KR100969520B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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안승규
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 이 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부, 제1 전원부와 직렬 연결되는 제1 정합회로부, 진공을 형성하는 챔버부, 제 1 정합회로부와 전기적으로 연결되고 챔버부 내부에 배치되는 전극부, 전극부의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본층(diamond like carbon layer:DLC layer), 및 다이아몬드라이크카본(DLC) 층에서 이온이 입사하여 중성화된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부를 포함한다.
중성빔, 축전결합플라즈마

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{ SUBSTRATE TREATMNET APPARATUS AND SUBSTRATE TREATMNET METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 중성빔을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은 과학기술부의 테라급 나노소자 사업단의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: M103KC010008-08K0301-00820, 과제명: 나노공정을 위한 중성빔 및 플라즈마 특성 연구].
플라즈마를 통한 식각 (Etching)이나 증착 (PECVD : Plasma Enhanced - Chemical Vapor Deposition)등의 기판 처리에 있어서, 플라즈마에 의한 차지업 (Charge-up) 손상이 심각한 문제이다. 중성빔을 이용한 기판 표면 처리는 대전된 입자를 사용하지 않기 때문에 전혀 차지 업(charge up) 손상이 문제되지 않는다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 중성빔의 에너지를 제어 할 수 있고, 고선속(high flux) 중성 빔을 이용하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 중성빔의 에너지를 제어 할 수 있고, 고선속(high flux) 중성 빔을 이용하는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부, 상기 제1 전원부와 직렬 연결되는 제1 정합회로부, 진공을 형성하는 챔버부, 상기 제 1 정합회로부와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부 내부에 배치되는 전극부, 상기 전극부의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본층(diamond like carbon layer:DLC layer), 및 상기 다이아몬드라이크카본(DLC) 층으로부터 중성화된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중성빔 추출부는 그래파이트(graphite)로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중성빔 추출부는 접지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중성빔 추출부는 개구부를 포함하되, 상기 개구부는 관통홀 형태 또는 슬릿 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 관통홀 또는 상기 슬릿은 테이퍼(taper) 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전원부는 조화파(harmonic wave)를 출력하되, 상기 제1 전원부의 주파수는 30 MHz 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, RF 전력을 공급하는 제2 전원부, 및 상기 제2 전원부와 직렬 연결되는 제2 정합회로부를 더 포함하되, 상기 제2 정합회로부는 상기 전극부에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전원부의 주파수는 상기 제2 전원부의 주파수와 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 전원부의 주파수는 2Mhz 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극부는 상기 중성빔 추출부와 마주보는 표면에 요철부를 더 포함하고, 상기 요철부는 할로우 케이드 방전을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버부에 인접하여 배치된 예비 챔버부를 더 포함하되, 상기 예비 챔버부는 상기 챔버부에 활성종 및/또는 플라즈마를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판 처리부를 더 포함하되, 상기 기판 처리부는 기판을 지지하는 기판 홀더를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 처리부는 회전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 반도체, 유리, 금속, 플라스틱 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중성빔 추출부는 회전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, RF 전력을 공급하는 제2 전원부, 상기 제2 전원부와 직렬 연결되는 제2 정합회로부, 및 상기 제2 정합회로부와 전기적으로 연결된 유도 코일부를 더 포함하되, 기 유도 코일부는 유도 결합 플라즈마를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버부는 챔버 하부 몸체, 상기 챔버 하부 몸체 상에 배치된 챔버 상부 몸체, 및 상기 챔버 상부 몸체 상에 배치된 챔버 상판을 포함하되, 상기 유도 코일부는 상기 챔버 상부 몸체의 외측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 진공을 형성하는 챔버부 내에 기판을 로딩하는 단계, 상기 챔버부 내에 공정 가스를 주입하는 단계, 상기 챔버부에 축전 결합 플라즈마를 형성하는 전극부의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본층을 이용하여 중성빔을 형성하는 단계, 개구부를 포함하는 중성빔 추출부를 이용하여 상기 중성빔을 추출하는 단계, 및 상기 중성빔을 이용하여 기판을 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극부에 평평도(flatness)가 우수한 DLC(Diamond-Like Carbon)층을 형성한다. RF 전력을 상기 전극부에 인가하면, 축전결합 플라즈마가 발생한다. RF 전력의 주파수가 30 Mhz 이상을 인가하면, 낮은 에너지이고 선속의 증가한 중성빔이 생성될 수 있다. 축전 결합 플라즈마를 이용하므로, 다른 중성빔 생성 장치에 비해 장치의 간결성을 확보하고 있어 여러 대면적 공 정에 적용하기가 유리하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 기판 처리 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부(112), 상기 제1 전원부(112)와 직렬 연결되는 제1 정합회로부(172), 진공을 형성하는 챔버부(100), 상기 제 1 정합회로부(172)와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부(100) 내부에 배치되는 전극부(130), 상기 전극부(130)의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본 층(140, diamond like carbon layer:DLC layer), 및 상기 다이아몬드라이크카본 층(140)에 입사한 이온이 중성화되어 형성된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부(150)를 포함한다.
상기 제1 전원부(112)는 라디오 주파수(radio frequency) 전원일 수 있다. 상기 제1 전원부(112)의 주파수는 30 MHz 이상일 수 있다. 상기 제1 전원부(112)는 가변 주파수 전원일 수 있다. 상기 제1 전원부(112)의 주파수는 30Mhz 내지 500 Mhz 중에서 선택될 수 있다. 상기 DLC층(140)에 입사하는 이온 에너지 또는 이온 에너지 분포는 상기 제1 전원부(112)의 주파수에 의존할 수 있다.
상기 제1 정합회로부(172)는 상기 제1 전원부(112)와 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 상기 제1 정합회로부(112)는 상기 전극부(130)에 최대의 전력을 인가 하도록 임피던스(impedance)를 정합(matching)시킬 수 있다.
상기 챔버부(100)는 챔버 몸체(102) 및 챔퍼 상판(104)을 포함할 수 있다. 상기 챔버 상판(104)은 원판, 또는 다각형판 일 수 있다. 상기 챔버 몸체(102)는 원통형 또는 다각통형일 수 있다. 상기 챔버부(100)는 기판(164)의 형태에 따라 변형될 수 있다. 상기 챔버부(100)는 진공을 형성할 수 있다. 상기 챔버부(100)는 유체 공급부 및 유체 배기부를 포함할 수 있다. 상기 유체 배기부는 진공 펌프와 연결될 수 있다.
상기 전극부(130)는 도전판을 포함할 수 있다. 상기 전극부(130)는 원판형 또는 다각판형일 수 있다. 상기 전극부(130)는 상기 제1 정합회로부(172)에 직렬연결될 수 있다. 상기 전극부(130)는 상기 제1 전원부(112)에서 전력을 공급받아 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 전극부(130)에 의하여 발생하는 플라즈마(190)는 축전결합 플라즈마일 수 있다.
상기 DLC 층(140)은 상기 전극부(130)의 전부 또는 일부에 코팅될 수 있다. 상기 DLC층(140)은 평탄할 수 있다. 상기 플라즈마(190)와 직접 접촉하는 상기 전극부(130)의 표면에 상기 DLC층(140)이 배치될 수 있다. 상기 플라즈마의 이온은 상기 DLC층(140)에 입사하여 중성화될 수 있다. 상기 DLC층(140)의 평평도는 상기 DLC층(140)에 반사하는 중성 빔의 방향에 영향을 미칠 수 있다. 상기 DCL층(140)이 평탄하지 않은 경우, 상기 DCL층(140)으로부터 반사하는 중성 빔은 임의의 방향으로 반사할 수 있다. 상기 DCL층(140)은 상기 DLC층(140)에 입사하는 이온들에 의하여 스퍼터링되지 않을 수 있다.
유전체층(180)은 상기 챔버 상판(104)과 상기 전극부(130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 유전체층(180)은 상기 전극부(130)와 상기 챔버 상판(104) 사이에 플라즈마 발생을 억제할 수 있다. 상기 유전체층(180)은 상기 전극부(130)의 측면 및 하면의 가장자리에 배치되어, 상기 전극부(130)와 상기 챔버 몸체(102) 사이의 방전을 억제할 수 있다. 상기 유전체층(180)은 상기 챔버부(100)와 상기 전극부(130) 사이에 방전을 억제하여, 기생 전력소모를 최소화할 수 있다.
상기 전극부(130)는 축전 결합 플라즈마를 생성할 수 있다. 상기 전극부(130)를 이용한 축전 결합 플라즈마는 유도 결합 플라즈마에 비하여 플라즈마 균일성 및 중성빔의 균일성을 확보할 수 있다. 상기 전극부(130)와 상기 플라즈마(190) 사이에 제1 쉬스(192)가 형성될 수 있다. 상기 전극부(130)에 공급되는 상기 제1 전원부(112)의 주파수가 60 MHz 정도이면, 상기 제1 쉬스(192, sheath)의 전위차는 40 내지 50 V(볼트) 일 수 있다. 상기 전극부(130)로 입사하는 이온은 평평도(flatness)가 우수한 DLC층(140)과 상기 플라즈마(190) 사이의 상기 제1 쉬스(192)에서 가속될 수 있다. 상기 이온의 이온 에너지 분포는 상기 제1 전원부(112)의 주파수에 의존할 수 있다. 상기 제1 전원부(112)의 주파수가 증가함에 따라, 상기 이온 에너지 분포는 더블 피크(double peak) 형태에서 단일 피크(one peak) 형태로 변할 수 있다. 상기 이온의 전류 밀도는 차일드-랑뮈어 법칙(Child-Lagmuir Law)에 의존할 수 있다. 상기 이온의 전류밀도는 상기 중성빔 추출부(150)와 상기 전극부 (130)사이의 간격에 의존할 수 있다. 상기 가속된 이온은 상기 DLC 층(140)과의 충돌시 에너지를 거의 잃지 않고, 오거(Auger) 중성화 과정 을 통하여 중성 빔을 형성할 수 있다. 상기 중성 빔은 상기 플라즈마(190)를 통과하여 상기 중성빔 추출부(150)로 이동할 수 있다. 상기 중성빔의 평균 자유 행로(mean free path)는 상기 DLC층(140)과 상기 중성빔 추출부(150) 사이의 간격보다 길 수 있다. 따라서, 상기 중성 빔은 충돌없이 상기 중성빔 추출부(150)를 통과할 수 있다.
상기 중성빔 추출부(150)는 추출판(152) 및 지지부(154)를 포함할 수 있다. 상기 추출판(152)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 추출판(152)은 개구부(156)를 포함할 수 있다. 상기 개구부(156)는 복수의 관통홀들 및/또는 복수의 슬릿들을 포함할 수 있다. 상기 개구부(156)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다. 상기 지지부(154)는 절연체 또는 도전체일 수 있다. 상기 지지부(154)는 상기 추출판(152)을 고정시키는 수단일 수 있다. 상기 지지부는 상기 챔버부(100)와 결합할 수 있다. 상기 추출판(152)은 접지될 수 있다. 상기 추출판(152)은 흑연(graphite)로 형성될 수 있다. 상기 중성빔 추출부(150)와 상기 전극부(130)는 평행하게 배치될 수 있다. 상기 추출판(152)은 상기 DLC층(140)에서 중성화된 중성빔을 통과시킬 수 있다. 상기 중성빔 추출부(150)와 상기 전극부(130)의 간격은 3 mm 내지 50 mm일 수 있다. 상기 중성빔 추출부(150)와 상기 전극부(130)의 간격은 동작 압력에 의존할 수 있다. 상기 플라즈마(190)와 상기 추출판(152) 사이의 제2 쉬스(194)가 생성될 수 있다. 이온은 상기 제2 쉬스(194)에 의해 가속되어 상기 개구부(156)로 향할 수 있다. 상기 이온은 상기 개구부(156)와 다중 충돌(multi collision)을 통하여 오거 중성화 과정으로 중성화될 수 있다. 상기 추출판(152)은 접지되어, 상기 제2 쉬스(194)의 전위차는 플라즈마 전위(plasma potential)와 동일할 수 있다. 상기 추출판(152)에서 중성화된 중성빔은 상기 개구부(156)의 형태 및 표면 상태에 따라 상기 개구부(156)를 통과하지 못할 수 있다.
기판 처리부(160)는 기판 홀더(162) 및 기판(164)을 포함할 수 있다. 상기 기판 홀더(162)는 상기 기판(164)을 로딩할 수 있다. 상기 기판 처리부(160)는 상기 중성빔 추출부(150)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 기판 홀더(162)는 접지될 수 있다. 상기 기판 처리부(160)는 냉각 장치 및 가열 장치를 포함할 수 있다. 상기 냉각 장치는 상기 기판(164)을 냉각시킬 수 있다. 상기 가열장치는 상기 기판(164)을 가열할 수 있다. 상기 기판(164)은 반도체 기판, 유리 기판, 금속 기판, 플라스틱 기판 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판은 원판형 또는 사각판형일 수 있다. 상기 중성빔은 상기 기판에 입사할 수 있다. 상기 중성빔은 상기 기판을 처리할 수 있다. 상기 기판의 처리는 증착, 식각, 불순물 주입, 및 표면처리 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 전원부(110)는 제1 전원부(112) 및 제2 전원부(114)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전원부(112)와 상기 제2 전원부(114)는 RF 전력을 출력할 수 있다. 상기 제1 전원부(112)와 상기 제2 전원부(114)의 주파수는 서로 다를 수 있다. 상기 제2 전원부(114)의 주파수는 상기 제1 전원부(112)의 주파수보다 작을 수 있다. 상기 제1 전원부(112) 및 상기 제2 전원부(114)는 각각 상기 제1 정합회로부(172) 및 상기 제2 정합회로부(174)를 통하여 상기 전극부(130)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전원부(130)의 주파수 는 수백 KHz 내지 수 MHz일 수 있다. 상기 제1 전원부(112)의 주파수는 수십 MHz 이상일 수 있다. 상기 제1 전원부(112) 및 상기 제2 전원부(114)의 주파수들은 상기 전극부(130)에 입사하는 이온 에너지 분포를 변경할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전원부(112) 및 상기 제2 전원부(114)의 주파수들은 상기 DLC층(140)에서 중성화되는 중성빔의 에너지 분포를 변경할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 상기 기판 처리 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부(112), 상기 제1 전원부(112)와 직렬 연결되는 제1 정합회로부(172), 진공을 형성하는 챔버부(100), 상기 제 1 정합회로부(172)와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부(100) 내부에 배치되는 전극부(130), 상기 전극부(130)의 표면에 형성된 다이아몬드라이크 카본 층(140, diamond like carbon layer:DLC layer), 및 상기 다이아몬드라이크 카본 층(140)에 입사한 이온이 중성화되어 형성된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부(150)를 포함한다. 도 1에서 설명한 부분과 중복되는 설명은 생략한다.
상기 전극부(140)의 일면은 표면에 요철부(132)를 포함할 수 있다. 상기 요철부(132)는 복수의 트렌치들 또는 복수의 홈들일 수 있다. 상기 트렌치는 상기 전극부(130)가 배치되는 평면에서 연장될 수 있다. 상기 홈은 방사형으로 배치될 수 있다. 상기 트렌치 또는 상기 홈은 할로우 케소드 방전(hollow cathode discharge)을 유발할 수 있다. 상기 할로우 케소드 방전은 방전 압력을 낮추고 높은 플라즈마 밀도를 얻을 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전극부(130)는 가스 분배부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가스 분배부는 노즐을 포함할 수 있다. 상기 노즐은 상기 홈 또는 상기 트렌치에 배치될 수 있다. 상기 가스 분배부는 상기 전극부와 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 상기 기판 처리 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부(112), 상기 제1 전원부(112)와 직렬 연결되는 제1 정합회로부(172), 진공을 형성하는 챔버부(100), 상기 제 1 정합회로부(172)와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부(100) 내부에 배치되는 전극부(130), 상기 전극부(130)의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본 층(140, diamond like carbon layer:DLC layer), 및 상기 다이아몬드라이크카본 층(140)에 입사한 이온이 중성화되어 형성된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부(150)를 포함한다. 도 1에서 설명한 부분과 중복되는 설명은 생략한다.
예비 챔버부(200)는 상기 챔버부(100)에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 예비 챔버부(200)는 상기 챔버부(100)에 활성종(radical) 및/또는 플라즈마를 공급할 수 있다. 상기 예비 챔버부(200)는 상기 챔버부(100)에서의 플라즈마 생성 압력을 낮출 수 있고, 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 중성빔의 선속(flux)을 증가시킬 수 있다. 상기 예비 챔버부(200)는 별도의 플라즈마 발생장치를 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치는 유도 결합 플라즈마 발생 장치일 수 있다. 예를 들어, 토로이드(toroide) 챔버에 자성 코어가 감기도록 배치되고, 상기 자성 코어에 유도 코일이 감긴 유도 결합 플라즈마 발생 장치일 수 있다. 상기 토로이드 챔버는 금속을 포함할 수 있다. 상기 예비 챔버부(200)는 다양하게 변형될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 상기 기판 처리 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부(112), 상기 제1 전원부(112)와 직렬 연결되는 제1 정합회로부(172), 진공을 형성하는 챔버부(100), 상기 제 1 정합회로부(172)와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부(100) 내부에 배치되는 전극부(130), 상기 전극부(130)의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본 층(140,diamond like carbon layer:DLC layer), 및 상기 다이아몬드라이크카본 층(140)에 입사한 이온이 중성화되어 형성된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부(150)를 포함한다. 도 1에서 설명한 부분과 중복되는 설명은 생략한다.
회전 구조체(210)는 상기 중성빔 추출부(150)를 회전시키는 수단일 수 있다. 상기 회전 구조체(210)는 상기 중성빔 추출부(150)가 베어링부(212), 기어부(214), 회전축(216), 및 구동부(218)를 포함할 수 있다. 상기 베어링부(212)는 상기 챔버부(100)에 고정되어 상기 중성빔 추출부(150)가 회전할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 기어부(214)는 제1 기어부 및 제2 기어부를 포함할 수 있다. 상기 제1 기어부는 상기 중성빔 추출부(150)의 가장 자리에 배치될 수 있다. 상기 제2 기어 부와 상기 제1 기어부는 서로 결합하여 서로 회전할 수 있다. 상기 제2 기어부가 회전함에 따라 상기 제1 기어부가 회전할 수 있다. 상기 제2 기어부는 상기 회전축(216)과 축결합할 수 있다. 상기 회전축(216)은 상기 구동부(218)와 연결될 수 있다. 상기 구동부(218)는 상기 회전축(216)을 회전시킬 수 있다. 상기 구동부(218)는 모터를 포함할 수 있다. 상기 베어링부(212)는 상기 중성빔 추출부(150)의 회전 평면을 정의할 수 있다. 본 발명의 회전 구조체(210)는 다양하게 변형될 수 있다.
상기 중성빔 추출부(210)는 상기 개구부(156)의 형태에 따라, 상기 기판(164)에 중성빔 조사 패턴을 형성할 수 있다. 상기 중성빔 조사 패턴을 억제하기 위하여, 상기 중성빔 추출부(150)가 회전할 수 있다. 이에 따라, 상기 중성빔 추출부(150)는 상기 기판(164)에 균일한 중성빔을 조사할 수 있다.
상기 기판 처리부(160)는 기판 회전부(166)를 포함할 수 있다. 상기 기판 회전부(166)는 상기 기판(164) 및/또는 상기 기판 홀더(162)를 회전시킬 수 있다. 상기 기판 홀더(162)의 회전은 상기 중성빔 추출부(150)의 상기 개구부(156)의 형태에 따른 중성빔 조사패턴을 억제하여 상기 기판(164)에 균일한 중성빔을 조사할 수 있다.
상기 중성빔 추출부(150)의 개구부(156)는 테이퍼질 수 있다. 상기 개구부(156)의 중심축에 대한 상기 개구부의 측면 상의 테이퍼 각도는 23도 이하일 수 있다. 중성빔의 형태는 상기 개구부(156)의 폭, 상기 테이퍼 각도 및 상기 중심빔 추출부의 두께에 의존할 수 있다. 상기 중성빔 추출부(150)에 입사하는 이온에 의하여 형성된 중성빔은 상기 개구부를 통과하지 못할 수 있다.
도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 개념도이다.
도 5을 참조하면, 상기 기판 처리 장치는 RF 전력을 공급하는 제1 전원부(112), 상기 제1 전원부(112)와 직렬 연결되는 제1 정합회로부(172), 진공을 형성하는 챔버부(100), 상기 제 1 정합회로부(100)와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부(100) 내부에 배치되는 전극부(130), 상기 전극부(130)의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본 층(140, diamond like carbon layer:DLC layer), 및 상기 다이아몬드라이크카본 층(140)에 입사한 이온이 중성화되어 형성된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부(150)를 포함한다. 도 1에서 설명한 부분과 중복되는 설명은 생략한다.
상기 챔버부(100)는 챔버 하부 몸체(102a), 챔버 상부 몸체(120b), 및 챔버 상판(104)을 포함할 수 있다. 상기 챔버 하부 몸체(102a) 상에 상기 챔버 상부 몸체(120b)가 배치될 수 있다. 상기 챔버 상부 몸체(102b) 상에 상기 챔버 상판(104)이 배치될 수 있다. 상기 챔버 상부 몸체(102b)는 유전체일 수 있다. 제2 전원부(114)는 제2 정합회로부(174)와 전기적으로 연결될 수 있다. 유도 코일부(220)는 상기 제2 정합회로부(174)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 유도 코일부(220)는 상기 챔버 상부 몸체(102b)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 유도 코일부(102b)는 유도 결합 플라즈마를 상기 챔버부(100) 내에 형성할 수 있다. 상기 제1 전원부(112)와 제2 전원부(114)의 주파수는 서로 다를 수 있다. 상기 제2 전원 부는 상기 유도 코일부(220)에 전력을 공급하여 상기 챔버부(100)에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 제1 전원부(112)는 전력을 상기 전극부(130)에 공급할 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제1 전원부(112)와 상기 제2 전원부(114)는 펄스 동작할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 중성빔 추출부를 설명하는 평면도들이다.
도 6a를 참조하면, 상기 중성빔 추출부(150)는 추출판(152)을 포함할 수 있다. 상기 추출판(152)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 추출판(152)은 개구부(156)를 포함할 수 있다. 상기 개구부(156)는 복수의 관통홀들을 포함할 수 있다. 상기 추출판(156)은 접지될 수 있다. 상기 추출판(156)은 흑연(graphite)로 형성될 수 있다. 상기 개구부(156)는 테이퍼질 수 있다. 상기 개구부(156)의 중심축과 상기 개구부(156)의 측면 사이의 테이퍼 각도는 23도 미만일 수 있다.
상기 개구부(156)는 제1 방향으로 일정한 간격을 두고 배치되어 제1 열을 형성할 수 있다. 상기 개구부(156)는 제1 방향으로 일정한 간격을 두고 배치되어 제2 열을 형성할 수 있다. 상기 제2 열은 상기 제1 열에서 제1 방향 및 제2 방향에 의하여 정의되는 사선 방향으로 이동하여 배치될 수 있다. 상기 제1 열 및 제2 열은 반복적으로 상기 추출판(152)에 배치될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 개구부(156)의 배열은 다양하게 변형될 수 있다. 상기 중성빔 추출부(150) 및/또는 기판 처리부(160)가 회전함에 따라, 기판(164)에 균일한 중성빔을 조사할 수 있다. 상기 개구부의 밀도는 상기 추출판의 중심보다 가장 자리에 클 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상기 중성빔 추출부(150)는 추출판(152)을 포함할 수 있다. 상기 추출판(152)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 추출판(152)은 개구부(156)를 포함할 수 있다. 상기 개구부(156)는 복수의 슬릿들을 포함할 수 있다. 상기 추출판(152)은 접지될 수 있다. 상기 추출판(152)은 흑연(graphite)로 형성될 수 있다. 상기 개구부(156)는 테이퍼질 수 있다. 상기 개구부(156)는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 개구부(156)는 제2 방향으로 소정의 간격을 두고 제1 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 상기 중성빔 추출부(150) 및/또는 기판 처리부(160)가 회전함에 따라, 기판(164)에 균일한 중성빔을 조사할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면들이다. 도 7a는 도 6b의 I-I'방향의 단면도이다. 도 7b는 상기 기판 처리 장치의 중심축 방향의 단면도의 일부를 나타내는 도면이다. 도 7c는 도 7b의 II-II' 방향의 시간 평균 전위를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 개구부(156)는 테이퍼 형태일 수 있다. 상기 개구부(156)의 중심축과 상기 개구부의 측면 사이의 테이퍼 각도(α)는 23도 이하일 수 있다. 추출판(152) 상에 제2 쉬스(194)가 형성될 수 있다. 상기 추출판(152)은 접지될 수 있다. 상기 제2 쉬스(192)는 상기 추출판(152)의 형태를 따라 형성될 수 있다. 이온은 상기 제2 쉬스(194)에 수직하게 입사할 수 있다. 상기 이온의 상기 개구부(156)의 측면에서 중성화되어 중성빔을 형성할 수 있다. 상기 중성빔은 상기 개구부(156)의 측면에서 반사될 수 있다. 상기 중성빔은 상기 개구부(156)의 지름, 추출판(152)의 두께, 및 상기 테이퍼 각도(α)에 따라 다른 궤적을 가질 수 있다. 상기 추출판(152)에서 중성화된 중성빔은 낮은 에너지를 가질 수 있다. 상기 중성빔의 에너지는 플라즈마 전위와 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 추출판(152)에서 중성화된 중성빔은 상기 개구부(156)를 통과하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 쉬스(192)는 플라즈마(190)와 DLC층(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 쉬스(192)에서 가속되어 상기 DLC층(140)에서 중성화된 중성빔은 추출판(152) 방향으로 진행할 수 있다. 상기 중성빔은 상기 플라즈마(190)를 통과하면서 다른 입자와 충돌하지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 중성빔은 개구부(156)를 통과하여 기판(164)에 도달할 수 있다. 한편, 제2 쉬스(194)는 상기 플라즈마(190)와 추출판(152) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 쉬스(194)에 입사하는 이온은 상기 개구부(156)를 통과하지 않을 수 있다.
도 7c를 참조하면, 제1 쉬스(192)의 전위차는 제2 쉬스(194)의 전위차보다 클 수 있다. 상기 제1 쉬스(192)에서 가속되어 DLC층(140)에서 중성화된 중성빔의 에너지는 전극부(130)와 상기 플라즈마(190) 사이의 전위차이 비례할 수 있다. 상기 제1 쉬스(192)에서 가속되어 상기 DLC 층(140)에서 중성화된 중성빔의 에너지는 상기 전극부(130)에 인가되는 제1 전원부(112)의 주파수에 의존할 수 있다.
도 8 및 도 9은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 추출판(152)의 개구부(156)는 슬릿 형태일 수 있다. 상기 슬릿의 폭은 좁을 수 있다. 이에 따라, DLC층(140)에서 중성화된 중성빔이 상기 개 구부(156)를 통과하여 기판(164)에 도달할 수 있다. 상기 중성빔은 상기 기판(164)에 조사 패턴을 형성할 수 있다. 상기 조사 패턴을 억제하기 위하여, 상기 추출판(152) 및/또는 기판(164)은 중심축에 대하여 회전할 수 있다.
도 9를 참조하면, 추출판(152)의 개구부(156)는 슬릿 형태일 수 있다. 상기 슬릿의 폭은 넓을 수 있다. 이에 따라, DLC층(140)에서 중성화된 중성빔 및 플라즈마가 상기 개구부(156)를 통과하여 기판(164)에 도달할 수 있다. 상기 슬릿의 폭이 넓고, 상기 슬릿들 사이의 간격이 좁은 경우, 상기 추출판(152) 및/또는 상기 기판(164)은 회전하지 않을 수 있다. 상기 추출판(152)은 복수 개의 슬릿들을 가질 수, 설명의 편의상 하나의 슬릿이 도시되었다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 개념도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 중성빔 추출부를 설명하는 평면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면들이다.
도 8 및 도 9은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다.

Claims (17)

  1. RF 전력을 공급하는 제1 전원부;
    상기 제1 전원부와 직렬 연결되는 제1 정합회로부;
    진공을 형성하는 챔버부;
    상기 제 1 정합회로부와 전기적으로 연결되고 상기 챔버부 내부에 배치되는 전극부;
    상기 전극부의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본층(diamond like carbon layer:DLC layer); 및
    상기 다이아몬드라이크카본(DLC) 층으로 부터 중성화된 중성빔을 통과시키는 중성빔 추출부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성빔 추출부는 그래파이트(graphite)로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성빔 추출부는 접지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성빔 추출부는 개구부를 포함하되, 상기 개구부는 관통홀 형태 또는 슬릿 형태인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 관통홀 또는 상기 슬릿은 테이퍼(taper) 형상을 가진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전원부는 조화파(harmonic wave)를 출력하되, 상기 제1 전원부의 주파수는 30 MHz 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    RF 전력을 공급하는 제2 전원부; 및
    상기 제2 전원부와 직렬 연결되는 제2 정합회로부를 더 포함하되,
    상기 제2 정합회로부는 상기 전극부에 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 전원부의 주파수는 상기 제2 전원부의 주파수와 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 전원부의 주파수는 2Mhz 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 중성빔 추출부와 마주보는 표면에 요철부를 더 포함하고, 상기 요철부는 할로우 케이드 방전을 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버부에 인접하여 배치된 예비 챔버부를 더 포함하되,
    상기 예비 챔버부는 상기 챔버부에 활성종 또는 플라즈마를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    기판 처리부를 더 포함하되,
    상기 기판 처리부는 기판을 지지하는 기판 홀더를 포함하는 것을 포함하는 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 처리부는 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 반도체, 유리, 금속, 플라스틱 중에서 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성빔 추출부는 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    RF 전력을 공급하는 제2 전원부;
    상기 제2 전원부와 직렬 연결되는 제2 정합회로부; 및
    상기 제2 정합회로부와 전기적으로 연결된 유도 코일부를 더 포함하되,
    상기 유도 코일부는 유도 결합 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 챔버부는 챔버 하부 몸체, 상기 챔버 하부 몸체 상에 배치된 챔버 상부 몸체, 및 상기 챔버 상부 몸체 상에 배치된 챔버 상판을 포함하되,
    상기 유도 코일부는 상기 챔버 상부 몸체의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 진공을 형성하는 챔버부 내에 기판을 로딩하는 단계;
    상기 챔버부 내에 공정 가스를 주입하는 단계;
    상기 챔버부에 축전 결합 플라즈마를 형성하는 전극부의 표면에 형성된 다이아몬드라이크카본층을 이용하여 중성빔을 형성하는 단계;
    개구부를 포함하는 중성빔 추출부를 이용하여 상기 중성빔을 추출하는 단계; 및
    상기 중성빔을 이용하여 기판을 처리하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
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