…，ｎ－１の整数）。
  6. 前記支持プレートは，中心から離隔されて配置される複数の固定溝を有するが，
    前記サポータは前記固定溝にそれぞれ挿入固定される請求項５記載の基板処理装置。
  7. 前記基板処理装置は，
    基板に対する工程が行われる内部空間を有し，上部が開放されたチェンバと，
    前記チェンバ内に設置されて前記基板が置かれるサセプタと，を更に含むが，
    前記支持プレートは前記チェンバの上部に設置される請求項１～請求項６いずれか一項記載の基板処理装置。

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