JP7138293B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は基板処理装置に関り、より詳細にはプラズマを利用して基板を処理する基板処理装置に係る。

プラズマはイオンやラジカル、及び電子等から成されたイオン化されたガス状態を言う。プラズマは非常に高い温度や、強い電界、或いは高周波電磁界（ＲＦ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ）によって生成される。半導体素子製造工程はプラズマを使用して基板の上の薄膜を除去するアッシング又は蝕刻工程を含む。アッシング又は蝕刻工程はプラズマに含有されたイオン及びラジカル粒子が基板上の膜と衝突又は反応することによって遂行される。

一般的にプラズマはチャンバー内で発生される。チャンバー内には工程ガスが供給される。チャンバー内に供給された工程ガスはチャンバー内に生成された電磁気場によってプラズマ状態に励起される。プラズマはチャンバーと衝突する。チャンバーはプラズマと衝突して蝕刻される。このような蝕刻によってチャンバーにはパーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）等の不純物が発生する。チャンバー内で不純物が発生する問題を最小化するためにチャンバーの内壁にコーティング膜を形成する方法が提示されている。このようなコーティング膜はプラズマがチャンバーの内壁と直接的に反応することを最小化する。しかし、一般的なコーティング膜は高い温度を有するプラズマによる熱的ストレス、そしてプラズマとの物理的衝突によって容易に損傷される。

一方、チャンバーの内壁が蝕刻されるか、或いはチャンバー内で不純物が発生する問題は容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）装置より、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）装置でさらに著しく発生する。容量結合プラズマ装置は上部電極と、下部電極を有する。そして、上部電極と下部電極との間で電気場が生成される。プラズマは電気場が生成された上部電極と下部電極との間で発生する。発生されたプラズマは上部電極と下部電極との間に生成された電気場の方向に沿って運動するようになる。即ち、容量結合プラズマ装置でのプラズマは主にチャンバーの内壁ではない両電極と衝突するようになる。反面、誘導結合プラズマ装置はプラズマ反応チャンバーを有する。プラズマ反応チャンバーはアンテナコイルによって囲まれる。アンテナコイルには交流電流が流れながら、プラズマ反応チャンバーの内部に電気場を発生させる。発生された電気場はプラズマを発生させる。プラズマ発生チャンバー内でプラズマはアンテナコイルの一端と他端に向かう方向に主に運動するようになる。プラズマの運動はチャンバーの内壁に向かう運動を含む。即ち、誘導結合プラズマ装置でプラズマとチャンバーの内壁の衝突は容量結合プラズマ装置でのチャンバーの内壁の衝突と比較する時さらに強く行われる。また、誘導結合プラズマ装置でプラズマとチャンバーの内壁の衝突頻度もさらに多い。

国際特許公開第２０１０－０８７６４８ Ａ２号公報

本発明の目的は基板を効率的に処理することができる基板処理装置を提供することにある。

また、本発明の目的はチャンバーの内壁がプラズマと反応して不純物が発生されることを最小化することができる基板処理装置を提供することにある。

また、本発明はプラズマチャンバーの使用寿命を増加させることができる基板処理装置を提供することにある。

また、本発明の目的はプラズマチャンバーの内壁を覆うコーティング膜が損傷されるか、或いはプラズマチャンバーの内壁から離脱されることを最小化することができる基板処理装置を提供することにある。

本発明が解決しようとする課題が上述した課題に限定されることはなく、言及されなかった課題は本明細書及び添付された図面から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるべきである。

本発明は基板を処理する装置を提供する。基板を処理する装置は、基板に対する処理が遂行される処理空間を提供する工程処理部と、工程ガスを放電させてプラズマを生成し、前記プラズマを前記処理空間に供給するプラズマ発生部と、を含み、前記プラズマ発生部は、プラズマ発生空間を有するプラズマチャンバーと、前記プラズマチャンバーの外部で前記プラズマチャンバーに複数回巻かれているアンテナと、前記プラズマチャンバーの内壁を覆い、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含む第１コーティング膜が提供されることができる。

一実施形態によれば、前記プラズマチャンバーの内壁を覆うイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含む第２コーティング膜がさらに提供されることができる。

一実施形態によれば、前記第２コーティング膜は、前記プラズマチャンバーの内壁上に提供され、前記第１コーティング膜は、前記第２コーティング膜上に提供されることができる。

一実施形態によれば、前記第１コーティング膜は、前記プラズマチャンバーの正断面から見る時、前記プラズマチャンバーの上部領域及び下部領域に提供される厚さが前記プラズマチャンバーの中央領域に提供される厚さより厚い。

一実施形態によれば、前記プラズマチャンバーの内壁全体領域で前記第１コーティング膜と前記第２コーティング膜の厚さの和は同一に提供されることができる。

一実施形態によれば、前記第１コーティング膜は、前記プラズマチャンバーの正断面から見る時、前記プラズマチャンバーの上部領域及び下部領域と前記プラズマチャンバーの中央領域の中で前記上部領域及び前記下部領域に提供され、前記第２コーティング膜は、前記中央領域に提供されることができる。

一実施形態によれば、前記アンテナは、誘導結合型プラズマアンテナであり、前記アンテナの一端には前記アンテナで電力を印加する電源が連結され、前記アンテナの他端は接地されることができる。

一実施形態によれば、前記アンテナの前記一端と前記他端は前記プラズマチャンバーの正断面から見る時、前記プラズマチャンバーの上部領域と下部領域の各々に対応される高さに提供されることができる。

一実施形態によれば、前記プラズマ発生部は、前記プラズマ発生空間に工程ガスを供給するガス供給ユニットを含み、前記工程ガスは、フルオリン（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）及び／又はハイドロゲン（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を含むことができる。

一実施形態によれば、前記プラズマチャンバーは、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供されることができる。

一実施形態によれば、前記プラズマ発生部は、前記プラズマチャンバーの下部に配置し、前記プラズマチャンバーで発生されたプラズマを拡散させる拡散空間を有する拡散チャンバーをさらに含むことができる。

また、本発明はプラズマを利用して基板を処理する装置を提供する。プラズマを利用して基板を処理する装置は、チャンバーと、前記チャンバー内に工程ガスを供給するガス供給ユニットと、前記チャンバー内でプラズマを発生させるプラズマソースと、前記チャンバーの内壁を覆う第１コーティング膜と、前記チャンバーの内壁を覆い、前記第１コーティング膜と異なる材質で提供される第２コーティング膜と、を含むことができる。

一実施形態によれば、前記第２コーティング膜は、前記チャンバーの内壁上に提供され、前記第１コーティング膜は、前記第２コーティング膜上に提供されることができる。

一実施形態によれば、前記第１コーティング膜は、前記チャンバーの正断面から見る時、前記チャンバーの上部領域及び下部領域に提供される厚さが前記チャンバーの中央領域に提供される厚さより厚い。

一実施形態によれば、前記チャンバーの内壁全体領域で前記第１コーティング膜と前記第２コーティング膜の厚さの和は同一に提供されることができる。

一実施形態によれば、前記第１コーティング膜は、前記チャンバーの正断面から見る時、前記チャンバーの上部領域及び下部領域と前記チャンバーの中央領域の中で前記上部領域及び前記下部領域に提供され、前記第２コーティング膜は、前記中央領域に提供されることができる。

一実施形態によれば、前記チャンバーは、前記プラズマを発生させるプラズマチャンバーであり、前記プラズマチャンバーの外部には前記プラズマチャンバーに複数回巻かれているアンテナが提供されることができる。
一実施形態によれば、前記アンテナは、誘導結合型プラズマアンテナであり、前記アンテナの一端には前記アンテナで電力を印加する電源が印加され、前記アンテナの他端は接地されることができる。

一実施形態によれば、前記第１コーティング膜は、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含み、前記第２コーティング膜は、イットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含むことができる。

一実施形態によれば、前記チャンバーは、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供されることができる。

一実施形態によれば、前記工程ガスは、フルオリン（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）及び／又はハイドロゲン（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を含むことができる。

本発明の一実施形態によれば、本発明は基板を効率的に処理することができる基板処理装置を提供することができる。

また、本発明の一実施形態によれば、チャンバーの内壁がプラズマと反応して不純物が発生されることを最小化することができる。

また、本発明の一実施形態によれば、プラズマチャンバーの使用寿命を増加させることができる。

また、本発明の一実施形態によれば、プラズマチャンバーの内壁を覆うコーティング膜が損傷されるか、或いはプラズマチャンバー内壁から離脱されることを最小化することができる。

本発明の効果が上述した効果によって限定されることはなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。

本発明の基板処理設備を概略的に示す図面である。 図１のプロセスチャンバーの中でプラズマ処理工程を遂行する基板処理装置を示す図面である。 本発明の一実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。 図３のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。 図５のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。 本発明のその他の実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。 図７のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。 本発明のその他の実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。 図９のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。

下では添付した図面を参考として本発明の実施形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。また、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明することにおいて、関連された公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすることができていると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。また、類似な機能及び作用をする部分に対しては図面の全体に亘って同一な符号を使用する。

ある構成要素を‘含む’ということは、特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。具体的に、“含む”又は“有する”等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないことと理解されなければならない。

単数の表現は文脈の上に明確に異なりに表現しない限り、複数の表現を含む。また、図面で要素の形状及びサイズ等はより明確な説明のために誇張されることができる。

以下、図１乃至図１０を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の基板処理設備を概略的に示す図面である。図１を参照すれば、基板処理設備１は設備前方端部モジュール（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｍｏｄｕｌｅ、ＥＦＥＭ）２０及び処理モジュール３０を有する。設備前方端部モジュール２０と処理モジュール３０は一方向に配置される。

設備前方端部モジュール２０はロードポート（ｌｏａｄ ｐｏｒｔ）１０及び移送フレーム２１を有する。ロードポート１０は第１の方向１１に設備前方端部モジュール２０の前方に配置される。ロードポート１０は複数の支持部６を有する。各々の支持部６は第２方向１２に一列に配置され、工程に提供される基板Ｗ及び工程処理が完了された基板Ｗが収納されたキャリヤー４（例えば、カセット、ＦＯＵＰ等）が安着される。キャリヤー４には工程に提供される基板Ｗ及び工程処理が完了された基板Ｗが収納される。移送フレーム２１はロードポート１０と処理モジュール３０との間に配置される。移送フレーム２１はその内部に配置され、ロードポート１０と処理モジュール３０との間に基板Ｗを移送する第１移送ロボット２５を含む。第１移送ロボット２５は第２方向１２に具備された移送レール２７に沿って移動してキャリヤー４と処理モジュール３０との間に基板Ｗを移送する。

処理モジュール３０はロードロックチャンバー４０、トランスファーチャンバー５０、及びプロセスチャンバー６０を含む。

ロードロックチャンバー４０は移送フレーム２１に隣接するように配置される。一例として、ロードロックチャンバー４０はトランスファーチャンバー５０と設備前方端部モジュール２０との間に配置されることができる。ロードロックチャンバー４０は工程に提供される基板Ｗがプロセスチャンバー６０に移送される前、又は工程処理が完了された基板Ｗが設備前方端部モジュール２０に移送される前に待機する空間を提供する。

トランスファーチャンバー５０はロードロックチャンバー４０に隣接するように配置される。トランスファーチャンバー５０は上部から見る時、多角形の本体を有する。図３を参照すれば、トランスファーチャンバー５０は上部から見る時、五角形の本体を有する。本体の外側には、ロードロックチャンバー４０と複数のプロセスチャンバー６０が本体の周辺に沿って配置される。本体の各側壁には、基板Ｗが出入りする通路（未図示）が形成され、通路はトランスファーチャンバー５０とロードロックチャンバー４０又はプロセスチャンバー６０を連結する。各通路には、通路を開閉して内部を密閉させるドア（未図示）が提供される。トランスファーチャンバー５０の内部空間にはロードロックチャンバー４０とプロセスチャンバー６０との間に基板Ｗを移送する第２移送ロボット５３が配置される。第２移送ロボット５３はロードロックチャンバー４０で待機する未処理された基板Ｗをプロセスチャンバー６０に移送するか、或いは工程処理が完了された基板Ｗをロードロックチャンバー４０に移送する。そして、複数のプロセスチャンバー６０に基板Ｗを順次的に提供するためにプロセスチャンバー６０の間に基板Ｗを移送する。図３のように、トランスファーチャンバー５０が五角形の本体を有する時、設備前方端部モジュール２０と隣接する側壁には、ロードロックチャンバー４０が各々配置され、残りの側壁には、プロセスチャンバー６０が連続して配置される。トランスファーチャンバー５０は前記形状のみならず、要求される工程モジュールに応じて多様な形態に提供されることができる。

プロセスチャンバー６０はトランスファーチャンバー５０の周辺に沿って配置される。プロセスチャンバー６０は複数に提供されることができる。各々のプロセスチャンバー６０内では基板Ｗに対する工程処理が進行される。プロセスチャンバー６０は第２移送ロボット５３から基板Ｗが移送されて工程処理をし、工程処理が完了された基板Ｗを第２移送ロボット５３に提供する。各々のプロセスチャンバー６０で進行される工程処理は互いに異なることができる。以下、プロセスチャンバー６０の中でプラズマ処理工程を遂行する基板処理装置１０００に対して詳細に説明する。

図２は図１のプロセスチャンバーの中でプラズマ処理工程を遂行する基板処理装置を示す図面である。図２を参照すれば、基板処理装置１０００はプラズマを利用して基板Ｗ上に所定の工程を遂行する。一例として、基板処理装置１０００は基板Ｗ上の薄膜を蝕刻又はアッシングすることができる。薄膜はポリシリコン膜、シリコン酸化膜、及びシリコン窒化膜等の多様な種類の膜である。また、薄膜は自然酸化膜や化学的に生成された酸化膜である。

基板処理装置１０００は工程処理部２００、プラズマ発生部４００、そして排気部６００を有する。

工程処理部２００は基板Ｗが置かれ、基板に対する処理が遂行される処理空間２１２を提供する。プラズマ発生部４００は工程ガスを放電させてプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）を生成させ、これを工程処理部２００の処理空間２１２に供給する。排気部６００は工程処理部２００の内部に留まる工程ガス及び／又は基板処理過程で発生した反応副産物等を外部に排出し、工程処理部２００内の圧力を設定圧力に維持する。

工程処理部２００はハウジング２１０、支持ユニット２３０、そしてバッフル２５０を含むことができる。

ハウジング２１０の内部には基板処理工程を遂行する処理空間２１２を有することができる。ハウジング２１０は上部が開放され、側壁には、開口（未図示）が形成されることができる。基板Ｗは開口を通じてハウジング２１０の内部に出入する。開口はドア（未図示）のような開閉部材によって開閉されることができる。また、ハウジング２１０の底面には排気ホール２１４が形成される。排気ホール２１４を通じて処理空間２１２内の工程ガス及び／又は副産物を処理空間２１２の外部に排気することができる。排気ホール２１４は後述する排気部６００を含む構成と連結されることができる。

支持ユニット２３０は処理空間２１２で基板Ｗを支持する。支持ユニット２３０は支持プレート２３２、そして支持軸２３４を含むことができる。支持プレート２３２は処理空間２１２で基板Ｗを支持することができる。支持プレート２３２は支持軸２３４によって支持されることができる。支持プレート２３２は外部電源と連結され、印加された電力によって静電気を発生させることができる。発生された静電気が有する静電気力は基板Ｗを支持ユニット２３０に固定させることができる。

支持軸２３４は対象物を移動させることができる。例えば、支持軸２３４は基板Ｗを上下方向に移動させることができる。一例として、支持軸２３４は支持プレート２３２と結合され、支持プレート２３２を乗下降して基板Ｗを移動させることができる。

バッフル２５０は支持ユニット２３０と対向するように支持ユニット２３０の上部に位置する。バッフル２５０は支持ユニット２３０とプラズマ発生部４００との間に配置されることができる。プラズマ発生部４００で発生されるプラズマはバッフル２５０に形成された複数のホール２５２を通過することができる。

バッフル２５０は処理空間２１２に流入されるプラズマが基板Ｗに均一に供給されるようにする。バッフル２５０に形成されたホール２５２はバッフル２５０の上面から下面まで提供される貫通ホールとして提供され、バッフル２５０の各領域に均一に形成されることができる。

プラズマ発生部４００はハウジング２１０の上部に位置されることができる。プラズマ発生部４００は工程ガスを放電させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを処理空間２１２に供給する。プラズマ発生部４００はプラズマチャンバー４１０、ガス供給ユニット４２０、電力印加ユニット４３０、そして拡散チャンバー４４０を含むことができる。

プラズマチャンバー４１０には上面及び下面が開放された形状を有することができる。プラズマチャンバー４１０は上面及び下面が開放された筒形状を有することができる。プラズマチャンバー４１０は上面及び下面が開放された円筒形状を有することができる。プラズマチャンバー４１０はプラズマ発生空間４１２を有することができる。また、プラズマチャンバー４１０は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供されることができる。プラズマチャンバー４１０の上面はガス供給ポート４１４によって密閉されることができる。ガス供給ポート４１４はガス供給ユニット４２０と連結されることができる。工程ガスはガス供給ポート４１４を通じてプラズマ発生空間４１２に供給されることができる。プラズマ発生空間４１２に供給されたガスはバッフル２５０を経て処理空間２１２に流入されることができる。

ガス供給ユニット４２０は工程ガスを供給することができる。ガス供給ユニット４２０はガス供給ポート４１４と連結されることができる。ガス供給ユニット４２０が供給する工程ガスはフルオリン（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）及び／又はハイドロゲン（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を含むことができる。

電力印加ユニット４３０はプラズマ発生空間４１２に高周波電力を印加する。電力印加ユニット４３０はプラズマ発生空間４１２で工程ガスを励起してプラズマを発生させるプラズマソースである。電力印加ユニット４３０はアンテナ４３２、電源４３４を含むことができる。

アンテナ４３２は誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）アンテナである。アンテナ４３２はコイル形状に提供されることができる。アンテナ４３２はプラズマチャンバー４１０の外部でプラズマチャンバー４１０に複数回巻かれる。アンテナ４３２はプラズマチャンバー４１０の外部で螺旋形にプラズマチャンバー４１０に複数回巻かれる。アンテナ４３２はプラズマ発生空間４１２に対応する領域でプラズマチャンバー４１０に巻かれる。アンテナ４３２の一端はプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、プラズマチャンバー４１０の上部領域と対応される高さに提供されることができる。アンテナ４３２の他端はプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、プラズマチャンバー４１０の下部領域と対応される高さに提供されることができる。

電源４３４はアンテナ４３２に電力を印加することができる。電源４３４はアンテナ４３２に高周波交流電流を印加することができる。アンテナ４３２に印加された高周波交流電流はプラズマ発生空間４１２に誘導電気場を形成することができる。プラズマ発生空間４１２内に供給される工程ガスは誘導電気場からイオン化に必要とするエネルギーを得てプラズマ状態に変換されることができる。また、電源４３４はアンテナ４３２の一端に連結されることができる。電源４３４はプラズマチャンバー４１０の上部領域と対応される高さに提供されるアンテナ４３２の一端に連結されることができる。また、アンテナ４３２の他端は接地されることができる。プラズマチャンバー４１０の下部領域と対応される高さに提供されるアンテナ４３２の他端は接地されることができる。しかし、これに限定されることではなく、アンテナ４３２の他端に電源４３４が連結され、アンテナ４３２の一端が接地されてもよい。

拡散チャンバー４４０はプラズマチャンバー４１０で発生されたプラズマを拡散させることができる。拡散チャンバー４４０はプラズマチャンバー４１０の下部に配置されることができる。拡散チャンバー４４０は上部と下部が開放された形状を有することができる。拡散チャンバー４４０は逆ホッパー形状を有することができる。拡散チャンバー４４０の上端はプラズマチャンバー４１０と対応される直径を有することができる。拡散チャンバー４４０の下端は拡散チャンバー４４０の上端より大きい直径を有することができる。拡散チャンバー４４０は上端から下端に行くほど、その直径が大きくなることができる。また、拡散チャンバー４４０は拡散空間４４２を有することができる。プラズマ発生空間４１２で発生されたプラズマは拡散空間４４２を経ながら、拡散されることができる。拡散空間４４２に流入されたプラズマはバッフル２５０を経て処理空間４１２に流入されることができる。

排気部６００は工程処理部２００の内部の工程ガス及び不純物を外部に排気することができる。排気部６００は基板Ｗ処理過程で発生する不純物を基板処理装置１０００の外部に排気することができる。排気部６００は処理空間２１２内に供給された工程ガスを外部に排気することができる。排気部６００は排気ライン６０２及び減圧部材６０４を含むことができる。排気ライン６０２はハウジング２１０の底面に形成された排気ホール２１４と連結されることができる。また、排気ライン６０２は減圧を提供する減圧部材６０４と連結されることができる。これによって、減圧部材６０４は処理空間２１２に減圧を提供することができる。減圧部材６０４はポンプである。減圧部材６０４は処理空間２１２に残留するプラズマ及び不純物をハウジング２１０の外部に排出することができる。また、減圧部材６０４は処理空間２１２の圧力を既設定された圧力に維持するように減圧を提供することができる。

図３は本発明の一実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。図３を参照すれば、プラズマチャンバー４１０の内壁には第１コーティング膜Ｃ１が提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁上に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁全体に同一な厚さに提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含むことができる。第１コーティング膜Ｃ１は大気圧プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐａｒｙ、ＡＰＳ）方法でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。しかし、これに限定されることではなく、第１コーティング膜Ｃ１はエアロゾル方式又はコールドスプレー方式でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。

図４は図３のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。図４を参照すれば、プラズマチャンバー４１０が有するプラズマ発生空間４１２ではプラズマＰが発生されることができる。具体的に、プラズマ発生空間４１２に工程ガスが供給されることができる。プラズマ発生空間４１２に供給された工程ガスはアンテナ４３２が形成する電気場によってプラズマＰ状態に励起されることができる。プラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、プラズマＰは側方向に運動することができる。また、プラズマＰは相対的にプラズマチャンバー４１０の上部領域及び／又は下部領域に向かう方向に運動することができる。これはプラズマチャンバー４１０の上部領域と対応する高さにアンテナ４３２の一端が提供され、プラズマチャンバー４１０の下部領域と対応する高さにアンテナ４３２の他端が提供されるためである。具体的に、アンテナ４３２の一端には電源４３４が連結される。アンテナ４３２の他端は接地される。これによって、アンテナ４３２の一端及び／又は他端はアンテナ４３２の他の領域より電位値が大きい。したがって、プラズマ発生空間４１２に残留するプラズマＰは相対的にプラズマチャンバー４１０の中央領域よりプラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域に向かう方向に運動するようになる。

プラズマチャンバー４１０に複数回巻かれているアンテナ４３２を利用してプラズマＰを発生させる誘導結合プラズマ装置の場合には、発生されたプラズマＰがプラズマチャンバー４１０の内壁に向かう方向に運動するようになる。これによって、プラズマチャンバー４１０はプラズマＰとの化学的反応のみならず、プラズマＰがプラズマチャンバー４１０と衝突しながら、印加する物理的他力によっても蝕刻される。即ち、チャンバーがプラズマＰによって蝕刻される問題は容量結合プラズマ装置より誘導結合プラズマ装置でさらに著しく発生する。一般的にはこのような問題を最小化するためにチャンバーの内壁にイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）をコーティングする方法が利用されている。しかし、イットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）コーティングはフルオリンを含む工程ガスが適用される場合、コーティング膜のその自体が蝕刻されてパーティクルを発生させる。即ち、イットリウムオキサイド（Ｙ２Ｏ３）コーティング膜はパーティクル（Ｐａｒｉｔｃｌｅ）発生抑制能力が低下される。

しかし、本発明の一実施形態によれば、プラズマチャンバー４１０の内壁にフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含む第１コーティング膜Ｃ１が提供される。フッ化イットリウム（ＹＦ_３）はイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）と比較する時、パーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）発生抑制能力が高い。これによって、プラズマチャンバー４１０内でパーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生することを最小化することができる。このようなパーティクル発生の抑制効果は上述したような理由で誘導結合プラズマ装置でさらに大きい。

図５は本発明の他の実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。図５を参照すれば、プラズマチャンバー４１０の内壁には第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２が提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２は互いに異なる材質で提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の内壁上に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１は第２コーティング膜Ｃ２上に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の厚さの和はプラズマチャンバー４１０の内壁全体領域で同一に提供されることができる。また、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の接合性は第１コーティング膜Ｃ１とプラズマチャンバー４１０の接合性より大きいことができる。また、第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数の差は第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数と第１コーティング膜Ｃ１の熱膨張係数の差より小さいことができる。第１コーティング膜Ｃ１はフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含むことができる。また、第２コーティング膜Ｃ２はイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含むことができる。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２は大気圧プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐａｒｙ、ＡＰＳ）方法でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。しかし、これに限定されることではなく、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２はエアロゾル方式又はコールドスプレー方式でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。

図６は図５のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。図６を参照すれば、上述した内容と同一又は類似な理由でプラズマ発生空間４１２内のプラズマＰは側方向に運動することができる。また、プラズマ発生空間４１２内のプラズマＰはプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、相対的にプラズマチャンバー４１０の上部領域及び／又は下部領域に向かう方向に運動することができる。第１コーティング膜Ｃ１は第２コーティング膜Ｃ２上に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はパーティクル抑制能力が高いフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含むことができる。即ち、第１コーティング膜Ｃ１はプラズマ発生空間４１２のプラズマＰと直接的に衝突するようになる。しかし、第１コーティング膜Ｃ１は上述したうにパーティクル抑制能力が優秀であるので、プラズマ発生空間４１２でパーティクルが発生することを最小化することができる。

また、第１コーティング膜Ｃ１がプラズマチャンバー４１０上に提供される場合、プラズマＰを発生させる過程で第１コーティング膜Ｃ１が損傷されるか、或いは第１コーティング膜Ｃ１がプラズマチャンバー４１０から離脱されることができる。例えば、プラズマチャンバー４１０が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供され、第１コーティング膜Ｃ１がフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含むように提供される場合、第１コーティング膜Ｃ１の熱膨張係数とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数の差が大きい。プラズマ発生空間４１２でプラズマＰを発生させながら、熱が発生される。このような熱によって、第１コーティング膜Ｃ１とプラズマチャンバー４１０は熱変形される。第１コーティング膜Ｃ１とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数差が大きい場合、第１コーティング膜Ｃ１が熱変形される程度とプラズマチャンバー４１０が熱変形される程度が異なる。これによって、第１コーティング膜Ｃ１は熱変形によってプラズマチャンバー４１０から離脱されることができる。

しかし、本発明の他の実施形態では第２コーティング膜Ｃ２がプラズマチャンバー４１０上に提供される。また、第１コーティング膜Ｃ１は第２コーティング膜Ｃ２上に提供される。この時、第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数の差は第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数と第１コーティング膜Ｃ１の熱膨張係数の差より小さい。例えば、第１コーティング膜Ｃ１がフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含み、第２コーティング膜Ｃ２がイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含み、プラズマチャンバー４１０が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供される場合、第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数の差は第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数と第１コーティング膜Ｃ１の熱膨張係数の差より小さい。第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数はプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数と同一又は類似することができる。即ち、第２コーティング膜Ｃ２が熱変形される程度はプラズマチャンバー４１０が熱変形される程度と同一又は類似である。したがって、熱変形によって第２コーティング膜Ｃ２がプラズマチャンバー４１０から離脱される問題を最小化することができる。

また、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の接合性は第１コーティング膜Ｃ１とプラズマチャンバー４１０の接合性より大きい。例えば、第１コーティング膜Ｃ１がフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含み、第２コーティング膜Ｃ２がイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含み、プラズマチャンバー４１０が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供される場合、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の接合性は第１コーティング膜Ｃ１とプラズマチャンバー４１０の接合性より大きい。これによって、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の熱変形程度が互いに異なっても、第１コーティング膜Ｃ１が第２コーティング膜Ｃ２から離脱することを最小化することができる。

図７は本発明のその他の実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。図７を参照すれば、プラズマチャンバー４１０の内壁には第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２が提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の内壁上に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１は第２コーティング膜Ｃ２上に提供されることができる。

また、第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、プラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域に提供される厚さがプラズマチャンバー４１０の中央領域に提供される厚さより厚い。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の厚さの和はプラズマチャンバー４１０の内壁全体領域で同一に提供されることができる。また、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の接合性は第１コーティング膜Ｃ１とプラズマチャンバー４１０の接合性より大きい。また、第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数の差は第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数と第１コーティング膜Ｃ１の熱膨張係数の差より小さい。第１コーティング膜Ｃ１はフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含むことができる。また、第２コーティング膜Ｃ２はイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含むことができる。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２は大気圧プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐａｒｙ、ＡＰＳ）方法でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。しかし、これに限定されることではなく、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２はエアロゾル方式又はコールドスプレー方式でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。

図８は図７のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。図８を参照すれば、上述した内容と同一又は類似な理由でプラズマ発生空間４１２内のプラズマＰは側方向に運動することができる。また、プラズマ発生空間４１２内のプラズマＰはプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、相対的にプラズマチャンバー４１０の上部領域及び／又は下部領域に向かう方向に運動することができる。これによって、プラズマＰによる第１コーティング膜Ｃ１の蝕刻はプラズマチャンバー４１０の中央領域よりプラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域でさらに多く行われることができる。

仮に、第１コーティング膜Ｃ１の厚さと第２コーティング膜Ｃ２の厚さが互いに同一に提供される場合、プラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域に提供される第１コーティング膜Ｃ１が全て蝕刻されれば、プラズマチャンバー４１０を交替するか、又はプラズマチャンバー４１０に再びコーティング膜をコーティングしなければならない。しかし、本発明の他の実施形態によれば、プラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域に提供される第１コーティング膜Ｃ１の厚さが厚く提供される。即ち、プラズマＰとの衝突が頻繁なプラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域にパーティクル抑制能力及び内プラズマ性が高い第１コーティング膜Ｃ１の厚さを厚くして、プラズマチャンバー４１０の使用寿命をさらに増加させることができる。図７と図８で説明している本発明の他の実施形態のその他の効果は上述した実施形態の効果と同一又は類似であるので、詳細な説明は省略する。

図９は本発明のその他の実施形態によるプラズマチャンバーの形状を示す図面である。図９を参照すれば、プラズマチャンバー４１０の内壁には第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２が提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の内壁を覆うことができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の内壁上に提供されることができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の内壁上に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１の厚さはプラズマチャンバー４１０の内壁全体領域で同一に提供されることができる。第２コーティング膜Ｃ２の厚さはプラズマチャンバー４１０の内壁全体領域で同一に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２の厚さは互いに同一に提供されることができる。第１コーティング膜Ｃ１はプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、プラズマチャンバー４１０の上部領域及び下部領域に提供されることができる。第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、プラズマチャンバー４１０の中央領域に提供されることができる。

また、第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数とプラズマチャンバー４１０の熱膨張係数の差は第２コーティング膜Ｃ２の熱膨張係数と第１コーティング膜Ｃ１の熱膨張係数の差より小さいことができる。第１コーティング膜Ｃ１はフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含むことができる。また、第２コーティング膜Ｃ２はイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含むことができる。第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２は大気圧プラズマ溶射（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐａｒｙ、ＡＰＳ）方法でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。しかし、これに限定されることではなく、第１コーティング膜Ｃ１と第２コーティング膜Ｃ２はエアロゾル方式又はコールドスプレー方式でプラズマチャンバー４１０の内壁にコーティングされることができる。

図１０は図９のプラズマチャンバーで発生されたプラズマが流動する形状を示す図面である。図１０を参照すれば、上述した内容と同一又は類似な理由でプラズマ発生空間４１２内のプラズマＰは側方向に運動することができる。また、プラズマ発生空間４１２内のプラズマＰはプラズマチャンバー４１０の正断面から見る時、相対的にプラズマチャンバー４１０の上部領域及び／又は下部領域に向かう方向に運動することができる。また、プラズマ発生空間４１２の温度はプラズマチャンバー４１０の上部領域及び／又は下部領域より中央領域がさらに高い。本発明の他の実施形態によれば、第１コーティング膜Ｃ１をプラズマチャンバー４１０の上部領域と下部領域上に提供する。また、第２コーティング膜Ｃ２はプラズマチャンバー４１０の中央領域上に提供する。即ち、プラズマチャンバー４１０の上部領域及び／又は下部領域はプラズマＰとの衝突が頻繁な領域であるので、第１コーティング膜Ｃ１をプラズマチャンバー４１０の上部領域と下部領域上に提供して、パーティクルが発生することを最大に抑制することができる。また、プラズマチャンバー４１０の中央領域は温度が最も高い領域であるので、プラズマチャンバー４１０と熱膨張係数が類似な第２コーティング膜Ｃ２をプラズマチャンバー４１０の中央領域上に提供する。これによって、第２コーティング膜Ｃ２が熱変形されてもプラズマチャンバー４１０から離脱されることを最小化することができる。図９と図１０で説明している本発明のその他の実施形態のその他の効果は上述した実施形態の効果と同一又は類似であるので、詳細な説明は省略する。

上述した実施形態はプラズマを利用して基板を処理する装置に多様に適用されることができる。例えば、上述した実施形態はプラズマを利用してアッシング工程、蒸着工程、蝕刻工程、又はクリーン工程を遂行する多様な装置に同一又は類似に適用されることができる。

また、上述した例では第１コーティング膜Ｃ１がフッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含み、第２コーティング膜Ｃ２がイットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含むことを例として説明したが、これに限定されることではない。例えば、第１コーティング膜Ｃ１はフッ化イットリウム、イットリウムオキサイド、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ）の中でいずれか１つを含み、第２コーティング膜Ｃ２はフッ化イットリウム、イットリウムオキサイド、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ）の中で他の１つを含むことができる。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、前述した内容は本発明の好ましい実施形態を例として説明することであり、本発明は多様な他の組合、変更、及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析されなければならない。

２００ 工程処理部
４００ プラズマ発生部
４１０ プラズマチャンバー
Ｃ１第１コーティング膜
Ｃ２ 第２コーティング膜

Claims (15)

1. 基板を処理する装置において、
   基板に対する処理が遂行される処理空間を提供する工程処理部と、
   工程ガスを放電させてプラズマを生成し、前記プラズマを前記処理空間に供給するプラズマ発生部と、を含み、
   前記プラズマ発生部は、
   プラズマ発生空間を有するプラズマチャンバーと、
   前記プラズマチャンバーの外部で前記プラズマチャンバーに複数回巻かれているアンテナと、
   前記プラズマチャンバーの内壁を覆い、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含む第１コーティング膜と、
   前記プラズマチャンバーの内壁を覆う第２コーティング膜と、 が提供され、
   前記第１コーティング膜は、前記第２コーティング膜上に提供され、
   前記プラズマチャンバーの正断面から見る時、前記第１コーティング膜の厚さに関して、前記プラズマチャンバーの上部領域及び下部領域の厚さが前記プラズマチャンバーの中央領域の厚さより厚い 基板処理装置。
2. 前記第２コーティング膜は、 イットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含む請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記プラズマチャンバーの内壁全体領域で、前記第１コーティング膜と前記第２コーティング膜の厚さの和は同一である請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記アンテナは、
   誘導結合型プラズマアンテナであり、
   前記アンテナの一端には前記アンテナで電力を印加する電源が連結され、
   前記アンテナの他端は接地される請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
5. 前記アンテナの前記一端と前記他端は、前記プラズマチャンバーの前記正断面から見る時、前記プラズマチャンバーの前記上部領域と前記下部領域の各々に対応される高さに提供される請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記プラズマ発生部は、
   前記プラズマ発生空間に工程ガスを供給するガス供給ユニットを含み、
   前記工程ガスは、
   フルオリン（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）及び／又はハイドロゲン（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を含む請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
7. 前記プラズマチャンバーは、
   酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供される請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
8. 前記プラズマ発生部は、
   前記プラズマチャンバーの下部に配置され、前記プラズマチャンバーで発生されたプラズマを拡散させる拡散空間を有する拡散チャンバーをさらに有する請求項１乃至請求項３のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
9. プラズマを利用して基板を処理する装置において、
   チャンバーと、
   前記チャンバー内に工程ガスを供給するガス供給ユニットと、
   前記チャンバー内でプラズマを発生させるプラズマソースと、
   前記チャンバーの内壁を覆う第１コーティング膜と、
   前記チャンバーの内壁を覆い、前記第１コーティング膜と異なる材質で提供される第２コーティング膜を含み、
   前記第２コーティング膜は、前記チャンバーの内壁上に提供され、
   前記第１コーティング膜は、前記第２コーティング膜上に提供され、
   前記チャンバーの正断面から見る時、前記第１コーティング膜の厚さに関して、前記チャンバーの上部領域及び下部領域に提供される厚さが前記チャンバーの中央領域に提供される厚さより厚い 基板処理装置。
10. 前記チャンバーの内壁全体領域で前記第１コーティング膜と前記第２コーティング膜の厚さの和は同一である請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記チャンバーは、
    前記プラズマを発生させるプラズマチャンバーであり、
    前記プラズマチャンバーの外部には前記プラズマチャンバーに複数回巻かれているアンテナが提供される請求項９または１０に記載の基板処理装置。
12. 前記アンテナは、
    誘導結合型プラズマアンテナであり、
    前記アンテナの一端には前記アンテナで電力を印加する電源が印加され、
    前記アンテナの他端は接地される請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記第１コーティング膜は、
    フッ化イットリウム（ＹＦ_３）を含み、
    前記第２コーティング膜は、
    イットリウムオキサイド（Ｙ_２Ｏ_３）を含む請求項９乃至請求項１１のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
14. 前記チャンバーは、
    酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材質で提供される請求項１３に記載の基板処理装置。
15. 前記工程ガスは、
    フルオリン（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）及び／又はハイドロゲン（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）を含む請求項９または１０に記載の基板処理装置。
    

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