KR100819020B1 - Apparatus of treating substrate using plasma - Google Patents

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KR100819020B1
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이기영
김형준
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세메스 주식회사
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Abstract

A plasma processing apparatus is provided to easily ignite a plasma in a process chamber by applying a DC power to a first coil disposed in an upper portion of the process chamber. A plasma process is performed in a process chamber(200), and a plasma generator(300) applies an electric field to one side of the process chamber to generate the plasma in the process chamber. A plasma ignition part(400) is disposed in the upper portion of the process chamber to ignite the plasma, and has a first coil(410) evenly disposed on the entire surface of the upper portion of the process chamber and a DC power applying part(420) applying a DC power to the first coil. The plasma generator has a second coil(310) enclosing the side of the process chamber, and an RF power applying member(320) applying an RF power to the second coil.

Description

플라즈마 처리 장치{APPARATUS OF TREATING SUBSTRATE USING PLASMA} Plasma treatment device {APPARATUS OF TREATING SUBSTRATE USING PLASMA}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다. 1 is a configuration diagram schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 6은 도 1의 제2 코일의 형상에 관한 실시예들을 간략하게 나타낸 도면들이다. 2 to 6 are views briefly showing embodiments of the shape of the second coil of FIG. 1.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다. 7 is a schematic view showing a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 8은 도 7에 도시된 필터부에 관한 일 실시예를 설명하기 위한 회로도이다. FIG. 8 is a circuit diagram for describing an exemplary embodiment of the filter unit illustrated in FIG. 7.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 플라즈마 처리 장치 200 : 공정 챔버100: plasma processing apparatus 200: process chamber

210 : 기판지지 부재 220 : 기판 가열 부재210: substrate support member 220: substrate heating member

300 : 플라즈마 생성부 310 : 제2 코일300: plasma generating unit 310: second coil

320 : 고주파 전원 인가부 330 : 정합 회로부320: high frequency power supply unit 330: matching circuit unit

400 : 플라즈마 점화부 410 : 제1 코일400: plasma ignition unit 410: first coil

420 : 직류 전원 인가부 500 : 필터부420: DC power supply unit 500: filter unit

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 공정을 진행하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus for performing a process using plasma.

최근의 반도체 소자로 제조하기 위한 반도체 웨이퍼의 대구경화, 평면 디스플레이 소자로 제조하기 위한 유리 기판의 대면적화 등에 따라 에칭 처리나 성막 처리를 하는 처리 장치의 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 상기 에칭 처리나 성막 처리를 플라즈마를 이용하여 진행하는 플라즈마 에칭 장치, 플라즈마 증착 장치, 플라즈마 애싱(ashing) 장치 등의 플라즈마 처리 장치에 대한 수요도 증가하고 있는 추세이다. BACKGROUND ART In recent years, the demand for processing apparatuses for etching or film forming has increased due to the large diameter of semiconductor wafers for manufacturing semiconductor devices and the large area of glass substrates for manufacturing flat display devices. For example, the demand for plasma processing apparatuses, such as a plasma etching apparatus, a plasma vapor deposition apparatus, and a plasma ashing apparatus which advances the said etching process and the film-forming process using plasma, is also increasing.

이러한 플라즈마 처리 장치에 사용되는 플라즈마 소스로서, 고주파 용량 결합형 플라즈마 소스, 마이크론파 ECR 플라즈마 소스, 고주파 유도결합형 플라즈마(inductively coupled plasma : 이하 "ICP"라고 함) 소스 등이 있다. 이들 각각은 그 특징에 따라 다양한 처리 공정마다 구분하여 사용된다. Examples of the plasma source used in such a plasma processing apparatus include a high frequency capacitively coupled plasma source, a micron wave ECR plasma source, a high frequency inductively coupled plasma (hereinafter referred to as "ICP") source, and the like. Each of these is used separately for various treatment processes according to its characteristics.

이러한 플라즈마 소스 중에서 고주파 ICP 소스를 구비한 플라즈마 처리 장치는 고주파 안테나와 고주파 전원을 포함한다. 이에 플라즈마는 고주파 안테나와 고주파 전원을 이용하여 수 mTorr의 저압하에서 비교적 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 피처리물에 대해 평면적으로 코일을 배치함으로써 면적이 큰 플라즈마를 용이하게 발생시킬 수 있다. 또한, 공정 챔버 내부가 간단하므로 처리 중에 피처리물 상에 발생되는 이물질을 줄일 수 있다는 장점이 있어서 최근에 널리 사용 되고 있다.Among these plasma sources, a plasma processing apparatus having a high frequency ICP source includes a high frequency antenna and a high frequency power source. Accordingly, the plasma can generate a relatively high density plasma under a low pressure of several mTorr by using a high frequency antenna and a high frequency power source, and can easily generate a large plasma by arranging the coil in planar manner with respect to the workpiece. In addition, since the inside of the process chamber is simple, foreign matters generated on the workpiece during processing can be reduced, and thus, it has been widely used in recent years.

종래의 고주파 ICP 소스를 구비한 플라즈마 처리 장치는 단일 플라즈마 소스로 구성되어 있다. 즉, 고주파 전원 장치에 연결된 고주파 안테나가 공중 챔버 외부에 설치된 단일형으로, 고주파 안테나에 전력을 공급하면 공정 챔버 내부의 가스가 고주파 안테나를 따라 형성된 전자기장의 영향을 받아 플라즈마를 형성한다. Conventional plasma processing apparatus having a high frequency ICP source is composed of a single plasma source. That is, the high frequency antenna connected to the high frequency power supply is a single type installed outside the air chamber. When power is supplied to the high frequency antenna, the gas inside the process chamber is affected by the electromagnetic field formed along the high frequency antenna to form a plasma.

그러나, 현재 개발되는 고주파 ICP 소스를 구비한 플라즈마 처리 장치는 일반적으로 고주파와 상대적으로 높은 전력을 적용하고 있다. 따라서, 플라즈마 정합 범위가 좁아지므로 플라즈마를 한 번에 점화시키는데 어려움이 발생한다. 이에, 고주파 ICP 소스를 구비한 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 점화시키기 위하여 낮은 공정 가스 플로우와 전력을 적용하여 플라즈마를 발생시킨다. 그 후, 단계적으로 공정 가스와 전력을 증가시켜 요구된 환경의 플라즈마를 형성 안정화시키면서 공정을 진행한다. 따라서, 전체적인 공정 시간이 증가하고 생산량(throughput)이 감소하는 문제점이 발생한다. However, currently developed plasma processing apparatuses having a high frequency ICP source generally apply high frequency and relatively high power. Therefore, since the plasma matching range is narrowed, it is difficult to ignite the plasma at one time. Accordingly, a plasma processing apparatus having a high frequency ICP source generates a plasma by applying a low process gas flow and power to ignite the plasma. Thereafter, the process proceeds step by step while increasing the process gas and power to form and stabilize the plasma of the required environment. Therefore, there is a problem in that the overall process time increases and the throughput decreases.

본 발명의 일 목적은 공정 챔버의 상부에 직류 전원이 인가되는 코일을 구비하여 플라즈마 점화가 용이한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that is easy to plasma ignition by providing a coil to which a direct current power is applied to the upper portion of the process chamber.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마 점화 시 고주파 노이즈가 발생하는 것을 방지하기 위한 필터부를 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus having a filter unit for preventing the occurrence of high frequency noise during plasma ignition.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 이용한 공정이 진행되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 일측에서 전계를 제공하여 상기 공정 챔버 내부에 상기 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 생성부 및 상기 플라즈마를 점화시키기 위하여 상기 공정 챔버의 상부에 배치되고, 상기 공정 챔버의 상부 전체 면에 균일하게 배치되는 형상을 갖는 제1 코일, 및 상기 제1 코일에 직류 전원을 인가하는 직류 전원 인가부를 갖는 플라즈마 점화부를 포함한다.Plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is to generate the plasma inside the process chamber by providing an electric field in one side of the process chamber, the process chamber, the process using the plasma A first coil having a shape that is disposed above the process chamber and uniformly disposed on the entire upper surface of the process chamber to ignite the plasma, and a direct current that applies a DC power supply to the first coil; And a plasma ignition unit having a power supply unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 생성부는 상기 공정 챔버의 측면을 감싸도록 배치되는 제2 코일 및 상기 제2 코일에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원 인가부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the plasma generation unit includes a second coil disposed to surround the side surface of the process chamber and a high frequency power applying unit for applying high frequency power to the second coil.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 코일은 나선의 형상, 방사상의 다수의 슬릿이 형성된 원판의 형상, 또는 사각형의 형상을 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first coil may have a shape of a spiral, a shape of a disc in which a plurality of radial slits are formed, or a shape of a rectangle.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 코일에 인가되는 직류 전원의 전압 범위는 1000 내지 2000 V 이다. According to an embodiment of the present invention, the voltage range of the DC power applied to the first coil is 1000 to 2000V.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고주파 전원 인가부와 상기 제2 코일의 사이에 배치된 정합 회로부를 더 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the semiconductor device further includes a matching circuit unit disposed between the high frequency power applying unit and the second coil.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 코일과 상기 직류 전원 인가부의 사이에 배치되어 고주파 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함한다. 상기 필터부는 로우-패스 필터(low-pass filter : LPF)이며, 상기 로우-패스 필터는 OP-AMP로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the filter unit may further include a filter disposed between the first coil and the DC power applying unit to remove high frequency noise. The filter unit may be a low-pass filter (LPF), and the low-pass filter may be configured as an OP-AMP.

이러한 플라즈마 장치에 따르면, 상기 공정 챔버 내에서 플라즈마가 상대적으로 짧은 시간 내에 점화될 수 있으며, 상기 직류 전원 인가부로 고주파 노이즈가 들어오는 것을 방지할 수 있다. According to such a plasma apparatus, the plasma may be ignited within a relatively short time in the process chamber, and high frequency noise may be prevented from entering the DC power applying unit.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 공정 챔버 및 코일 등은 그 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 이하세서 설명하는 플라즈마 처리 장치는 박막 적층 장치, 패터닝을 위한 식각 장치 등에 적용할 수 있다. 그리고, 언급한 적용예 이외에도 플라즈마를 사용하는 처리 장치 모두에 적용할 수 있음은 자명하다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, process chambers, coils, etc., are exaggerated for clarity. The plasma processing apparatus described below can be applied to a thin film lamination apparatus, an etching apparatus for patterning, and the like. In addition, it is obvious that the present invention can be applied to all of the processing apparatuses using plasma in addition to the above-mentioned application examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다. 1 is a configuration diagram schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 공정 챔버(200), 플라즈마 생성부(300) 및 플라즈마 점화부(400)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a plasma processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a process chamber 200, a plasma generating unit 300, and a plasma ignition unit 400.

공정 챔버(200)는 그 내부에 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 공간을 마련한다. 공정 챔버(200) 내부는 유기 박막을 증착시킬 때 진공 상태를 유지하여야한다. 따라서, 공정 챔버(200)는 외부로부터 밀폐되는 구조를 갖고, 그 일측에 진공 펌프(도시되지 않음) 등과 같은 부재가 연결된다.The process chamber 200 provides a process space in which a plasma processing process is performed. The process chamber 200 must maintain a vacuum when the organic thin film is deposited. Therefore, the process chamber 200 has a structure that is sealed from the outside, and a member such as a vacuum pump (not shown) is connected to one side thereof.

공정 챔버(200)는 기판 지지 부재(210), 기판 가열 부재(220)를 포함한다.The process chamber 200 includes a substrate support member 210 and a substrate heating member 220.

기판 지지 부재(210)는 예를 들어, 정전력에 의해 기판(W)을 흡착 지지하는 정전척(electro static chuck : ESC)을 포함한다. 이와 달리, 기계적 클램핑 방식에 의하여 기판(W)을 기판 지지 부재(210)에 고정될 수 있다. 또한, 기판 지지 부재(210)는 진공 압에 의해 기판(W)을 흡착 지지하는 방식의 진공척(vacuun chuck)을 포함할 수 있다. The substrate support member 210 includes, for example, an electrostatic chuck (ESC) that adsorbs and supports the substrate W by electrostatic force. Alternatively, the substrate W may be fixed to the substrate support member 210 by a mechanical clamping method. In addition, the substrate support member 210 may include a vacuum chuck of a method of suction-supporting the substrate W by vacuum pressure.

기판 지지 부재(210)는 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 상하 방향으로 이동이 가능하도록 동작될 수 있다. 이는 기판 지지 부재(210)가 상하 방향으로 이동되어, 기판 지지 부재(210)에 놓은 기판(W)을 보다 균일한 플라즈마 분포를 나타내는 영역에 배치시킬 수 있게 된다. The substrate support member 210 may be operated to be movable in the vertical direction by a driving means (not shown). This allows the substrate support member 210 to be moved in the vertical direction, so that the substrate W placed on the substrate support member 210 can be disposed in a region showing a more uniform plasma distribution.

기판 가열 부재(220)는 기판 지지 부재(210)의 하부에 배치된다. 기판 가열 부재(220)는 기판(W)을 일정 공정 온도로 가열한다. 기판 가열 부재(220)는 예를 들어, 제1 코일과 같은 저항 발열체 등의 다양한 가열 수단을 포함한다. The substrate heating member 220 is disposed below the substrate support member 210. The substrate heating member 220 heats the substrate W to a predetermined process temperature. The substrate heating member 220 includes various heating means such as a resistance heating element such as a first coil.

공정 챔버(200)는 배기구(230), 배기 라인(240) 및 배기 부재(250)를 더 포함한다. 예를 들어, 배기구(230)는 공정 챔버(200)의 바닥면에 배치된다. 배기 라인(240)은 배기구(230)와 연결되며, 배기 부재(250)는 배기 라인(240)과 연결된다. 배기 부재(250)는 예를 들어, 공정 챔버(200)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프 등과 같은 배기 부재를 포함한다. The process chamber 200 further includes an exhaust port 230, an exhaust line 240, and an exhaust member 250. For example, the exhaust port 230 is disposed on the bottom surface of the process chamber 200. The exhaust line 240 is connected to the exhaust port 230, the exhaust member 250 is connected to the exhaust line 240. The exhaust member 250 includes an exhaust member such as, for example, a vacuum pump for maintaining the interior of the process chamber 200 in a vacuum state.

플라즈마 생성부(300)는 공정 챔버(200)의 일측에서 전계를 제공하여 공정 챔버(200) 내부에 상기 플라즈마를 생성시킨다. 플라즈마 생성부(300)는 공정 챔 버(200)의 측면을 감싸도록 배치되는 제2 코일(310) 및 제2 코일(310)에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원 인가부(320)를 포함한다. The plasma generator 300 generates the plasma in the process chamber 200 by providing an electric field at one side of the process chamber 200. The plasma generating unit 300 includes a second coil 310 disposed to surround the side surface of the process chamber 200 and a high frequency power applying unit 320 for applying high frequency power to the second coil 310.

제2 코일(310)은 공정 챔버(200)의 외부에 배치된다. 예를 들어, 제2 코일(310)은 공정 챔버(200)의 외측면을 따라 나선형으로 둘러싼다. 이와 달리 제2 코일(310)은 공정 챔버(200)의 공정 공간에 자기장을 형성할 수 있다면, 공정 챔버(200)의 외측면에 다양한 형태로 배치될 수 있다. The second coil 310 is disposed outside the process chamber 200. For example, the second coil 310 is spirally wrapped along the outer surface of the process chamber 200. Unlike this, if the second coil 310 can form a magnetic field in the process space of the process chamber 200, the second coil 310 may be disposed in various forms on the outer surface of the process chamber 200.

제2 코일(310)은 고주파 전원 인가부(320)로부터 고주파 전원이 인가되면 제2 코일(310)의 제1 코일을 따라 흐르는 전류가 공정 챔버(200)의 공정 공간에 자기장을 형성한다. 이 자기장에 의해 유도 전기장이 형성되며, 공정 챔버(200)에 공급된 반응 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 충분한 에너지를 얻어 플라즈마를 생성한다. When the high frequency power is applied from the high frequency power applying unit 320, the second coil 310 forms a magnetic field in the process space of the process chamber 200 when a current flowing along the first coil of the second coil 310 is applied. The magnetic field forms an induction electric field, and the reaction gas supplied to the process chamber 200 obtains sufficient energy for ionization from the induction electric field to generate a plasma.

고주파 전원 인가부(320)는 제2 코일(310)에 고주파 전원을 인가한다. 구체적으로, 고주파 전원 인가부(320)는 제2 코일(310)의 사이에 배치된 정합 회로부(330)를 통하여 제2 코일(310)에 고주파 전원을 인가한다. 이에 앞에서 언급한 바와 같이, 제2 코일(310)가 고주파 전원에 의해 플라즈마를 발생시키기 위한 유도 자기장을 형성한다. The high frequency power applying unit 320 applies high frequency power to the second coil 310. In detail, the high frequency power applying unit 320 applies the high frequency power to the second coil 310 through the matching circuit unit 330 disposed between the second coils 310. As described above, the second coil 310 forms an induction magnetic field for generating plasma by a high frequency power source.

플라즈마 점화부(400)는 상기 플라즈마를 점화시키기 위하여 공정 챔버(200)의 상부에 배치된 제1 코일(410) 및 제1 코일(410)에 직류 전원을 인가하는 직류 전원 인가부(420)를 갖는다. The plasma ignition unit 400 may include a first coil 410 disposed above the process chamber 200 and a DC power applying unit 420 that applies DC power to the first coil 410 to ignite the plasma. Have

제1 코일(410)은 공정 챔버(200)의 상부에 배치되며, 직류 전원 인가부(420) 는 제1 코일(410)에 직류 전원을 인가한다. The first coil 410 is disposed above the process chamber 200, and the DC power applying unit 420 applies DC power to the first coil 410.

구체적으로, 직류 전원 인가부(420)가 공정 챔버(200)의 상부에 배치된 제1 코일(410)에 높은 직류 전원을 인가할 경우, 제1 코일(410)은 높은 가스 플로우(flow)와 전력에 대응하여 상대적으로 짧은 시간 내에 플라즈마를 점화시킬 수 있다. 즉, 직류 전원 인가부(420)로부터 인가되는 고전압에 의해 제1 코일(410)을 통하여 아크(arc) 방전이 일어난다. 따라서, 아크 방전을 통하여 공정 챔버(200)내에 플라즈마를 상대적으로 짧은 시간 내에 점화시킬 수 있다. 그러므로, 플라즈마 처리 장치(100)는 제2 코일(310)에 상대적으로 낮은 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 원하는 공정 조건에 도달하기 위해 단계적으로 전원의 크기를 증가시키지 않고, 제1 코일(410)에 고전압을 인가하여 공정 챔버(200)내에 플라즈마를 생성시킬 수 있다. In detail, when the DC power applying unit 420 applies high DC power to the first coil 410 disposed above the process chamber 200, the first coil 410 may have a high gas flow. It is possible to ignite the plasma in a relatively short time corresponding to the power. That is, arc discharge occurs through the first coil 410 due to the high voltage applied from the DC power supply unit 420. Therefore, the plasma can be ignited in the process chamber 200 within a relatively short time through arc discharge. Therefore, the plasma processing apparatus 100 applies a relatively high frequency power to the second coil 310 to generate a plasma so that the first coil 410 does not increase in size in order to reach a desired process condition. ) May be applied to generate a plasma in the process chamber 200.

예를 들어, 상기 직류 전원의 전압 범위는 1000 내지 2000 V 이다. 이는 상기 직류 전원의 전압 범위가 1000 미만인 경우, 아크 방전이 일어나기 어려우므로 플라즈마가 점화되기 어렵다. 또한, 직류 전원 인가부(420)가 2000 V 이상의 고전압을 인가하는 경우, 직류 전원 인가부(420)에 대한 비용이 증가하거나 효율성이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 직류 전원 인가부(420)가 인가는 직류 전원의 전압 범위는 1000 내지 2000 V 인 것이 바람직하다. 다만, 상기 직류 전원의 전압 범위는 공정의 종류, 공정 챔버(200)의 크기 및 종류, 및 공정 시간 등의 다양한 공정 조건에 따라 달라질 수 있다.For example, the voltage range of the DC power supply is 1000 to 2000 V. This is because when the voltage range of the DC power supply is less than 1000, since arc discharge is difficult to occur, plasma is difficult to ignite. In addition, when the DC power applying unit 420 applies a high voltage of 2000 V or more, the cost for the DC power applying unit 420 may be increased or the efficiency may be reduced. Therefore, the voltage range of the DC power applied by the DC power applying unit 420 is preferably 1000 to 2000V. However, the voltage range of the DC power source may vary depending on various process conditions such as the type of the process, the size and type of the process chamber 200, and the process time.

한편, 제1 코일(410)은 공정 챔버(200)의 상부에 배치되어 아크 방전을 일으 킬 수만 있다면, 제1 코일(410)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 제1 코일(410)의 다양한 형상에 대해서는 도 2 내지 도 6을 통하여 상세하게 설명하기로 한다. On the other hand, if the first coil 410 is disposed above the process chamber 200 to cause arc discharge, the shape of the first coil 410 may be variously changed. Various shapes of the first coil 410 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.

도 2 내지 도 6은 도 1의 제1 코일의 형상에 관한 실시예들을 나타낸 도면이다. 2 to 6 illustrate embodiments of the shape of the first coil of FIG. 1.

전술한 바와 같이, 제1 코일(410)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 그 하나의 예로 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 코일(410)은 나선의 형상을 갖는다. 다른 하나의 예로 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 코일(410)은 꾸불꾸불한 파형의 형상을 갖는다. 또 다른 하나의 예로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 코일(410)은 사각형으로 감긴 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 코일(410)은 창문의 형상을 가질 수 있다. 또 다른 하나의 예로 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 코일(410)은 가운데에 원의 형상을 가지며, 상기 원을 중심으로 외부의 방향으로 휘어져 가는 형상을 가진다. 또 다른 하나의 예로 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(410)은 방사상의 다수의 슬릿이 형성된 원판의 형상을 갖는다.As described above, the first coil 410 may have various shapes, and as one example thereof, as illustrated in FIG. 2, the first coil 410 has a spiral shape. As another example, as shown in FIG. 3, the first coil 410 has a wavy shape. As another example, as shown in FIG. 4, the first coil 410 has a shape wound in a quadrangle. For example, the first coil 410 may have a shape of a window. As another example, as shown in FIG. 5, the first coil 410 has a circle shape in the center thereof, and has a shape that is bent in an external direction about the circle. As another example, as shown in FIG. 6, the first coil 410 has a shape of a disc in which a plurality of radial slits are formed.

앞에서 언급한 바와 같이, 제1 코일(410)의 형상은 공정 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 도 2 내지 도 6의 형상에 한정되지 않는다. 즉, 제1 코일(410)의 형상은 공정 챔버(200)의 상부 전체 면에 균일하게 배치되는 형상을 가진다. 이는 제1 코일(410)에 높은 직류 전원이 인가될 경우, 공정 챔버(200) 내에서 전체적으로 균일한 아크 방전이 일어날 수 있도록 하기 위함이다. As mentioned above, the shape of the first coil 410 may be variously changed according to process conditions, and is not limited to the shape of FIGS. 2 to 6. That is, the shape of the first coil 410 has a shape that is uniformly disposed on the entire upper surface of the process chamber 200. This is to allow a uniform arc discharge to occur in the process chamber 200 when a high DC power is applied to the first coil 410.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 간략하게 나타낸 구성도이며, 도 8은 도 7에 도시된 필터부에 관한 일 실시예를 설명하기 위한 회로도이다. 도 7에 도시된 플라즈마 처리 장치는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치와 비교하여, 필터부가 추가되는 것을 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하고 차이점만 설명하기로 한다. FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the filter unit illustrated in FIG. 7. The plasma processing apparatus shown in FIG. 7 is substantially the same except that the filter unit is added, compared to the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and thus, the detailed description thereof will be omitted and only the differences will be described.

도 7 및 도 8을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(100)는 제1 코일(410)과 직류 전원 인가부(420) 사이에 배치된 필터부(500)를 더 포함한다.7 and 8, the plasma processing apparatus 100 further includes a filter unit 500 disposed between the first coil 410 and the DC power applying unit 420.

필터부(500)는 직류 전원 인가부(420)에 대한 노이즈를 제거한다. 즉, 필터부(500)는 공정 챔버 내부에 플라즈마 발생 시, 고주파 노이즈가 직류 전원 인가부(420)에 들어오는 것을 필터링한다. 구체적으로, 제2 코일(310)에 고주파 전원 인가부(320)로부터 고주파 전원이 인가되고, 공정 챔버(200)의 상부에 배치된 제1 코일(410)에 직류 전원 인가부(420)로부터 높은 직류 전원이 인가되는 경우, 공정 챔버(200) 내부에 플라즈마가 발생한다. 이때, 제1 코일(410) 및 직류 전원 인가부(420)는 단지 플라즈마를 점화시키는 역할을 한다. 예를 들어, 플라즈마가 발생하는 경우, 공정 챔버(200)로부터 직류 전원 인가부(420)로 고주파 노이즈가 들어올 수 있다. 따라서, 필터부(500)을 제1 코일(410)과 직류 전원 인가부(420)의 사이에 배치함으로써, 고주파 노이즈가 직류 전원 인가부(420)로 들어오는 것을 방지할 수 있다.The filter unit 500 removes the noise of the DC power applying unit 420. That is, the filter unit 500 filters high frequency noise coming into the DC power supply unit 420 when plasma is generated in the process chamber. Specifically, high frequency power is applied to the second coil 310 from the high frequency power applying unit 320 and high from the DC power applying unit 420 to the first coil 410 disposed above the process chamber 200. When DC power is applied, plasma is generated in the process chamber 200. At this time, the first coil 410 and the DC power supply 420 only serves to ignite the plasma. For example, when plasma is generated, high frequency noise may enter the DC power supply unit 420 from the process chamber 200. Therefore, by arranging the filter unit 500 between the first coil 410 and the DC power applying unit 420, it is possible to prevent the high frequency noise from entering the DC power applying unit 420.

필터부(500)는 예를 들어, 로우-패스(low-pass)를 포함한다. 로우-패스 필터는 예를 들어, OP-AMP(510)를 이용한 구성된 능동 필터를 포함한다. 구체적으로, OP-AMP(510)의 정입력단은 접지되고, OP-AMP(510)의 부입력단은 제1 저항(R1)을 통하여 입력 전압(VC)과 연결된다. 또한, OP-AMP(510)의 피드백단은 제2 저항(R2)와 커패시터(C)가 병렬로 연결되어 부입력단과 연결되며, OP-AMP(510)의 출력단은 출력 전압(VO)과 연결된다. 이 경우, 고주파 노이즈가 입력될 경우, OP-AMP(510)의 출력 전압이 0 V가 되므로, 고주파 노이즈가 직류 전원 인가부(420)로 들어오는 것을 필터링한다.The filter unit 500 includes a low-pass, for example. The low-pass filter includes, for example, an active filter configured using the OP-AMP 510. Specifically, the positive input terminal of the OP-AMP 510 is grounded, and the negative input terminal of the OP-AMP 510 is connected to the input voltage VC through the first resistor R1. In addition, the feedback terminal of the OP-AMP 510 is connected to the negative input terminal by connecting the second resistor R2 and the capacitor C in parallel, and the output terminal of the OP-AMP 510 is connected to the output voltage VO. do. In this case, when the high frequency noise is input, since the output voltage of the OP-AMP 510 becomes 0 V, the high frequency noise is filtered into the DC power supply unit 420.

이와 달리, 로우-패스 필터는 저항, 인덕터 및 커패시터로 간단하게 구성될 수 있다. 만일 로우-패스 필터가 수동 소자인 저항, 인덕터 및 커패시터로 구성된 수동 필터인 경우, 다양한 형태의 로우-패스를 설계할 수 있다. 다만, 로우-패스 필터가 수동 필터인 경우, 임피던스 매칭, 증폭을 할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. Alternatively, the low-pass filter can be simply composed of resistors, inductors and capacitors. If the low-pass filter is a passive filter consisting of resistors, inductors and capacitors, which are passive components, various types of low-pass can be designed. However, when the low-pass filter is a passive filter, impedance matching and amplification may not be possible.

또한, 필터부(500)는 고주파 노이즈를 제거할 수 있다면, 다양한 필터를 포함할 수 있다. 즉, 필터부(500)는 로우-패스 필터가 아닌, 밴드-패스 필터 등을 포함할 수 있다. In addition, the filter unit 500 may include various filters as long as it can remove high frequency noise. That is, the filter unit 500 may include a band-pass filter, but not a low-pass filter.

따라서, 플라즈마 처리 장치(100)는 제1 코일(410)과 직류 전원 인가부(420) 사이에 필터부(500)를 배치함으로써, 플라즈마 발생 시의 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 나아가 플라즈마 처리 장치(100)의 전체적인 안정성을 향상시킬 수 있다. Therefore, the plasma processing apparatus 100 may remove the high frequency noise during plasma generation by disposing the filter unit 500 between the first coil 410 and the DC power supply unit 420. Furthermore, overall stability of the plasma processing apparatus 100 may be improved.

이와 같은 플라즈마 처리 장치에 따르면, 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버의 상부에 배치된 제1 코일 및 플라즈마 점화를 위해 제1 코일에 직류 전원을 인가하는 직류 전원 인가부를 포함한다. 따라서, 제1 코일에 직류 전원을 인가하여, 공정 챔버 내부에 플라즈마를 상대적으로 짧은 시간 내에 용이하게 발생시킬 수 있다. 따라서, 전체적인 공정 시간이 감소되며, 나아가 플라즈마 처리 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 공정에서 생산성 및 효율성이 크게 향상될 수 있다.According to such a plasma processing apparatus, the plasma processing apparatus includes a first coil disposed above the process chamber and a direct current power applying unit for applying direct current power to the first coil for plasma ignition. Therefore, by applying a DC power supply to the first coil, it is possible to easily generate a plasma within the process chamber in a relatively short time. Therefore, overall process time can be reduced, and furthermore, productivity and efficiency can be greatly improved in the manufacturing process of the semiconductor device using a plasma processing apparatus.

또한, 플라즈마 처리 장치는 제1 코일과 직류 전원 인가부의 사이에 배치되는 필터부를 더 포함한다. 따라서, 플라즈마 발생 시, 필터부는 직류 전원 인가부로 고주파 노이즈가 들어오는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 장치를 포함하는 반도체 장치의 안정성을 향상시킬 수 있다. In addition, the plasma processing apparatus further includes a filter unit disposed between the first coil and the DC power supply unit. Accordingly, when the plasma is generated, the filter unit may prevent high frequency noise from entering the DC power supply unit. Therefore, the stability of the semiconductor device including the plasma processing apparatus can be improved.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (8)

플라즈마를 이용한 공정이 진행되는 공정 챔버;A process chamber in which a process using plasma is performed; 상기 공정 챔버의 일측에서 전계를 제공하여 상기 공정 챔버 내부에 상기 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 생성부; 및A plasma generator configured to provide an electric field at one side of the process chamber to generate the plasma inside the process chamber; And 상기 플라즈마를 점화시키기 위하여 상기 공정 챔버의 상부에 배치고, 상기 공정 챔버의 상부 전체 면에 균일하게 배치되는 형상을 갖는 제1 코일, 및 상기 제1 코일에 직류 전원을 인가하는 직류 전원 인가부를 갖는 플라즈마 점화부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.It is disposed above the process chamber to ignite the plasma, and has a first coil having a shape uniformly disposed on the entire upper surface of the process chamber, and a direct current power applying unit for applying a DC power to the first coil Plasma processing apparatus comprising a plasma ignition unit. 제1 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부는The method of claim 1, wherein the plasma generating unit 상기 공정 챔버의 측면을 감싸도록 배치되는 제2 코일; 및A second coil disposed to surround a side of the process chamber; And 상기 제2 코일에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a high frequency power applying unit for applying high frequency power to the second coil. 제1 항에 있어서, 상기 제1 코일은 나선의 형상, 방사상의 다수의 슬릿이 형성된 원판의 형상, 또는 사각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the first coil has a spiral shape, a disc shape having a plurality of radial slits, or a rectangular shape. 제1 항에 있어서, 상기 제1 코일에 인가되는 직류 전원의 전압 범위는 1000 내지 2000 V 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.2. The plasma processing apparatus of claim 1, wherein a voltage range of the DC power applied to the first coil is 1000 to 2000 V. 3. 제1 항에 있어서, 상기 고주파 전원 인가부와 상기 제2 코일의 사이에 배치된 정합 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 1, further comprising a matching circuit disposed between the high frequency power applying unit and the second coil. 제1 항에 있어서, 상기 제1 코일과 상기 직류 전원 인가부의 사이에 배치되어 고주파 노이즈를 제거하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 1, further comprising a filter unit disposed between the first coil and the DC power applying unit to remove high frequency noise. 제6 항에 있어서, 상기 필터부는 로우-패스 필터(low-pass filter : LPF)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 6, wherein the filter unit is a low-pass filter (LPF). 제7 항에 있어서, 상기 로우-패스 필터는 OP-AMP로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.8. The plasma processing device of claim 7, wherein the low-pass filter comprises an OP-AMP.
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