KR101184859B1 - Hybrid plasma source and plasma generating apparatus using the same - Google Patents

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plasma source
coupled plasma
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염근영
김경남
임종혁
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A hybrid plasma source and a plasma generating apparatus using the same are provided to perform low pressure processing by forming an inductively coupled inner plasma source surrounding a capacitively coupled internal plasma source. CONSTITUTION: RF power is respectively connected to a first electrode(120), a second electrode(140), and one or more unit coils(220). An electric field is induced by applying the RF power to a first electrode and a second electrode. Reaction gas is inserted through a gas inlet installed at a lateral exterior wall(160) of a plasma generating device. The reaction gas is changed into a plasma state by the electric field induced inside a second space. Unit coils receiving power from the RF power generates the electric field. The electric field is left out in the second space. The induced electric field turns gas into plasma by generating discharge in the reaction gas inserted through the gas inlet.

Description

하이브리드 플라즈마 소스 및 이를 채용한 플라즈마 발생 장치{Hybrid plasma source and plasma generating apparatus using the same}Hybrid plasma source and plasma generating apparatus using the same

본 발명은 하이브리드 플라즈마 소스 및 이를 채용한 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부의 용량 결합형 플라즈마 소스와 외부의 유도 결합형 플라즈마 소스가 결합하여 구성된 하이브리드 플라즈마 소스 및 이를 채용한 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid plasma source and a plasma generating apparatus employing the same, and more particularly, to a hybrid plasma source configured by combining an internal capacitively coupled plasma source and an external inductively coupled plasma source and a plasma generating apparatus employing the same. It is about.

반도체 제조공정에서 가장 널리 사용되는 플라즈마 발생 장치는 용량 결합형 플라즈마 발생 장치이다. The plasma generator most widely used in the semiconductor manufacturing process is a capacitively coupled plasma generator.

도 1 은 종래기술에 따른 용량 결합형 플라즈마 발생 장치를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a capacitively coupled plasma generating apparatus according to the prior art.

도 1 을 참조하면, 종래기술에 따른 용량 결합형 플라즈마 발생 장치는 공정챔버(10)와, 공정챔버(10)의 상부에 설치된 상부전극(12), 상기 상부전극(12)과 대향하는 방향에 설치되며 기판(14)이 안착되는 하부전극(16)으로 구성된다. 상기 하부전극(16)은 기판(14)을 흡입, 압착하는 역할을 수행한다.Referring to FIG. 1, the capacitively coupled plasma generating apparatus according to the related art has a process chamber 10, an upper electrode 12 installed on an upper portion of the process chamber 10, and a direction opposite to the upper electrode 12. It is installed and consists of a lower electrode 16 on which the substrate 14 is seated. The lower electrode 16 serves to suck and compress the substrate 14.

상기의 용량 결합형 플라즈마 발생 장치의 상부전극(12) 및 하부전극(16)에 각각 RF 전원을 인가하면 상기 상부전극(12) 및 하부전극(16) 사이에는 전기장이 유도된다. 이와 동시에 공정챔버(10)의 상부 또는 측벽에 설치된 가스 주입구(미도시)를 통해 반응가스가 공정챔버(10) 내부로 주입되면, 공정챔버(10)의 내부에 유도된 전기장에 의해 반응가스가 플라즈마 상태로 변형된다. 상기 생성된 플라즈마에 의해 기판(14)에 대한 식각 또는 박막 증착 공정이 이루어진다. When RF power is applied to the upper electrode 12 and the lower electrode 16 of the capacitively coupled plasma generator, an electric field is induced between the upper electrode 12 and the lower electrode 16. At the same time, when the reaction gas is injected into the process chamber 10 through a gas injection hole (not shown) provided on the top or sidewall of the process chamber 10, the reaction gas is induced by an electric field induced in the process chamber 10. Transform into plasma state. The generated plasma is etched or thin film deposited on the substrate 14.

상기 용량 결합형 플라즈마 발생 장치는 공정재현성이 우수한 장점이 있으나, 대구경화된 기판의 처리시 플라즈마 밀도가 기판의 중심부에서 에지(edge)부보다 더 높게 나타나거나, 기판의 에지부에서 중심부보다 더 높게 나타나는 현상이 발생하여 플라즈마의 균일도 확보에 문제점이 있다. 상기의 원인 중 하나는 상부전극 및 하부전극에 인가하는 RF 전원의 주파수 및 이에 상응하는 전극의 저항 변화에 기인한 것으로 풀이된다.The capacitively coupled plasma generating device has an advantage of excellent process reproducibility. However, when the large diameter substrate is processed, the plasma density is higher than the edge at the center of the substrate or higher than the center at the edge of the substrate. There is a problem in appearing to ensure the uniformity of the plasma. One of the causes is due to the frequency of the RF power applied to the upper electrode and the lower electrode and the resistance change of the corresponding electrode.

일반적으로, 용량 결합형 플라즈마 발생 장치에서 상부 전극에 저주파를 사용하면 상기 전극 내의 저항은 이에 상응하여 감소하며, 이로 인하여 전력의 분배가 효과적으로 이루어져 균일한 플라즈마를 얻을 수 있다. 그러나 상기와 같이 플라즈마의 높은 균일도 확보를 위하여 저주파를 사용하는 경우 플라즈마 방전 자체가 불가능한 문제점이 있었다.In general, when a low frequency is used for the upper electrode in the capacitively coupled plasma generator, the resistance in the electrode is correspondingly reduced, thereby effectively distributing power to obtain a uniform plasma. However, when low frequency is used to secure high uniformity of plasma as described above, there is a problem that plasma discharge itself is impossible.

이에 본 발명의 제 1 목적은 내부 용량 결합형 플라즈마 소스를 둘러싸는 외부 유도 결합형 플라즈마 소스로 구성됨으로써 각각의 장점을 활용하여 저압에서 공정이 가능하며, 대구경화된 기판에서도 높은 균일도의 플라즈마를 확보할 수 있는 하이브리드 플라즈마 소스를 제공하는 데 있다.Therefore, the first object of the present invention consists of an external inductively coupled plasma source that surrounds the internal capacitively coupled plasma source, thereby making it possible to process at low pressure by utilizing each advantage, and to ensure high uniformity plasma even in large diameter substrates. To provide a hybrid plasma source that can be.

또한 본 발명의 제 2 목적은 하이브리드 플라즈마 소스를 구비하고 상,하부 전극과 코일에 각각 인가되는 전원의 주파수를 조절함으로써 플라즈마의 중심부와 에지부의 밀도 차이 및 플라즈마 전체의 균일도를 조절하는 것이 용이한 플라즈마 발생 장치를 제공하는 데 있다.A second object of the present invention is to provide a plasma having a hybrid plasma source and to adjust the frequency of the power applied to the upper and lower electrodes and the coil, respectively, to easily control the density difference between the center and the edge of the plasma and the uniformity of the entire plasma. The present invention provides a generator.

상기의 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명은 챔버의 중심부에 배치된 용량 결합형 플라즈마 소스 및 상기 용량 결합형 플라즈마 소스 주변에 배치된 유도 결합형 플라즈마 소스를 포함하며, 상기 유도 결합형 플라즈마 소스는 상기 용량 결합형 플라즈마 소스를 둘러싸고 있는 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the first object includes a capacitively coupled plasma source disposed in the center of the chamber and an inductively coupled plasma source disposed around the capacitively coupled plasma source, the inductively coupled plasma source It characterized in that it is configured in a form surrounding the capacitively coupled plasma source.

또한 상기의 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명은 측면의 외벽 및 외벽에 상부 방향으로 연장되는 커버를 구비하며, 제 1 공간과 제 2 공간이 정의되는 챔버,상기 제 1 공간으로부터 제 2 공간을 향해 관통하고, 상기 챔버의 상부에 설치된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극을 포함하는 용량 결합형 플라즈마 소스 및 상기 제 1 공간에 형성되고, 상기 제 1 전극으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 쿼츠판 상에 적어도 하나의 단위 코일을 포함하는 유도 결합형 플라즈마 소스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention for achieving the second object is provided with a cover extending in the upper direction on the outer wall and the outer wall of the side, a chamber in which the first space and the second space is defined, the second space from the first space A capacitively coupled plasma source comprising a first electrode and a second electrode opposing the first electrode and penetrating toward the chamber and formed in the first space and spaced apart from the first electrode by a predetermined distance It characterized in that it comprises an inductively coupled plasma source including at least one unit coil on the disposed quartz plate.

본 발명에 의한 하이브리드 플라즈마 소스는 내부 용량 결합형 플라즈마 소스를 둘러싸는 외부 유도 결합형 플라즈마 소스로 구성됨으로써 저압에서 공정이 가능하며, 대구경화된 기판에서 플라즈마의 균일도 제어가 용이하여 높은 균일도를 얻을 수 있는 효과가 있다.Hybrid plasma source according to the present invention is composed of an external inductively coupled plasma source surrounding the internal capacitively coupled plasma source can be processed at low pressure, it is easy to control the uniformity of the plasma on a large diameter substrate to obtain a high uniformity It has an effect.

또한 본 발명에 의한 하이브리드 플라즈마 소스를 채용한 플라즈마 발생 장치는 공정에 따라 상, 하부 전극과 코일에 각각 인가되는 전원의 주파수를 조절할 수 있으며, 이를 통하여 간단하고 용이하게 플라즈마의 중심부와 에지부의 밀도 차이 및 균일도를 조절하여 식각 특성 및 식각 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the plasma generating apparatus employing the hybrid plasma source according to the present invention can adjust the frequency of the power applied to the upper and lower electrodes and the coil, respectively, according to the process. And it is effective to improve the etching characteristics and etching uniformity by adjusting the uniformity.

도 1 은 종래기술에 따른 용량 결합형 플라즈마 발생 장치를 도시한 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 하이브리드 플라즈마 소스의 평면도이다.
도 3a 는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.
도 3b 는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 제 1 공간 및 제 2 공간을 도시하는 도면이다.
도 3c 는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치에 RF 전원이 연결된 상태의 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a capacitively coupled plasma generating apparatus according to the prior art.
2 is a plan view of a hybrid plasma source in accordance with the present invention.
3A is a cross-sectional view of the plasma generating apparatus according to the present invention.
3B is a diagram showing a first space and a second space of the plasma generating apparatus according to the present invention.
3C is a view illustrating a state in which an RF power source is connected to a plasma generating apparatus according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

플라즈마 소스는 전원으로부터 전력을 인가받아 소정의 반응 공간 내에 플라즈마가 형성되도록 하기 위한 역할을 한다.The plasma source receives power from a power source and serves to form a plasma in a predetermined reaction space.

도 2 는 본 발명에 따른 하이브리드 플라즈마 소스의 평면도이다.2 is a plan view of a hybrid plasma source in accordance with the present invention.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 하이브리드 플라즈마 소스는 챔버의 중심부에 배치된 용량 결합형 플라즈마 소스(100) 및 상기 용량 결합형 플라즈마 소스 주변에 배치된 유도 결합형 플라즈마 소스(200)를 포함하며, 상기 유도 결합형 플라즈마 소스(200)는 상기 용량 결합형 플라즈마 소스(100)를 둘러싸고 있는 형태로 구성된다. 상기 둘러싸는 형태로서 유도 결합형 플라즈마 소스(200)는 원형의 도넛 형상을 가지며, 상기 용량 결합형 플라즈마 소스(100)는 원 형상을 가질 수 있으나, 유도 결합형 플라즈마 소스(200)가 용량 결합형 플라즈마 소스(100)를 둘러싸는 형태로 표현될 수 있다면 이에 한정되는 것은 아니며, 처리하고자 하는 기판의 종류 및 특성에 따라 다각의 도넛 형상 및 다각 형상도 가능하다. Referring to FIG. 2, the hybrid plasma source of the present invention includes a capacitively coupled plasma source 100 disposed in the center of the chamber and an inductively coupled plasma source 200 disposed around the capacitively coupled plasma source. The inductively coupled plasma source 200 is configured to surround the capacitively coupled plasma source 100. As the enclosing form, the inductively coupled plasma source 200 may have a circular donut shape, and the capacitively coupled plasma source 100 may have a circular shape, but the inductively coupled plasma source 200 may have a capacitively coupled type. If it can be expressed in the form surrounding the plasma source 100 is not limited to this, it is also possible to have a polygonal donut shape and a polygonal shape depending on the type and characteristics of the substrate to be processed.

이 때, 플라즈마 소스가 인가받는 RF 전원의 주파수는 용량 결합형 플라즈마 소스에 저주파(Low Frequency, LF)를 인가하고, 유도 결합형 플라즈마 소스에 고주파(High Frequency, HF)를 인가할 수 있으며, 인가되는 주파수는 공정의 조건에 따라 변경이 가능하다. 예컨대, 용량 결합형 플라즈마 소스에 저주파를 인가하고, 유도 결합형 플라즈마 소스에 고주파를 인가하는 경우 상기 용량 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 주파수는 400kHz 내지 12.56MHz의 범위일 수 있으며, 용량 결합형 플라즈마를 둘러싸는 유도 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 주파수의 범위는 13MHz 내지 60MHz의 범위일 수 있다. In this case, the frequency of the RF power source to which the plasma source is applied may apply a low frequency (LF) to the capacitively coupled plasma source, and apply a high frequency (HF) to the inductively coupled plasma source. The frequency can be changed according to the conditions of the process. For example, when a low frequency is applied to the capacitively coupled plasma source and a high frequency is applied to the inductively coupled plasma source, the frequency applied to the capacitively coupled plasma source may range from 400 kHz to 12.56 MHz. The range of frequencies applied to the surrounding inductively coupled plasma source may range from 13 MHz to 60 MHz.

도 3a 는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 단면도이다.3A is a cross-sectional view of the plasma generating apparatus according to the present invention.

도 3b 는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치의 제 1 공간 및 제 2 공간을 도시하는 도면이다.3B is a diagram showing a first space and a second space of the plasma generating apparatus according to the present invention.

도 3a 및 도 3b 를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 발생 장치는 측면의 외벽(160) 및 외벽(160)에 상부 방향으로 연장되는 커버(180)를 구비하며, 제 1 공간(300)과 제 2 공간(400)이 정의되는 챔버, 상기 제 1 공간(300)으로부터 제 2 공간(400)을 향해 관통하고, 상기 챔버의 상부에 설치된 제 1 전극(120) 및 상기 제 1 전극(120)에 대향하는 제 2 전극(140)을 포함하는 용량 결합형 플라즈마 소스 및 상기 제 1 공간(300)에 형성되고, 상기 제 1 전극(120)으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 쿼츠판(240) 상에 적어도 하나의 단위 코일(220)을 포함하는 유도 결합형 플라즈마 소스를 포함하여 구성된다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the plasma generating apparatus of the present invention includes an outer wall 160 and a cover 180 extending upward in the outer wall 160 and the first space 300 and the second space. A chamber in which the space 400 is defined, penetrates from the first space 300 toward the second space 400, and faces the first electrode 120 and the first electrode 120 installed on the chamber. At least one formed on the capacitively coupled plasma source including the second electrode 140 and the quartz plate 240 formed in the first space 300 and spaced apart from the first electrode 120 by a predetermined distance. It is configured to include an inductively coupled plasma source comprising a unit coil 220 of.

이 때, 상기 제 1 전극(120)은 상기 챔버의 외부로 돌출된 상부 전극봉(120a), 상기 상부 전극봉(120a)에 연결되고, 상기 용량 결합형 플라즈마 소스가 배치된 공간에 설치된 중심 전극봉(120b) 및 상기 중심 전극봉(120b)에 연결되고, 챔버를 향해 돌출된 하부 전극봉(120c)을 포함하는 I자 형태로 형성되며, 플라즈마 발생 장치의 지지대 역할을 수행한다.In this case, the first electrode 120 is connected to the upper electrode rod 120a protruding out of the chamber and the upper electrode rod 120a, and the center electrode 120b is installed in a space where the capacitively coupled plasma source is disposed. And the lower electrode rod 120c which is connected to the center electrode rod 120b and protrudes toward the chamber, serves as a support for the plasma generating apparatus.

상기 제 1 공간(300) 및 제 2 공간(400)은 중심 전극봉(120b)의 중간부에 양단으로 연장되는 쿼츠판(240)을 기준으로 나누어지며, 상기 쿼츠판(240)의 상부에 유도 결합형 플라즈마 소스를 구성하는 단위 코일(220)들을 배치한다. 이 때, 단위 코일의 갯수에는 제한이 없다. 또한 상기 쿼츠판(240)에서 커버(180)로 이루어지는 제 1 공간(300)은 진공 상태일 필요가 없으며, 대기압이 유지된다. The first space 300 and the second space 400 are divided based on the quartz plate 240 extending at both ends in the middle of the center electrode 120b, and are inductively coupled to the upper portion of the quartz plate 240. The unit coils 220 constituting the plasma plasma source are disposed. At this time, the number of unit coils is not limited. In addition, the first space 300 formed of the cover 180 in the quartz plate 240 does not need to be in a vacuum state, and atmospheric pressure is maintained.

한편, 쿼츠판(240)의 하부로는 외벽(160) 및 상기 쿼츠판(240)에 의하여 일정 크기의 제 2 공간(400)이 한정된다. 상기의 제 2 공간(400)에서 플라즈마가 형성되기 때문에 진공을 유지하여야 한다. 비록 도면상에는 제 2 공간(400)이 개방된 것으로 도시되어 있으나, 이는 도면의 간소화를 위한 것으로서 실질적으로는 진공 상태를 유지하기 위하여 폐쇄되어 있다. 제 2 공간(400) 내에는 발생되는 플라즈마를 이용하여 처리가 이루어질 일정 패턴들을 구비한 기판(미도시)은 제 2 전극(140) 상에 놓여진다. 상기 제 2 전극(140)은 정전척으로서 상기 기판을 흡입, 압착하는 역할을 수행한다.Meanwhile, the second space 400 having a predetermined size is defined by the outer wall 160 and the quartz plate 240 as a lower portion of the quartz plate 240. Since the plasma is formed in the second space 400, the vacuum must be maintained. Although the second space 400 is shown as open in the drawing, this is for simplicity of the drawing and is substantially closed to maintain the vacuum state. In the second space 400, a substrate (not shown) having predetermined patterns to be processed using plasma generated on the second space 400 is placed on the second electrode 140. The second electrode 140 serves to suck and compress the substrate as an electrostatic chuck.

또한 제 2 공간(400)의 상부 즉, 쿼츠판(240)과 제 1 전극(120)의 하부 전극봉(120c) 사이 및 상기 쿼츠판(240)과 측면 외벽(160) 사이에 진공을 유지시켜주기 위하여 지지볼(260)을 배치한다. 예컨대, 상기 지지볼(260)은 오링(O-ring)일 수 있다.In addition, maintaining a vacuum in the upper part of the second space 400, that is, between the quartz plate 240 and the lower electrode rod 120c of the first electrode 120 and between the quartz plate 240 and the side outer wall 160. Place the support ball 260 in order to. For example, the support ball 260 may be an O-ring.

도 3c 는 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치에 RF 전원이 연결된 상태의 도면이다.3C is a view illustrating a state in which an RF power source is connected to a plasma generating apparatus according to the present invention.

도 3c 를 참조하면, RF 전원은 제 1 전극(120), 제 2 전극(140) 및 적어도 하나의 단위 코일(220)에 각각 연결되어 전력을 공급한다. Referring to FIG. 3C, the RF power source is connected to the first electrode 120, the second electrode 140, and at least one unit coil 220 to supply power.

먼저 용량 결합형 플라즈마 소스를 구성하는 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 RF 전원을 인가하면 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140) 간에는 전기장이 유도된다. 이와 동시에 플라즈마 발생 장치의 측면의 외벽(160)에 설치된 가스 주입구(미도시)를 통하여 반응 가스가 주입되면 제 2 공간(400) 내부에 유도된 전기장에 의하여 반응 가스가 플라즈마 상태로 변형된다. 이 때 이로부터 발생된 중성의 라디컬입자들과 전하를 띤 이온 사이에 화학 반응이 일어나 기판의 표면이 식각 또는 증착되는 등의 처리가 이루어진다.First, when RF power is applied to the first electrode 120 and the second electrode 140 constituting the capacitively coupled plasma source, an electric field is induced between the first electrode 120 and the second electrode 140. At the same time, when the reaction gas is injected through a gas injection hole (not shown) installed in the outer wall 160 of the side surface of the plasma generator, the reaction gas is transformed into a plasma state by an electric field induced in the second space 400. At this time, a chemical reaction occurs between the neutral radical particles generated therefrom and the charged ions, such that the surface of the substrate is etched or deposited.

또한 상기 RF 전원으로부터 전력을 공급받는 단위 코일들(220)은 전기장을 발생시키며 상기의 전기장은 제 2 공간(400)으로 유기된다. 상기 제 2 공간(400) 내에 유기된 전기장은 가스 주입구(미도시)를 통하여 주입된 반응 가스 속에 방전을 발생시켜 가스를 플라즈마화하고 상기로부터 발생된 중성의 라디컬입자들과 전하를 띤 이온 사이의 화학 반응을 발생시킴으로써 기판 표면 처리를 수행한다. In addition, the unit coils 220 that receive power from the RF power source generate an electric field, and the electric field is induced into the second space 400. The electric field induced in the second space 400 generates a discharge in a reaction gas injected through a gas injection hole (not shown) to convert the gas into plasma and between the neutral radical particles generated therefrom and the charged ions. The substrate surface treatment is performed by generating a chemical reaction of.

이 때, 제 1 전극(120), 제 2 전극(140) 및 적어도 하나의 단위 코일(220)에 각각 연결된 RF 전원을 통하여 각각에 서로 다른 주파수를 인가할 수 있다.In this case, different frequencies may be applied to the first electrode 120, the second electrode 140, and at least one RF coil connected to each of the at least one unit coil 220.

예컨대, 450 mm 대구경화된 기판을 처리하기 위해서는 용량 결합형 플라즈마 소스, 즉 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 저주파(Low Frequency, LF)를 인가하고, 유도 결합형 플라즈마 소스 즉, 적어도 하나의 단위 코일(220)에 고주파(High Frequency, HF)를 인가하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 용량 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 주파수는 400kHz 내지 12.56MHz의 범위인 것이 바람직한 바, 400kHz 미만의 범위인 경우 플라즈마의 발생이 어려우며, 12.56MHz를 초과하는 범위인 경우, 플라즈마는 온도에 민감하므로 플라즈마 밀도 제어에 어려움이 있다. 또한 용량 결합형 플라즈마를 둘러싸는 유도 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 주파수의 범위는 13MHz 내지 60MHz인 것이 바람직하다.For example, to process a 450 mm large diameter substrate, a low frequency (LF) is applied to the capacitively coupled plasma source, that is, the first electrode 120 and the second electrode 140, and the inductively coupled plasma source, For example, it is preferable to apply a high frequency (HF) to the at least one unit coil 220. At this time, the frequency applied to the capacitively coupled plasma source is preferably in the range of 400kHz to 12.56MHz, it is difficult to generate a plasma in the range of less than 400kHz, the plasma in the temperature range of more than 12.56MHz Sensitivity is difficult to control the plasma density. In addition, the frequency range applied to the inductively coupled plasma source surrounding the capacitively coupled plasma is preferably 13 MHz to 60 MHz.

상기와 같이 외부의 유도 결합형 플라즈마 소스에 고주파를 인가하여 플라즈마 방전이 발생할 수 있는 조건을 구비하고, 용량 결합형 플라즈마 소스에 저주파를 인가하면 상기 유도 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 고주파를 통하여 발생하는 화학 반응과 상기 용량 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 저주파를 통한 화학 반응이 연쇄 반응을 유도함으로써 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 플라즈마의 중앙부와 에지부의 밀도차이를 조절할 수 있다. As described above, a plasma discharge may be generated by applying a high frequency to an external inductively coupled plasma source, and when a low frequency is applied to a capacitively coupled plasma source, a high frequency applied to the inductively coupled plasma source may be used. The chemical reaction and the chemical reaction through the low frequency applied to the capacitively coupled plasma source can generate a high density plasma by inducing a chain reaction, and can control the density difference between the center and the edge of the plasma.

일반적으로 대구경화된 기판의 처리시 플라즈마 밀도가 기판의 중심부에서 에지(edge)부보다 더 높게 나타남으로 인하여 플라즈마의 균일도가 떨어진다. 따라서 이를 조절하여 전체로 균일한 플라즈마를 발생시키기 위하여 쿼츠판(240) 상에 단위 코일들(220)을 배치하고, 각각의 플라즈마 소스에 RF 전원을 인가함으로써 공급되는 전력을 조절하여 플라즈마의 균일도를 맞춰준다.In general, the plasma uniformity is lowered in the treatment of a large diameter substrate because the plasma density is higher than the edge portion at the center of the substrate. Accordingly, in order to generate a uniform plasma as a whole, unit coils 220 are disposed on the quartz plate 240 and the uniformity of the plasma is controlled by controlling the power supplied by applying RF power to each plasma source. Guess

삭제delete

100 : 용량 결합형 플라즈마 소스 120 : 제 1 전극
120a : 상부 전극봉 120b : 중심 전극봉
120c : 하부 전극봉 140 : 제 2 전극
160 : 외벽 180 : 커버
200 : 유도 결합형 플라즈마 소스 220 : 단위 코일
240 : 쿼츠판 260 : 지지볼
300 : 제 1 공간 400 : 제 2 공간100 capacitively coupled plasma source 120 first electrode
120a: upper electrode 120b: center electrode
120c: lower electrode 140: second electrode
160: outer wall 180: cover
200: inductively coupled plasma source 220: unit coil
240: quartz plate 260: support ball
300: first space 400: second space

Claims (12)

플라즈마 형성을 위한 플라즈마 소스에 있어서,
챔버의 중심부에 배치된 용량 결합형 플라즈마 소스; 및
상기 용량 결합형 플라즈마 소스 주변에 배치된 유도 결합형 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 용량 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 전원의 주파수는 상기 유도 결합형 플라즈마 소스에 인가되는 전원의 주파수보다 낮은 주파수인 하이브리드 플라즈마 소스. A plasma source for plasma formation,
A capacitively coupled plasma source disposed in the center of the chamber; And
Inductively coupled plasma source disposed around the capacitively coupled plasma source,
And a frequency of power applied to the capacitively coupled plasma source is lower than a frequency of power applied to the inductively coupled plasma source. 제 1 항에 있어서,
상기 유도 결합형 플라즈마 소스는 상기 용량 결합형 플라즈마 소스를 둘러싸고 있는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 플라즈마 소스.The method of claim 1,
And wherein the inductively coupled plasma source is configured to surround the capacitively coupled plasma source. 제 2 항에 있어서,
상기 유도 결합형 플라즈마 소스는 원형의 도넛 형상을 가지며, 상기 용량 결합형 플라즈마 소스는 원 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 플라즈마 소스.The method of claim 2,
And wherein the inductively coupled plasma source has a circular donut shape and the capacitively coupled plasma source has a circular shape. 제 1 항에 있어서,
상기 용량 결합형 플라즈마 소스에는 400kHz 내지 12.56MHz의 전원을 인가하며, 상기 유도 결합형 플라즈마 소스에는 13MHz 내지 60MHz의 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 플라즈마 소스.The method of claim 1,
And a power source of 400 kHz to 12.56 MHz for the capacitively coupled plasma source, and a power source of 13 MHz to 60 MHz for the inductively coupled plasma source. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 용량 결합형 플라즈마 소스는 상기 챔버의 상부에 설치된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 플라즈마 소스.The method of claim 1,
And the capacitively coupled plasma source comprises a first electrode disposed above the chamber and a second electrode opposite the first electrode. 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 상기 챔버의 외부로 돌출된 상부 전극봉, 상기 상부 전극봉에 연결되고, 상기 용량 결합형 플라즈마 소스가 배치된 공간에 설치된 중심 전극봉 및 상기 중심 전극봉에 연결되고, 챔버를 향해 돌출된 하부 전극봉을 포함하는 I자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 플라즈마 소스.The method according to claim 6,
The first electrode is connected to an upper electrode rod protruding out of the chamber, the upper electrode rod, and a center electrode installed in a space in which the capacitively coupled plasma source is disposed, and a lower electrode protruding toward the chamber. Hybrid plasma source, characterized in that formed in the I-shape including the electrode. 제 6 항에 있어서,
상기 유도 결합형 플라즈마 소스는 상기 제 1 전극으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 쿼츠판 상에 적어도 하나의 단위 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 플라즈마 소스.The method according to claim 6,
The inductively coupled plasma source may include at least one unit coil on a quartz plate disposed at a predetermined distance from the first electrode. 측면의 외벽 및 외벽에 상부 방향으로 연장되는 커버를 구비하며, 제 1 공간과 제 2 공간이 정의되는 챔버;
상기 제 1 공간으로부터 제 2 공간을 향해 관통하고, 상기 챔버의 상부에 설치된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극을 포함하는 용량 결합형 플라즈마 소스; 및
상기 제 1 공간에 형성되고, 상기 제 1 전극으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 쿼츠판 상에 적어도 하나의 단위 코일을 포함하는 유도 결합형 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 적어도 하나의 단위 코일에 각각 RF 전원이 인가되고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 각각 인가되는 RF 전원의 주파수는 상기 적어도 하나의 단위 코일에 인가되는 RF 전원의 주파수보다 낮은 주파수인 플라즈마 발생 장치.A chamber having a cover extending in an upward direction on the outer wall and the outer wall of the side, the chamber defining a first space and a second space;
A capacitively coupled plasma source penetrating from the first space toward the second space, the capacitively coupled plasma source including a first electrode disposed above the chamber and a second electrode facing the first electrode; And
An inductively coupled plasma source formed in the first space and including at least one unit coil on a quartz plate disposed at a predetermined distance from the first electrode,
RF power is applied to each of the first electrode, the second electrode, and the at least one unit coil, and a frequency of an RF power applied to each of the first electrode and the second electrode is applied to the at least one unit coil. Plasma generator is a frequency lower than the frequency of the RF power source. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 상기 챔버의 외부로 돌출된 상부 전극봉, 상기 상부 전극봉에 연결되고, 상기 용량 결합형 플라즈마 소스가 배치된 공간에 설치된 중심 전극봉 및 상기 중심 전극봉에 연결되고, 챔버를 향해 돌출된 하부 전극봉을 포함하는 I자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method of claim 9,
The first electrode is connected to an upper electrode rod protruding out of the chamber, the upper electrode rod, and a center electrode installed in a space in which the capacitively coupled plasma source is disposed, and a lower electrode protruding toward the chamber. Plasma generator, characterized in that formed in the I-shape including the electrode. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 공간 및 제 2 공간은 쿼츠판을 기준으로 나누어지며, 상기 제 2 공간을 진공상태로 유지하기 위하여 상기 제 1 전극의 중심 전극봉으로부터 연장되어 형성된 쿼츠판의 하부에 지지볼을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.The method of claim 9,
The first space and the second space are divided on the basis of the quartz plate, in order to maintain the second space in a vacuum to form a support ball in the lower portion of the quartz plate extending from the center electrode rod of the first electrode A plasma generating device characterized by the above-mentioned. 삭제delete
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