KR101098977B1 - Plasma generating unit and substrate treating apparatus with the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 챔버 상부의 중심부에 정전 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 전극을 배치하고, 가장자리부에 유도 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 코일형 안테나를 배치하거나, 이와 반대로 전극과 코일형 안테나를 배치하고, 코일형 안테나와 전극에 인가되는 고주파 전류의 크기를 조정하여 플라즈마 처리 공정의 균일도를 향상시키는 것을 기술적 특징으로 가진다.The present invention discloses a plasma generating unit and a substrate processing apparatus having the same, wherein an electrode for generating a plasma by electrostatic coupling is disposed at a center of an upper portion of a chamber, and a coil type antenna for generating a plasma by inductive coupling at an edge portion thereof. In this case, the electrode and the coiled antenna are disposed on the contrary, and the uniformity of the plasma treatment process is improved by adjusting the magnitude of the high frequency current applied to the coiled antenna and the electrode.

Description

플라즈마 발생 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치{PLASMA GENERATING UNIT AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS WITH THE SAME}Plasma generating unit and substrate processing apparatus having the same {PLASMA GENERATING UNIT AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS WITH THE SAME}

본 발명은 플라즈마 발생 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 소스 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 유닛과, 이를 이용하여 기판을 플라즈마 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating unit and a substrate processing apparatus having the same, and more particularly, to a plasma generating unit for generating plasma by ionizing a plasma source gas, and an apparatus for plasma treating a substrate using the same.

일반적으로, 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계에 의해 생성된다.In general, plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, and plasma is generated by a very high temperature, a strong electric field, or a high frequency electromagnetic field.

플라즈마 처리 장치로는 플라즈마 생성 에너지원에 따라 축전 용량성 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 처리 장치, 유도 결합형 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 처리 장치 등이 제안되어 있다.As plasma processing apparatuses, capacitively coupled plasma (CCP) processing apparatuses and inductively coupled plasma (ICP) processing apparatuses have been proposed according to plasma generation energy sources.

축전 용량성 플라즈마(CCP) 처리 장치는 대면적의 균등한 플라즈마를 발생할 수 있는 장점이 있으나, 챔버 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 유지되어야 플라즈마 생성이 가능하고, 플라즈마 밀도와 전자 온도가 낮은 단점이 있다.Capacitive Plasma (CCP) processing device has the advantage of generating an even plasma of a large area, but it is possible to generate a plasma when the pressure inside the chamber is maintained above a predetermined pressure, and the disadvantage of low plasma density and electron temperature have.

유도 결합형 플라즈마(ICP) 처리 장치는 축전 용량성 플라즈마(CCP) 처리 장치에서 문제되는 단점들을 극복할 수 있으나, 고압에서 플라즈마 제어가 어렵고, 기판의 대형화에 따른 대면적화가 곤란한 단점이 있다.Inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus can overcome the disadvantages of the capacitive plasma (CCP) processing apparatus, but it is difficult to control the plasma at high pressure, it is difficult to large area due to the size of the substrate.

본 발명은 축전 용량성 플라즈마(CCP) 처리 장치의 특징과 유도 결합형 플라즈마 (ICP) 처리 장치의 특징을 접목하여 플라즈마 처리 공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 발생 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a plasma generating unit and a substrate processing apparatus having the same that combine the characteristics of a capacitive plasma (CCP) processing apparatus with the characteristics of an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus to improve the uniformity of the plasma processing process. It is to provide.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited thereto, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 발생 유닛은, 유도 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 코일형 안테나; 상기 코일형 안테나의 중심 또는 둘레에 배치되며, 정전 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 전극; 상기 코일형 안테나와 상기 전극에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 포함한다.In order to achieve the above object, a plasma generating unit according to an embodiment of the present invention, a coil-type antenna for generating a plasma by inductive coupling; An electrode disposed at the center or the periphery of the coil antenna and generating a plasma by electrostatic coupling; A high frequency power supply for applying a high frequency current to the coil antenna and the electrode; And a capacitor for adjusting the magnitude of the high frequency current.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전극은 상기 코일형 안테나의 중심에 배치되고, 상기 커패시터는 상기 고주파 전원과 상기 전극 사이에 배치되어 상기 고주파 전원으로부터 상기 전극으로 인가되는 상기 고주파 전류의 크기를 조정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrode is disposed in the center of the coiled antenna, the capacitor is disposed between the high frequency power source and the electrode to determine the magnitude of the high frequency current applied to the electrode from the high frequency power source. I can adjust it.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 전극은, 가스 유입 홀이 형성된 상부판; 상기 상부판의 아래에 배치되며, 다수의 분사 홀들이 형성된 하부판; 및 상기 상부판의 둘레와 상기 하부판의 둘레를 연결하는 측판을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the invention, the electrode, the top plate is formed gas inlet hole; A lower plate disposed under the upper plate and having a plurality of injection holes formed therein; And it may include a side plate for connecting the circumference of the upper plate and the circumference of the lower plate.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일형 안테나는, 상기 전극의 둘레에 배치되고 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the coiled antenna may include a plurality of coils arranged around the electrode and electrically connected in parallel.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일들 각각은, 상기 전극의 상부에 위치하는 공통 단자로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일; 상기 제 1 코일의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장된 제 2 코일; 및 상기 제 2 코일의 끝단으로부터 상기 전극을 감싸는 방향으로 연장된 제 3 코일을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, each of the coils may include: a first coil branched in a lateral direction from a common terminal positioned above the electrode; A second coil extending downward from an end of the first coil; And a third coil extending in a direction surrounding the electrode from an end of the second coil.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마가 발생되는 할로우 캐소드 홀들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may include hollow cathode holes in which plasma is generated by a hollow cathode effect.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되는 제 1 가스 분사 홀들을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may further include first gas injection holes formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 가스 분사 홀들은 경사지게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the first gas injection holes may be formed to be inclined.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 측판에는, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 제 2 가스 분사 홀들이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, second gas injection holes may be formed in the side plate such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 할로우 캐소드 홀들과 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 홀들의 내측 면에는 절연 층이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, an insulating layer may be provided on inner surfaces of the hollow cathode holes and the first and second gas injection holes.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 전극은 상기 코일형 안테나의 둘레에 배치되고, 상기 커패시터는 상기 고주파 전원과 상기 코일형 안테나 사이에 배치되어 상기 고주파 전원으로부터 상기 코일형 안테나로 인가되는 상기 고주파 전류의 크기를 조정할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the electrode is disposed around the coiled antenna, and the capacitor is disposed between the high frequency power source and the coiled antenna to be applied to the coiled antenna from the high frequency power source The magnitude of the current can be adjusted.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 전극은, 가스 유입 홀이 형성되고, 상기 코일형 안테나를 둘러싸는 환형의 상부판; 다수의 분사 홀들이 형성되고, 상기 상부판의 아래에 배치되는 환형의 하부판; 상기 상부판의 내측 가장자리와 상기 하부판의 내측 가장자리를 연결하는 제 1 측판; 및 상기 상부판의 외측 가장자리와 상기 하부판의 외측 가장자리를 연결하는 제 2 측판을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrode, the gas inlet hole is formed, the annular top plate surrounding the coil antenna; A plurality of injection holes are formed and an annular lower plate disposed below the upper plate; A first side plate connecting an inner edge of the upper plate and an inner edge of the lower plate; And a second side plate connecting the outer edge of the upper plate and the outer edge of the lower plate.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일형 안테나는, 상기 전극의 상기 제 1 측판이 둘러싸는 개구부에 배치되고 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the coiled antenna may include a plurality of coils disposed in an opening surrounded by the first side plate of the electrode and electrically connected in parallel.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일들 각각은, 상기 개구부의 중심부에 위치하는 공통 단자로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일; 및 상기 제 1 코일의 끝단으로부터 상기 제 1 측판을 따라가면서 나선 모양으로 연장된 제 2 코일을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, each of the coils may include: a first coil branched in a transverse direction from a common terminal positioned at the center of the opening; And a second coil extending in a spiral shape from the end of the first coil along the first side plate.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마가 발생되는 할로우 캐소드 홀들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may include hollow cathode holes in which plasma is generated by a hollow cathode effect.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되는 제 1 가스 분사 홀들을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may further include first gas injection holes formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 가스 분사 홀들은 경사지게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the first gas injection holes may be formed to be inclined.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 측판에는, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 제 2 가스 분사 홀들이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, second gas injection holes may be formed in the first side plate such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 할로우 캐소드 홀들과 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 홀들의 내측 면에는 절연 층이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, an insulating layer may be provided on inner surfaces of the hollow cathode holes and the first and second gas injection holes.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 커패시터는 가변 커패시터일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the capacitor may be a variable capacitor.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및 상기 공정 챔버의 상부벽에 설치되며, 상기 기판에 공급되는 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되, 상기 플라즈마 발생 유닛은, 상기 상부벽의 중심부에 설치되고, 정전 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 전극; 상기 전극을 둘러싸도록 상기 상부벽의 가장자리부 위쪽에 배치되며, 유도 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 코일형 안테나; 상기 전극과 상기 코일형 안테나에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 고주파 전원으로부터 상기 전극으로 인가되는 상기 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 포함한다.In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the process chamber in which the plasma processing process of the substrate proceeds; A substrate support unit disposed in the process chamber and supporting a substrate; And a plasma generating unit installed at an upper wall of the process chamber and generating plasma supplied to the substrate, wherein the plasma generating unit is installed at a central portion of the upper wall and generates plasma by electrostatic coupling. electrode; A coil antenna disposed above an edge of the upper wall to surround the electrode and generating a plasma by inductive coupling; A high frequency power supply for applying a high frequency current to the electrode and the coil antenna; And a capacitor for adjusting the magnitude of the high frequency current applied from the high frequency power source to the electrode.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 커패시터는 가변 커패시터일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the capacitor may be a variable capacitor.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 전극은, 플라즈마 소스 가스가 유입되는 가스 유입 홀이 형성된 상부판; 상기 기판과 마주보도록 상기 상부판의 아래에 배치되며, 다수의 분사 홀들이 형성된 하부판; 및 상기 상부판의 둘레와 상기 하부판의 둘레를 연결하는 측판을 포함하며, 상기 측판은 상기 공정 챔버의 상기 상부벽의 중심부에 형성된 개구부에 삽입 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the electrode may include: an upper plate on which a gas inlet hole into which a plasma source gas is introduced is formed; A lower plate disposed below the upper plate to face the substrate and having a plurality of injection holes formed therein; And a side plate connecting the periphery of the upper plate and the periphery of the lower plate, wherein the side plate may be inserted into an opening formed at the center of the upper wall of the process chamber.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마가 발생되는 할로우 캐소드 홀들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may include hollow cathode holes in which plasma is generated by a hollow cathode effect.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되는 제 1 가스 분사 홀들을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may further include first gas injection holes formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 가스 분사 홀들은 경사지게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the first gas injection holes may be formed to be inclined.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 측판에는, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 제 2 가스 분사 홀들이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, second gas injection holes may be formed in the side plate such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 할로우 캐소드 홀들과 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 홀들의 내측 면에는 절연 층이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, an insulating layer may be provided on inner surfaces of the hollow cathode holes and the first and second gas injection holes.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일형 안테나는 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the coiled antenna may include a plurality of coils electrically connected in parallel.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일들 각각은, 상기 전극의 위쪽에 위치하는 공통 단자로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일; 상기 제 1 코일의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장된 제 2 코일; 및 상기 제 2 코일의 끝단으로부터 상기 전극을 둘러싸는 방향으로 연장된 제 3 코일을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, each of the coils may include: a first coil branched in a lateral direction from a common terminal positioned above the electrode; A second coil extending downward from an end of the first coil; And a third coil extending from the end of the second coil in a direction surrounding the electrode.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및 상기 공정 챔버의 상부벽에 설치되며, 상기 기판에 공급되는 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되, 상기 플라즈마 발생 유닛은, 상기 상부벽의 중심부 위쪽에 설치되고, 유도 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 코일형 안테나; 상기 코일형 안테나를 둘러싸도록 상기 상부벽의 가장자리부에 설치되며, 정전 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 전극; 상기 코일형 안테나와 전극에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 고주파 전원으로부터 상기 코일형 안테나로 인가되는 상기 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 포함한다.In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the process chamber in which the plasma processing process of the substrate proceeds; A substrate support unit disposed in the process chamber and supporting a substrate; And a plasma generating unit installed at an upper wall of the process chamber and generating a plasma supplied to the substrate, wherein the plasma generating unit is installed above a central portion of the upper wall and generates plasma by inductive coupling. A coil antenna; An electrode installed at an edge portion of the upper wall to surround the coiled antenna and generating plasma by electrostatic coupling; A high frequency power supply for applying a high frequency current to the coil antenna and an electrode; And a capacitor for adjusting the magnitude of the high frequency current applied from the high frequency power source to the coil antenna.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 커패시터는 가변 커패시터일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the capacitor may be a variable capacitor.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 전극은, 플라즈마 소스 가스가 유입되는 가스 유입 홀이 형성되고, 상기 코일형 안테나를 둘러싸는 환형의 상부판; 다수의 분사 홀들이 형성되고, 상기 상부 판의 아래에 배치되는 환형의 하부판; 상기 상부 판의 내측 가장자리와 상기 하부 판의 내측 가장자리를 연결하는 제 1 측판; 및 상기 상부 판의 외측 가장자리와 상기 하부 판의 외측 가장자리를 연결하는 제 2 측판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 측판은 상기 공정 챔버의 상기 상부벽의 가장자리부에 형성된 환형의 개구부에 삽입 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the electrode may include a gas inlet hole through which a plasma source gas is introduced, and an annular upper plate surrounding the coil antenna; An annular lower plate having a plurality of injection holes formed therein and disposed below the upper plate; A first side plate connecting the inner edge of the upper plate and the inner edge of the lower plate; And a second side plate connecting an outer edge of the upper plate and an outer edge of the lower plate, wherein the first and second side plates are inserted into an annular opening formed at an edge of the upper wall of the process chamber. Can be.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마가 발생되는 할로우 캐소드 홀들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may include hollow cathode holes in which plasma is generated by a hollow cathode effect.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분사 홀들은, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되는 제 1 가스 분사 홀들을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the injection holes may further include first gas injection holes formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 가스 분사 홀들은 경사지게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the first gas injection holes may be formed to be inclined.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 측판에는, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 제 2 가스 분사 홀들이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, second gas injection holes may be formed in the first side plate such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 할로우 캐소드 홀들과 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 홀들의 내측 면에는 절연 층이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, an insulating layer may be provided on inner surfaces of the hollow cathode holes and the first and second gas injection holes.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일형 안테나는 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the coiled antenna may include a plurality of coils electrically connected in parallel.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 코일들 각각은, 상기 상부벽의 중심부 위쪽에 위치하는 공통 단자로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일; 및 상기 제 1 코일의 끝단으로부터 상기 전극을 따라가면서 나선 모양으로 연장된 제 2 코일을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, each of the coils may include: a first coil branched in a lateral direction from a common terminal located above a central portion of the upper wall; And a second coil extending in a spiral shape while following the electrode from an end of the first coil.

본 발명에 의하면, 축전 용량성 플라즈마(CCP) 처리 장치의 특성과 유도 결합형 플라즈마(ICP) 처리 장치의 특성을 혼합한 형태의 플라즈마 소스를 제공하여, 플라즈마 밀도 및 균일도를 향상시키고, 대면적 기판의 플라즈마 처리 균일도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by providing a plasma source in which the characteristics of the capacitive plasma (CCP) processing apparatus and the characteristics of the inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus are provided, the plasma density and uniformity are improved, and the large-area substrate is provided. It is possible to improve the plasma treatment uniformity.

이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 전극의 확대도이다.
도 4는 도 3의 제 1 가스 분사 홀의 확대도이다.
도 5는 전극의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 8은 도 6의 전극의 확대도이다.
도 9는 전극의 다른 예를 보여주는 도면이다.The drawings described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.
1 is a view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the substrate processing apparatus of FIG. 1.
3 is an enlarged view of the electrode of FIG. 1.
FIG. 4 is an enlarged view of the first gas injection hole of FIG. 3.
5 is a diagram illustrating another example of an electrode.
6 illustrates a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a plan view of the substrate processing apparatus of FIG. 6.
8 is an enlarged view of the electrode of FIG. 6.
9 illustrates another example of an electrode.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플라즈마 발생 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a plasma generating unit and a substrate processing apparatus having the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

( 실시 예 1 )(Example 1)

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 플라즈마 발생 유닛(300), 가스 공급 유닛(400), 그리고 배기 유닛(500)을 포함한다. 1 is a view showing a substrate processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of the substrate processing apparatus of FIG. 1 and 2, the substrate processing apparatus 10 may include a process chamber 100, a substrate support unit 200, a plasma generation unit 300, a gas supply unit 400, and an exhaust unit 500. Include.

공정 챔버(100)는 기판(W)의 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100) 내에 배치되며, 플라즈마 처리될 기판(W)을 지지한다. 플라즈마 발생 유닛(300)은 기판 지지 유닛(200)의 상부에 제공되며, 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 플라즈마 소스 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생한다. 배기 유닛(500)은 공정 진행 전에 공정 챔버(100)의 내부를 진공 분위기로 만들거나, 공정 진행 중에 공정 챔버(100) 내부에 발생하는 반응 부산물을 공정 챔버(100)의 외부로 배출한다.
The process chamber 100 provides a space where a plasma processing process of the substrate W is performed. The substrate support unit 200 is disposed in the process chamber 100 and supports the substrate W to be plasma treated. The plasma generation unit 300 is provided on the substrate support unit 200, and ionizes the plasma source gas supplied by the gas supply unit 400 to generate plasma. The exhaust unit 500 makes the inside of the process chamber 100 in a vacuum atmosphere before the process proceeds, or discharges reaction by-products generated inside the process chamber 100 to the outside of the process chamber 100 during the process.

공정 챔버(100)는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 바닥벽(110), 측벽(120), 그리고 상부벽(130)을 가진다. 바닥벽(110)은, 예를 들어 원판 형상으로 제공될 수 있다. 측벽(120)은 바닥벽(110)의 가장자리 둘레를 따라가면서 위 방향으로 연장된다. 상부벽(130)은 바닥벽(110)과 측벽(120)에 의해 형성된 공간을 밀폐하도록 측벽(120)의 상단에 배치된다.The process chamber 100 provides a space where a plasma processing process is performed. The process chamber 100 has a bottom wall 110, a side wall 120, and a top wall 130. The bottom wall 110 may be provided in a disc shape, for example. The side wall 120 extends in the upward direction along the circumference of the bottom wall 110. The upper wall 130 is disposed on the top of the side wall 120 to seal the space formed by the bottom wall 110 and the side wall 120.

바닥벽(110)의 가장자리 영역에는 공정 챔버(100) 내의 반응 부산물을 배기하는 배기구들(112)이 형성되고, 배기구들(112)에는 배기 유닛(500)이 연결된다. 바닥벽(110)의 중심 영역에는 기판 지지 유닛(200)의 구동축(240)이 삽입 설치되는 홀(114)이 형성된다. 측벽(120)에는 기판이 반출입되는 개구부(122)가 형성되고, 개구부(122)는 게이트 밸브와 같은 도어 부재(124)에 의해 개폐된다. 상부벽(130)의 중심부에는 홀(132)이 형성된다. 홀(132)에는 플라즈마 발생 유닛(300)의 전극(320)이 삽입 설치되고, 홀(132) 외측의 상부벽(130) 가장자리부의 위쪽에는 플라즈마 발생 유닛(300)의 코일형 안테나(340)가 배치된다. 상부벽(130)은 코일형 안테나(340)로 공급되는 알에프(RF, Radio-Frequency) 파워를 투과할 수 있는 유전체 윈도우(Dielectric Window)이며, 상부벽(130)은 석영 유리와 같은 유전체로 마련될 수 있다.
Exhaust openings 112 for exhausting reaction by-products in the process chamber 100 are formed in an edge region of the bottom wall 110, and an exhaust unit 500 is connected to the exhaust openings 112. A hole 114 into which the drive shaft 240 of the substrate support unit 200 is inserted is formed in the center region of the bottom wall 110. The side wall 120 has an opening 122 through which the substrate is carried in and out, and the opening 122 is opened and closed by a door member 124 such as a gate valve. The hole 132 is formed at the center of the upper wall 130. The electrode 320 of the plasma generating unit 300 is inserted into the hole 132, and the coil type antenna 340 of the plasma generating unit 300 is disposed above the edge of the upper wall 130 outside the hole 132. Is placed. The upper wall 130 is a dielectric window that can transmit RF (Radio-Frequency) power supplied to the coil antenna 340, and the upper wall 130 is formed of a dielectric such as quartz glass. Can be.

기판 지지 유닛(200)은 플라즈마 처리될 기판(W)을 지지하고, 기판(W)을 회전시키거나 승하강시킨다. 기판 지지 유닛(200)은 스핀 척(220), 구동축(240) 및 구동기(260)를 포함한다. 스핀 척(220)은 공정 챔버(100)의 내측에 배치된다. 스핀 척(220)은 정전력에 의해 기판을 흡착 지지하는 정전척(Electro Static Chuck, ESC)일 수 있다. 또한, 스핀 척(220)은 기계적 클램핑 방식의 척 또는 진공압에 의해 기판을 흡착 지지하는 진공 척(Vacuum Chuck)일 수도 있다. 스핀 척(220)에는 기판을 공정 온도로 가열하는 히터(222)가 제공될 수 있다. 그리고, 스핀 척(220)에는 바이어스 전압을 제공하도록 고주파 전원(미도시)이 연결될 수도 있다.The substrate support unit 200 supports the substrate W to be plasma treated, and rotates or lowers the substrate W. The substrate support unit 200 includes a spin chuck 220, a drive shaft 240, and a driver 260. The spin chuck 220 is disposed inside the process chamber 100. The spin chuck 220 may be an electrostatic chuck (ESC) that adsorbs and supports the substrate by the electrostatic force. In addition, the spin chuck 220 may be a chuck of a mechanical clamping method or a vacuum chuck that sucks and supports the substrate by vacuum pressure. The spin chuck 220 may be provided with a heater 222 that heats the substrate to a process temperature. In addition, a high frequency power source (not shown) may be connected to the spin chuck 220 to provide a bias voltage.

구동축(240)은 공정 챔버(100)의 바닥벽(110)에 형성된 홀(114)을 관통하여 삽입 설치된다. 구체적으로, 바닥벽(110)의 홀(114)에는 베어링 부재(242)가 삽입되고, 구동축(240)은 베어링 부재(242)의 내륜에 삽입 고정되어, 회전 가능하게 지지된다. 구동축(240)의 상단은 스핀 척(220)의 하면에 결합되고, 구동축(240)의 하단은 공정 챔버(100)의 하부에 배치된 구동기(260)에 연결된다. 구동축(240)은 구동기(260)에 의해 발생된 구동력을 스핀 척(220)에 전달한다. 구동기(260)는 스핀 척(220)을 회전시키기 위한 회전 구동력을 제공할 수 있으며, 또한 스핀 척(220)을 승하강시키기 위한 직선 구동력을 제공할 수도 있다.
The drive shaft 240 is inserted through the hole 114 formed in the bottom wall 110 of the process chamber 100. In detail, the bearing member 242 is inserted into the hole 114 of the bottom wall 110, and the driving shaft 240 is inserted and fixed to the inner ring of the bearing member 242 to be rotatably supported. An upper end of the drive shaft 240 is coupled to a lower surface of the spin chuck 220, and a lower end of the drive shaft 240 is connected to a driver 260 disposed under the process chamber 100. The drive shaft 240 transmits the driving force generated by the driver 260 to the spin chuck 220. The driver 260 may provide a rotational driving force for rotating the spin chuck 220, and may also provide a linear driving force for raising and lowering the spin chuck 220.

플라즈마 발생 유닛(300)은 스핀 척(220)의 상부에 제공되고, 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 플라즈마 소스 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생한다. 플라즈마 발생 유닛(300)은 전극(320), 코일형 안테나(340), 전원 공급부(360)를 포함한다.The plasma generation unit 300 is provided above the spin chuck 220, and ionizes the plasma source gas supplied by the gas supply unit 400 to generate plasma. The plasma generation unit 300 includes an electrode 320, a coiled antenna 340, and a power supply 360.

전극(320)은 공정 챔버(100)의 상부벽(130) 중심부에 형성된 홀(132)에 삽입 설치되고, 정전 결합(capacitive coupling)에 의해 플라즈마를 발생한다. 코일형 안테나(340)는 홀(132) 외측의 상부벽(130) 가장자리부의 위쪽에 배치되고, 유도 결합(inductive coupling)에 의해 플라즈마를 발생한다. 전원 공급부(360)는 전극(320)과 코일형 안테나(340)에 고주파 전류를 인가한다. 전극(320)은 기판(W)의 플라즈마 처리에 주되게 작용하는 플라즈마를 발생하고, 코일형 안테나(340)는 기판의 가장자리부 및 이의 외측에 발생하는 플라즈마의 밀도를 향상시킨다.
The electrode 320 is inserted into the hole 132 formed at the center of the upper wall 130 of the process chamber 100 and generates plasma by capacitive coupling. The coiled antenna 340 is disposed above the edge of the upper wall 130 outside the hole 132 and generates plasma by inductive coupling. The power supply unit 360 applies a high frequency current to the electrode 320 and the coiled antenna 340. The electrode 320 generates a plasma mainly acting on the plasma processing of the substrate W, and the coiled antenna 340 improves the density of the plasma generated at the edge of the substrate and the outside thereof.

도 3은 도 1의 전극의 확대도이고, 도 4는 도 3의 제 1 가스 분사 홀의 확대도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 전극(320)은 상부판(322), 하부판(324), 그리고 측판(326)을 포함한다. 상부판(322)은 원 모양을 가질 수 있으며, 상부판(322)에는 플라즈마 소스 가스가 유입되는 가스 유입 홀(323)이 형성된다. 가스 유입 홀(323)에는 가스 공급 유닛(도 1의 도면 번호 400)이 연결된다.3 is an enlarged view of the electrode of FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of the first gas injection hole of FIG. 3. 3 and 4, the electrode 320 includes an upper plate 322, a lower plate 324, and a side plate 326. The upper plate 322 may have a circular shape, and a gas inlet hole 323 through which the plasma source gas is introduced is formed in the upper plate 322. The gas supply unit 323 is connected to the gas supply unit 400 (FIG. 1).

하부판(324)은 원 모양을 가질 수 있으며, 상부판(322)의 아래에 배치되고, 다수의 분사 홀들(325)이 형성된다. 분사 홀들(325)은 할로우 캐소드 홀들(325a)과 제 1 가스 분사 홀들(325b)을 포함한다. 할로우 캐소드 홀들(325a)의 내측에는 할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마(P)가 발생된다. 제 1 가스 분사 홀들(325b)은 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 가스 분사 홀(325b)은, 제 1 가스 분사 홀(325b)의 서로 마주보는 내측면에 형성된 플라즈마 쉬스 영역(S1,S2)이 중첩될 수 있는 크기의 개구부를 가지도록 형성된다. 이에 의해 제 1 가스 분사 홀들(325b)의 내측에는 플라즈마가 발생되지 않으며, 제 1 가스 분사 홀들(325b)은 단순히 플라즈마 소스 가스만 분사한다.The lower plate 324 may have a circular shape, is disposed below the upper plate 322, and a plurality of injection holes 325 are formed. The injection holes 325 include hollow cathode holes 325a and first gas injection holes 325b. Plasma P is generated inside the hollow cathode holes 325a due to the hollow cathode effect. The first gas injection holes 325b are formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance. That is, as shown in FIG. 4, the first gas injection holes 325b may have a size at which plasma sheath regions S1 and S2 formed on inner surfaces of the first gas injection holes 325b may overlap each other. It is formed to have an opening. As a result, no plasma is generated inside the first gas injection holes 325b, and the first gas injection holes 325b simply spray the plasma source gas.

제 1 가스 분사 홀들(325b)은 하부판(324)에 수직하게 형성될 수 있으며, 이와 달리, 제 1 가스 분사 홀들(325b)은 경사지게 형성될 수 있다. 제 1 가스 분사 홀들(325b)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부판(324)의 가장자리부를 향하도록 경사지게 형성될 수 있으며, 또한 제 1 가스 분사 홀들(325b)은 하부판(324)의 중심부를 향하도록 경사지게 형성될 수도 있다.The first gas injection holes 325b may be formed perpendicular to the lower plate 324. Alternatively, the first gas injection holes 325b may be formed to be inclined. As shown in FIG. 5, the first gas injection holes 325b may be inclined toward the edge of the lower plate 324, and the first gas injection holes 325b may be formed at the center of the lower plate 324. It may be inclined to face.

측판(326)은 상부판(322)의 둘레와 하부판(324)의 둘레를 연결한다. 측판(326)의 상단부는 공정 챔버(도 1의 도면 번호 100)의 상부벽(130) 중심부에 형성된 홀(132)에 삽입되며, 이때 전극(320)의 하부판(324)은 기판과 마주보도록 위치한다. 측판(326)에는 제 2 가스 분사 홀들(327)이 형성된다. 제 2 가스 분사 홀들(327)은 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되며, 이에 의해 제 2 가스 분사 홀들(327)은 단순히 플라즈마 소스 가스만 분사한다. 제 2 가스 분사 홀들(327)은 기판(W)의 가장자리부 및 가장자리부 외측의 상부 공간으로 플라즈마 소스 가스를 분사한다.The side plate 326 connects the circumference of the upper plate 322 and the circumference of the lower plate 324. The upper end of the side plate 326 is inserted into a hole 132 formed in the center of the upper wall 130 of the process chamber (Fig. 1 of FIG. 1), wherein the lower plate 324 of the electrode 320 is positioned to face the substrate. do. Second gas injection holes 327 are formed in the side plate 326. The second gas injection holes 327 are formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance, whereby the second gas injection holes 327 simply inject only the plasma source gas. The second gas injection holes 327 inject the plasma source gas into the edge portion of the substrate W and the upper space outside the edge portion.

할로우 캐소드 홀들(325a)의 내측면에는 절연 층(325a-1)이 제공되고, 제 1 가스 분사 홀들(325b)의 내측면에는 절연 층(325b-1)이 제공되고, 제 2 가스 분사 홀들(327)의 내측면에는 절연 층(327-1)이 제공될 수 있다. 절연층(325a-1, 325b-1, 327-1)의 재질은 세라믹과 같은 고유전체일 수 있으며, 절연층(325a-1, 325b-1, 327-1)은 코팅 또는 접착 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
The insulating layer 325a-1 is provided on the inner side of the hollow cathode holes 325a, the insulating layer 325b-1 is provided on the inner side of the first gas injection holes 325b, and the second gas injection holes ( An insulating layer 327-1 may be provided on an inner side surface of the 327. The material of the insulating layers 325a-1, 325b-1, and 327-1 may be a high dielectric material such as ceramic, and the insulating layers 325a-1, 325b-1, and 327-1 may be coated or bonded. It can be formed using.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 공급 유닛(400)은 전극(320)의 상부판(322)에 형성된 가스 유입 홀(323)에 플라즈마 소스 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 라인(410), 가스 공급원(420) 및 밸브(430)를 포함한다. 가스 공급 라인(410)의 일단은 가스 유입 홀(323)에 연결되고, 가스 공급 라인(410)의 타단은 가스 공급원(420)에 연결된다. 가스 유입 홀(323)과 가스 공급원(420) 사이의 가스 공급 라인(410) 상에는 플라즈마 소스 가스의 흐름을 개폐하거나 공급 유량을 조절하는 밸브(430)가 설치된다.
Referring back to FIGS. 1 and 2, the gas supply unit 400 supplies the plasma source gas to the gas inlet hole 323 formed in the upper plate 322 of the electrode 320. The gas supply unit 400 includes a gas supply line 410, a gas supply 420, and a valve 430. One end of the gas supply line 410 is connected to the gas inlet hole 323, and the other end of the gas supply line 410 is connected to the gas supply source 420. On the gas supply line 410 between the gas inlet hole 323 and the gas supply source 420, a valve 430 is installed to open or close the flow of the plasma source gas or to adjust the supply flow rate.

코일형 안테나(340)는 전극(320)을 둘러싸도록 공정 챔버(100)의 상부벽(130)의 가장자리부 위쪽에 배치된다. 코일형 안테나(340)에 고주파 전류가 흐르면, 이에 의해 공정 챔버(100)의 내부 공간에 자기장이 만들어진다. 이 자기장에 의해서 유도 전기장이 형성되고, 전극(320)의 제 1 가스 분사 홀들(325b)과 제 2 가스 분사 홀들(327)을 통해 공정 챔버(100)에 공급된 플라즈마 소스 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환된다.The coiled antenna 340 is disposed above the edge of the upper wall 130 of the process chamber 100 to surround the electrode 320. When a high frequency current flows through the coil antenna 340, a magnetic field is generated in the internal space of the process chamber 100. The induction electric field is formed by this magnetic field, and the plasma source gas supplied to the process chamber 100 through the first gas injection holes 325b and the second gas injection holes 327 of the electrode 320 is ionized from the induction electric field. The energy required for is obtained and converted into a plasma state.

코일형 안테나(340)는 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들(340a, 340b)을 가질 수 있다. 각각의 코일들(340a, 340b)은 전극(320)의 위쪽에 위치하는 공통 단자(341)로부터 분기된다. 코일(340a)은 공통 단자(341)로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일(342a)과, 제 1 코일(342a)의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장된 제 2 코일(344a), 그리고 제 2 코일(344a)의 끝단으로부터 전극을 둘러싸는 방향으로 연장된 제 3 코일(346a)을 가진다. 제 3 코일(346a)의 끝단은 공정 챔버(100)의 측벽(120)에 접지된다. 코일(340b)은 공통 단자(341)로부터 제 1 코일(342a)의 반대 방향으로 분기된 제 1 코일(342b)과, 제 1 코일(342b)의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장된 제 2 코일(344b), 그리고 제 3 코일(346a)과 중첩되지 않도록 제 2 코일(344b)의 끝단으로부터 전극을 둘러싸는 방향으로 연장된 제 3 코일(346b)을 가진다. 제 3 코일(346b)의 끝단은 공정 챔버(100)의 측벽(120)에 접지된다. The coiled antenna 340 may have a plurality of coils 340a and 340b electrically connected in parallel. Each of the coils 340a and 340b branches from a common terminal 341 positioned above the electrode 320. The coil 340a includes a first coil 342a branched laterally from the common terminal 341, a second coil 344a extending downward from an end of the first coil 342a, and a second coil ( It has a third coil 346a extending in the direction surrounding the electrode from the end of 344a. An end of the third coil 346a is grounded to the sidewall 120 of the process chamber 100. The coil 340b includes a first coil 342b branched from the common terminal 341 in the opposite direction of the first coil 342a, and a second coil 344b extending downward from an end of the first coil 342b. And a third coil 346b extending in a direction surrounding the electrode from the end of the second coil 344b so as not to overlap with the third coil 346a. An end of the third coil 346b is grounded to the sidewall 120 of the process chamber 100.

본 실시 예에서는 2개의 코일이 병렬 연결된 경우를 예로 들어 설명하지만, 코일의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 코일의 형상은 원형 이외에도 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
In this embodiment, the case in which two coils are connected in parallel will be described as an example. However, the number of coils is not limited thereto, and the coils may be provided in various shapes in addition to the circular shape.

전원 공급부(360)는 전극(320)과 코일형 안테나(340)에 고주파 전류를 인가한다. 전원 공급부(360)는 고주파 전원(362), 정합기(364), 그리고 커패시터(366)를 포함한다. 고주파 전원(362)은 메인 전기 라인(361a)에 의해 공통 단자(341)에 연결된다. 메인 전기 라인(361a) 상에는 정합기(364)가 배치된다. 그리고 전극(320)은 서브 전기 라인(361b)에 의해 공통 단자(341)에 연결되며, 서브 전기 라인(361b) 상에는 커패시터(366)가 배치된다. 커패시터(366)는 가변 커패시터일 수 있다.The power supply unit 360 applies a high frequency current to the electrode 320 and the coiled antenna 340. The power supply 360 includes a high frequency power supply 362, a matcher 364, and a capacitor 366. The high frequency power supply 362 is connected to the common terminal 341 by the main electric line 361a. A matcher 364 is disposed on the main electrical line 361a. The electrode 320 is connected to the common terminal 341 by the sub electrical line 361b, and a capacitor 366 is disposed on the sub electrical line 361b. The capacitor 366 may be a variable capacitor.

고주파 전원(362)으로부터 인가되는 고주파 전류는 메인 전기 라인(361a)을 통해 공통 단자(341)로 공급된 후, 코일형 안테나(340)의 제 1 코일들(342a,342b)과 서브 전기 라인(361b)으로 분기된다. 제 1 코일들(342a,342b)로 분기된 고주파 전류는 제 2 코일들(344a,344b)과 제 3 코일들(346a,346b)을 통해 흐르고, 서브 전기 라인(361b)으로 분기된 고주파 전류는 전극(320)으로 인가된다. 서브 전기 라인(361b)에 배치된 커패시터(366)는 전극(320)으로 인가되는 고주파 전류의 크기를 조정한다. After the high frequency current applied from the high frequency power supply 362 is supplied to the common terminal 341 through the main electric line 361a, the first coils 342a and 342b of the coiled antenna 340 and the sub electric line ( 361b). The high frequency current branched to the first coils 342a and 342b flows through the second coils 344a and 344b and the third coils 346a and 346b, and the high frequency current branched to the sub electrical line 361b. Is applied to the electrode 320. The capacitor 366 disposed in the sub electrical line 361b adjusts the magnitude of the high frequency current applied to the electrode 320.

플라즈마 처리 공정에 사용되는 플라즈마 소스 가스의 종류가 여러 가지인 경우, 가스의 종류에 따라 발생되는 플라즈마의 균일도가 변화되므로, 인가되는 고주파 전류는 가스의 종류에 따라 조절되어야 한다. 이를 위해, 본 발명은 커패시터(366)를 이용하여 기판의 플라즈마 처리에 주되게 작용하는 전극(320)에 인가되는 고주파 전류를 조정할 수 있다.
When there are various kinds of plasma source gases used in the plasma treatment process, since the uniformity of plasma generated according to the type of gas varies, the applied high frequency current must be adjusted according to the type of gas. To this end, the present invention can use the capacitor 366 to adjust the high frequency current applied to the electrode 320 mainly acting on the plasma treatment of the substrate.

배기 유닛(500)은 공정 챔버(100)의 내부를 진공 상태로 형성하고, 공정 챔버(100) 내에서 공정이 진행되는 동안 발생하는 반응 부산물을 외부로 배출한다. 배기 유닛(500)은 배기 라인(510), 배기 부재(520) 및 밸브(530)를 포함한다. 배기 라인(510)의 일단은 공정 챔버(100)의 바닥벽(110)에 형성된 배기구들(112)에 연결되고, 배기 라인(510)의 타단은 배기 부재(520)에 연결된다. 배기 부재(520)는 펌프일 수 있다. 배기구(112)와 배기 부재(520) 사이의 배기 라인(510) 상에는 배기 가스의 흐름을 개폐하는 밸브(530)가 설치된다.
The exhaust unit 500 forms the inside of the process chamber 100 in a vacuum state and discharges reaction by-products generated during the process in the process chamber 100 to the outside. The exhaust unit 500 includes an exhaust line 510, an exhaust member 520 and a valve 530. One end of the exhaust line 510 is connected to the exhaust ports 112 formed in the bottom wall 110 of the process chamber 100, and the other end of the exhaust line 510 is connected to the exhaust member 520. The exhaust member 520 may be a pump. On the exhaust line 510 between the exhaust port 112 and the exhaust member 520, a valve 530 is provided to open and close the flow of exhaust gas.

( 실시 예 2 )(Example 2)

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 기판 처리 장치의 평면도이며, 도 8은 도 6의 전극의 확대도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 기판 처리 장치(10')는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 플라즈마 발생 유닛(300'), 가스 공급 유닛(400'), 그리고 배기 유닛(500)을 포함한다.
6 is a view illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a plan view of the substrate processing apparatus of FIG. 6, and FIG. 8 is an enlarged view of the electrode of FIG. 6. 6 to 8, the substrate processing apparatus 10 ′ may include a process chamber 100, a substrate support unit 200, a plasma generation unit 300 ′, a gas supply unit 400 ′, and an exhaust unit ( 500).

공정 챔버(100)는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 바닥벽(110), 측벽(120), 그리고 상부벽(130)을 가진다. 바닥벽(110)은, 예를 들어 원판 형상으로 제공될 수 있다. 측벽(120)은 바닥벽(110)의 가장자리 둘레를 따라가면서 위 방향으로 연장된다. 상부벽(130)은 바닥벽(110)과 측벽(120)에 의해 형성된 공간을 밀폐하도록 측벽(120)의 상단에 배치된다.The process chamber 100 provides a space where a plasma processing process is performed. The process chamber 100 has a bottom wall 110, a side wall 120, and a top wall 130. The bottom wall 110 may be provided in a disc shape, for example. The side wall 120 extends in the upward direction along the circumference of the bottom wall 110. The upper wall 130 is disposed on the top of the side wall 120 to seal the space formed by the bottom wall 110 and the side wall 120.

바닥벽(110)의 가장자리 영역에는 공정 챔버(100) 내의 반응 부산물을 배기하는 배기구들(112)이 형성되고, 배기구들(112)에는 배기 유닛(500)이 연결된다. 바닥벽(110)의 중심 영역에는 기판 지지 유닛(200)의 구동축(240)이 삽입 설치되는 홀(114)이 형성된다. 측벽(120)에는 기판이 반출입되는 개구부(122)가 형성되고, 개구부(122)는 게이트 밸브와 같은 도어 부재(124)에 의해 개폐된다. 상부벽(130)의 가장자리부에는 환형의 홀(132')이 형성된다. 홀(132')에는 플라즈마 발생 유닛(300')의 전극(320')이 삽입 설치되고, 홀(132') 내측의 상부벽(130) 중심부의 위쪽에는 플라즈마 발생 유닛(300')의 코일형 안테나(340')가 배치된다. 상부벽(130)은 코일형 안테나(340')로 공급되는 알에프(RF, Radio-Frequency) 파워를 투과할 수 있는 유전체 윈도우(Dielectric Window)이며, 상부벽(130)은 석영 유리와 같은 유전체로 마련될 수 있다.
Exhaust openings 112 for exhausting reaction by-products in the process chamber 100 are formed in an edge region of the bottom wall 110, and an exhaust unit 500 is connected to the exhaust openings 112. A hole 114 into which the drive shaft 240 of the substrate support unit 200 is inserted is formed in the center region of the bottom wall 110. The side wall 120 has an opening 122 through which the substrate is carried in and out, and the opening 122 is opened and closed by a door member 124 such as a gate valve. An annular hole 132 ′ is formed at the edge of the upper wall 130. The electrode 320 'of the plasma generating unit 300' is inserted into the hole 132 ', and the coil type of the plasma generating unit 300' is located above the center of the upper wall 130 inside the hole 132 '. Antenna 340 'is disposed. The upper wall 130 is a dielectric window that can transmit RF (Radio-Frequency) power supplied to the coil antenna 340 ', and the upper wall 130 is made of a dielectric such as quartz glass. Can be prepared.

기판 지지 유닛(200)은 플라즈마 처리될 기판(W)을 지지하고, 기판(W)을 회전시키거나 승하강시킨다. 기판 지지 유닛(200)은 스핀 척(220), 구동축(240) 및 구동기(260)를 포함한다. 스핀 척(220)은 공정 챔버(100)의 내측에 배치된다. 스핀 척(220)은 정전력에 의해 기판을 흡착 지지하는 정전척(Electro Static Chuck, ESC)일 수 있다. 또한, 스핀 척(220)은 기계적 클램핑 방식의 척 또는 진공압에 의해 기판을 흡착 지지하는 진공 척(Vacuum Chuck)일 수도 있다. 스핀 척(220)에는 기판을 공정 온도로 가열하는 히터(222)가 제공될 수 있다. 그리고, 스핀 척(220)에는 바이어스 전압을 제공하도록 고주파 전원(미도시)이 연결될 수도 있다.The substrate support unit 200 supports the substrate W to be plasma treated, and rotates or lowers the substrate W. The substrate support unit 200 includes a spin chuck 220, a drive shaft 240, and a driver 260. The spin chuck 220 is disposed inside the process chamber 100. The spin chuck 220 may be an electrostatic chuck (ESC) that adsorbs and supports the substrate by the electrostatic force. In addition, the spin chuck 220 may be a chuck of a mechanical clamping method or a vacuum chuck that sucks and supports the substrate by vacuum pressure. The spin chuck 220 may be provided with a heater 222 that heats the substrate to a process temperature. In addition, a high frequency power source (not shown) may be connected to the spin chuck 220 to provide a bias voltage.

구동축(240)은 공정 챔버(100)의 바닥벽(110)에 형성된 홀(114)을 관통하여 삽입 설치된다. 구체적으로, 바닥벽(110)의 홀(114)에는 베어링 부재(242)가 삽입되고, 구동축(240)은 베어링 부재(242)의 내륜에 삽입 고정되어, 회전 가능하게 지지된다. 구동축(240)의 상단은 스핀 척(220)의 하면에 결합되고, 구동축(240)의 하단은 공정 챔버(100)의 하부에 배치된 구동기(260)에 연결된다. 구동축(240)은 구동기(260)에 의해 발생된 구동력을 스핀 척(220)에 전달한다. 구동기(260)는 스핀 척(220)을 회전시키기 위한 회전 구동력을 제공할 수 있으며, 또한 스핀 척(220)을 승하강시키기 위한 직선 구동력을 제공할 수도 있다.
The drive shaft 240 is inserted through the hole 114 formed in the bottom wall 110 of the process chamber 100. In detail, the bearing member 242 is inserted into the hole 114 of the bottom wall 110, and the driving shaft 240 is inserted and fixed to the inner ring of the bearing member 242 to be rotatably supported. An upper end of the drive shaft 240 is coupled to a lower surface of the spin chuck 220, and a lower end of the drive shaft 240 is connected to a driver 260 disposed under the process chamber 100. The drive shaft 240 transmits the driving force generated by the driver 260 to the spin chuck 220. The driver 260 may provide a rotational driving force for rotating the spin chuck 220, and may also provide a linear driving force for raising and lowering the spin chuck 220.

플라즈마 발생 유닛(300')은 스핀 척(220)의 상부에 제공되고, 가스 공급 유닛(400')이 공급하는 플라즈마 소스 가스를 이온화하여 플라즈마를 발생한다. 플라즈마 발생 유닛(300')은 전극(320'), 코일형 안테나(340'), 전원 공급부(360')를 포함한다.The plasma generation unit 300 ′ is provided on the spin chuck 220 and ionizes the plasma source gas supplied by the gas supply unit 400 ′ to generate plasma. The plasma generating unit 300 ′ includes an electrode 320 ′, a coiled antenna 340 ′, and a power supply unit 360 ′.

공정 챔버(100)의 상부에서 바라볼 때, 전극(320')은 코일형 안테나(340')를 둘러싸도록 배치된다. 전극(320')은 공정 챔버(100)의 상부벽(130) 가장자리부에 형성된 환형의 홀(132')에 삽입 설치되며, 정전 결합(capacitive coupling)에 의해 플라즈마를 발생한다. 코일형 안테나(340')는 홀(132') 내측의 상부벽(130) 중심부의 위쪽에 배치되며, 유도 결합(inductive coupling)에 의해 플라즈마를 발생한다. 전원 공급부(360')는 전극(320')과 코일형 안테나(340')에 고주파 전류를 인가한다. 코일형 안테나(340')는 기판(W)의 플라즈마 처리에 주되게 작용하는 플라즈마를 발생하고, 전극(320')은 기판의 가장자리부 및 이의 외측에 발생하는 플라즈마의 밀도를 향상시킨다.As viewed from the top of the process chamber 100, the electrode 320 ′ is arranged to surround the coiled antenna 340 ′. The electrode 320 ′ is inserted into an annular hole 132 ′ formed at an edge of the upper wall 130 of the process chamber 100, and generates plasma by capacitive coupling. The coiled antenna 340 ′ is disposed above the center of the upper wall 130 inside the hole 132 ′ and generates plasma by inductive coupling. The power supply unit 360 ′ applies a high frequency current to the electrode 320 ′ and the coiled antenna 340 ′. The coiled antenna 340 ′ generates a plasma mainly acting on the plasma processing of the substrate W, and the electrode 320 ′ improves the density of the plasma generated at the edge of the substrate and the outside thereof.

전극(320')은 상부판(322'), 하부판(324'), 그리고 제 1 및 제 2 측판(326'-1,326'-2)을 포함한다. 상부판(322')은 환형의 형상을 가지며, 상부판(322')에는 플라즈마 소스 가스가 유입되는 가스 유입 홀들(323'-1,323'-2)이 형성된다. 가스 유입 홀들(323'-1,323'-2)은 상부판(322')의 센터를 중심으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 가스 유입 홀들(323'-1,323'-2)에는 가스 공급 유닛(400')이 연결된다.The electrode 320 'includes an upper plate 322', a lower plate 324 ', and first and second side plates 326'-1 and 326'-2. The upper plate 322 'has an annular shape, and gas inlet holes 323'-1 and 323'-2 through which the plasma source gas flows are formed in the upper plate 322'. The gas inflow holes 323'-1 and 323'-2 may be formed to be symmetrical about the center of the upper plate 322 '. The gas supply unit 400 ′ is connected to the gas inflow holes 323 ′ -1 and 323 ′ -2.

하부판(324')은 환형의 형상을 가지며, 상부판(322')의 아래에 배치되고, 다수의 분사 홀들(325')이 형성된다. 전극(320')의 하부판(324')에 형성된 분사 홀들(325')은 할로우 캐소드 홀들(325'a)과 제 1 가스 분사 홀들(325'b)을 포함한다. 할로우 캐소드 홀들(325'a)의 내측에는 할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마(P)가 발생된다. 제1 가스 분사 홀들(325'b)은 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성된다. 즉, 제 1 가스 분사 홀들(325'b)은, 제 1 가스 분사 홀들(325'b)의 서로 마주보는 내측면에 형성된 플라즈마 쉬스 영역이 중첩될 수 있는 크기의 개구부를 가지도록 형성된다. 이에 의해 제 1 가스 분사 홀들(325'b)의 내측에는 플라즈마가 발생되지 않으며, 제 1 가스 분사 홀들(325'b)은 단순히 플라즈마 소스 가스만 분사한다.The lower plate 324 'has an annular shape, is disposed below the upper plate 322', and a plurality of injection holes 325 'are formed. The injection holes 325 'formed in the lower plate 324' of the electrode 320 'include hollow cathode holes 325'a and first gas injection holes 325'b. Plasma P is generated inside the hollow cathode holes 325'a due to the hollow cathode effect. The first gas injection holes 325 ′ b are formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance. That is, the first gas injection holes 325'b are formed to have openings having a size that may overlap the plasma sheath regions formed on the inner surfaces of the first gas injection holes 325'b facing each other. As a result, no plasma is generated inside the first gas injection holes 325'b, and the first gas injection holes 325'b simply spray the plasma source gas.

제 1 가스 분사 홀들(325'b)은 하부판(324')에 수직하게 형성될 수 있으며, 이와 달리, 제 1 가스 분사 홀들(325'b)은 경사지게 형성될 수 있다. 제 1 가스 분사 홀들(325'b)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 하부판(324')의 중심부를 향하도록 경사지게 형성될 수 있으며, 또한 제 1 가스 분사 홀들(325'b)은 하부판(324')의 가장자리부 향하도록 경사지게 형성될 수도 있다.The first gas injection holes 325'b may be formed perpendicular to the lower plate 324 '. Alternatively, the first gas injection holes 325'b may be formed to be inclined. As illustrated in FIG. 9, the first gas injection holes 325'b may be inclined to face the center of the lower plate 324 ', and the first gas injection holes 325'b may be formed on the lower plate ( It may be formed to be inclined toward the edge of the (324 ').

제 1 측판(326'-1)은 상부판(322')의 내측 가장자리와 하부판(324')의 내측 가장자리를 연결하고, 제 2 측판(326'-2)은 상부판(322')의 외측 가장자리와 하부판(324')의 외측 가장자리를 연결한다. 전극(320')은 공정 챔버(100)의 상부벽(130) 가장자리부에 형성된 환형의 홀(132')에 삽입되며, 이때 제 1 측판(326'-1)은 홀(132')의 내주면에 접촉되고, 제 2 측판(326'-2)은 홀(132')의 외주면에 접촉된다. 제 1 측판(326'-1)에는 제 2 가스 분사 홀들(327')이 형성된다. 제 2 가스 분사 홀들(327')은 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되며, 이에 의해 제 2 가스 분사 홀들(327')은 단순히 플라즈마 소스 가스만 분사한다. 제 2 가스 분사 홀들(327')은 기판(W)의 상부 공간으로 플라즈마 소스 가스를 분사한다.The first side plate 326'-1 connects the inner edge of the upper plate 322 'and the inner edge of the lower plate 324', and the second side plate 326'-2 is the outer side of the upper plate 322 '. The edge and the outer edge of the bottom plate 324 'are connected. The electrode 320 'is inserted into an annular hole 132' formed at an edge of the upper wall 130 of the process chamber 100, wherein the first side plate 326'-1 is an inner circumferential surface of the hole 132 '. And the second side plate 326'-2 is in contact with the outer circumferential surface of the hole 132 '. Second gas injection holes 327 'are formed in the first side plate 326'-1. The second gas injection holes 327 'are formed such that the distance between the inner surfaces facing each other is the plasma sheath overlap distance, whereby the second gas injection holes 327' simply spray the plasma source gas. The second gas injection holes 327 ′ inject the plasma source gas into the upper space of the substrate W.

할로우 캐소드 홀들(325'a)의 내측면에는 절연 층(325'a-1)이 제공되고, 제 1 가스 분사 홀들(325'b)의 내측면에는 절연 층(325'b-1)이 제공되고, 제 2 가스 분사 홀들(327')의 내측면에는 절연 층(327'-1)이 제공될 수 있다. 절연층(325'a-1, 325'b-1, 327'-1)의 재질은 세라믹과 같은 고유전체일 수 있으며, 절연층(325'a-1, 325'b-1, 327'-1)은 코팅 또는 접착 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
An insulating layer 325'a-1 is provided on the inner side of the hollow cathode holes 325'a, and an insulating layer 325'b-1 is provided on the inner side of the first gas injection holes 325'b. Insulation layers 327'-1 may be provided on inner surfaces of the second gas injection holes 327 '. The material of the insulating layers 325'a-1, 325'b-1, and 327'-1 may be a high dielectric material such as ceramic, and the insulating layers 325'a-1, 325'b-1 and 327'- 1) may be formed using a method such as coating or adhesion.

가스 공급 유닛(400')은 전극(320')의 상부판(322')에 형성된 가스 유입 홀들(323'-1,323'-2)에 플라즈마 소스 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400')은 가스 공급 라인(410'), 가스 공급원(420') 및 밸브(430'-1,430'-2)를 포함한다. 가스 공급 라인(410')은 가스 공급원(420')에 연결된 메인 가스 라인(412')과, 메인 가스 라인(412')으로부터 분기된 서브 가스 라인(414'-1,414'2)을 가진다. 서브 가스 라인(414'-1)은 가스 유입 홀들(323'-1)에 연결되고, 서브 가스 라인(414'-1) 상에는 밸브(430'-1)가 설치된다. 서브 가스 라인(414'-2)은 가스 유입 홀들(323'-2)에 연결되고, 서브 가스 라인(414'-2) 상에는 밸브(430'-2)가 설치된다.
The gas supply unit 400 ′ supplies the plasma source gas to the gas inlet holes 323 ′ -1 and 323 ′ -2 formed in the upper plate 322 ′ of the electrode 320 ′. The gas supply unit 400 'includes a gas supply line 410', a gas supply 420 ', and a valve 430'-1, 430'-2. The gas supply line 410 ′ has a main gas line 412 ′ connected to the gas source 420 ′ and sub gas lines 414 ′ -1 414 ′ 2 branched from the main gas line 412 ′. The sub gas line 414'-1 is connected to the gas inlet holes 323'-1, and a valve 430'-1 is installed on the sub gas line 414'-1. The sub gas line 414'-2 is connected to the gas inlet holes 323'-2, and a valve 430'-2 is installed on the sub gas line 414'-2.

코일형 안테나(340')는 환형 전극(320')의 내측에 위치하도록 공정 챔버(100)의 상부벽(130)의 중심부 위쪽에 배치된다. 코일형 안테나(340')에 고주파 전류가 흐르면, 이에 의해 공정 챔버(100)의 내부 공간에 자기장이 만들어진다. 이 자기장에 의해서 유도 전기장이 형성되고, 전극(320')의 제 1 가스 분사 홀들(325'b)과 제 2 가스 분사 홀들(327')을 통해 공정 챔버(100)에 공급된 플라즈마 소스 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환된다.The coiled antenna 340 ′ is disposed above the center of the upper wall 130 of the process chamber 100 to be positioned inside the annular electrode 320 ′. When a high frequency current flows through the coil antenna 340 ′, a magnetic field is generated in the internal space of the process chamber 100. The induction electric field is formed by the magnetic field, and the plasma source gas supplied to the process chamber 100 through the first gas injection holes 325'b and the second gas injection holes 327 'of the electrode 320' The energy required for ionization is obtained from the induced electric field and converted into a plasma state.

코일형 안테나(340')는 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들(340'a, 340'b)을 가질 수 있다. 각각의 코일들(340'a, 340'b)은 상부벽(130)의 중심부 위쪽에 위치하는 공통 단자(341')로부터 분기된다. 코일(340'a)은 공통 단자(341')로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일(342'a)과, 제 1 코일(342'a)의 끝단으로부터 전극(320')의 제 1 측판(326'-1)을 따라가면서 나선 모양으로 연장된 제 2 코일(344'a)을 가진다. 제 2 코일(344'a)의 끝단은 공정 챔버(100)의 측벽(120)에 접지된다. 코일(340'b)은 공통 단자(341')로부터 제 1 코일(342'a)의 반대 방향으로 분기된 제 1 코일(342'b)과, 제 2 코일(344'a)과 중첩되지 않도록 제 1 코일(342'b)의 끝단으로부터 전극(320')의 제 1 측판(326'-1)을 따라가면서 나선 모양으로 연장된 제 2 코일(344'b)을 가진다. 제 2 코일(344'b)의 끝단은 공정 챔버(100)의 측벽(120)에 접지된다.
The coiled antenna 340 'may have a plurality of coils 340'a and 340'b electrically connected in parallel. Each of the coils 340 ′ a and 340 ′ b branches from a common terminal 341 ′ positioned above the center of the top wall 130. The coil 340'a includes a first coil 342'a branched laterally from the common terminal 341 'and a first side plate of the electrode 320' from an end of the first coil 342'a. 326'-1) and has a second coil 344'a extending spirally. An end of the second coil 344 ′ a is grounded to the sidewall 120 of the process chamber 100. The coil 340'b does not overlap the first coil 342'b branched from the common terminal 341 'in the opposite direction of the first coil 342'a and the second coil 344'a. It has a second coil 344'b extending spirally from the end of the first coil 342'b along the first side plate 326'-1 of the electrode 320 '. An end of the second coil 344 ′ b is grounded to the sidewall 120 of the process chamber 100.

전원 공급부(360')는 전극(320')과 코일형 안테나(340')에 고주파 전류를 인가한다. 전원 공급부(360')는 고주파 전원(362'), 정합기(364'), 그리고 커패시터(366')를 포함한다. 고주파 전원(362')은 메인 전기 라인(361'a)의 일단에 연결되고, 정합기(364')는 메인 전기 라인(361'a) 상에 배치된다. 메인 전기 라인(361'a)의 타단은 서브 전기 라인들(361'b-1,361'b-2,361'b-3)로 분기된다. 서브 전기 라인(361'b-1,361'b-2)은 서로 대칭을 이루도록 분기되어 전극(320')에 연결되고, 서브 전기 라인(361'b-3)은 코일형 안테나(340')의 공통 단자(341')에 연결된다. 서브 전기 라인(361'b-3) 상에는 커패시터(366')가 배치된다. 커패시터(366')는 가변 커패시터일 수 있으며, 코일형 안테나(340')로 인가되는 고주파 전류의 크기를 조정한다.The power supply unit 360 ′ applies a high frequency current to the electrode 320 ′ and the coiled antenna 340 ′. The power supply 360 'includes a high frequency power supply 362', a matcher 364 ', and a capacitor 366'. A high frequency power supply 362 'is connected to one end of the main electrical line 361'a, and a matcher 364' is disposed on the main electrical line 361'a. The other end of the main electric line 361'a is branched into the sub electric lines 361'b-1, 361'b-2 and 361'b-3. The sub electrical lines 361'b-1 and 361'b-2 are branched so as to be symmetrical with each other and connected to the electrode 320 ', and the sub electrical lines 361'b-3 are common to the coiled antenna 340'. Is connected to a terminal 341 '. A capacitor 366 'is disposed on the sub electrical line 361'b-3. The capacitor 366 'may be a variable capacitor and adjusts the magnitude of the high frequency current applied to the coiled antenna 340'.

플라즈마 처리 공정에 사용되는 플라즈마 소스 가스의 종류가 여러 가지인 경우, 가스의 종류에 따라 발생되는 플라즈마의 균일도가 변화되므로, 인가되는 고주파 전류는 가스의 종류에 따라 조절되어야 한다. 이를 위해, 본 발명은 커패시터(366')를 이용하여 기판의 플라즈마 처리에 주되게 작용하는 코일형 안테나(340')에 인가되는 고주파 전류를 조정할 수 있다.
When there are various kinds of plasma source gases used in the plasma treatment process, since the uniformity of plasma generated according to the type of gas varies, the applied high frequency current must be adjusted according to the type of gas. To this end, the present invention can adjust the high frequency current applied to the coiled antenna 340 'which mainly acts on the plasma treatment of the substrate using the capacitor 366'.

배기 유닛(500)은 공정 챔버(100)의 내부를 진공 상태로 형성하고, 공정 챔버(100) 내에서 공정이 진행되는 동안 발생하는 반응 부산물을 외부로 배출한다. 배기 유닛(500)은 배기 라인(510), 배기 부재(520) 및 밸브(530)를 포함한다. 배기 라인(510)의 일단은 공정 챔버(100)의 바닥벽(110)에 형성된 배기구들(112)에 연결되고, 배기 라인(510)의 타단은 배기 부재(520)에 연결된다. 배기 부재(520)는 펌프일 수 있다. 배기구(112)와 배기 부재(520) 사이의 배기 라인(510) 상에는 배기 가스의 흐름을 개폐하는 밸브(530)가 설치된다.
The exhaust unit 500 forms the inside of the process chamber 100 in a vacuum state and discharges reaction by-products generated during the process in the process chamber 100 to the outside. The exhaust unit 500 includes an exhaust line 510, an exhaust member 520 and a valve 530. One end of the exhaust line 510 is connected to the exhaust ports 112 formed in the bottom wall 110 of the process chamber 100, and the other end of the exhaust line 510 is connected to the exhaust member 520. The exhaust member 520 may be a pump. On the exhaust line 510 between the exhaust port 112 and the exhaust member 520, a valve 530 is provided to open and close the flow of exhaust gas.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 공정 챔버 200: 기판 지지 유닛
300,300': 플라즈마 발생 유닛 320,320': 전극
340,340': 코일형 안테나 360,360': 전원 공급부
400,400': 가스 공급 유닛 500: 배기 유닛100: process chamber 200: substrate support unit
300,300 ': plasma generating unit 320,320': electrode
340,340 ': coiled antenna 360,360': power supply
400,400 ': gas supply unit 500: exhaust unit

Claims (40)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 유도 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 코일형 안테나;
상기 코일형 안테나의 둘레에 배치되며, 정전 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 전극;
상기 코일형 안테나와 상기 전극에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및
상기 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 포함하되;
상기 커패시터는 상기 고주파 전원과 상기 코일형 안테나 사이에 배치되어 상기 고주파 전원으로부터 상기 코일형 안테나로 인가되는 상기 고주파 전류의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.A coiled antenna for generating a plasma by inductive coupling;
An electrode disposed around the coiled antenna and generating plasma by electrostatic coupling;
A high frequency power supply for applying a high frequency current to the coil antenna and the electrode; And
A capacitor for adjusting the magnitude of the high frequency current;
And the capacitor is disposed between the high frequency power source and the coiled antenna to adjust the magnitude of the high frequency current applied from the high frequency power source to the coiled antenna. 제 11 항에 있어서,
상기 전극은,
가스 유입 홀이 형성되고, 상기 코일형 안테나를 둘러싸는 환형의 상부판;
다수의 분사 홀들이 형성되고, 상기 상부판의 아래에 배치되는 환형의 하부판;
상기 상부판의 내측 가장자리와 상기 하부판의 내측 가장자리를 연결하는 제 1 측판; 및
상기 상부판의 외측 가장자리와 상기 하부판의 외측 가장자리를 연결하는 제 2 측판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method of claim 11,
The electrode
An annular top plate having a gas inlet hole and surrounding the coiled antenna;
A plurality of injection holes are formed and an annular lower plate disposed below the upper plate;
A first side plate connecting an inner edge of the upper plate and an inner edge of the lower plate; And
And a second side plate connecting the outer edge of the upper plate and the outer edge of the lower plate. 제 12 항에 있어서,
상기 코일형 안테나는,
상기 전극의 상기 제 1 측판이 둘러싸는 개구부에 배치되고 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method of claim 12,
The coil antenna,
And a plurality of coils disposed in an opening surrounded by the first side plate of the electrode and electrically connected in parallel. 제 13 항에 있어서,
상기 코일들 각각은,
상기 개구부의 중심부에 위치하는 공통 단자로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일; 및
상기 제 1 코일의 끝단으로부터 상기 제 1 측판을 따라가면서 나선 모양으로 연장된 제 2 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method of claim 13,
Each of the coils,
A first coil branched in a lateral direction from a common terminal positioned at the center of the opening; And
And a second coil extending spirally from the end of the first coil along the first side plate. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분사 홀들은,
할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마가 발생되는 할로우 캐소드 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method according to any one of claims 12 to 14,
The injection holes,
And a hollow cathode hole in which plasma is generated by the hollow cathode effect. 제 15 항에 있어서,
상기 분사 홀들은,
서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되는 제 1 가스 분사 홀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method of claim 15,
The injection holes,
And first gas injection holes formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance. 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 가스 분사 홀들은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.17. The method of claim 16,
And the first gas injection holes are formed to be inclined. 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 측판에는, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 제 2 가스 분사 홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.17. The method of claim 16,
And the second gas injection holes are formed in the first side plate such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance. 제 18 항에 있어서,
상기 할로우 캐소드 홀들과 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 홀들의 내측 면에는 절연 층이 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method of claim 18,
And an insulating layer is provided on the inner surfaces of the hollow cathode holes and the first and second gas injection holes. 제 11 항에 있어서,
상기 커패시터는 가변 커패시터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 유닛.The method of claim 11,
And said capacitor is a variable capacitor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판의 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및
상기 공정 챔버의 상부벽에 설치되며, 상기 기판에 공급되는 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되,
상기 플라즈마 발생 유닛은,
상기 상부벽의 중심부 위쪽에 설치되고, 유도 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 코일형 안테나;
상기 코일형 안테나를 둘러싸도록 상기 상부벽의 가장자리부에 설치되며, 정전 결합에 의해 플라즈마를 발생하는 전극;
상기 코일형 안테나와 전극에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및
상기 고주파 전원으로부터 상기 코일형 안테나로 인가되는 상기 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A process chamber in which a plasma processing process of the substrate is performed;
A substrate support unit disposed in the process chamber and supporting a substrate; And
Is installed on the upper wall of the process chamber, including a plasma generating unit for generating a plasma supplied to the substrate,
The plasma generating unit,
A coil-type antenna installed above the center of the upper wall and generating plasma by inductive coupling;
An electrode installed at an edge portion of the upper wall to surround the coiled antenna and generating plasma by electrostatic coupling;
A high frequency power supply for applying a high frequency current to the coil antenna and an electrode; And
And a capacitor for adjusting the magnitude of the high frequency current applied from the high frequency power source to the coil antenna. 제 31 항에 있어서,
상기 커패시터는 가변 커패시터인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 31, wherein
And the capacitor is a variable capacitor. 제 31 항에 있어서,
상기 전극은,
플라즈마 소스 가스가 유입되는 가스 유입 홀이 형성되고, 상기 코일형 안테나를 둘러싸는 환형의 상부판;
다수의 분사 홀들이 형성되고, 상기 상부 판의 아래에 배치되는 환형의 하부판;
상기 상부 판의 내측 가장자리와 상기 하부 판의 내측 가장자리를 연결하는 제 1 측판; 및
상기 상부 판의 외측 가장자리와 상기 하부 판의 외측 가장자리를 연결하는 제 2 측판을 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 측판은 상기 공정 챔버의 상기 상부벽의 가장자리부에 형성된 환형의 개구부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 31, wherein
The electrode
An annular top plate formed with a gas inlet hole through which a plasma source gas flows, and surrounding the coil antenna;
An annular lower plate having a plurality of injection holes formed therein and disposed below the upper plate;
A first side plate connecting the inner edge of the upper plate and the inner edge of the lower plate; And
A second side plate connecting the outer edge of the upper plate and the outer edge of the lower plate,
And the first and second side plates are inserted into an annular opening formed in an edge portion of the upper wall of the process chamber. 제 33 항에 있어서,
상기 분사 홀들은,
할로우 캐소드 효과에 의해 플라즈마가 발생되는 할로우 캐소드 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 33, wherein
The injection holes,
And a hollow cathode hole in which plasma is generated by the hollow cathode effect. 제 34 항에 있어서,
상기 분사 홀들은,
서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 형성되는 제 1 가스 분사 홀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.35. The method of claim 34,
The injection holes,
And first gas injection holes formed such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance. 제 35 항에 있어서,
상기 제 1 가스 분사 홀들은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.36. The method of claim 35 wherein
And the first gas injection holes are formed to be inclined. 제 35 항에 있어서,
상기 제 1 측판에는, 서로 마주보는 내측 면 사이의 거리가 플라즈마 쉬스 오버랩 거리가 되도록 제 2 가스 분사 홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.36. The method of claim 35 wherein
And the second gas injection holes are formed in the first side plate such that a distance between inner surfaces facing each other is a plasma sheath overlap distance. 제 37 항에 있어서,
상기 할로우 캐소드 홀들과 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 홀들의 내측 면에는 절연 층이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.39. The method of claim 37,
And an insulating layer is provided on the inner surfaces of the hollow cathode holes and the first and second gas injection holes. 제 31 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일형 안테나는 전기적으로 병렬 연결되는 다수의 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method according to any one of claims 31 to 38,
The coiled antenna includes a plurality of coils electrically connected in parallel. 제 39 항에 있어서,
상기 코일들 각각은,
상기 상부벽의 중심부 위쪽에 위치하는 공통 단자로부터 횡 방향으로 분기된 제 1 코일; 및
상기 제 1 코일의 끝단으로부터 상기 전극을 따라가면서 나선 모양으로 연장된 제 2 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 39,
Each of the coils,
A first coil branched in a lateral direction from a common terminal positioned above the center of the upper wall; And
And a second coil extending spirally from the end of the first coil along the electrode.
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