KR101299525B1 - Plasma process apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판처리공정을 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate treating apparatus for performing a substrate treating process using plasma.
일반적으로, 반도체 기판, LCD패널용 유리기판, 태양전지 기판, AMOLED 패널용 기판 등을 플라즈마를 이용하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치는, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버의 처리공간에 적절한 공정가스를 주입하고, 전원을 인가하여 플라즈마를 형성하면서 기판의 표면을 증착, 식각 등 기판처리공정을 수행하는 장치이다.In general, a substrate processing apparatus for performing a substrate treatment using a plasma on a semiconductor substrate, a glass substrate for an LCD panel, a solar cell substrate, an AMOLED panel, or the like is a process suitable for a processing space of a chamber forming a closed processing space. It is a device that performs a substrate treatment process such as deposition, etching the surface of the substrate while injecting a gas, applying a power to form a plasma.
그리고 전원인가부에 의하여 인가되는 전원은 공정조건에 따라서 다양하게 구성되며 수 MHZ ~ 수십 MHZ 영역대의 하나 이상의 RF파워를 사용하는 것이 일반적이다.The power applied by the power applying unit is configured in various ways according to the process conditions, and it is common to use one or more RF powers in the range of several MHZ to several tens of MHZ.
한편 기판처리장치는 플라즈마를 이용한 기판처리시 전자와 이온으로 구성된 파티클이 챔버의 내부, 기판의 내부 또는 기판 상의 금속패턴의 내부에 축적되는 현상으로 인하여, 미세한 아크 또는 헤이즈(haze)가 빈번하게 발생하며, 이에 따라, 기판이 손상되고 생산성이 저하되는 문제가 있다.On the other hand, the substrate treating apparatus frequently generates fine arcs or hazes due to a phenomenon in which particles composed of electrons and ions accumulate inside the chamber, inside the substrate, or inside the metal pattern on the substrate. As a result, there is a problem that the substrate is damaged and the productivity is lowered.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래기술에서는, 기판의 표면 또는 챔버의 내부에 아크가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 하드웨어의 구성을 최적화하거나 플라즈마 처리공정을 최적화하는 등의 여러 가지 방법을 시도하고 있다. In order to solve such a problem, in the prior art, in order to prevent an arc from occurring on the surface of the substrate or the inside of the chamber, various methods such as optimizing the hardware configuration or optimizing the plasma processing process have been attempted.
최근에는 사용상의 편의성을 향상시키고 추가적인 구성을 요구하지 않는 방법으로서, 펄스변조기(pulse modulator)를 이용하여 RF파워를 펄스형태로 인가하는 방법을 사용함으로써, 챔버의 내벽 또는 기판에 축적되는 전하의 양을 적절하게 조절하여, 아크가 발생되는 비율을 줄이고 있다.Recently, as a method of improving the convenience of use and not requiring additional configuration, the amount of charge accumulated on the inner wall or the substrate of the chamber by using a method of applying RF power in the form of a pulse using a pulse modulator. By properly adjusting, the rate of arc generation is reduced.
이와 같이 RF파워를 연속적으로 인가하지 않고 적절한 듀티비(duty ratio)와 펄스의 조합을 이용하는 방법을 사용하면, 기존의 기판처리장치에 추가적인 부품이나 하드웨어를 추가하는 작업 없이 RF파워를 펄스형태로 인가하는 간단한 기능을 추가하는 것만으로도 플라즈마로 인하여 발생되는 아크의 발생을 억제할 수 있다. 이와 같이, 최근에는 RF소스와 정합회로에 펄스변조기능을 추가함으로써, 안정적인 플라즈마를 생성하는 것을 시도하고 있다.In this way, by using a combination of appropriate duty ratio and pulse without applying RF power continuously, RF power is applied in the form of pulse without adding additional components or hardware to the existing substrate processing apparatus. It is possible to suppress the generation of the arc generated by the plasma simply by adding a simple function. As such, recently, attempts have been made to generate stable plasma by adding a pulse modulation function to an RF source and a matching circuit.
그런데, 대한민국 공개특허 제10-2008-0086373호에서 제시하고 있는 바와 같은 종래기술은, 펄스변조기를 사용하면서 플라즈마의 온(on)/오프(off)를 반복하고, 플라즈마가 오프된 시간 동안 챔버의 내벽 또는 피처리 기판에 과도하게 축적된 전하들을 방전시킴으로써, 챔버의 내벽 또는 피처리 기판상에서 파티클에 의한 아크가 발생되는 것을 억제하는 구성을 가지고 있다.However, the prior art as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-0086373 repeats the on / off of the plasma while using a pulse modulator, and the chamber of the chamber for a time when the plasma is turned off. By discharging excessively accumulated charges on the inner wall or the substrate to be processed, it has a configuration of suppressing generation of arcs by particles on the inner wall of the chamber or the substrate to be processed.
그러나 이러한 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 펄스형태의 RF파워를 인가하는 과정에서, 주기적으로 매우 짧은 시간 동안 RF파워의 온/오프를 반복적으로 수행하기 때문에, RF파워를 공급하는 시스템의 전반에 과도한 손상을 야기시켜 내부구동소자의 수명을 단축시키거나 내부부품의 작동실패율을 증가시키는 단점을 가지고 있다.However, this configuration, as shown in Figure 1, in the process of applying the RF power in the form of a pulse, because the RF power is repeatedly performed on / off for a very short period of time, the system of supplying RF power It has the disadvantage of causing excessive damage to the overall to shorten the life of the internal drive element or increase the operation failure rate of the internal parts.
RF파워를 공급하는 공급시스템에서 부하가 가장 많이 걸리는 기간은 RF파워를 온(on)하는 순간인데, 이러한 기간은 플라즈마 생성에 필요한 이그니션 과정을 포함하고 있고, RF발생기로 반사되어 돌아가는 반사전력(reflect power)의 수준도 매우 높기 때문에 RF파워를 공급하는 시스템에 악영향을 미친다.In the supply system that supplies RF power, the most demanding period is the moment of turning on the RF power, which includes the ignition process necessary for plasma generation, and reflects the reflected power back to the RF generator. The level of power is also very high, which adversely affects the system supplying RF power.
또한, 펄스를 사용하는 경우에는 정합회로의 전압구동모듈이 수 나노 초 내지 수십 마이크로 초의 온/오프 펄스 시간에 대응하지 못하기 때문에 RF발생기로 돌아가는 반사전력이 필연적으로 발생하게 되며, 이에 따라, 기판의 품질에 부정적인 결과를 초래할 수 있다.In addition, in the case of using the pulse, since the voltage driving module of the matching circuit does not correspond to the on / off pulse time of several nanoseconds to several tens of microseconds, the reflected power returned to the RF generator is inevitably generated. May have a negative effect on the quality of the product.
특히, 평판디스플레이(FPD)나 유기발광다이오드(OLED)와 같은 대면적의 기판에 대한 처리를 수행하는 기판처리장치에서는 수십 kW 의 높은 파워를 사용하게 되는데, 이와 같이 높은 파워를 사용하는 기판처리장치에 온/오프가 반복되는 펄스를 사용하는 경우에는 RF파워공급시스템에 과부하가 걸릴 가능성이 더욱 커지게 되며, 이러한 과부하를 견디는 RF파워공급시스템을 구성하기 위해서는 추가적인 비용이 발생하는 단점이 있다.In particular, a substrate processing apparatus that performs processing on a large area substrate such as a flat panel display (FPD) or an organic light emitting diode (OLED) uses a high power of several tens of kW. In the case of using pulses that are repeatedly turned on and off, the RF power supply system is more likely to be overloaded, and there is a disadvantage in that an additional cost is required to construct an RF power supply system that withstands such an overload.
본 발명의 목적은, 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마를 이용한 기판처리공정 중 플라즈마 오프를 위하여 RF파워를 오프(off)하지 않고, 플라즈마가 오프될 정도의 진폭으로 변조함으로써 RF파워를 공급하는 시스템의 과부하를 방지하여 내부부품의 손상을 방지할 수 있고, 반사전력의 발생을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and does not turn off the RF power for the plasma off during the substrate processing process using the plasma, thereby modulating the RF to an amplitude such that the plasma is turned off. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing overload of a system for supplying power, preventing damage to internal components, and preventing generation of reflected power.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버의 처리공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대; 및 상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에 플라즈마가 형성되도록 하나 이상의 RF파워를 인가하는 전원인가부를 포함하며, 상기 전원인가부는, 기판처리공정 중 플라즈마 오프 상태에 있을 때 상기 RF파워의 진폭이 0보다 크고 상기 처리공간 내에서 플라즈마를 형성하는 제1진폭의 최소값보다 작은 제2진폭이 되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.Substrate processing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the chamber forming a closed processing space; A substrate support installed in the processing space of the chamber to support the substrate; And a power applying unit installed in the chamber to apply at least one RF power to form plasma in the processing space, wherein the power applying unit has an amplitude of the RF power greater than zero when the plasma is in the off state during the substrate processing process. And a second amplitude that is larger than the minimum value of the first amplitude that forms the plasma in the processing space.
상기 챔버의 처리공간의 상부에 설치되어 기판처리를 위한 가스를 분사하는 가스공급부를 포함하며, 상기 전원인가부는, 상기 기판지지대에 접지 또는 하나 이상의 제1RF파워가 인가되는 하부전극과, 상기 챔버 및 상기 가스공급부가 접지 또는 하나 이상의 제2RF파워가 인가되는 상부전극을 포함할 수 있다.A gas supply unit installed at an upper portion of a processing space of the chamber to inject a gas for substrate processing, wherein the power applying unit includes: a lower electrode to which ground or at least one first RF power is applied to the substrate support; The gas supply unit may include an upper electrode to which ground or one or more second RF powers are applied.
상기 챔버는 상측이 개구되도록 개구부가 형성되며, 상기 개구부에는 상기 처리공간을 복개하는 유전체가 결합되고, 유도전계를 형성하여 상기 처리공간에 플라즈마를 형성하는 안테나부가 상기 유전체의 상측에 설치되며, 상기 전원인가부는 상기 안테나부를 구성하는 코일의 일단에 RF파워를 인가할 수 있다.The chamber is formed with an opening to open the upper side, the opening is coupled to the dielectric covering the processing space, the antenna unit for forming an induction electric field to form a plasma in the processing space is installed above the dielectric, The power applying unit may apply RF power to one end of the coil constituting the antenna unit.
상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에서 플라즈마가 온상태 또는 오프상태인지 여부를 감지하는 감지부가 추가로 설치되며, 상기 RF파워의 진폭이 제2진폭을 가지도록 제어된 후 상기 감지부가 상기 처리공간에서 플라즈마가 온 상태인 것으로 감지한 경우 상기 감지부가 플라즈마가 오프 상태인 것으로 감지될 때까지 상기 RF파워의 진폭을 더 감소시킬 수 있다.A detector is installed in the chamber to detect whether the plasma is in an on state or an off state in the processing space. The sensing unit is controlled to have a second amplitude after the amplitude of the RF power is detected in the processing space. When detecting that the plasma is in the on state, the sensing unit may further reduce the amplitude of the RF power until the detection of the plasma in the off state.
상기 전원인가부는 상기 처리공간 내에서 플라즈마가 온 상태인 제1주기, 및 상기 처리공간 내에서 플라즈마가 오프 상태인 제2주기가 순차적으로 반복되도록 상기 RF파워가 제어 될 수 있다.The RF power may be controlled such that the first period in which the plasma is turned on in the processing space and the second period in which the plasma is off in the processing space are sequentially repeated.
상기 전원인가부는, RF파워를 발생시키는 하나 이상의 RF소스와, 상기 RF소스에서 발생된 RF파워의 진폭을 변조시키는 RF변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And the power applying unit includes at least one RF source for generating RF power, and an RF modulator for modulating the amplitude of the RF power generated from the RF source.
상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에서 플라즈마가 온상태 또는 오프상태인지 여부를 감지하는 감지부가 추가로 설치되며, 상기 처리공간에서 플라즈마 오프 상태로 변환되는 경우, 상기 전원인가부는, 상기 감지부가 플라즈마가 오프 상태인 것으로 감지될 때까지 상기 RF파워의 진폭을 감소시킬 수 있다.A sensing unit is installed in the chamber to detect whether the plasma is in an on state or an off state in the processing space, and is further installed. When the plasma is switched off in the processing space, the power applying unit, the sensing unit, The amplitude of the RF power can be reduced until it is detected to be off.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 플라즈마를 이용한 기판처리공정 중 플라즈마 오프를 위하여 RF파워를 오프(off)하지 않고, 플라즈마가 오프될 정도의 진폭으로 변조함으로써 RF파워를 공급하는 시스템의 과부하를 방지하여 내부부품의 손상을 방지할 수 있고, 반사전력의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.The substrate treating apparatus according to the present invention prevents an overload of a system for supplying RF power by modulating the plasma at an amplitude such that the plasma is turned off without turning off the RF power for the plasma off during the substrate processing process using the plasma. Therefore, it is possible to prevent damage to internal parts and to prevent the generation of reflected power.
특히 본 발명에 따른 기판처리장치는, 플라즈마 ON/OFF를 반복적으로 수행함으로써 플라즈마로 인하여 발생되는 아크의 발생을 억제할 수 있는 장점을 가지면서, 플라즈마 오프를 위하여 RF파워를 오프(off)하지 않고, 플라즈마가 오프될 정도의 진폭으로 변조함으로써 RF파워를 공급하는 시스템의 과부하를 방지하여 내부부품의 손상을 방지할 수 있는 장점 모두를 구비하는 효과가 있다.In particular, the substrate processing apparatus according to the present invention has an advantage of suppressing generation of arcs generated by plasma by repeatedly performing plasma ON / OFF, and without turning off RF power for plasma off. By modulating the amplitude of the plasma to be off, it is possible to prevent the overload of the system for supplying the RF power, thereby preventing damage to internal components.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치에서 기판지지대에 인가되는 RF파워의 파형이 도시된 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치가 도시된 개략도이다.
도 3은 도 2의 기판처리장치에서 기판지지대에 인가되는 RF파워의 파형 및 플라즈마 제어상태를 도시된 그래프이다.1 is a graph showing the waveform of the RF power applied to the substrate support in the substrate processing apparatus according to the prior art.
2 is a schematic view showing a substrate processing apparatus according to the present invention.
3 is a graph illustrating a waveform and a plasma control state of RF power applied to a substrate support in the substrate processing apparatus of FIG. 2.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판처리장치에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버(10); 챔버(10)의 처리공간에 설치되어 기판(S)을 지지하는 기판지지대(40); 및 챔버(10)에 설치되어 처리공간에 플라즈마가 형성되도록 하나 이상의 RF파워를 인가하는 전원인가부(50)를 포함한다.Substrate processing apparatus according to the present invention, as shown in Figure 1, the
챔버(10)는 기판처리의 수행를 위한 밀폐된 처리공간을 형성하는 구성으로서 상측이 개구된 개구부가 형성되는 하부하우징과, 하부하우징과 탈착가능하게 결합되어 밀폐된 처리공간을 형성하는 상부하우징으로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하며, 알루미늄, 알루미늄합금, 스테인리스스틸 등의 금속재질로 이루어질 수 있다.The
챔버(10)는 공정조건에 따라서 그 처리공간이 소정의 진공압을 가지는바 소정의 진공압 형성 및 가스 등의 배기를 위하여 진공펌프와 연결되는 배기구가 적절한 위치에 형성된다.The
한편 챔버(10)는 진공원(미도시)과 연통될 수 있으며, 이에 따라, 플라즈마 처리공정 중 챔버(10)의 내부가 진공상태가 될 수 있다. The
또한 챔버(10)는 기판(S)의 반입 및 반출을 위한 하나 이상의 게이트가 형성될 수 있다.In addition, the
한편 본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판처리의 종류에 따라서 가스공급부의 배치, 유전체 및 안테나의 설치 등 다양한 구성이 가능하다.On the other hand, the substrate processing apparatus according to the present invention can be configured in various ways, such as the arrangement of the gas supply unit, the installation of the dielectric and the antenna, depending on the type of substrate processing.
먼저 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10)의 처리공간의 상부에 설치되어 외부에 설치된 가스공급장치(30)와 연결되어 기판처리를 위한 가스를 분사하는 가스공급부(20)를 포함할 수 있다.First, the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, is installed in the upper portion of the processing space of the
가스공급부(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 샤워헤드로서 처리공간의 상부에 설치되어 처리공간으로 가스를 분사하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.As shown in FIG. 2, the gas supply unit 20 is installed at an upper portion of the processing space as a shower head, and may be configured in various ways as to inject gas into the processing space.
또한 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치는, 도시되지는 않았지만 ICP를 이용하는 기판처리장치로서, 챔버(10)에 처리공간으로 가스를 분사하는 가스공급부의 설치와 함께, 챔버는 상측이 개구되도록 개구부가 형성되며, 개구부에는 처리공간을 복개하는 유전체가 결합되고, 유도전계를 형성하여 처리공간에 플라즈마를 형성하는 안테나부가 유전체의 상측에 설치될 수 있다.In addition, the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the present invention, although not shown, is a substrate processing apparatus using ICP, with the gas supply unit for injecting the gas into the processing space in the
한편 본 발명에 따른 기판처리장치는, PECVD, LPCVD, ICP 등 기판처리의 종류에 따라서 다양한 구성이 가능함을 물론이다.On the other hand, the substrate processing apparatus according to the present invention, of course, various configurations are possible depending on the type of substrate processing, such as PECVD, LPCVD, ICP.
전원인가부(50)는, 챔버(10)에 설치되어 처리공간에 플라즈마가 형성되도록 하나 이상의 RF파워를 인가하는 구성으로서, 인가되는 RF파워의 종류 및 제어형태에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
전원인가부(50)는, 제1실시예의 기판처리장치의 경우 기판지지대(40)에 접지 또는 하나 이상의 제1RF파워가 인가되는 하부전극과, 챔버(10) 및 가스공급부(20)가 접지 또는 하나 이상의 제2RF파워가 인가되는 상부전극을 포함할 수 있다.In the case of the substrate processing apparatus of the first embodiment, the
또한 전원인가부(50)는, 제2실시예의 기판처리장치의 경우 안테나부를 구성하는 코일의 일단에 RF파워를 인가하고 타단에 접지하도록 구성될 수 있다.In addition, the
한편 전원인가부(50)는, 처리공간 내에서 플라즈마의 형성, 즉 플라즈마 온(On) 및 플라즈마 오프(Off)가 되도록, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 처리공간 내에서 플라즈마가 온 상태인 제1주기(t1), 및 처리공간 내에서 플라즈마가 오프 상태인 제2주기(t2)가 순차적으로 반복되도록 RF파워가 제어될 수 있다.On the other hand, the
이에, 본 발명에 따른 기판처리장치의 전원인가부(50)는, 기판처리공정 중 플라즈마 오프 상태(t2)에 있을 때 RF파워의 진폭이 0보다 크고 상기 처리공간 내에서 플라즈마를 형성하는 제1진폭(A1)의 최소값보다 작은 제2진폭(A2)이 되도록 제어됨을 특징으로 한다.Accordingly, the
즉, 전원인가부(50)는, 플라즈마 온 주기(t1)에서 RF파워의 진폭이 제1진폭(A1)으로 유지함으로써 처리공간에서 플라즈마가 지속적으로 형성되도록 하고, 플라즈마 오프 주기(t2)에서 RF파워의 진폭이 제2진폭(A2)으로 유지함으로써 처리공간에서 플라즈마가 형성되지 않도록 한다.That is, the
한편 상기와 같이 RF파워의 진폭을 제어함에 있어서, 챔버(10)에 설치되어 처리공간에서 플라즈마가 온상태 또는 오프상태인지 여부를 감지하는 감지부(미도시가 추가로 설치될 수 있다. Meanwhile, in controlling the amplitude of the RF power as described above, a detector (not shown) may be additionally installed in the
여기서 RF파워의 진폭이 제2진폭(A2)을 가지도록 제어된 후 감지부가 처리공간에서 플라즈마가 온 상태인 것으로 감지한 경우 감지부가 플라즈마가 오프 상태인 것으로 감지될 때까지 RF파워의 진폭을 더 감소시킬 수 있다.Here, when the amplitude of the RF power is controlled to have a second amplitude A2 and the detector detects that the plasma is on in the processing space, the amplitude of the RF power is further increased until the detector detects that the plasma is off. Can be reduced.
한편 상기 감지부는, 처리공간 내의 라디칼의 농도, 기판지지면 상의 유도전압 등 다양한 방식에 의하여 처리공간에서의 플라즈마의 형성여부를 감지할 수 있다.Meanwhile, the detector may detect whether plasma is formed in the processing space by various methods such as concentration of radicals in the processing space and induced voltage on the substrate support surface.
또한 챔버(10)에 상기와 같은 감지부가 설치된 경우, 플라즈마 온 주기(t1)에서 플라즈마 오프 주기(t2)로의 변환시 RF파워의 진폭을 제2진폭으로 감소시키는 대신에 전원인가부는, 감지부가 플라즈마가 오프 상태인 것으로 감지될 때까지 RF파워의 진폭을 지속적으로 감소시키도록 제어될 수 있다.In addition, when the sensing unit as described above is installed in the
한편 상기와 같은 작동을 위하여 전원인가부(50)는, RF파워를 발생시키는 하나 이상의 RF소스와, RF소스에서 발생된 RF파워의 진폭을 변조시키는 RF변조부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
RF소스는, 외부에서 상용전원을 공급받아 약 30MHz 내지 약 200MHz 사이의 고주파수, 약 100kHz 내지 약 20MHz 사이의 저주파수 등 공정조건에 맞는 주파수를 가지는 RF파워를 발생시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The RF source is configured to generate RF power having a frequency suitable for process conditions such as a high frequency of about 30 MHz to about 200 MHz and a low frequency of about 100 kHz to about 20 MHz by receiving a commercial power from an external source.
RF변조부는, RF소스에서 발생된 RF파워의 진폭을 변조시키는 구성으로서 전압 또는 전류의 진폭을 변조하도록 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.The RF modulator is configured to modulate the amplitude of the RF power generated from the RF source, and is configured to modulate the amplitude of the voltage or current.
이하, 상기한 바와 같은 실시예에 따른 기판처리장치의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the substrate processing apparatus according to the embodiment as described above will be described.
먼저, 가공 대상의 기판(S)이 챔버(10)의 내부로 반입되어 기판지지대(40)상에 탑재되면, 챔버(10)의 내부가 진공상태가 되는 것과 함께 가스공급장치(30)로부터 공정가스가 소정의 유량으로 챔버(10)의 내부로 유입된다.First, when the substrate S to be processed is loaded into the
그리고, 전원인가부(50)로부터 기판지지대(40)로 하나 이상의 주파수 예를 들면, 고주파수 RF파워 및 저주파수 RF파워가 각각 정합된 후 인가된다.Then, at least one frequency, for example, high frequency RF power and low frequency RF power, is matched to the
그리고, 가스공급부(20)로부터 공정가스가 토출되며, 토출된 공정가스는 가스공급부(20)와 기판지지대(40) 사이에서 발생되는 고주파방전에 의하여 플라즈마화되며, 플라즈마 형성에 의하여 생성되는 라디칼 및 이온에 의하여 기판(S)의 표면에 대하여 증착 또는 식각 등의 기판처리공정이 수행된다.Then, the process gas is discharged from the gas supply unit 20, the discharged process gas is plasmaized by the high frequency discharge generated between the gas supply unit 20 and the
여기에서, 고주파수 RF파워는 가스공급부(20)와 기판지지대(40) 사이의 고주파방전을 생성시키는 역할을 하며, 나아가서는 플라즈마를 생성시키는 역할을 한다. 그리고, 저주파수 RF파워는 일차적으로 기판(S) 및 기판지지대(40)에 생성되는 음의 자기바이어스전압의 크기를 조정하는 역할을 하며, 나아가서는 플라즈마 중의 이온을 기판(S)을 향하여 가속화시키는 역할을 한다.Here, the high frequency RF power serves to generate a high frequency discharge between the gas supply unit 20 and the
또한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 처리공간 내에서 플라즈마가 온 상태인 제1주기(t1), 및 처리공간 내에서 플라즈마가 오프 상태인 제2주기(t2)가 순차적으로 반복되도록 RF파워가 제어될 수 있다.In addition, the substrate processing apparatus according to the present invention has RF power such that the first cycle t1 in which the plasma is turned on in the processing space and the second cycle t2 in which the plasma is off in the processing space are sequentially repeated. Can be controlled.
이에, 전원인가부(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판처리공정 중 플라즈마 오프 상태(t2)에 있을 때 RF파워의 진폭이 0보다 크고 상기 처리공간 내에서 플라즈마를 형성하는 제1진폭(A1)의 최소값보다 작은 제2진폭(A2)이 되도록 제어된다.Accordingly, as shown in FIG. 3, the
즉, 전원인가부(50)는, 전원을 처리공간 내에서 플라즈마가 형성될 정도 크기 및 처리공간 내에서 플라즈마가 형성되지 않을 정도의 크기로 인가한다. 플라즈마가 형성될 정도의 크기로 전원을 인가하는 작동과 0보다는 크고 플라즈마가 형성될 정도의 크기 보다는 작은 크기로 전원을 인가하는 작동은 교대로 반복적으로 수행될 수 있다.That is, the
이러한 RF파워의 진폭제어는, RF파워의 전류 또는 전압의 진폭의 조절을 위한 진폭변조회로를 통하여 수행될 수 있다.The amplitude control of the RF power may be performed through an amplitude modulation circuit for adjusting the amplitude of the current or voltage of the RF power.
한편 상기와 같은 작동에 의하여, 본 발명에 따른 기판처리장치는, RF파워가 온/오프가 반복되어 전원이 인가되는 종래기술과 달리, 플라즈마 오프 주기시 인가되는 RF파워를 0W 보다 크며 처리공간 내에서 플라즈마가 형성되지 않을 정도의 크기를 가지는 정도의 전원을 인가한다.On the other hand, by the above operation, the substrate processing apparatus according to the present invention, unlike the prior art that the RF power is turned on / off repeatedly is applied, the RF power applied during the plasma off cycle is greater than 0W and within the processing space In the power supply having a size such that the plasma is not formed.
따라서, 플라즈마 오프 주기시에도 전원인가부(50)를 구성하는 시스템에 전원이 인가된 상태를 유지하므로 종래기술과 같이 온/오프를 반복적으로 수행하는 경우에 비하여 RF파워를 공급하는 시스템에 미치는 악영향을 줄일 수 있으므로, 본 발명에 따른 기판처리장치는, RF파워의 반복적인 온/오프 동작으로 인하여 RF파워를 공급하는 시스템의 전반에 발생되는 손상을 방지할 수 있다.Therefore, since the power is applied to the system constituting the
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 전원인가부(50)를 구성하는 시스템에 전원이 인가됨에도 불구하고 플라즈마 오프상태를 유지하므로 플라즈마 오프 주기시 챔버(10)의 내부에 플라즈마가 생성되지 않기 때문에 기판(S) 또는 챔버(10)의 내부에 축적된 전하를 충분히 방전시킬 수 있다. In addition, the substrate processing apparatus according to the present invention maintains the plasma off state even though power is applied to the system constituting the
따라서, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 종래기술과 달리, 기판처리공정 중에 RF파워를 오프(off)하는 동작을 수행하지 않더라도, RF파워의 온/오프를 반복적으로 수행하는 종래기술에서 달성할 수 있는 기판(S) 및 챔버(10)의 내부에 전하가 축적하는 것을 방지하여 비이상적인 아크가 발생하는 것을 방지하는 효과를 그대로 달성할 수 있다.Therefore, the substrate processing apparatus according to the present invention, unlike the prior art, can be achieved in the prior art that repeatedly performs the on / off of the RF power, even if the operation to turn off the RF power (off) during the substrate processing process. The effect of preventing the accumulation of charge in the interior of the substrate (S) and the
본 발명에 따른 기판처리장치는, 플라즈마 처리공정 중 RF파워의 오프동작을 수행하지 않고, 플라즈마를 생성시키지 않을 정도의 크기를 가지는 제2RF파워를 플라즈마를 생성시키는 정도의 크기를 가지는 제1RF파워와 교대로 주기적으로 인가함으로써, RF발생기, 정합회로 및 케이블 등과 같이 RF파워를 공급하는 시스템의 과부하 및 피로도를 줄여 내부부품의 손상을 줄일 수 있고, RF파워의 온/오프동작을 반복적으로 수행하였을 때 발생되는 반사전력을 감소시킬 수 있다.The substrate treating apparatus according to the present invention includes a first RF power having a size sufficient to generate a plasma and a second RF power having a size not to generate a plasma without performing an RF power off operation during a plasma processing process. By alternately applying it periodically, it is possible to reduce the damage of internal parts by reducing the overload and fatigue of the system that supplies the RF power such as the RF generator, matching circuit and cable, and repeatedly performing the on / off operation of the RF power. The generated reflected power can be reduced.
한편, RF파워를 사용하는 기판처리장치는 전극의 구성에 따라 PE(Plasma Etching), RIE(Reactive Ion Etching), MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching), ECR(Electron-Cyclotron Resonance), DPS(Decoupled Plasma Source), TCP(Transformer Coupled Plasma), CCP(Capacitive Coupled Plasma), ICP(Induced Coupled Plasma), SWP(Surface Wave Plasma) 등의 여러 가지 방식으로 분류될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서 설명한 바와 같은, 플라즈마를 생성시킬 수 있을 정도의 크기를 가지는 제1RF파워와, 제1RF파워의 크기에 비하여 작은 크기를 가지며 플라즈마가 생성되지 않을 정도의 크기를 가지는 제2RF파워를 교대로 기판지지대(40)로 인가하는 구성은 위와 같은 RF파워를 사용하는 기판처리장치에 모두 적용될 수 있다.Substrate processing apparatus using RF power may include plasma etching (PE), reactive ion etching (RIE), magnetically enhanced reactive ion etching (MERIE), electro-cyclotron resonance (ECR), and decoupled plasma (DPS) depending on the electrode configuration. Source), TCP (Transformer Coupled Plasma), Capacitive Coupled Plasma (CCP), Induced Coupled Plasma (ICP), Surface Wave Plasma (SWP), and the like can be classified in various ways, as described in the embodiments of the present invention. The first RF power having a size sufficient to generate a plasma and the second RF power having a size smaller than that of the first RF power and having a size such that no plasma is generated are alternately transferred to the
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 플라즈마를 이용한 기판처리공정 중 플라즈마 오프를 위하여 RF파워를 오프(off)하지 않고, 플라즈마가 오프될 정도의 진폭의 RF파워를 인가함을 특징으로 하는바, 동일한 RF파워의 진폭을 제1진폭(A1)에서 제2진폭(A2)로 변조하는 대신에, 전원인가부(50)는, 또 다른 예로서 플라즈마 온 주기(t1)시 플라즈마 형성을 위한 제1진폭(A1)을 가지는 제1RF파워와, 플라즈마 오프 주기(t2)시에도 플라즈마가 오프될 정도의 전원이 인가될 수 있도록 플라즈마가 오프될 정도의 제2진폭(A2)를 가지는 제2RF파워를 인가하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the substrate processing apparatus according to the present invention is characterized in that the RF power is applied to the amplitude of the plasma is turned off (off) for the plasma off during the substrate processing process using the plasma (Bar) Instead of modulating the amplitude of the same RF power from the first amplitude A1 to the second amplitude A2, the
제1RF파워는 플라즈마 온 주기(t1)시 온 상태를 유지하여 플라즈마 형성을 위한 제1진폭(A1)을 가지며 플라즈마 오프 주기(t2)시 오프 상태로 변경된다.The first RF power maintains the on state at the plasma on period t1 to have a first amplitude A1 for plasma formation and is changed to the off state at the plasma off period t2.
제2RF파워는 플라즈마가 오프될 정도의 제2진폭(A2)를 가지며, 플라즈마 온 주기(t1) 및 플라즈마 오프 주기(t2)에 관계없이 온 상태를 유지하거나, 플라즈마 오프 주기(t2)시에만 온 상태 변경될 수 있다.
The second RF power has a second amplitude A2 such that the plasma is turned off and remains on regardless of the plasma on period t1 and the plasma off period t2 or is turned on only during the plasma off period t2. State can be changed.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
20: 가스공급부 30: 가스공급장치
40: 기판지지대 50: 전원인가부20: gas supply unit 30: gas supply device
40: substrate support 50: power supply
Claims (8)
상기 챔버의 처리공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대; 및
상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에 플라즈마가 형성되도록 하나 이상의 RF파워를 인가하는 전원인가부를 포함하며,
상기 전원인가부는, 기판처리공정 중 플라즈마 오프 상태에 있을 때 상기 RF파워의 진폭이 0보다 크고 상기 처리공간 내에서 플라즈마를 형성하는 제1진폭의 최소값보다 작은 제2진폭이 되도록 제어되며,
상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에서 플라즈마가 온상태 또는 오프상태인지 여부를 감지하는 감지부가 추가로 설치되며,
상기 RF파워의 진폭이 제2진폭을 가지도록 제어된 후 상기 감지부가 상기 처리공간에서 플라즈마가 온 상태인 것으로 감지한 경우 상기 감지부가 플라즈마가 오프 상태인 것으로 감지될 때까지 상기 RF파워의 진폭을 더 감소시키는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.A chamber forming a closed treatment space;
A substrate support installed in the processing space of the chamber to support the substrate; And
A power supply unit installed in the chamber to apply one or more RF powers to form plasma in the processing space;
The power applying unit is controlled such that the amplitude of the RF power is greater than zero when the plasma power is off during the substrate processing process, and the second amplitude is smaller than the minimum value of the first amplitude for forming the plasma in the processing space.
A sensing unit installed in the chamber to detect whether the plasma is in an on state or an off state in the processing space;
After the amplitude of the RF power is controlled to have a second amplitude and the sensing unit detects that the plasma is on in the processing space, the amplitude of the RF power is detected until the sensing unit detects that the plasma is off. Substrate processing apparatus, characterized in that further reducing.
상기 전원인가부는 상기 처리공간 내에서 플라즈마가 온 상태인 제1주기, 및 상기 처리공간 내에서 플라즈마가 오프 상태인 제2주기가 순차적으로 반복되도록 상기 RF파워가 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method of claim 1,
The power supply unit is a substrate processing apparatus characterized in that the RF power is controlled so that the first cycle of the plasma is turned on in the processing space, and the second cycle of the plasma off state in the processing space is repeated in sequence. .
상기 챔버의 처리공간에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대; 및
상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에 플라즈마가 형성되도록 하나 이상의 RF파워를 인가하는 전원인가부를 포함하며,
상기 전원인가부는, 기판처리공정 중 플라즈마 오프 상태에 있을 때 상기 RF파워의 진폭이 0보다 크고 상기 처리공간 내에서 플라즈마를 형성하는 제1진폭의 최소값보다 작은 제2진폭이 되도록 제어되며,
상기 전원인가부는 상기 처리공간 내에서 플라즈마가 온 상태인 제1주기, 및 상기 처리공간 내에서 플라즈마가 오프 상태인 제2주기가 순차적으로 반복되도록 상기 RF파워가 제어되며,
상기 챔버에 설치되어 상기 처리공간에서 플라즈마가 온상태 또는 오프상태인지 여부를 감지하는 감지부가 추가로 설치되며,
상기 처리공간에서 플라즈마 오프 상태로 변환되는 경우, 상기 전원인가부는, 상기 감지부가 플라즈마가 오프 상태인 것으로 감지될 때까지 상기 RF파워의 진폭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.A chamber forming a closed treatment space;
A substrate support installed in the processing space of the chamber to support the substrate; And
A power supply unit installed in the chamber to apply one or more RF powers to form plasma in the processing space;
The power applying unit is controlled such that the amplitude of the RF power is greater than zero when the plasma power is off during the substrate processing process, and the second amplitude is smaller than the minimum value of the first amplitude for forming the plasma in the processing space.
The RF power is controlled so that the first period in which the plasma is turned on in the processing space and the second period in which the plasma is off in the processing space are sequentially repeated.
A sensing unit installed in the chamber to detect whether the plasma is in an on state or an off state in the processing space;
And when the plasma is turned off in the processing space, the power applying unit reduces the amplitude of the RF power until the detector detects that the plasma is in the off state.
상기 챔버의 처리공간의 상부에 설치되어 기판처리를 위한 가스를 분사하는 가스공급부를 포함하며,
상기 전원인가부는, 상기 기판지지대에 접지 또는 하나 이상의 제1RF파워가 인가되는 하부전극과, 상기 챔버 및 상기 가스공급부가 접지 또는 하나 이상의 제2RF파워가 인가되는 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A gas supply unit installed at an upper portion of a processing space of the chamber to inject a gas for substrate processing;
The power supply unit includes a lower electrode to which the ground or one or more first RF powers are applied to the substrate support, and the chamber and the gas supply unit to the upper electrode to which the ground or one or more second RF powers are applied. Processing unit.
상기 챔버는 상측이 개구되도록 개구부가 형성되며,
상기 개구부에는 상기 처리공간을 복개하는 유전체가 결합되고,
유도전계를 형성하여 상기 처리공간에 플라즈마를 형성하는 안테나부가 상기 유전체의 상측에 설치되며,
상기 전원인가부는 상기 안테나부를 구성하는 코일의 일단에 RF파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The chamber has an opening so that the upper side is opened,
The opening is coupled to a dielectric covering the processing space,
An antenna unit is formed above the dielectric to form an induction field and form a plasma in the processing space.
And the power applying unit applies RF power to one end of a coil constituting the antenna unit.
상기 전원인가부는, RF파워를 발생시키는 하나 이상의 RF소스와, 상기 RF소스에서 발생된 RF파워의 진폭을 변조시키는 RF변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 2 or 3,
And the power applying unit includes at least one RF source for generating RF power, and an RF modulator for modulating the amplitude of the RF power generated from the RF source.
상기 전원인가부는, RF파워를 발생시키는 하나 이상의 RF소스와, 상기 RF소스에서 발생된 RF파워의 진폭을 변조시키는 RF변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.5. The method of claim 4,
And the power applying unit includes at least one RF source for generating RF power, and an RF modulator for modulating the amplitude of the RF power generated from the RF source.
상기 전원인가부는, RF파워를 발생시키는 하나 이상의 RF소스와, 상기 RF소스에서 발생된 RF파워의 진폭을 변조시키는 RF변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method of claim 5,
And the power applying unit includes at least one RF source for generating RF power, and an RF modulator for modulating the amplitude of the RF power generated from the RF source.
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