KR101183140B1

KR101183140B1 - Process apparatus which uses pulse RF power, and method of processing a substrate using the same

Info

Publication number: KR101183140B1
Application number: KR1020040049409A
Authority: KR
Inventors: 한순석; 이정범; 한근조
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2012-09-14
Also published as: KR20050107269A

Abstract

본 발명은 내부에 일정한 반응공간을형성하는 챔버와 상기 챔버의 내부에 위치하며, 상면에 기판이 안치되는 서셉터와 ; 상기 서셉터의 상부에 위치하는 RF전극과 상기 서셉터의 상부에 위치하며, 공정가스의 층류를 형성하는 가스분사장치와 일단은 상기 가스분사장치에 연결되고, 타단은 외부의 공정가스 저장부에 연결되는 가스유입관과 배기가스를 배출하기 위해 상기 챔버에 연결되는 배기수단과; 상기 RF전극에 펄스파 형태의 RF전력을 공급하는 펄스형 RF전원을 포함하는 플라즈마 공정장비를 제공한다. 또한 이를 이용하는 기판의 처리방법을 제공한다. The present invention provides a chamber for forming a constant reaction space therein and a susceptor located inside the chamber and having a substrate placed thereon; An RF electrode positioned above the susceptor and an upper portion of the susceptor, a gas injection device forming a laminar flow of process gas, and one end connected to the gas injection device, and the other end is connected to an external process gas storage unit. Exhaust means connected to the chamber for exhausting the gas inlet pipe connected to the exhaust gas; It provides a plasma processing equipment comprising a pulsed RF power supply for supplying RF power in the form of a pulse wave to the RF electrode. It also provides a method of treating a substrate using the same.

본 발명에 따르면, RF전극 또는 샤워헤드의가공이 용이해져 비용절감의 효과가 뛰어나며, 챔버 내부에 공급되는 공정가스의 균일도를 향상시킴으로써 공정의 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
According to the present invention, the RF electrode or the shower head can be easily processed, and the cost reduction effect is excellent, and the uniformity of the process can be improved by improving the uniformity of the process gas supplied into the chamber.

펄스, 층류(laminar flow), 가스분사장치, 분사구, RF전극 Pulse, laminar flow, gas injector, nozzle, RF electrode

Description

Process apparatus which uses pulse RF power, and method of processing a substrate using the same}

도 1은 종래 PECVD 장비의 단면도 1 is a cross-sectional view of a conventional PECVD equipment

도 2a는 공정가스의단일방향 층류를 예시한 단면도 2A is a cross-sectional view illustrating unidirectional laminar flow of a process gas

도 2b는 도 2a의 층류를 형성하는 가스분사장치의 배열을 예시한 평면도 FIG. 2B is a plan view illustrating an arrangement of the gas injection device forming the laminar flow of FIG. 2A

도 2c는 챔버의 상부와 측면에 설치된 가스분사장치를 통해 형성되는 층류를 예시한 단면도 Figure 2c is a cross-sectional view illustrating the laminar flow formed through the gas injection device installed on the top and side of the chamber

도 3a는 양방향의 대칭적인 층류를 예시한 단면도 3A is a cross-sectional view illustrating bidirectional symmetrical laminar flow

도 3b는 도 3a의 층류를 형성하는 가스분사장치의 배열을 예시한 평면도 3B is a plan view illustrating an arrangement of the gas injection device forming the laminar flow of FIG. 3A

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 가스분사장치를 포함하는 PECVD 장비의 단면도 4A is a cross-sectional view of a PECVD apparatus including a gas injection device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4b 내지 도 4d는 RF전극과 가스분사장치의 결합모습을 도시한 평면도 및 저면도 4b to 4d are a plan view and a bottom view showing a combined state of the RF electrode and the gas injection device;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF전극의 사시도 5 is a perspective view of an RF electrode according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사장치의 사시도 6 is a perspective view of a gas injection device according to an embodiment of the present invention;

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사장치와 RF전극의 분리 단면도 Figure 7a is a cross-sectional view of the gas injection device and the RF electrode according to an embodiment of the present invention

도 7b는 가스분사구의 일 실시예를 도시한 단면도7B is a sectional view showing one embodiment of a gas injection port;

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스분사장치와 RF전극의 분리 단면도 8 is an exploded cross-sectional view of a gas injection device and an RF electrode according to another embodiment of the present invention.

도 9a 및 도 9b는 분사구를 경사지게 형성한 가스분사장치의 단면도 9A and 9B are cross-sectional views of the gas injection apparatus in which the injection hole is formed to be inclined.

도 10a는 방사형 층류를 형성하기 위한 가스분사장치의 배열을 예시한 평면도 10A is a plan view illustrating an arrangement of a gas injection device for forming a radial laminar flow

도 10b 및 도 10c는 방사형의 층류를 형성하기 위한 가스분사장치와 RF전극의 결합모습을 도시한 평면도 및 저면도 10B and 10C are a plan view and a bottom view showing a combination of a gas injection device and an RF electrode for forming a radial laminar flow;

도 11a는 방사형 층류를 형성하기 위한 다른 유형의 가스분사장치의 배열을 예시한 평면도 11A is a plan view illustrating the arrangement of another type of gas injector for forming a radial laminar flow;

도 11b 내지 도 11d는 방사형 가스분사장치의 예시도 11B to 11D are illustrations of a radial gas injector.

도 12는 RF전극하부에 수평 인젝터를 설치한 모습을 도시한 단면도 12 is a cross-sectional view showing a horizontal injector installed below the RF electrode.

도 13은 도 12의 수평 인젝터 배열을 도시한 평면도
FIG. 13 is a plan view illustrating the horizontal injector arrangement of FIG. 12.

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

100 : 공정장비 110 : 챔버 100: process equipment 110: chamber

120 : 기판 130 : 서셉터 120: substrate 130: susceptor

140 : 배기포트 150 : RF전극 140: exhaust port 150: RF electrode

152 : 걸림턱 154 : 삽입구 152: locking jaw 154: insertion hole

160 : 직선형 가스분사장치 161 : 측면인젝터 160: linear gas injection device 161: side injector

162, 262, 362 : 분사구 163 : 분사홀 162, 262, 362: injection hole 163: injection hole

164 : 중공부 166 : 오링(O-ring) 164: hollow part 166: O-ring

168 : 측면걸림단 169 : 상단걸림단 168: side locking end 169: top locking end

170 : RF전원 180 : 실링부재 170: RF power supply 180: sealing member

190 : 차단부재 200 : 가스유입관 190: blocking member 200: gas inlet pipe

260 : 환형 가스분사장치 360 : 방사형 가스분사장치 260: annular gas injection device 360: radial gas injection device

400 : 수평 인젝터
400: horizontal injector

본 발명은 플라즈마를 이용하는 공정장비에 관한 것으로서, 특히 펄스파형의 RF전력을 이용하는 공정장비에 관한 것이다. The present invention relates to a process equipment using a plasma, and more particularly to a process equipment using a pulse wave RF power.

일반적으로 액정표시소자나 반도체 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)를 제조하기 위해서는, 기판 상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정, 잔류물을 제거하기 위한 세정공정 등을 수차례 반복하여야 하는데, 이들 각 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 챔버 내부에서 진행된다. In general, in order to manufacture a liquid crystal display device or a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a substrate), a thin film deposition process for depositing a dielectric material or the like on a substrate as a thin film, or using a photosensitive material to expose or conceal selected areas of the thin film. The photolithography process, the etching process of removing the thin film of the selected region and patterning as desired, the washing process to remove the residues, etc. must be repeated several times. The optimal environment is carried out inside the chamber.

도 1은 이러한 기판을 제조하는 장비 중에서 플라즈마를 이용하여 박막증착을 하는 PECVD 장비(10)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 단면도로서, 내부에 일정한 반응공간을 형성하는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)의 내부에 위치하며 상면에 기판(12)을 안치하는 서셉터(13)와, 다수의 분사홀(16)을 가지는 샤워헤드와 일체로 형성되며 유입된 가스를 1차 확산시키는 버퍼공간(17)을 내부에 포함하는 RF전극(15)과, 일단이 외부의 가스탱크(미도시)에 연결되어 RF전극(15) 내부의 버퍼공간(17)으로 공정가스를 유입하는 가스유입관(19)을 포함하고 있다. 챔버(11)의 저면에는 배기가스의 배출을 위한 배기구(14)가 형성된다. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an internal configuration of a PECVD apparatus 10 for thin film deposition using plasma among equipment for manufacturing such a substrate, and includes a chamber 11 and a chamber for forming a constant reaction space therein. A buffer space that is formed inside the 11 and integrally formed with a susceptor 13 for placing the substrate 12 on the upper surface and a shower head having a plurality of injection holes 16 and diffuses the gas firstly. An RF electrode 15 including the inside 17 and a gas inlet pipe having one end connected to an external gas tank (not shown) and introducing a process gas into the buffer space 17 inside the RF electrode 15 ( 19). An exhaust port 14 for discharging the exhaust gas is formed at the bottom of the chamber 11.

또한 RF전력이 RF전극(15)의 중심에 인가되도록 하기 위해 가스공급관(19)에 RF전원(18)을 연결하고 있으며, 기판(12)에 입사하는 활성종의 에너지를 제어하기 위하여 서셉터(13)에도 별도의 RF전원을 인가하는 경우가 있다. In addition, the RF power source 18 is connected to the gas supply pipe 19 to allow the RF power to be applied to the center of the RF electrode 15, and to control the energy of the active species incident on the substrate 12, the susceptor ( 13), a separate RF power supply may be applied.

서셉터(13)는 상면에 안치되는 기판(12)을 예열하거나 가열하기 위해 통상 내부에 히터(미도시)를 포함한다. The susceptor 13 usually includes a heater (not shown) therein for preheating or heating the substrate 12 placed on the upper surface.

한편, 대기압 영역인 RF전극(15)과 챔버리드(20) 사이의 공간을 진공영역인 RF전극(15) 하부의 공간과 격리시키기 위한 오링(O-ring) 등의 실링부재(21)를 설치한다. On the other hand, a sealing member 21, such as an O-ring, is provided to isolate the space between the RF electrode 15 and the chamber lead 20, which are atmospheric pressure regions, from the space below the RF electrode 15, which is a vacuum region. do.

이와 같은 구성을 가지는 PECVD 장비(10)에서 공정이 진행되는 순서를 살펴보면 다음과 같다. 먼저 로봇암이 미도시된 슬롯을 통해 챔버(11) 내부로 진입하여 기판(12)을 서셉터(13)의 상면에 안치한 후 챔버(11)로부터 빠져나가면, 슬롯을 닫고 진공펌핑을 실시하여 공정분위기를 조성한다. Looking at the process proceeds in the PECVD apparatus 10 having such a configuration as follows. First, the robot arm enters the chamber 11 through a slot not shown, and the substrate 12 is placed on the upper surface of the susceptor 13 and then exits from the chamber 11. Create an atmosphere.

이어서 하부의 배기구(14)에 의한 영향을 최소화하기위하여, 서셉터(13)를 공정위치까지 상승시키고, RF전극(15)과 일체로 형성된 샤워헤드의 분사홀(16)를 통해 공정가스를 분사한 후, RF전력을 인가하여 공정가스를 강력한 산화력을 가지는 플라즈마 활성종으로 여기시킨다. 상기 활성종이 기판(12)에 대한 박막증착 공정을 수행하게 된다. Then, in order to minimize the influence of the lower exhaust port 14, the susceptor 13 is raised to the process position, and the process gas is injected through the injection hole 16 of the shower head integrally formed with the RF electrode 15. After that, RF power is applied to excite the process gas into a plasma active species having strong oxidizing power. The active paper performs a thin film deposition process on the substrate 12.

증착공정을 완료하고 나면, 배기구를 통해 잔류가스를 완전히 배출시킨 후, 서셉터(13)를 하강시키고 기판(12)을 공정챔버(10)로부터 반출한다.
After the deposition process is completed, the residual gas is completely discharged through the exhaust port, and then the susceptor 13 is lowered and the substrate 12 is taken out of the process chamber 10.

이와 같은 증착공정 수행에 있어서, 박막의 균일도를 확보하기 위해서는 일단 공정가스를 최대한 균일하게 분사하여야 하는데, 분사홀(16)을 통해 분사되는 공정가스의 균일도는, 분사홀(16)의 크기 및 형태에 의해 좌우되므로, 최대한 균일하게 분사홀(16)을 형성하는 것이 균일도 확보의 관건이라고 할 수 있다. In performing the deposition process, in order to ensure uniformity of the thin film, the process gas must be injected as uniformly as possible. The uniformity of the process gas injected through the injection hole 16 is the size and shape of the injection hole 16. Since it depends on, forming the injection hole 16 as uniformly as possible is the key to ensuring uniformity.

그런데 최근 LCD 기판(12)의 대면적화가 가속화되면서, RF전극(15)과 이에 결합되는 샤워헤드의 면적이 함께 커지는 추세에 있는데, 이에 따라 샤워헤드의분사홀(16)도 당연히 더 많이 형성될 수밖에 없게 되었다. However, in recent years, as the area of the LCD substrate 12 is accelerated, the area of the RF electrode 15 and the shower head coupled thereto is increasing, so that more injection holes 16 of the shower head may be formed. I had no choice but to.

그러나 가공 기술상 수만 개의 분사홀(16)을 동일한 규격으로 뚫는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 분사홀의 개수 증가와 가공기술의 난이도로 인하여 샤워헤드의 가격이 종래보다 크게 상승하게 되었다. However, not only it is not easy to drill tens of thousands of injection holes 16 in the same standard due to the processing technology, but the price of the shower head has increased significantly since the number of injection holes and the difficulty of processing technology.

한편, RF전극에 인가되는 RF전력은 RF전극의 표면에서 일정한 파장의 정재파를 형성하게 되며, 이로 인해 위치에 따라 RF전력이 불균일해지는 현상이 불가피하 게 발생하게 되는데, 이러한 RF전력의 불균일은 공정균일도에 악영향을 미치게 된다. On the other hand, the RF power applied to the RF electrode forms a standing wave of a certain wavelength on the surface of the RF electrode, which causes an uneven RF power inevitably occurs depending on the position, such uneven RF power is a process It will adversely affect the uniformity.

종래에는 이러한 정재파의 파장에 비해 RF전극의 사이즈가 비교적 작아서 이와 같은 영향을 무시할 수 있었지만, 기판의 크기가 대형화되면서 그 영향을 고려하지 않을 수 없게 되었으므로, 이에 대한 개선방안의 마련도 시급한 실정이다.
Conventionally, the size of the RF electrode is relatively small compared to the wavelength of the standing wave, and this effect can be ignored. However, as the size of the substrate becomes larger, the influence cannot be considered. Therefore, it is urgent to prepare an improvement plan.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, RF전극의 제작비용을 절감하는 한편, 대면적 기판에 대한 공정 균일도를 향상시킬 수 있는 공정장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
An object of the present invention is to provide a process equipment that can reduce the manufacturing cost of an RF electrode and improve process uniformity for a large area substrate while solving the above problems.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 플라즈마 공정장비는 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며 기판이 안치되는 서셉터; 상기 서셉터의 상부에 위치하는 RF전극; 상기 서셉터의 일측 주변부와 대응되고 상기 RF 전극에 설치되는 가스분사장치; 상기 일측 주변부와 대향하는 상기 서셉터의 타측 주변부와 대응되고 상기 챔버에 설치되는 배기포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the plasma processing equipment according to the present invention comprises a chamber for forming a reaction space; A susceptor located in the chamber and in which a substrate is placed; An RF electrode positioned on the susceptor; A gas injection device corresponding to one side peripheral part of the susceptor and installed in the RF electrode; And an exhaust port corresponding to the other peripheral portion of the susceptor facing the one peripheral portion and installed in the chamber.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 RF전극에 펄스파 형태의 RF전력을 공급하는 펄스형 RF전원을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, it characterized in that it comprises a pulsed RF power supply for supplying RF power in the form of pulse wave to the RF electrode.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 가스분사장치는 상기 일측 주변부와 평행하게 설치되는 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, the gas injection device is characterized in that it is installed in parallel with the one side peripheral portion.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 가스분사장치는 서로 평행하게 이격된 다수의 인젝터인 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, the gas injection device is characterized in that a plurality of injectors spaced in parallel to each other.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 일측 주변부와 상기 가스분사장치의 사이와 대응되는 상기 챔버의 측벽에 측면 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, characterized in that it comprises a side injector on the side wall of the chamber corresponding to between the one peripheral portion and the gas injection device.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 배기포트는 상기 타측 주변부와 대응되는 상기 챔버의 측벽 또는 저면에 설치되는 것을 특징으로 한다.In the plasma processing equipment as described above, the exhaust port is characterized in that it is installed on the side wall or bottom of the chamber corresponding to the other peripheral portion.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 RF전극은 상하를 관통하는 삽입구를 포함하고, 상기 가스분사장치는 상기 삽입구에 삽입되어 상기 RF전극과 결합하는 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, the RF electrode includes an insertion hole penetrating up and down, and the gas injection device is inserted into the insertion hole and coupled to the RF electrode.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 가스분사장치는 중공부를 가지고 양단이 밀봉된 직선형의 관과 상기 중공부의 저면에 설치되는 분사구를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, the gas injection device is characterized in that it comprises a straight pipe having both ends sealed with a hollow portion and the injection port is installed on the bottom surface of the hollow portion.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 분사구는 슬릿형태 또는 일렬로 배열되는 다수의 분사홀로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the plasma processing equipment as described above, the injection hole is characterized in that formed by a plurality of injection holes arranged in a slit form or in a line.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 공정장비는, 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며 기판이 안치되는 서셉터; 상기 서셉터의 상부에 위치하는 RF전극; 상기 서셉터의 중심부와 대응되고 상기RF 전극에 설치되는 가스분사장치; 상기 서셉터의 일측 주변부와 상기 일측 주변부와 대향하는 타측 주변부에 대응되고 상기 챔버의 측면 또는 저면에 각각 설치되는 제1 및 제 2 배기포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Plasma processing equipment according to the present invention for achieving the above object, the chamber forming a reaction space; A susceptor located in the chamber and in which a substrate is placed; An RF electrode positioned on the susceptor; A gas injection device corresponding to a central portion of the susceptor and installed at the RF electrode; And first and second exhaust ports corresponding to one side peripheral part of the susceptor and the other peripheral part facing the one peripheral part and respectively installed on the side or bottom of the chamber.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 공정장비는, 반응공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며 기판이 안치되고, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 변을 가지는 장방형의 서셉터; 상기 서셉터의 상부에 위치하는 RF전극; 상기 서셉터의 중심부와 대응되고 상기RF 전극에 설치되는 가스분사장치; 상기 제 1 내지 상기 제 4 변과 대응되는 상기 챔버에 각각 설치되는 제1, 제 2, 제 3 및 제 4 배기포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Plasma processing equipment according to the present invention for achieving the above object, the chamber forming a reaction space; A rectangular susceptor positioned inside the chamber and having a substrate disposed thereon, the rectangular susceptor having first, second, third and fourth sides; An RF electrode positioned on the susceptor; A gas injection device corresponding to a central portion of the susceptor and installed at the RF electrode; And first, second, third and fourth exhaust ports respectively installed in the chambers corresponding to the first to fourth sides.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 가스분사장치는 상기 RF 전극의 중앙부에 설치되고 다수의 분사구가 방사형으로 설치된 것을 특징으로 한다. In the plasma processing equipment as described above, the gas injection device is installed in the center of the RF electrode, it characterized in that a plurality of injection holes are installed radially.

상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 가스분사장치는 동심형태로 배치되는 다수의 인젝터인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 RF전극과 상기 가스분사장치의 결합을 위하여, 상기 삽입구의 내측벽에 걸림턱 또는 상기 가스분사장치에 걸림단을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 상기 분사구는 하류측의 너비가 상류측의 너비보다 좁은 오리피스 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다. .
상기와 같은 플라즈마 공정장비에 있어서, 일측 주변부 또는 상기 타측 주변부와 상기 RF 전극의 사이와 대응되는 상기 챔버의 측벽에 측면 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the plasma processing equipment as described above, the gas injection device is characterized in that a plurality of injectors arranged in a concentric manner.
In the plasma processing equipment as described above, in order to couple the RF electrode and the gas injection device, a locking step is formed on the inner wall of the insertion hole or a locking end on the gas injection device.
In the plasma processing equipment as described above, the injection port is characterized in that the width of the downstream side is formed in an orifice shape narrower than the width of the upstream side. .
In the plasma processing equipment as described above, it characterized in that it comprises a side injector on the side wall of the chamber corresponding to between the one peripheral portion or the other peripheral portion and the RF electrode.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법은, 서셉터 상에 기판을 안치하는 단계; 상기 서셉터의 중심부와 대응되고 상기 서셉터의 상부에 위치하는 RF 전극에 설치된 가스분사장치에서 분사된 공정가스를, 상기 중심부에서 상기 일측 주변부와 상기 일측 주변부와 대향하는 상기 서셉터의 타측 주변부와 대응되는 상기 챔버에 설치된 제 1 및 제 2 배기포트의 방향으로, 상기 서셉터의 상면과 평행하게 유동시키는 단계; 상기 RF전극에 펄스형 RF전력을 인가하여 상기 공정가스를 활성종으로 여기시키는 단계; 상기 활성종을 이용하여 상기 기판을 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for processing a substrate using a plasma processing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the step of placing the substrate on the susceptor; A process gas injected from a gas injector installed at an RF electrode positioned above the susceptor corresponding to the center of the susceptor, the peripheral part of the susceptor facing the one peripheral part and the one peripheral part at the central part; Flowing parallel to the top surface of the susceptor in the direction of the first and second exhaust ports installed in the corresponding chamber; Applying pulsed RF power to the RF electrode to excite the process gas into active species; And treating the substrate using the active species.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 변을 가지는 장방형의 서셉터 상에 기판을 안치하는 단계; 상기 서셉터의 중심부와 대응되고 상기 서셉터의 상부에 위치하는 RF 전극에 설치된 가스분사장치에서 분사된 공정가스를, 상기 중심부에서 상기 제 1 내지 제 4 변과 대응되어 상기 챔버의 각각에 설치된 제 1 내지 제 4 배기포트의 방향으로, 상기 서셉터의 상면과 평행하게 유동시키는 단계; 상기 RF전극에 펄스형 RF전력을 인가하여 상기 공정가스를 활성종으로 여기시키는 단계; 상기 활성종을 이용하여 상기 기판을 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A substrate processing method using a plasma processing apparatus for achieving the above object comprises the steps of placing a substrate on a rectangular susceptor having first, second, third and fourth sides; A process gas injected from a gas injector installed in an RF electrode corresponding to the center of the susceptor and positioned above the susceptor, installed in each of the chambers corresponding to the first to fourth sides at the center; Flowing parallel to the top surface of the susceptor in the direction of the first to fourth exhaust ports; Applying pulsed RF power to the RF electrode to excite the process gas into active species; And treating the substrate using the active species.

상기와 같은 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법에 있어서, 상기 펄스형 RF전력으로, 서로 다른 듀티 레이트의 펄스를 교대로 인가하는 것을 특징으로 한다. In the method of processing a substrate using the plasma processing equipment as described above, the pulse type RF power, it characterized in that the pulse of different duty rate are alternately applied.

상기와 같은 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법에 있어서, 상기 펄스형 RF전력으로, 듀티 레이트는 같고 출력이 서로 다른 펄스를 교대로 인가하는 하는 것을 특징으로 한다. In the method of processing a substrate using the plasma processing equipment as described above, the pulse type RF power, characterized in that the duty ratio is applied to the same output pulses with different outputs.

상기와 같은 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법에 있어서, 상기 펄스형 RF전력의 펄스는 한 주기의 40%이상 99%이하의 듀티레이트(duty rate)를 가지는 것을 특징으로 한다. In the substrate processing method using the plasma processing equipment as described above, the pulse of the pulsed RF power is characterized by having a duty rate of more than 40% and less than 99% of one period.

상기와 같은 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법에 있어서, 상기 RF전력 펄스의 한 주기당 출력은 7kW이상 110kW이하인 것을 특징으로 한다. In the substrate processing method using the plasma processing equipment as described above, the output per cycle of the RF power pulse is characterized in that more than 7kW or less than 110kW.

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상기와 같은 플라즈마 공정장비를 이용한 기판의 처리방법에 있어서, 상기 펄스형 RF전력를 인가하는 단계의 이전 또는 이후에 연속형 RF전력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the substrate processing method using the plasma processing equipment as described above, characterized in that it comprises the step of applying the continuous RF power before or after the step of applying the pulsed RF power.

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본 발명은 챔버 내부에서 공정가스를 분사한 후 펄스형 RF전원을 인가하여 공정가스를 활성종으로 여기시키고, 이를 이용하여 기판에 대한 공정을 수행하는 PECVD장비, 에처(Etcher), 또는 애싱장비(Asher) 등에 관한 것으로서, LCD 제조장비뿐만 아니라 반도체 제조장비에도 적용될 수 있는 것이다. 따라서 이하에서 언급하는 기판은 유리기판뿐만 아니라 반도체 웨이퍼도 포함하는 것이며, 다만 설명의 편의를 위해 PECVD 장비를 예를 들어 설명하기로 한다.
In the present invention, the process gas is injected into the chamber, and then a pulsed RF power is applied to excite the process gas as active species, and the PECVD apparatus, the etcher, or the ashing apparatus for performing a process on the substrate using the same. Asher) and the like, it can be applied to semiconductor manufacturing equipment as well as LCD manufacturing equipment. Therefore, the substrate mentioned below includes not only a glass substrate but also a semiconductor wafer, but for the convenience of description, PECVD equipment will be described as an example.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;

본 발명은 기판을 안치하는 서셉터 상부에서 공정가스의 수평흐름 즉, 층류(laminar flow)를 형성하고, RF전력을 펄스형태로 인가하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that the horizontal flow of the process gas, that is, laminar flow, is formed on the susceptor on which the substrate is placed, and RF power is applied in the form of a pulse.

도 2a는 PECVD장비(100) 내부에서 공정가스가단일 방향으로 흐르는 모습을 도시한 것으로서, 일정한 반응공간을 형성하는 챔버(110)의 내부에 기판(120)을 안치한 서셉터(130)가 위치하고, 서셉터(130)의 상부에 위치하는 가스분사장치(160)로부터 분사된 공정가스가 상기 서셉터(130)의 가장자리 근방의 챔버 측벽에 형성된 배기포트(140)까지 유동하는 모습을 도시하고 있다. 2A illustrates a state in which a process gas flows in a single direction in the PECVD apparatus 100. The susceptor 130 having the substrate 120 placed therein is positioned inside the chamber 110 forming a constant reaction space. The process gas injected from the gas injection device 160 positioned above the susceptor 130 flows to the exhaust port 140 formed on the side wall of the chamber near the edge of the susceptor 130.

공정가스가 가스분사장치(160)로부터 하부로 수직 또는 비스듬히 분사되었으나, 배기포트 쪽으로 일정 거리 유동한 이후에는 서셉터의 상면과 평행하게 흐르는 모습을 나타내고 있다. Although the process gas was injected vertically or obliquely downward from the gas injector 160, after flowing a predetermined distance toward the exhaust port, the process gas flows in parallel with the upper surface of the susceptor.

도면에서 가스분사장치(160)를 한쪽으로 치우치게 배치하는 것은 단일 방향의 층류를 형성하기 위해서는 상부에서 분사된 공정가스가 층류를 형성하기 전까지 유동할 수 있는 일정한 거리가 필요하고, 배기포트(140) 근방의 가스분사장치(160)로부터 분사되는 가스는 공정에 관여하기 전에 바로 배출되어 버리는 문제가 발생하기 때문이다. 이와 같이 가스분사장치를 한쪽으로 치우치게 배치하는 것은 이하에서도 마찬가지로 적용된다.
In the drawing, arranging the gas injection device 160 to one side requires a certain distance from which the process gas injected from the upper side may flow before forming the laminar flow in order to form a single direction laminar flow, and the exhaust port 140 This is because the gas injected from the gas injection device 160 in the vicinity is discharged immediately before participating in the process. The arrangement of the gas injection values so as to be biased to one side is similarly applied below.

도 2b는 도 2a에 도시된 바와 같은 수평 흐름을 형성하기 위한 가스분사장치(160) 및 배기포트(140)의 배열을 예시한 것으로서, 서셉터(130)의 상부에 서셉터의 단축방향으로 다수의 직선형 가스분사장치(160)를 평행하게 배열하고, 가스의 유동을 위하여 챔버(110)의 일 측벽에 배기포트(140)를 형성하였다. 이때 상기 가스분사장치(160)는 서셉터의 장축방향으로 배열되어도 무방하다. FIG. 2B illustrates an arrangement of the gas injection device 160 and the exhaust port 140 for forming a horizontal flow as shown in FIG. 2A, in which a plurality of the susceptors are arranged in the axial direction of the susceptor 130. The linear gas injection device 160 is arranged in parallel, and the exhaust port 140 is formed on one sidewall of the chamber 110 for the flow of gas. At this time, the gas injection device 160 may be arranged in the long axis direction of the susceptor.

도 2c는 서셉터(130) 상면에서 보다 균일한 층류를 형성하기 위하여 서셉터(130) 상부의 가스분사장치(160) 이외에 챔버의 측벽에도 측면 인젝터(161)를 설치한 경우를 도시하고 있다. FIG. 2C illustrates a case in which the side injector 161 is installed on the side wall of the chamber in addition to the gas injection device 160 on the susceptor 130 to form a more uniform laminar flow on the susceptor 130.

균일하게 형성된 수 만개의 분사홀을 통해 공정가스를 분사하는 종래의 샤워헤드와 달리, 서로 상당거리 이격된 직선형 분사구를 가지는 직선형 가스분사장치(160)를 사용할 수 있는 것은 본 발명이 펄스형 RF전력을 이용하고 있기 때문인데, 펄스형 RF전력에 대한 자세한 설명은 후술한다.
Unlike the conventional shower head which injects process gas through tens of thousands of uniformly formed injection holes, it is possible to use the linear gas injection device 160 having the linear injection holes spaced at a considerable distance from each other. This is because it is used, a detailed description of the pulsed RF power will be described later.

도 3a는 서셉터(130) 상부의 가스분사장치(160)로부터 분사된 공정가스가 기판(120)의 중심을 기준으로 양방향으로 대칭적으로 유동하는 모습을 도시한 것으로서, 이와 같은 대칭적인 층류를 형성하기 위하여 배기포트(140)도 서로 대칭적으로 형성하였다. 역시 처음에는 상부에서 수직 또는 비스듬한 방향으로 분사되었으나 배기포트 쪽으로 일정거리 유동한 이후에는 기판(120)과 평행하게 유동하는 모습을 나타내고 있다. FIG. 3A illustrates a process gas injected from the gas injector 160 on the susceptor 130 symmetrically flowing in both directions with respect to the center of the substrate 120. In order to form the exhaust port 140 was also formed symmetrically with each other. Again, it was first sprayed in a vertical or oblique direction from the top, but after flowing a predetermined distance toward the exhaust port is shown to flow in parallel with the substrate 120.

도 3b는 도 3a와 같은 대칭적인 층류를 형성하기 위한 직선형 가스분사장치(160)를 예시한 평면도이다. 도면에는 직선형 가스분사장치(160)가 챔버의 중심에서 장축방향으로 하나만 배열되어 있으나, 상기 가스분사장치(160)와 챔버 측벽 사이에 하나 이상의 직선형 가스분사장치(160)를 대칭적으로 더 배치할 수 있음은 물론이다.
FIG. 3B is a plan view illustrating a linear gas injection device 160 for forming a symmetrical laminar flow as shown in FIG. 3A. Although only one linear gas injection device 160 is arranged in the long axis direction from the center of the chamber, one or more linear gas injection devices 160 may be symmetrically disposed between the gas injection device 160 and the side wall of the chamber. Of course it can.

도 4a는 도 2b 에서 예시하고 있는 직선형 가스분사장치(160)가 설치된 PECVD 장비(100)의 구성을 도시한 단면도로서, 일정한 반응공간을 형성하는 챔버(110)와, 챔버 내부에 위치하며 상면에 기판(120)이 안치되는 서셉터(130)와, 서셉터(130)의 상부에 위치하는 RF전극(150)과, 상기 RF전극(150)에 결합되는 다수의 가스분사장치(160)와, 상기 RF전극(150)에 RF전력을 펄스형태로 인가하는 펄스형 RF전원(170)을 포함하고 있다. FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a PECVD apparatus 100 in which the linear gas injection apparatus 160 illustrated in FIG. 2B is installed. The chamber 110 forms a constant reaction space, and is located inside the chamber and disposed on an upper surface thereof. A susceptor 130 on which the substrate 120 is placed, an RF electrode 150 positioned on the susceptor 130, a plurality of gas injection devices 160 coupled to the RF electrode 150, The RF electrode 150 includes a pulsed RF power source 170 for applying RF power in a pulse form.

상기 RF전극(150)에는 4개의 삽입구가 형성되고 이 삽입구에 직선형 가스분사장치(160)가 각 삽입되어 결합되는데, 상기 직선형 가스분사장치(160)는 내부에 중공부(164)를 가지고 저면에 분사구(162)가 형성되어 있다. 여기서 RF전극(150)에 형성되는 삽입구의 개수가 4개로 제한되는 것이 아님은 물론이다. Four insertion holes are formed in the RF electrode 150, and the linear gas injection device 160 is inserted into and coupled to the insertion hole. The linear gas injection device 160 has a hollow portion 164 therein and is disposed on a bottom surface thereof. The injection port 162 is formed. Here, of course, the number of insertion holes formed in the RF electrode 150 is not limited to four.

챔버(100)의 측벽에는 배기가스의 배출을 위한 배기포트(140)를 형성하였는데, 이와 같이 챔버(100)의 측벽에 형성하는 이유는 상부의 직선형 가스분사장치(160)에서 분사된 공정가스를 측방으로 유동시켜 펄스 플라즈마에 의한 가스리프레쉬(gas refresh)효과를 극대화시키기 위한 것이다. 따라서 측방으로의 균일한 층류를 형성할 수 있다면 배기포트(140)를 챔버(100)의 저면에 형성하는 것을 배제하는 것은 아니다.
An exhaust port 140 is formed on the side wall of the chamber 100 to discharge the exhaust gas. The reason for the formation on the side wall of the chamber 100 is the process gas injected from the upper linear gas injection device 160. By lateral flow to maximize the gas refresh (gas refresh) effect by the pulse plasma. Therefore, if it is possible to form a uniform laminar flow to the side is not to exclude the formation of the exhaust port 140 on the bottom surface of the chamber (100).

한편 공정가스의 균일한 측방향 유동을 위하여, 배기포트(140)는 인접한 서셉터(130) 가장자리 이상의 길이를 가지는 장방형의 슬릿 또는 일렬 이상 배열된 다수의 배기홀로 형성하는 것이 바람직하다. On the other hand, for uniform lateral flow of the process gas, the exhaust port 140 is preferably formed of a rectangular slit having a length more than the edge of the adjacent susceptor 130 or a plurality of exhaust holes arranged in a row or more.

그 밖에도 대기압 영역인 RF전극(150)의 상부공간과 진공영역인 RF전극(150)의 하부공간을 격리하기 위해서 RF전극(150)의 가장자리에 실링부재(180)가 설치되어야 한다. In addition, the sealing member 180 should be installed at the edge of the RF electrode 150 to isolate the upper space of the RF electrode 150 in the atmospheric pressure region and the lower space of the RF electrode 150 in the vacuum region.

또한 도면에서는 분사된 공정가스가 서셉터(130)의 하부로 축적되는 것을 방지하기 위해 서셉터(130)의 가장자리와 챔버(110)의 측벽을 연결하는 차단부재(190)가 도시되어 있는데, 상기 차단부재(190)는 생략할 수도 있으나, 공정가스를 기판(120)의 상부에서 배기포트(140) 쪽을 향하여 측방으로 유동시키기 위해서는 이를 설치하는 것이 보다 바람직하다.
Also shown in the figure is a blocking member 190 connecting the edge of the susceptor 130 and the side wall of the chamber 110 to prevent the injected process gas from accumulating to the lower portion of the susceptor 130, Although the blocking member 190 may be omitted, in order to flow the process gas toward the exhaust port 140 from the upper portion of the substrate 120, it is more preferable to install it.

도 4b는 RF전극(150)과 직선형 가스분사장치(160)가 결합된 모습을 도시한 평면도로서, 직선형 가스분사장치(160)의 상면 중앙에 가스유입관(200)이 결합되어 있음을 알 수 있다. 가스분사장치(160)에 도시된 길이 방향의 점선은 슬릿형태의 분사구(162)를 나타낸다. Figure 4b is a plan view showing a state in which the RF electrode 150 and the linear gas injection device 160 is coupled, it can be seen that the gas inlet pipe 200 is coupled to the center of the upper surface of the linear gas injection device 160. have. The dotted line in the longitudinal direction shown in the gas injection device 160 represents a slit-shaped injection port 162.

도 4c는 직선형 가스분사장치(160)가 결합한 RF전극(150)의 저면도로서, 평행하게 도시된 다수의 슬릿은 직선형 가스분사장치(160)의 하면에 형성되는 분사구(162)를 나타낸 것이다. 상기 분사구(162)는 이웃하는 분사구(162)와 50mm이상 500mm이하의 간격으로 이격하여 설치하는 것이 공정의 균일도 측면에서 바람직하다. 보다 바람직하게는 300mm정도로 이격하여 설치한다.FIG. 4C is a bottom view of the RF electrode 150 to which the linear gas injection device 160 is coupled, and a plurality of slits shown in parallel illustrate the injection holes 162 formed on the lower surface of the linear gas injection device 160. The injection hole 162 is preferably installed spaced apart from the adjacent injection hole 162 at intervals of 50mm or more and 500mm or less in terms of uniformity of the process. More preferably, it is installed spaced apart about 300mm.

상기 분사구(162)는 가스유입관(200)을 통해 유입된 공정가스를 분사하는 수단이므로, 슬릿형상에 한정되는 것은 아니며, 도 4d와 같이 다수의 분사홀(163)을 일렬로 배열하여도 동일한 효과를 거둘 수 있다. 또한 이와 같은 분사홀(163)을 2열 이상으로 배열하여도 무방하다. 이때 각 분사홀(163)은 이웃하는 분사홀과의 간격이 1mm이상 10mm 이하의 범위가 되도록 설치하는 것이 균일한 가스분사를 위하여 바람직하다.
Since the injection hole 162 is a means for injecting the process gas introduced through the gas inlet pipe 200, the injection hole 162 is not limited to the slit shape, and the plurality of injection holes 163 may be arranged in a line as shown in FIG. 4D. It can work. In addition, the injection holes 163 may be arranged in two or more rows. At this time, each injection hole 163 is preferably installed for the uniform gas injection so that the distance to the adjacent injection hole is in the range of 1mm or more and 10mm or less.

도 5는 도 4a에서와 같은 직선형 가스분사장치(160)가 결합되는 RF전극(150)의 사시도로서, 사각판 형상의 바디에 상하로 관통하는 장방형의 삽입구(154)가 4개 형성되고, 상기 삽입구(154)의 내측벽에는 걸림턱(152)이 돌출 형성되어 직선형 가스분사장치(160)가 삽입될 때 이를 지지하도록 하였다. FIG. 5 is a perspective view of the RF electrode 150 to which the linear gas injection device 160 is coupled as shown in FIG. 4A, wherein four rectangular insertion holes 154 penetrate up and down are formed in a rectangular plate-shaped body. A locking jaw 152 protrudes from the inner wall of the insertion hole 154 to support the straight gas injection device 160 when it is inserted.

상기 걸림턱(152)은 생략될 수도 있는 것이며, 이를 생략하는 경우에는 가스분사장치(160)의 측상부에 후술하는 상단걸림단(169)을 형성하여 가스분사장치(160)가 지지되도록 한다. The catching jaw 152 may be omitted, and if omitted, the upper end of the catching step 169 to be described later is formed on the side of the gas injection device 160 to support the gas injection device 160.

도면에서는 삽입구(154)가 RF전극(150)의 단축 방향으로 형성되어 있으나, 이를 장축 방향으로 형성하여도 무방하며, 삽입구(154) 사이의 간격이나 개수는 공정의 종류나 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있으나, 저면의 가스분사구(162)의 간격이 상술한 바와 같이 50mm이상 500mm이하의 범위내에서 형성하는 것이 공정균일도 측면에서 바람직하다.
In the drawing, although the insertion hole 154 is formed in the short axis direction of the RF electrode 150, it may be formed in the long axis direction, and the interval or number between the insertion holes 154 may be changed in various ways according to the type or condition of the process. However, it is preferable that the interval between the gas injection holes 162 on the bottom is formed within the range of 50 mm or more and 500 mm or less as described above in terms of process uniformity.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 직선형 가스분사장치(160)의 사시도로서, 내부에 중공부를 가지고 양 끝단이 막혀있는 관 형상으로 이루어지며, 측상부의 양쪽에는 RF전극(150)의 상면에 걸리는 상단걸림단(169)이 돌출 형성되고, 양쪽 측면에는 RF전극의 걸림턱(152)에 걸리는 측면걸림단(168) 형성된다. Figure 6 is a perspective view of a linear gas injection device 160 according to an embodiment of the present invention, it is made of a tubular shape with both ends blocked with a hollow portion therein, both sides of the upper surface of the RF electrode 150 The upper end of the catching step 169 is formed protruding, and the side catching end 168 is formed on both sides of the engaging step 152 of the RF electrode.

직선형 가스분사장치(160)의 상면에는 가스유입관(200)이 연결되는데, 이를 통해 유입된 가스는 내부의 중공부에서 1차 확산된 후에 저면의 분사구를 통해 분사된다. 상기 가스유입관(200)을 상면에 연결하는 것은 예시에 불과한 것이므로, 점선으로 도시된 바와 같이 직선형 가스분사장치(160)의 일 끝단에 연결할 수도 있다. The gas inlet pipe 200 is connected to the upper surface of the linear gas injector 160, and the gas introduced therethrough is first diffused from the hollow inside and then injected through the injection hole at the bottom. Since connecting the gas inlet pipe 200 to the upper surface is only an example, it may be connected to one end of the linear gas injection device 160 as shown by the dotted line.

한편 상기 직선형 가스분사장치(160)는 공정가스에 대한 내산화성이나 내부식성이 뛰어난 알루미늄, 세라믹 등의 재질을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the linear gas injection device 160 is preferably manufactured using a material such as aluminum, ceramic, etc. excellent in oxidation resistance and corrosion resistance to the process gas.

도 7a는 상기 직선형 가스분사장치(160)와 RF전극(150)의 일부를 도시한 분리 단면도로서, 가스분사장치(160)의 내부에는 사각의 단면을 가지는 중공부(164)가 형성되고, 저면에는 분사구(162)가 형성되어 있으며, RF전극(150)의 삽입구(154) 내벽에는 가스분사장치(160)의 측면걸림단(168)이 걸리는 걸림턱(152)이 형성된다. FIG. 7A is an exploded cross-sectional view illustrating a portion of the linear gas injection device 160 and the RF electrode 150. A hollow portion 164 having a rectangular cross section is formed inside the gas injection device 160. The injection hole 162 is formed in the inner wall of the insertion hole 154 of the RF electrode 150 is formed with a locking step 152 is caught by the side locking end 168 of the gas injection device 160.

도면에는 일직선 형태의 분사구(162)를 도시하고 있으나, 공정가스의 보다 균일한 분사를 위해서는 도 7b에서 도시하고 있는 바와 같이 분사구(162)의 단면을 오리피스 형태로 제작하는 것이 바람직하다.In the figure, although the injection hole 162 is formed in a straight line, it is preferable to manufacture the cross section of the injection hole 162 in the form of an orifice, as shown in FIG. 7B, for more uniform injection of the process gas.

즉 중공부(164)와 분사구(162) 사이에 상기 중공부(164)와 분사구(162)의 폭보다 좁은 오리피스(162a)를 설치하고, 분사구(162)의 내면에 제1 확산부(162b)와 제2 확산부(162c)를 설치하게 되면, 분사된 가스가 챔버 내부로 보다 균일하게 확산할 수 있게 된다.That is, an orifice 162a narrower than the width of the hollow part 164 and the injection hole 162 is provided between the hollow part 164 and the injection hole 162, and the first diffusion part 162b is disposed on the inner surface of the injection hole 162. If the second diffusion portion 162c is provided, the injected gas can diffuse more uniformly into the chamber.

여기서는 확산부(162b, 162c)가 2개인 경우를 예시하고 있으나, 확산부는1개만 형성될 수도 있고, 3개 이상 형성될 수도 있다.
Here, the case of two diffusion parts 162b and 162c is illustrated, but only one diffusion part may be formed, or three or more diffusion parts may be formed.

도 8은 RF전극(150)의 삽입구(154) 내벽에 걸림턱이 형성되지 않고, 가스분사장치(160)의 상단걸림단(169)만이 RF전극(150)의 상면에 거치되는 경우를 도시한 것이며, 분사구(162)에는 상술한 바와 같은 오리피스를 설치하는 것이 바람직하다.FIG. 8 illustrates a case in which the locking step is not formed on the inner wall of the insertion hole 154 of the RF electrode 150, and only the upper end end 169 of the gas injection device 160 is mounted on the upper surface of the RF electrode 150. It is preferable to provide the orifice as described above in the injection port 162.

도 7a 및 도 8에서 미설명 부호 166은 오링(O-ring)을 도시한 것으로서, RF전극(150)과 가스분사장치(160)의 경계면을 진공실링하기 위한 진공 실링부재가 사용된다. 통상 RF전극(150)의 상부는 대기압상태이고, RF전극(160)의 하부는 공정분위기인 진공상태이므로 양 공간을 철저하게 격리할 필요가 있는데, 상기 오링(166)은 이를 위해 필요하다. In FIG. 7A and FIG. 8, reference numeral 166 denotes an O-ring, and a vacuum sealing member for vacuum sealing the interface between the RF electrode 150 and the gas injection device 160 is used. In general, the upper portion of the RF electrode 150 is at atmospheric pressure, and the lower portion of the RF electrode 160 is in a vacuum state, which is a process atmosphere, and thus it is necessary to thoroughly isolate both spaces, and the O-ring 166 is necessary for this purpose.

도면에는 가스분사장치(160)의 상단걸림단(169)과 RF전극(150) 사이에 오링(166)을 삽입하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니므로 가스 분사장치(160)와 RF전극(150) 사이의 어느 위치에나 설치할 수 있으며, 보다 철저한 실링을 위해서는 2 이상의 오링을 설치할 수도 있다.
In the drawings, the O-ring 166 is inserted between the upper end end 169 of the gas injection device 160 and the RF electrode 150, but the present invention is not limited thereto. Therefore, the gas injection device 160 and the RF electrode are not limited thereto. It may be installed at any position between the 150, and two or more O-rings may be installed for a more thorough sealing.

이상에서는 가스분사장치(160)의 저면에 형성되는 분사구가 수직방향인 경우만을 설명하였으나, 본 발명의 특징이라고 할 수 있는 펄스 플라즈마는 공정가스가 측면방향으로 유동할 때 그 효과가 극대화될 수 있으므로 공정가스가 측면방향으로 분사될 수 있도록 분사구를 경사지게 형성하는 것이 보다 바람직하다. In the above description, only the case in which the injection hole formed in the bottom surface of the gas injection device 160 is in the vertical direction has been described. However, the effect of the pulsed plasma, which may be a feature of the present invention, may be maximized when the process gas flows in the lateral direction. More preferably, the inlet is inclined so that the process gas can be injected in the lateral direction.

도 9a 및 도 9b는 각각 도 7 및 도 8에서 도시된 유형의 가스분사장치에서 분사구(162)를 경사지게 형성한 경우를 예시한 것이다. 경사 정도는 공정조건에 따라 다양하게 변화시킬 수 있으므로, 수직방향을 기준으로 0도 이상 90도 미만의 범위 내에서 형성하면 된다. 이와 같이 분사구(162)를 경사지게 형성하는 경우에도 공정가스의 균일한 분사를 위하여 분사구(162)의 내부에는 상술한 바와 같은 오리피스를 형성하는 것이 바람직하다.
9A and 9B illustrate a case in which the injection hole 162 is inclined in the gas injection device of the type shown in FIGS. 7 and 8, respectively. Since the degree of inclination can be changed in various ways according to the process conditions, the inclination degree can be formed within the range of 0 degree or more and less than 90 degree with respect to the vertical direction. Even when the injection hole 162 is inclined as described above, it is preferable to form the orifice as described above in the injection hole 162 in order to uniformly spray the process gas.

도 10a는 기판의 상부에서 전후좌우의4방향 층류를 대칭적으로 형성하기 위한 환형 가스분사장치(260)와 배기포트(140)의 배열을 도시한 것으로서, 챔버 측벽의 네변 모두에 배기포트(140)를 형성한 것은, 환형 가스분사장치(260)의 각 변에서 분사된 공정가스가 배기포트(140)까지 일방향 유동을 할 수 있도록 하기 위함이다. FIG. 10A illustrates an arrangement of an annular gas injection device 260 and an exhaust port 140 for symmetrically forming four-way laminar flow in the front, rear, left, and right sides of the substrate, and exhaust ports 140 are provided on all four sides of the chamber sidewalls. Is formed to allow the process gas injected from each side of the annular gas injection device 260 to flow in one direction to the exhaust port 140.

도 10b는 RF전극(150)에 환형 가스분사장치 3개(260a, 260b, 260c)가 결합된 모습을 도시한 평면도로서, 4각링 형태의 환형 가스분사장치 3개가 동심원 형태로 배치되어 있다. FIG. 10B is a plan view illustrating a state in which three annular gas ejection apparatuses 260a, 260b, and 260c are coupled to the RF electrode 150, and three annular gas ejection apparatuses having a quadrangular ring shape are arranged in a concentric manner.

RF전극(150)은 환형 가스분사장치(260)를 삽입할 수 있는 환형의 삽입구를 가지며, 상기 환형 가스분사장치(260)는 상술한 직선형 가스분사장치(160)와 마찬가지로, 내부에 중공부를 포함하고, 저면에는 분사구를 가진다. The RF electrode 150 has an annular insertion hole into which the annular gas injection device 260 can be inserted, and the annular gas injection device 260 has a hollow portion therein, similar to the linear gas injection device 160 described above. The bottom surface has a jet port.

또한 직선형 가스분사장치(160)와 마찬가지로 측벽 상단에 RF전극(150)의 상면에 걸릴 수 있는 상단걸림단을 형성하거나, 삽입구 내벽의 걸림턱에 걸릴 수 있는 측면걸림단을 측벽에 형성하는 것이 바람직하다. In addition, as in the linear gas injection device 160, it is preferable to form an upper end end that can be caught on the upper surface of the RF electrode 150 on the upper side of the side wall, or to form a side end end that can be caught on the engaging jaw of the inner wall of the insertion hole on the side wall. Do.

도 10c는 RF전극(150)의 저면으로 노출되는 상기 환형 가스분사장치(260)의 각 분사구(262a,262b,262c)를 도시한 것으로서, 분사구를 슬릿형태로 도시하고 있으나, 다수의 분사홀을 일렬 이상 배치하여 구성할 수도 있음은 앞서 설명한 직선형 가스분사장치(160)와 같다. FIG. 10C illustrates each of the injection holes 262a, 262b, and 262c of the annular gas injection device 260 exposed to the bottom of the RF electrode 150. Although the injection holes are shown in a slit form, a plurality of injection holes are provided. It may be arranged in a row or more is the same as the linear gas injection device 160 described above.

이 경우에도 각 분사구(262a,262b,262c)의 간격은 50mm이상 500mm이하의 범위에서 결정되는 것이 바람직하며, 분사홀을 형성하는 경우에는 인접하는 분사홀과의 간격이 1mm이상 10mm이하인 것이 바람직하다. 또한 각 분사구 내부에는 상술한 오리피스를 형성하는 것이 바람직하다.
Also in this case, it is preferable that the interval between each injection hole 262a, 262b, 262c is determined in the range of 50 mm or more and 500 mm or less, and when forming the injection hole, it is preferable that the distance between adjacent injection holes is 1 mm or more and 10 mm or less. . In addition, it is preferable to form the above-mentioned orifice inside each injection hole.

도 11a는 기판의 상부에서 방사형의 층류를 형성하기 위한 방사형 가스분사장치(360)와 배기포트(140)의 배열을 도시한 것으로서, 배기포트는 도 10a와 마찬가지로 챔버 네 측벽에 모두 형성되어 있다. 상기 방사형 가스분사장치는 RF전극(150)의 하부에 위치하여야 하므로 RF전극(150)의 중심을 관통하여 설치되는 것이 바람직하나, 챔버 측벽쪽에서 챔버 중심부까지 연장되는 가스유입관의 끝단에 연결될 수도 있다. FIG. 11A illustrates an arrangement of the radial gas injector 360 and the exhaust port 140 for forming a radial laminar flow at the top of the substrate. The exhaust ports are formed on four side walls of the chamber as in FIG. 10A. Since the radial gas injection device should be located under the RF electrode 150, it is preferable to be installed through the center of the RF electrode 150, but may be connected to the end of the gas inlet pipe extending from the side wall of the chamber to the center of the chamber. .

도 11b 내지 도 11d는 다양한 형태의 방사형 가스분사장치(360)를 예시한 것으로서, 일단은 가스유입관에 연결되고, 타단에는 방사형의 분사구(362)가 다수 형성되는 인젝터형의 가스분사장치를 나타내고 있다.
11B to 11D illustrate various types of radial gas injector 360, one end of which is connected to a gas inlet pipe, and the other end of which shows an injector type gas injection value in which a plurality of radial injection holes 362 are formed. have.

이상에서는 주로 가스분사장치가 RF전극(150)을 관통하여 설치되는 경우를 설명하였으나, 가스분사장치를 RF전극(150)의 하부에 위치시킬 수도 있으며, 도 12는 이를 나타내는 것이다. In the above, the case where the gas injection device is mainly installed through the RF electrode 150 has been described. However, the gas injection device may be positioned below the RF electrode 150, and FIG. 12 illustrates this.

도 4a와 대비하면, RF전극(150)에 삽입구가 없다는 점과, RF전극(150)의 하부에 4개의 수평 인젝터(400)가 설치된다는 점에서 차이가 있다. 상술한 직선형 가스분사장치(160)와 마찬가지로 수평 인젝터(400)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. In contrast to FIG. 4A, there is a difference in that there is no insertion hole in the RF electrode 150 and that four horizontal injectors 400 are installed below the RF electrode 150. Like the linear gas injection device 160 described above, the number of horizontal injectors 400 is not limited thereto.

화살표는 수평 인젝터(400)의 저면에 형성된 분사홀로부터 분사되는 공정가스의 흐름을 도시한 것으로서, 분사각도에 따라 다를 수 있으나 분사 후 배기포트 쪽으로 일정거리 이동한 후에는 서셉터의 상면과 평행하게 흐름을 알 수 있다.
The arrow shows the flow of process gas injected from the injection hole formed in the bottom surface of the horizontal injector 400, which may vary depending on the injection angle, but after moving a predetermined distance toward the exhaust port after injection, the arrow is parallel to the upper surface of the susceptor. You can see the flow.

도 13은 상기 수평 인젝터(400)가 설치된 챔버(110)의 평면을 도시한 것으로서, 수평 인젝터(400)의 끝단은 막혀 있고, 타단은 챔버 측벽을 관통하여 미도시된 가스유입관에 연결된다. 수평 인젝터(400)의 저면에는 다수의 분사홀(410)이 일렬로 형성되어 있는데, 2열 이상으로 형성되어도 무방하다. FIG. 13 illustrates a plane of the chamber 110 in which the horizontal injector 400 is installed. The end of the horizontal injector 400 is blocked and the other end is connected to the gas inlet pipe through the chamber side wall. A plurality of injection holes 410 are formed in a row at the bottom of the horizontal injector 400, but may be formed in two or more rows.

공정균일도를 위하여 상기 수평인젝터(400)는 50mm이상 500mm이하의 간격으로 설치되는 것이 바람직하며, 저면에 형성되는 분사홀(410)도 균일한 가스분사를 위하여 인접하는 분사홀과 1mm이상 10mm이하의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.For the uniformity of the process, the horizontal injector 400 is preferably installed at intervals of 50 mm or more and 500 mm or less, and the injection holes 410 formed on the bottom also have adjacent injection holes and 1 mm or more and 10 mm or less for uniform gas injection. It is preferably formed at intervals.

또한 도 12에서는 수평 인젝터(400)를 원형 파이프 형태로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니어서 다각형 형태의 단면을 가져도 된다. In addition, although the horizontal injector 400 is illustrated in the form of a circular pipe in FIG. 12, the horizontal injector 400 is not limited thereto and may have a polygonal cross section.

분사방향 역시 상술한 직선형 가스분사장치(160)와 마찬가지로 배기포트 쪽으로 수직선을 기준으로 0° 이상 90° 미만의 각도로 분사할 수 있다.
The injection direction may also be injected at an angle of 0 ° or more and less than 90 ° with respect to the vertical line toward the exhaust port similarly to the linear gas injection device 160 described above.

한편 이상과 같이 서로 상당 거리 이격된 분사구를 통해 공정가스를 분사한 후 서셉터의 상부에서 공정가스의 층류를 형성하는 PECVD장비(100)에서 공정을 수행하기 위해서는, RF전극(150)에 펄스형 RF전력이 인가되는 것을 전제로 하므로 이하에서는 이에 대해서 설명한다. On the other hand, in order to perform the process in the PECVD equipment 100 to form a laminar flow of the process gas in the upper part of the susceptor after the process gas is injected through the injection holes spaced apart from each other as described above, the pulse type on the RF electrode 150 Since it is assumed that RF power is applied, this will be described below.

펄스형 RF전력은 RF전극(150)에 연결되는 RF전원을 일정 주기로 온/오프 시키거나, 별도의 펄스파 발생기를 연결함으로써 실현할 수 있다. Pulsed RF power may be realized by turning on / off an RF power source connected to the RF electrode 150 at regular intervals or by connecting a separate pulse wave generator.

일반적으로 공정가스는 분사된 후 제자리에 머무르지 않고 배기포트를 향해서 유동하게 되는데, 이때 연속형 RF전력이 인가되면 공정가스는 분사구에서 분사되자마자 활성종으로 여기되어 기판에 대한 증착 또는 에칭 등의 공정을 수행하게 되므로, 증착 공정의 경우 분사구 근방에서는 박막두께가 두껍고, 분사구에서 멀어질수록 박막두께가 얇은 불균일 현상이 나타난다. In general, the process gas is injected and flows toward the exhaust port without staying in place. At this time, when continuous RF power is applied, the process gas is excited as the active species as it is injected from the injection hole, and thus is deposited or etched onto the substrate. Since the process is carried out, in the deposition process, the thin film thickness becomes thicker in the vicinity of the injection hole, and the thinner the film thickness becomes, the more uneven phenomenon appears.

이는 분사구에 가까울수록 활성종의 밀도가 높고 분사구로부터 멀어질수록 공정에 기여한 만큼 활성종의 밀도가 낮아지기 때문이다. 현재 많이 사용되는 샤워헤드는 이러한 불균일 현상을 최소화하기 위해 수 만개에 이르는 분사구를 조밀하게 형성하여 사용하고 있는 것이다.
This is because the closer to the injection port, the higher the density of the active species, and the farther from the injection port, the lower the density of the active species as it contributes to the process. Many shower heads are currently used in densely forming tens of thousands of nozzles to minimize such unevenness.

그런데 서셉터에 평행한 층류를 형성하고, 펄스형 RF전원(170)을 인가하게 되면, RF펄스가 온(ON) 상태인 때에는 활성종이 생성되어 기판에 대한 공정을 수행하고, RF펄스가 오프(OFF) 상태인 때에는 잔류 활성종의 배기와 공정가스의 리프레쉬(refresh)가 수행된다. 챔버 내부에 공정가스가 균일하게 리프레쉬되면, 다시 RF펄스가 온(ON)되어 플라즈마 활성종이 발생하여 공정을 수행하게 된다. However, when the laminar flow is formed parallel to the susceptor and the pulsed RF power source 170 is applied, active species are generated when the RF pulse is ON, and the process is performed on the substrate, and the RF pulse is turned off ( OFF), the remaining active species are exhausted and the process gas is refreshed. When the process gas is uniformly refreshed inside the chamber, RF pulses are turned on again to generate plasma active species to perform the process.

이때에도 활성종의 밀도는 분사구로부터 멀어질수록 감소하게 되는데. 연속형 RF전원을 이용하면서 이러한 밀도 불균형을 해소하기 위해서는 상술한 바와 같이 분사구간의 간격을 샤워헤드처럼 조밀하게 형성할 수 밖에 없으나, 펄스형 RF전원을 이용하는 경우에는 다수의 분사구를 일정 거리 이격시켜 평행하게 배치하는 방법으로 이러한 밀도 불균형을 해소할 수 있다.
At this time, the density of the active species decreases as the distance from the injection port. In order to solve such a density imbalance while using a continuous RF power supply, as described above, the spacing between the injection holes can be formed as densely as a shower head. By placing them in parallel, this density imbalance can be eliminated.

즉 펄스형 RF 전원을 이용하는 경우에도 분사구로부터 멀어질수록 활성종의 밀도가 감소하는 현상이 수반되나, 샤워헤드처럼 조밀한 분사구가 아니라 서로 상 당거리 이격된 몇 개의 분사구만으로 밀도 불균형을 해소할 수 있는 것이다. In other words, even when using a pulsed RF power, the density of the active species decreases as it moves away from the injection port, but the density imbalance can be resolved by only a few injection holes spaced at a considerable distance from each other, rather than a dense injection port like a shower head. will be.

이때 펄스형 RF전원의 펄스 주기는 공정가스의 유동속도, 챔버의 크기, 분사구 사이의 간격 등을 고려하여 결정되어야 한다. In this case, the pulse period of the pulsed RF power source should be determined in consideration of the flow velocity of the process gas, the size of the chamber, and the spacing between the injection holes.

1주기의 RF펄스마다 공정가스의 리프레쉬와 잔여 활성종의 배출이 이루어지는 경우를 예를 들어 설명하면, 펄스 오프(OFF) 상태에서 공정가스를 분사한 후 층류를 형성하여 챔버 내부에 공정가스를 균일하게 분산시킨 다음에, RF펄스를 인가하여 활성종을 만들어 공정을 수행한다. For example, when the process gas is refreshed and the remaining active species are discharged for each cycle of the RF pulse, the process gas is injected in the pulse OFF state to form a laminar flow to uniform the process gas in the chamber. After the dispersion, the RF pulses are applied to make the active species to perform the process.

일정 기간 공정을 수행한 다음, 펄스 오프 상태에서 잔여 활성종을 모두 배출하고, 상기 배출 과정 이후에 또는 상기 배출 과정과 동시에 공정가스를 다시 분사하여 공정가스를 챔버 내부로 균일하게 리프레쉬한다. After the process is performed for a period of time, all remaining active species are discharged in a pulse-off state, and the process gas is uniformly refreshed into the chamber by spraying the process gas again after the discharge process or simultaneously with the discharge process.

리프레쉬 이후에 다시 펄스가 온(ON)되면, 활성종이 다시 여기되어 공정을 수행하게 되며, 이러한 과정이 펄스마다 반복된다. When the pulse is turned on again after the refresh, the active species is excited again to perform the process, and this process is repeated for each pulse.

즉, RF전원이 오프상태일 때에는 공정가스가측방으로 유동하면서 리프레쉬(refresh) 되므로, 전체적으로 공정가스의 밀도가 균일해지게 되고, 이 상태에서 다시 플라즈마가 켜지면 전체적으로 활성종의 밀도가 균일해지는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
In other words, when the RF power is off, the process gas is refreshed while flowing to the side, so that the density of the process gas becomes uniform throughout, and when the plasma is turned on again, the density of the active species becomes uniform throughout. Will be obtained.

펄스형 RF전원(170)의 펄스 반복주파수는 공정의 종류나 챔버내 환경에 따라 달라지는 것이나, 20Hz 내지 10kHz의 범위내에서 선택되는 것이 바람직하다. The pulse repetition frequency of the pulsed RF power supply 170 varies depending on the type of process or the environment in the chamber, but is preferably selected within the range of 20 Hz to 10 kHz.

그리고 한 주기당 펄스가 켜지는 비율을 나타내는 듀티레이트(duty rate)는 아래의 식으로 표현될 수 있는데, 40%이상 99%이하인 것이 바람직하다.A duty rate representing the rate at which a pulse is turned on per cycle can be expressed by the following equation, preferably 40% or more and 99% or less.

듀티 레이트 = 펄스ON time/(펄스ON time + 펄스OFF time)*100Duty rate = pulse ON time / (pulse ON time + pulse OFF time) * 100

이 범위보다 낮으면 RF전력이 충분이 전달되지 못하며, 이 범위보다 높으면 충분한 가스 리프레쉬(refresh)효과를 얻기 힘들어 연속형 RF전력과 구별이 어렵기 때문이다. If it is lower than this range, the RF power is not sufficiently delivered, and if it is higher than this range, it is difficult to obtain a sufficient gas refresh effect and it is difficult to distinguish it from the continuous RF power.

또한 RF전력의 진동수는 2MHz 내지 20MHz 인 것이 바람직하다. 이때 RF 전력의 진동수는 펄스의 반복 주파수를 의미하는 것이 아니고 전원 주파수를 의미함은 물론이다.
In addition, the frequency of the RF power is preferably 2MHz to 20MHz. In this case, the frequency of the RF power does not mean the repetition frequency of the pulse but of course the power source frequency.

한 주기당 요구되는 RF출력에 있어서도, 통상 펄스형 RF전력은 연속형 RF전력보다 대략 2배 정도의 전력이 요구되므로, 1870㎜*2200㎜ Even in the required RF output per cycle, pulsed RF power is usually about twice as much power as continuous RF power, so 1870 mm * 2200 mm

의 크기를 가지는 7세세 LCD기판의 경우 대략 25kW 정도의 연속형 RF전력이 요구되는 점을 감안하면, 펄스형인 경우에는 약 50kW의 RF전력이 필요하다. In the case of the 7-year-old LCD substrate having a size of about 25kW continuous RF power is required, in the case of the pulse type, RF power of about 50kW is required.

또한 앞으로 양산이 예상되는 8세대 기판이 약 2200㎜*2550㎜ 정도의 크기를 가질 것으로 가정하면, 7세대 기판보다 약 1.4배의 면적을 가지게 되므로, 펄스형 RF전력에 있어서도 약 70kW 정도가 요구된다. In addition, assuming that the 8th generation substrate, which is expected to be mass produced in the future, will have a size of about 2200mm * 2550mm, it will have an area of about 1.4 times larger than the 7th generation substrate, so about 70kW is required even for pulsed RF power. .

따라서 9세대 이상의 기판까지 감안하면 한 주기당 인가되는 RF출력은 7kW 내지110kW 정도의 범위내인 것이 바람직하다.
Therefore, in consideration of 9 generations or more substrates, the RF output applied per cycle is preferably in the range of about 7 kW to about 110 kW.

한편 RF전극(150)에는 펄스형 RF전원(170) 뿐만 아니라 연속형 RF전원을 동시에 연결하여 공정에 따라 교대로 사용할 수도 있는데, 예를 들어 막질이 중요한 증착 초기에는 펄스형 RF전원을 연결하여 증착하고, 이후에는 증착률의 증가를 위해 연속형 RF전원을 연결하여 증착할 수 있다. On the other hand, the RF electrode 150 may be connected to a continuous RF power source as well as a pulsed RF power source 170 simultaneously and used alternately according to a process. After that, the deposition may be performed by connecting a continuous RF power source to increase the deposition rate.

일반적으로 펄스형 RF전원을 이용하는 것보다 연속형 RF전원을 이용하는 것이 증착속도가 느려질 수 밖에 없는데, 증착속도가 느릴수록 막질이 향상되는 특징이 있다. In general, using a continuous RF power supply than the pulsed RF power supply is inevitably slow deposition rate, the slower the deposition rate is characterized in that the film quality is improved.

예를 들어 게이트 절연막을 증착하는 경우에, 경계부에서는 보다 나은 막질이 요구되므로, 초기 단계에서는 저속으로 증착을 진행하다가 일정 정도 증착이 진행된 이후에는 일정한 한도 내에서 고속으로 증착하기도하는데, 따라서 이러한 경우에 초기 단계에서는 펄스형 RF전원을 이용하고, 이후에 연속형 RF전원을 이용할 수 있는 것이다.
For example, in the case of depositing a gate insulating film, since a better film quality is required at the boundary portion, the deposition may be performed at a low speed in the initial stage, but may be deposited at a high speed within a certain limit after the deposition is performed to a certain degree. In the initial stage, a pulsed RF power supply is used, and a continuous RF power supply can be used later.

또한 펄스형 RF전원을 이용하는 경우에도, 서로 다른 듀티 레이트의 펄스를 교대로 인가하거나, 듀티 레이트는 같고 출력이 서로 다른 펄스를 교대로 인가할 수도 있다.In the case of using a pulsed RF power supply, pulses having different duty rates may be alternately applied, or pulses having the same duty rate and different output may be alternately applied.

또한 서로 다른 주파수를 가지는 2 이상의 펄스형 RF전원을 동시에 연결하여 사용할 수도 있으며, 일반적인 연속형 RF전원의 경우와 마찬가지로 서셉터(130)에 별도의 펄스형 RF전원(170)이 연결될 수도 있다.
In addition, two or more pulsed RF power sources having different frequencies may be connected and used at the same time. As in the case of a general continuous RF power source, a separate pulsed RF power source 170 may be connected to the susceptor 130.

도 4a와 같은 구성의 공정장비(100)에서, 각 분사구간의간격을 300mm로 하고, 듀티레이트 60%, 펄스의 반복주파수 100Hz, 진동수 13.56MHz의 펄스형 RF전원을 인가한 실험결과, 1084Å/min, 두께균일도 2%, 굴절률 균일도 0.5%의 막질을 얻을 수 있었다.
In the process equipment 100 having the configuration as shown in FIG. The film quality of 2% of thickness uniformity and 0.5% of refractive index uniformity was obtained.

이상의 PECVD 장비에서 기판(120)에 대한 공정이 수행되는 과정을 도 4a를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The process of performing the process for the substrate 120 in the above PECVD apparatus will be described with reference to FIG. 4A.

먼저 챔버 측벽의 미도시된 도어를 통해 로봇암이 기판(120)을 서셉터(130)에 안치한 후 빠져나가면, 도어를 닫고 진공 펌핑 등을 통해 공정분위기를 조성한다. 필요한 경우 서셉터(130)를 상부의 공정위치까지 상승시킨 후에 가스분사장치(160)의 저면에 형성된 분사구(162)를 통해 공정가스를분사한다. First, when the robot arm rests on the susceptor 130 after exiting the substrate 120 through a door not shown on the side wall of the chamber, the door is closed and a process atmosphere is formed through vacuum pumping. If necessary, after raising the susceptor 130 to the upper process position, the process gas is sprayed through the injection hole 162 formed on the bottom surface of the gas ejection apparatus 160.

분사된 공정가스는챔버(110)의 측벽에 형성된 배기구(140) 방향으로 유동하 게 되는데, 이러한 공정가스의유동은 가급적 수평방향으로 이루어지는 것이 바람직하므로, 상기 분사구(162)는 공정가스의 유동방향으로 최대한 경사지게 형성하는 것이 바람직하다. The injected process gas flows in the direction of the exhaust port 140 formed on the side wall of the chamber 110. Since the flow of the process gas is preferably made in the horizontal direction, the injection hole 162 is in the flow direction of the process gas. It is desirable to form as inclined as possible.

공정가스의 분사 및 유동과 동시에 펄스형 RF전원을 인가하게 되면, 플라즈마가 켜질때는 활성종이 생성되어 기판(120)에 대한 공정을 수행하고, 플라즈마가 꺼지게 되면 공정가스의 리프레쉬(refresh)가 일어나 공정가스를 챔버 내부에 다시 균일하게 분포시키며, 다시 플라즈마가 켜지면 상기 균일하게 분포된 공정가스를 활성종으로 여기시키는 과정이 반복된다.
When the pulsed RF power is applied simultaneously with the injection and flow of the process gas, active species are generated when the plasma is turned on to perform the process on the substrate 120, and when the plasma is turned off, the process gas is refreshed. The gas is uniformly distributed again in the chamber, and when the plasma is turned on again, the process of exciting the uniformly distributed process gas with active species is repeated.

따라서 종래와 같이 수만개의 분사홀을 가공한 샤워헤드를 사용하지 않고, RF전극을 단순하게 구성하면서도 균일도의 측면에서 동일 내지 향상된 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제조비용의 절감 효과도 얻을 수 있게 된다. Therefore, without using a shower head processing tens of thousands of injection holes as in the prior art, it is possible not only to obtain the same or improved effect in terms of uniformity, but also to reduce manufacturing costs while simply configuring an RF electrode. .

공정이 끝난 후에는 기판(120)을 반출하거나, 제자리에서 다시 다른 공정을 수행할 수도 있는데, 다른 공정을 수행하는 경우에는 앞선 공정과 마찬가지로 펄스형 RF전원(170)을 이용할 수도 있고, 일반적인 방식의 연속형 RF전원을 이용할 수도 있다. After the process is finished, the substrate 120 may be taken out, or another process may be performed again in place. In the case of performing other processes, the pulsed RF power source 170 may be used as in the previous process. It is also possible to use a continuous RF power supply.

공정시 서셉터(130)를 상승시킨 경우에는 이를 다시 하강시키고나서, 기판(120)을 반출하게 된다.
When the susceptor 130 is raised during the process, it is lowered again, and then the substrate 120 is carried out.

한편 이상에서는 PECVD 장비를 이용하여 기판(120)에 증착공정을 수행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 에칭 등과 같이 플라즈마를 이용하는 다른 공정에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
Meanwhile, the case in which the deposition process is performed on the substrate 120 using the PECVD apparatus has been described. However, the present invention may be applied to other processes using plasma, such as etching.

본 발명에 따르면, RF전극 또는 샤워헤드의 가공이 용이해져 비용절감의 효과가 뛰어나며, 챔버 내부에 공급되는 공정가스의 균일도를 향상시킴으로써 공정의 균일도를 향상시킬 수 있게 된다. According to the present invention, the RF electrode or the shower head can be easily processed, the cost saving effect is excellent, and the uniformity of the process gas can be improved by improving the uniformity of the process gas supplied into the chamber.

Claims

A chamber forming a reaction space;

A susceptor located in the chamber and in which a substrate is placed;

An RF electrode positioned on the susceptor;

A gas injection device corresponding to a peripheral portion of the susceptor and installed at the RF electrode to supply a process gas; And

An exhaust port provided at a side wall of the chamber corresponding to the other peripheral portion of the susceptor facing the one peripheral portion to form the laminar flow parallel to the upper surface of the susceptor;

Plasma processing equipment comprising a.

The method of claim 1,

Plasma processing equipment comprising a pulsed RF power supply for supplying RF power in the form of a pulse wave to the RF electrode.

The method of claim 1,

The gas injection device is plasma processing equipment, characterized in that installed in parallel with the one side peripheral portion.

The method of claim 1,

The gas injection device is a plasma processing equipment, characterized in that a plurality of injectors spaced in parallel to each other.

The method of claim 1,

Plasma processing equipment comprising a side injector on the side wall of the chamber corresponding to between the one side peripheral portion and the gas injection device.

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The method of claim 1,

The RF electrode includes an insertion hole penetrating up and down, and the gas injection device is inserted into the insertion hole and coupled to the RF electrode.

The method of claim 7, wherein

The gas injection device comprises a straight pipe having a hollow portion and sealed at both ends, and a spray hole installed at a bottom of the hollow portion.

9. The method of claim 8,

The injection hole is a plasma processing equipment, characterized in that formed by a plurality of injection holes arranged in a slit form or in a line.

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Placing a substrate on the susceptor;

The one side in the peripheral portion to form a laminar flow parallel to the upper surface of the susceptor in order to form a process gas injected from the gas injection device installed in the RF electrode which is located on the upper side of the susceptor corresponding to the peripheral portion of the susceptor Flowing the process gas in parallel with an upper surface of the susceptor in a direction of an exhaust port provided at a side wall of a chamber corresponding to the other peripheral portion of the susceptor facing a peripheral portion;

Applying pulsed RF power to the RF electrode to excite the process gas into active species; And

Treating the substrate using the active species;

Processing method of a substrate using a plasma processing equipment comprising a.

15. The method of claim 14,

The method of processing a substrate using a plasma processing equipment, characterized in that for applying the pulse type RF power, pulses of different duty rate alternately.

15. The method of claim 14,

The pulsed RF power, the processing method of the substrate using a plasma processing equipment, characterized in that for applying the pulses of the same duty rate and different output alternately

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