KR101299702B1

KR101299702B1 - Substrate treating apparatus

Info

Publication number: KR101299702B1
Application number: KR1020110088471A
Authority: KR
Inventors: 이재경; 김선래
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-08-28
Also published as: KR20120133969A

Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 내부에 공간이 형성된 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 공정 챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 공정 챔버 내부에 마이크로파를 인가하여 상기 공정 가스를 여기시키는 안테나; 및 상기 안테나를 회전시키는 안테나 회전부를 포함한다.A substrate processing apparatus is disclosed. The substrate processing apparatus includes a process chamber having a space formed therein; A substrate support part located in the process chamber and supporting a substrate; A gas supply unit supplying a process gas into the process chamber; An antenna configured to excite the process gas by applying microwaves into the process chamber; And an antenna rotating unit rotating the antenna.

Description

[0001] SUBSTRATE TREATING APPARATUS [0002]

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and method, and more particularly, to an apparatus and method for processing a substrate using plasma.

플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.Plasma is an ionized gas that is produced by very high temperatures, strong electric fields, or RF electromagnetic fields, and consists of ions, electrons, and radicals. The semiconductor device fabrication process employs a plasma to perform the etching process. The etching process is performed by colliding the ion particles contained in the plasma with the substrate.

안테나는 공정 가스에 고주파 전력을 인가하여 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 안테나는 그 형상이 고정되며, 주로 좌우 대칭 형상을 가진다. 이러한 형상을 갖는 안테나는 이론적으로 플라스마 밀도 분포가 균일하게 발생하여야 하나, 실제 공정에서는 그러하지 못하다. 안테나로부터 방사되는 고주파 전력은 안테나의 장착 상태에 따라 달라지는데, 고주파 전력이 균일하게 방사되도록 안테나를 장착하는 것은 용이하지 않다. 또한, 반복적인 공정 수행으로 발생된 안테나의 변형은 고주파 전력의 균일한 방사를 방해한다. 이 경우, 장치를 분해하여 안테나의 위치를 바로잡거나, 새로운 안테나로 교체하는 작업이 요구된다. 그러나, 분해된 장치의 재조립은 조립자에 따라 신뢰성에 차이가 있으므로, 안테나를 동일한 위치에 위치시키는 것이 용이하지 않다. 또한, 안테나는 일반적으로 장치에 고정 설치되므로, 한번 장착된 안테나의 방향을 변경하는 것은 용이하지 않다.The antenna applies high frequency power to the process gas to excite the process gas into a plasma state. The antenna is fixed in shape and mainly has a symmetrical shape. Antennas with this shape should theoretically produce a uniform plasma density distribution, but not in practical processes. The high frequency power radiated from the antenna depends on the mounting state of the antenna, and it is not easy to mount the antenna so that the high frequency power is uniformly radiated. In addition, deformation of the antenna caused by repetitive process hinders uniform radiation of high frequency power. In this case, it is necessary to disassemble the device to correct the position of the antenna or to replace the antenna with a new antenna. However, reassembly of the disassembled device differs in reliability depending on the assembler, so it is not easy to position the antenna in the same position. In addition, since the antenna is generally fixed to the device, it is not easy to change the direction of the mounted antenna.

본 발명의 실시예들은 기판 처리를 균일하게 할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide an apparatus and method capable of making substrate processing uniform.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 공간이 형성된 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 공정 챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 공정 챔버 내부에 마이크로파를 인가하여 상기 공정 가스를 여기시키는 안테나; 및 상기 안테나를 회전시키는 안테나 회전부를 포함한다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber having a space formed therein; A substrate support part located in the process chamber and supporting a substrate; A gas supply unit supplying a process gas into the process chamber; An antenna configured to excite the process gas by applying microwaves into the process chamber; And an antenna rotating unit rotating the antenna.

또한, 상기 안테나는 마이크로파가 투과되는 슬롯 홀들이 형성된 슬롯판; 및 상기 슬롯판의 중심에 결합되며, 수직방향으로 배치되는 도체를 포함하고, 상기 안테나 회전부는 상기 도체의 길이방향과 나란한 축을 중심으로 상기 슬롯판을 회전시킬 수 있다.The antenna may include a slot plate having slot holes through which microwaves are transmitted; And a conductor coupled to the center of the slot plate and disposed in a vertical direction, wherein the antenna rotating part rotates the slot plate about an axis parallel to the longitudinal direction of the conductor.

또한, 상기 도체의 상단에 고정 설치되며, 상기 도체에 마이크로파를 전달하는 동축 변환기를 더 포함하되, 상기 안테나 회전부는 상기 동축 변환기의 상단에 결합되는 회전 로드; 및 상기 회전 로드의 길이방향과 나란한 축을 중심으로 상기 회전 로드를 회전시키는 회전 구동기를 포함하되, 상기 회전 로드는 절연 재질로 제공될 수 있다.In addition, it is fixed to the upper end of the conductor, further comprising a coaxial transducer for transmitting microwaves to the conductor, the antenna rotating portion is coupled to the upper end of the coaxial transducer; And a rotation driver for rotating the rotation rod about an axis parallel to the longitudinal direction of the rotation rod, wherein the rotation rod may be provided as an insulating material.

또한, 상기 슬롯판의 하부에 위치하는 유전체 블럭; 및 상기 슬롯판과 상기 유전체 블럭 사이에 제공되며, 상기 슬롯판의 회전시 상기 유전체 블럭의 상면을 따라 구르는 구름부재를 더 포함할 수 있다.In addition, a dielectric block located below the slot plate; And a rolling member provided between the slot plate and the dielectric block and rolling along an upper surface of the dielectric block when the slot plate is rotated.

또한, 상기 슬롯판의 저면에는 상기 슬롯판의 가장자리영역을 따라 상기 슬롯판과 동일한 중심을 갖는 링 형상의 레일 홈이 형성되고, 상기 구름 부재는 상기 레일 홈 내에 위치하며, 상기 레일 홈을 따라 구르는 베어링을 포함할 수 있다.In addition, a ring-shaped rail groove having the same center as that of the slot plate is formed on the bottom surface of the slot plate, and the rolling member is located in the rail groove and rolls along the rail groove. It may include a bearing.

또한, 상기 레일 홈은 상기 슬롯판의 영역 중 상기 슬롯 홀들이 형성된 영역 외측에 형성될 수 있다.In addition, the rail groove may be formed outside the region where the slot holes are formed among the region of the slot plate.

또한, 상기 구름 부재는 절연 재질로 제공될 수 있다.In addition, the rolling member may be provided with an insulating material.

또한, 상기 안테나를 상하방향으로 이동시키는 안테나 승강부를 더 포함할 수 있다.In addition, the antenna lifting unit for moving the antenna in the vertical direction may further include.

또한, 상기 슬롯판의 상부에 위치하며, 마이크로파를 상기 슬롯판에 인가하는 유전체 판; 상기 유전체 판의 상부에 위치하며, 상기 유전체 판을 냉각시키는 냉각 판; 및 상기 유전체 블럭, 상기 유전체 판, 그리고 상기 냉각판을 일체로 체결하는 체결부를 더 포함하되, 상기 유전체 블럭, 상기 유전체 판, 상기 냉각 판, 그리고 상기 체결부는 상기 안테나와 함께 상하방향으로 이동될 수 있다.In addition, a dielectric plate located on the upper portion of the slot plate, and applies microwaves to the slot plate; A cooling plate positioned above the dielectric plate and cooling the dielectric plate; And a fastening part integrally fastening the dielectric block, the dielectric plate, and the cooling plate, wherein the dielectric block, the dielectric plate, the cooling plate, and the fastening part may be moved up and down together with the antenna. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파 인가 유닛은 공정 가스에 마이크로파를 인가하여 상기 공정 가스를 여기시키는 유닛으로, 상기 마이크로파를 인가하는 안테나; 및 상기 안테나를 회전시키는 안테나 회전부를 포함한다.Microwave application unit according to an embodiment of the present invention is a unit for applying a microwave to a process gas to excite the process gas, the antenna for applying the microwave; And an antenna rotating unit rotating the antenna.

또한, 상기 안테나는 상기 마이크로파가 투과되는 슬롯 홀들이 형성된 슬롯판; 및 상기 슬롯판의 중심에 결합되며, 수직방향으로 배치되는 도체를 포함하고, 상기 안테나 회전부는 상기 도체의 길이방향과 나란한 축을 중심으로 상기 슬롯판을 회전시킬 수 있다.The antenna may further include: a slot plate having slot holes through which the microwaves are transmitted; And a conductor coupled to the center of the slot plate and disposed in a vertical direction, wherein the antenna rotating part rotates the slot plate about an axis parallel to the longitudinal direction of the conductor.

또한, 상기 안테나를 상하방향으로 승강시키는 안테나 승강부를 더 포함할 수 있다.In addition, the antenna lifting unit for lifting the antenna in the vertical direction may further include.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버 내부에 공정 가스를 공급하고, 안테나로부터 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부에 인가하여 상기 공정 가스를 여기시키고, 상기 여기된 공정 가스를 이용하여 기판을 처리하되, 상기 공정 가스가 여기되는 동안, 상기 안테나는 소정 각도 회전될 수 있다.The substrate processing method according to the embodiment of the present invention supplies a process gas into the process chamber, applies microwaves from the antenna to the process chamber to excite the process gas, and uses the excited process gas to process the substrate. The antenna may be rotated a predetermined angle while the process gas is excited while processing.

또한, 상기 안테나는 마이크로파가 투과되는 슬롯들이 형성된 슬롯판을 포함하며, 상기 공정 가스가 여기되는 동안, 상기 슬롯판이 그 중심을 축으로 소정 각도 회전될 수 있다.In addition, the antenna includes a slot plate having slots through which microwaves are transmitted, and while the process gas is excited, the slot plate may be rotated a predetermined angle about an axis thereof.

또한, 상기 슬롯판의 하부에는 유전체 블럭이 위치하고, 상기 슬롯판의 상부에는 유전체 판과 냉각 판이 순차적으로 적층되며, 상기 공정 가스가 여기되는 동안, 상기 유전체 블럭, 상기 슬롯판, 상기 유전체 판 그리고 상기 냉각 판이 상하방향으로 이동하여, 상기 공정가스가 여기되는 여기공간과의 거리가 변경될 수 있다.In addition, a dielectric block is positioned below the slot plate, and a dielectric plate and a cooling plate are sequentially stacked on the slot plate, and while the process gas is excited, the dielectric block, the slot plate, the dielectric plate, and the As the cooling plate moves upward and downward, the distance from the excitation space where the process gas is excited may be changed.

본 발명의 실시예들에 의하면, 밀도 분포가 균일하게 플라스마가 발생하므로 기판 처리가 균일하게 이루어질 수 있다.According to embodiments of the present invention, since plasma is uniformly distributed in density, substrate processing may be uniform.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 플라스마의 발생 밀도 분포를 조절할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, it is possible to control the generation density distribution of plasma.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 마이크로파 방사 부재 일부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 슬롯판을 아래에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 1의 안테나가 이동된 모습을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a part of the microwave radiation member of FIG. 1.
3 is a perspective view of the slot plate of FIG. 1 as viewed from below.
4 is a diagram illustrating a state in which the antenna of FIG. 1 is moved.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리장치 및 방법을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a substrate processing apparatus and a method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 기판(W)에 대하여 플라스마 공정 처리를 수행한다. 기판 처리 장치는 공정 챔버(100), 기판 지지부(200), 가스 공급부(320), 그리고 마이크로파 인가 유닛(400)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the substrate treating apparatus performs a plasma process treatment on the substrate W. Referring to FIG. The substrate processing apparatus includes a process chamber 100, a substrate support 200, a gas supply 320, and a microwave application unit 400.

공정 챔버(100)는 내부에 공간(101)이 형성되며, 내부 공간(101)은 기판(W)처리 공정이 수행되는 공간으로 제공된다. 공정 챔버(100)의 일 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구는 기판(W)이 공정 챔버(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공된다. 개구는 도어(미도시)에 의해 개폐된다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(121)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The process chamber 100 has a space 101 formed therein, and the interior space 101 is provided as a space in which a substrate W processing process is performed. An opening (not shown) may be formed in one side wall of the process chamber 100. The opening is provided as a passage through which the substrate W can enter and exit the process chamber 100. The opening is opened and closed by a door (not shown). An exhaust hole 102 is formed in the bottom surface of the process chamber 100. The exhaust hole 102 is connected to the exhaust line 121. The reaction byproducts generated in the process and the gas staying in the process chamber 100 may be discharged to the outside through the exhaust line 121.

공정 챔버(100) 내부에는 기판 지지부(200)가 위치한다. 기판 지지부(200)는 기판(W)을 지지한다. 기판 지지부(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함한다.The substrate support part 200 is positioned inside the process chamber 100. The substrate support part 200 supports the substrate (W). The substrate support part 200 includes an electrostatic chuck that adsorbs the substrate W by using electrostatic force.

정전 척(200)은 유전판(210), 하부 전극(220), 히터(230), 지지판(240), 그리고 절연판(270)을 포함한다.The electrostatic chuck 200 includes a dielectric plate 210, a lower electrode 220, a heater 230, a support plate 240, and an insulating plate 270.

유전판(210)은 정전 척(200)의 상단부에 위치한다. 유전판(210)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리영역은 유전판(210)의 외측에 위치한다. 유전판(210)에는 제1공급 유로(211)가 형성된다. 제1공급 유로(211)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1공급 유로(211)는 서로 이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.The dielectric plate 210 is located at the upper end of the electrostatic chuck 200. The dielectric plate 210 is provided as a dielectric substance. A substrate W is placed on the upper surface of the dielectric plate 210. The upper surface of the dielectric plate 210 has a smaller radius than the substrate W. [ Therefore, the edge region of the substrate W is located outside the dielectric plate 210. The first supply channel 211 is formed in the dielectric plate 210. The first supply passage 211 is provided from the top surface of the dielectric plate 210 to the bottom surface. A plurality of first supply passages 211 are formed to be spaced apart from each other, and are provided as a passage through which a heat transfer medium is supplied to the bottom surface of the substrate W.

유전판(210)의 내부에는 하부 전극(220)과 히터(230)가 매설된다. 하부 전극(220)은 히터(230)의 상부에 위치한다. 하부 전극(220)은 제1하부 전원(221)과 전기적으로 연결된다. 제1하부 전원(221)은 직류 전원을 포함한다. 하부 전극(220)과 제1하부 전원(221) 사이에는 스위치(222)가 설치된다. 하부 전극(220)은 스위치(222)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1하부 전원(221)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(222)가 온(ON) 되면, 하부 전극(220)에는 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(220)에 인가된 전류에 의해 하부 전극(220)과 기판(W) 사이에는 전기력이 작용하며, 전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착된다.A lower electrode 220 and a heater 230 are buried in the dielectric plate 210. The lower electrode 220 is located on the upper portion of the heater 230. The lower electrode 220 is electrically connected to the first lower power source 221. The first lower power supply 221 includes a DC power source. A switch 222 is provided between the lower electrode 220 and the first lower power source 221. The lower electrode 220 may be electrically connected to the first lower power source 221 by turning on / off the switch 222. [ When the switch 222 is turned ON, a DC current is applied to the lower electrode 220. An electric force is applied between the lower electrode 220 and the substrate W by the current applied to the lower electrode 220 and the substrate W is attracted to the dielectric plate 210 by the electric force.

히터(230)는 제2하부 전원(231)과 전기적으로 연결된다. 히터(230)는 제2하부 전원(231)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(210)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 히터(230)는 균일한 간격으로 유전판(210)에 매설될 수 있다.The heater 230 is electrically connected to the second lower power source 231. The heater 230 generates heat by resisting a current applied from the second lower power source 231. The generated heat is transferred to the substrate W through the dielectric plate 210. The substrate W is maintained at a predetermined temperature by the heat generated in the heater 230. The heater 230 includes a helical coil. The heaters 230 may be embedded in the dielectric plate 210 at regular intervals.

유전판(210)의 하부에는 지지판(240)이 위치한다. 유전판(210)의 저면과 지지판(240)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(240)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(240)의 상면은 중심 영역이 가장자리영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(240)의 상면 중심 영역은 유전판(210)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(210)의 저면과 접착된다. 지지판(240)에는 제1순환 유로(241), 제2순환 유로(242), 그리고 제2공급 유로(243)가 형성된다.The support plate 240 is positioned below the dielectric plate 210. The bottom surface of the dielectric plate 210 and the top surface of the support plate 240 may be bonded by the adhesive 236. The support plate 240 may be provided of aluminum material. The upper surface of the support plate 240 may be stepped so that the center region is positioned higher than the edge region. The top center region of the support plate 240 has an area corresponding to the bottom of the dielectric plate 210 and is bonded to the bottom of the dielectric plate 210. The support plate 240 is provided with a first circulation passage 241, a second circulation passage 242, and a second supply passage 243.

제1순환 유로(241)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1순환 유로(241)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1순환 유로(241)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1순환 유로(241)들은 서로 연통될 수 있다. 제1순환 유로(241)들은 동일한 높이에 형성된다.The first circulation passage 241 is provided as a passage through which the heat transfer medium circulates. The first circulation channel 241 may be formed in a spiral shape in the support plate 240. Alternatively, the first circulation channel 241 may be arranged such that ring-shaped channels having different radii have the same center. Each of the first circulation passages 241 may communicate with each other. The first circulation passages 241 are formed at the same height.

제2순환 유로(242)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2순환 유로(242)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2순환 유로(242)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2순환 유로(242)들은 서로 연통될 수 있다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2순환 유로(242)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)의 하부에 위치될 수 있다.The second circulation passage 242 is provided as a passage through which the cooling fluid circulates. The second circulation channel 242 may be formed in a spiral shape in the support plate 240. Alternatively, the second circulation channel 242 may be arranged such that ring-shaped channels having different radii have the same center. Each of the second circulation passages 242 may communicate with each other. The second circulation channel 242 may have a larger cross-sectional area than the first circulation channel 241. The second circulation passages 242 are formed at the same height. The second circulation channel 242 may be located below the first circulation channel 241.

제2공급 유로(243)는 제1순환 유로(241)부터 상부로 연장되며, 지지판(240)의 상면으로 제공된다. 제2공급 유로(243)는 제1공급 유로(211)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1순환 유로(241)와 제1공급 유로(211)를 연결한다.The second supply flow passage 243 extends upward from the first circulation flow passage 241 and is provided on the upper surface of the support plate 240. The second supply flow path 243 is provided in a number corresponding to the first supply flow path 211, and connects the first circulation flow path 241 and the first supply flow path 211.

제1순환 유로(241)는 열전달 매체 공급라인(251)을 통해 열전달 매체 저장부(252)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(252)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(251)을 통해 제1순환 유로(241)에 공급되며, 제2공급 유로(243)와 제1공급 유로(211)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라스마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(200)으로 전달되는 매개체 역할을 한다. 플라스마에 함유된 이온 입자들은 정전 척(200)에 형성된 전기력에 끌려 정전 척(200)으로 이동하며, 이동하는 과정에서 기판(W)과 충돌하여 식각 공정을 수행한다. 이온 입자들이 기판(W)에 충돌하는 과정에서 기판(W)에는 열이 발생한다. 기판(W)에서 발생된 열은 기판(W) 저면과 유전판(210)의 상면 사이 공간에 공급된 헬륨 가스를 통해 정전 척(200)으로 전달된다. 이에 의해, 기판(W)은 설정온도로 유지될 수 있다.The first circulation passage 241 is connected to the heat transfer medium storage unit 252 through the heat transfer medium supply line 251. The heat transfer medium storage unit 252 stores the heat transfer medium. The heat transfer medium includes an inert gas. According to an embodiment, the heat transfer medium comprises helium (He) gas. The helium gas is supplied to the first circulation channel 241 through the supply line 251, and is sequentially supplied to the bottom surface of the substrate W through the second supply channel 243 and the first supply channel 211. Helium gas serves as a medium through which heat transferred from the plasma to the substrate W is transferred to the electrostatic chuck 200. The ion particles contained in the plasma are attracted by the electric force formed in the electrostatic chuck 200 to move to the electrostatic chuck 200, and in the process of moving, the ion particles collide with the substrate W to perform an etching process. Heat is generated in the substrate W while the ion particles collide with the substrate W. Heat generated in the substrate W is transferred to the electrostatic chuck 200 through helium gas supplied to the space between the bottom surface of the substrate W and the top surface of the dielectric plate 210. As a result, the substrate W can be maintained at a set temperature.

제2순환 유로(242)는 냉각 유체 공급라인(261)을 통해 냉각 유체 저장부(262)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(262)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(262) 내에는 냉각기(263)가 제공될 수 있다. 냉각기(263)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(263)는 냉각 유체 공급 라인(261) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(261)을 통해 제2순환 유로(242)에 공급된 냉각 유체는 제2순환 유로(242)를 따라 순환하며 지지판(240)을 냉각한다. 지지판(240)의 냉각은 유전판(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다. The second circulation channel 242 is connected to the cooling fluid storage unit 262 through the cooling fluid supply line 261. The cooling fluid is stored in the cooling fluid storage unit 262. The cooler 263 may be provided in the cooling fluid reservoir 262. The cooler 263 cools the cooling fluid to a predetermined temperature. Alternatively, cooler 263 may be installed on cooling fluid supply line 261. The cooling fluid supplied to the second circulation passage 242 through the cooling fluid supply line 261 circulates along the second circulation passage 242 and cools the support plate 240. Cooling of the support plate 240 cools the dielectric plate 210 and the substrate W together to maintain the substrate W at a predetermined temperature.

지지판(240)의 하부에는 절연판(270)이 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)에 상응하는 크기로 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)과 챔버(100)의 바닥면 사이에 위치한다. 절연판(270)은 절연 재질로 제공되며, 지지판(240)과 챔버(100)를 전기적으로 절연시킨다.An insulating plate 270 is provided below the support plate 240. The insulating plate 270 is provided in a size corresponding to the support plate 240. The insulating plate 270 is positioned between the support plate 240 and the bottom surface of the chamber 100. The insulating plate 270 is provided with an insulating material and electrically insulates the support plate 240 and the chamber 100.

포커스 링(280)은 정전 척(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(200)은 링 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(280)의 상면은 외측부(280a)가 내측부(280b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 포커스 링(280)의 외측부(280a)는 기판(W) 가장자리영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(280)은 플라스마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라스마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.The focus ring 280 is disposed in an edge region of the electrostatic chuck 200. The focus ring 200 has a ring shape and is disposed along a circumference of the dielectric plate 210. The upper surface of the focus ring 280 may be stepped so that the outer portion 280a is higher than the inner portion 280b. The upper inner side portion 280b of the focus ring 280 is positioned at the same height as the upper surface of the dielectric plate 210. An upper inner portion 280b of the focus ring 280 supports an edge region of the substrate W positioned outside the dielectric plate 210. The outer portion 280a of the focus ring 280 is provided to surround the substrate W edge region. The focus ring 280 extends the electric field forming region so that the substrate W is located at the center of the plasma forming region. As a result, the plasma may be uniformly formed over the entire area of the substrate W so that each area of the substrate W may be uniformly etched.

가스 공급부(320)는 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급부(320)는 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 가스 공급홀(105)을 통해 공정 챔버 (100) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다.The gas supplier 320 supplies a process gas into the process chamber 100. The gas supply unit 320 may supply a process gas into the process chamber 100 through the gas supply hole 105 formed on the sidewall of the process chamber 100.

도 2는 도 1의 마이크로파 인가 유닛을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a microwave application unit of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 마이크로파 인가 유닛(400)은 공정 챔버(100) 내부에 마이크로파를 인가하여 공정 가스를 여기시킨다. 마이크로파 인가 유닛(400)은 마이크로파 전원(410), 도파관(420), 동축 변환기(430), 마이크로파 안테나(440), 유전체 블럭(450), 구름 부재(460), 유전체 판(470), 냉각 판(480), 체결부(490), 안테나 회전부(510), 그리고 안테나 승강부(520)를 포함한다.1 and 2, the microwave applying unit 400 applies microwaves into the process chamber 100 to excite the process gas. The microwave applying unit 400 includes a microwave power source 410, a waveguide 420, a coaxial converter 430, a microwave antenna 440, a dielectric block 450, a rolling member 460, a dielectric plate 470, and a cooling plate. 480, a fastening part 490, an antenna rotating part 510, and an antenna lifting part 520.

마이크로파 전원(410)은 마이크로파를 발생시킨다. 도파관(420)은 마이크로파 전원(410)에 연결되며, 마이크로파 전원(410)에서 발생된 마이크로파가 전달되는 통로를 제공한다. 도파관(420)은 제1몸체와 제2몸체를 포함한다. 제1몸체(421)는 공정 챔버(100)의 상부에 위치하며, 대체로 수평방향으로 배치된다. 제1몸체(421)의 내부에는 공간(421a)이 형성된다. 제1몸체(421)의 내부공간(421a)은 마이크로파가 동축 변환기(430)로 전달되는 통로를 제공한다. 제2몸체(422)는 제1몸체(421)의 일단 상부에 위치된다. 제2몸체(422)의 내부에는 공간(422a)이 형성된다. 제2몸체(422)의 내부공간(422a)은 제1몸체(421)의 내부공간(421a)과 연결된다. 제2몸체(422)의 내부공간(422a)은 동축 변환기(430)가 상하방향으로 이동될 수 있는 공간으로 제공된다. The microwave power source 410 generates a microwave. The waveguide 420 is connected to the microwave power source 410 and provides a path through which the microwave generated from the microwave power source 410 is transmitted. The waveguide 420 includes a first body and a second body. The first body 421 is positioned above the process chamber 100 and is generally disposed in a horizontal direction. The space 421a is formed in the first body 421. The inner space 421a of the first body 421 provides a passage through which microwaves are transmitted to the coaxial converter 430. The second body 422 is located above one end of the first body 421. The space 422a is formed in the second body 422. The inner space 422a of the second body 422 is connected to the inner space 421a of the first body 421. The inner space 422a of the second body 422 is provided as a space in which the coaxial converter 430 can be moved in the vertical direction.

도파관(420)의 선단 내부에는 동축 변환기(430)가 위치된다. 동축 변환기(430)은 콘 형상으로 제공될 수 있다. 제1몸체(421)의 내부공간을 통해 전달된 마이크로파는 동축 변환기(430)에서 모드가 변환되어 아래 방향으로 전파된다. 마이크로파는 TE 모드에서 TEM 모드로 변환될 수 있다.A coaxial transducer 430 is positioned inside the tip of the waveguide 420. The coaxial transducer 430 may be provided in a cone shape. The microwave transmitted through the inner space of the first body 421 is converted in the coaxial transducer 430 and propagated downward. The microwave can be converted from TE mode to TEM mode.

마이크로파 안테나(440)는 동축 변환기(430)에서 모드 변환된 마이크로파를 수직 방향으로 전달한다. 마이크로파 안테나(440)는 외부 도체(441), 내부 도체(442), 그리고 슬롯판(443)을 포함한다. 외부 도체(441)는 도파관(420)의 하부에 위치한다. 외부 도체(441)의 내부에는 도파관(420)의 내부공간과 연결되는 공간(441a)이 수직방향으로 형성된다. The microwave antenna 440 transmits the mode-converted microwave in the coaxial converter 430 in the vertical direction. The microwave antenna 440 includes an outer conductor 441, an inner conductor 442, and a slot plate 443. The outer conductor 441 is located below the waveguide 420. Inside the outer conductor 441, a space 441a connected to the inner space of the waveguide 420 is formed in the vertical direction.

외부 도체(441)의 내부에는 내부 도체(442)가 위치한다. 내부 도체(442)는 원기둥 형상의 로드(rod)로 제공되며, 그 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치된다. 내부 도체(442)의 상단은 동축 변환기(430)의 하단부에 삽입 고정된다. 내부 도체(442)는 아래 방향으로 연장되어 그 하단이 공정 챔버(100)의 내부에 위치한다. 내부 도체(442)의 하단은 슬롯판(443)의 중심에 고정 결합된다. 내부 도체(442)는 슬롯판(443)의 상면에 수직하게 배치된다.The inner conductor 442 is located inside the outer conductor 441. The inner conductor 442 is provided as a rod in the shape of a cylinder, and its longitudinal direction is arranged in parallel with the up-and-down direction. The upper end of the inner conductor 442 is inserted and fixed to the lower end of the coaxial transducer 430. The inner conductor 442 extends downwardly and its lower end is located inside the process chamber 100. The lower end of the inner conductor 442 is fixedly coupled to the center of the slot plate 443. The inner conductor 442 is disposed perpendicular to the top surface of the slot plate 443.

도 3은 도 1의 슬롯판을 아래에서 바라본 사시도이다.3 is a perspective view of the slot plate of FIG. 1 as viewed from below.

도 2 및 도 3을 참조하면, 슬롯판(443)은 두께가 얇은 원판으로 제공되며, 복수의 슬롯 홀(444)들이 형성된다. 슬롯 홀(444)들은 호 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 슬롯 홀(444)들은 'ㅡ'자 또는 '+'자 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 슬롯 홀(444)들은 마이크로파를 투과시킨다. 슬롯판(443)의 저면에는 제1레일 홈(445)이 형성된다. 제1레일 홈(445)은 링 형상을 가지며, 슬롯판(443)의 중심과 동일한 중심을 갖는다. 제1레일 홈(445)은 슬롯 홀(444)들이 형성되지 않은 슬롯판(443)의 가장자리 영역에 형성된다.2 and 3, the slot plate 443 is provided as a thin plate, and a plurality of slot holes 444 are formed. Slot holes 444 may be provided in an arc shape. Alternatively, the slot holes 444 may be provided in various shapes such as '-' or '+'. Slot holes 444 transmit microwaves. The first rail groove 445 is formed at the bottom of the slot plate 443. The first rail groove 445 has a ring shape and has the same center as that of the slot plate 443. The first rail groove 445 is formed in an edge region of the slot plate 443 in which the slot holes 444 are not formed.

슬롯판(443)의 하부에는 유전체 블럭(450)이 제공된다. 유전체 블럭(450)은 알루미나, 석영등의 유전체로 제공된다. 슬롯 판(443)의 슬롯 홀(444)들을 투과한 마이크로파는 유전체 블럭(450)을 거쳐 공정 챔버(100) 내부로 방사된다. 방사된 마이크로파의 전계에 의하여 공정 챔버(100) 내에 공급된 공정 가스는 플라스마 상태로 여기된다. 유전체 블럭(450)의 상면은 슬롯판(443)의 저면과 소정 간격으로 이격된다. 유전체 블럭(450)의 상면에는 제2레일 홈(451)이 형성된다. 제2레일 홈(451)은 제1레일 홈(445)에 상응하는 형상으로 형성된다.A dielectric block 450 is provided below the slot plate 443. The dielectric block 450 is provided with a dielectric such as alumina or quartz. Microwaves passing through the slot holes 444 of the slot plate 443 are radiated into the process chamber 100 via the dielectric block 450. The process gas supplied into the process chamber 100 by the emitted electromagnetic field is excited in a plasma state. The top surface of the dielectric block 450 is spaced apart from the bottom surface of the slot plate 443 at predetermined intervals. A second rail groove 451 is formed on the top surface of the dielectric block 450. The second rail groove 451 is formed in a shape corresponding to the first rail groove 445.

슬롯판(443)과 유전체 블럭(450) 사이에는 구름 부재(460)가 위치한다. 구름 부재(460)는 슬롯판(443)이 회전하는 경우, 유전체 블럭(450)의 상면과 접촉되어 구른다. 구름 부재(460)는 슬롯판(443)의 저면과 유전체 블럭(450)의 상면의 마찰을 감소시켜, 슬롯판(443)이 부드럽게 회전되도록 한다. 구름 부재(460)는 절연재질로 제공될 수 있다. 구름 부재(460)는 유전체 블럭(460)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 이러한 구름 부재(460)의 재질적 특성은 구름 부재(460)에서 방사파의 발생을 최소화한다. 구름 부재(460)는 베어링을 포함한다. 베어링(460)은 제1레일 홈(445)과 제2레일 홈(451)이 서로 조합되어 형성되는 공간에 위치한다. 베어링(460)은 슬롯판(443)의 회전 시, 공간(445, 451)내에서 회전한다. 베어링(460)은 원 베이링과 원기둥 베어링을 포함한다.A rolling member 460 is positioned between the slot plate 443 and the dielectric block 450. The rolling member 460 rolls in contact with the top surface of the dielectric block 450 when the slot plate 443 rotates. The rolling member 460 reduces the friction between the bottom surface of the slot plate 443 and the top surface of the dielectric block 450 to allow the slot plate 443 to rotate smoothly. The rolling member 460 may be provided as an insulating material. The rolling member 460 may be provided with the same material as the dielectric block 460. The material properties of the rolling member 460 minimize the generation of radiation waves in the rolling member 460. The rolling member 460 includes a bearing. The bearing 460 is located in a space where the first rail groove 445 and the second rail groove 451 are formed in combination with each other. The bearing 460 rotates in the spaces 445 and 451 when the slot plate 443 rotates. The bearing 460 includes a circular bearing and a cylindrical bearing.

유전체 판(470)은 슬롯판(443)의 상부에 위치한다. 유전체 판(470)은 알루미나, 석영등의 유전체로 제공된다. 마이크로파 안테나(440)에서 수직 방향으로 전파된 마이크로파는 유전체 판(470)의 반경 방향으로 전파된다. 유전체 판(470)에 전파된 마이크로파는 파장이 압축되며, 공진된다. 공진된 마이크로파는 슬롯 판(443)의 슬롯 홀(444)들에 투과된다.Dielectric plate 470 is located on top of slot plate 443. The dielectric plate 470 is provided with a dielectric such as alumina or quartz. The microwave propagated in the vertical direction from the microwave antenna 440 propagates in the radial direction of the dielectric plate 470. The microwave propagated in the dielectric plate 470 is compressed in wavelength and resonated. The resonated microwaves are transmitted to the slot holes 444 of the slot plate 443.

유전체 판(470)의 상부에는 냉각 판(480)이 제공된다. 냉각 판(480)은 유전체 판(470)을 냉각한다. 냉각 판(480)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 냉각 판(480)은 내부에 형성된 냉각 유로(미도시)에 냉각 유체를 흘려 유전체 판(470)을 냉각할 수 있다. 냉각 방식은 수냉식 및 공랭식을 포함한다. The cooling plate 480 is provided on top of the dielectric plate 470. Cooling plate 480 cools dielectric plate 470. The cooling plate 480 may be provided of aluminum material. The cooling plate 480 may cool the dielectric plate 470 by flowing a cooling fluid through a cooling flow path (not shown) formed therein. Cooling methods include water cooling and air cooling.

체결부(490)는 유전체 블럭(450), 유전체 판(470), 그리고 냉각판(480)을 하나의 블럭으로 체결한다. 체결부(490)는 원통 형상을 가지며, 내부에 유전체 블럭(450), 유전체 판(470), 그리고 냉각판(480)이 순차적으로 적층된다. 체결부(490)는 유전체 블럭(450)의 외측 단부, 유전체 판(470)의 외측 단부, 그리고 냉각판(480)의 외측 단부 각각에 결합되어 유전체 블럭(450), 유전체 판(470), 그리고 냉각판(480)을 하나의 블럭으로 결합한다.The fastening part 490 fastens the dielectric block 450, the dielectric plate 470, and the cooling plate 480 into one block. The fastening part 490 has a cylindrical shape, and the dielectric block 450, the dielectric plate 470, and the cooling plate 480 are sequentially stacked therein. The fastening portion 490 is coupled to the outer end of the dielectric block 450, the outer end of the dielectric plate 470, and the outer end of the cooling plate 480, respectively, so that the dielectric block 450, the dielectric plate 470, and The cold plate 480 is combined into one block.

안테나 회전부(510)는 안테나(440)를 소정 각도로 회전시킨다. 안테나 회전부(510)는 회전 로드(511)와 회전 구동기(512)를 포함한다. 회전 로드(511)는 원기둥 형상을 가지며, 그 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치된다. 회전 로드(511)는 동축 변환기(430)의 상부에 위치하며, 그 하단이 동축 변환기(430)의 상단에 고정 결합된다. 회전 로드(511)는 절연 재질로 제공된다. 회전 로드(511)는 세라믹 계열과 같이 유전율이 낮은 재질로 제공될 수 있다. 이러한 회전 로드(511)의 재질적 특성은 동축 변환기(430)에 전달된 마이크로파가 회전 로드(511)로 전달되는 것을 차단한다. 회전 구동기(512)는 회전 로드(511)의 길이방향과 나란한 축을 중심으로 회전 로드(511)를 회전시킨다. 회전 로드(511)의 회전에 의하여, 동축 변환기(430), 내부 도체(442), 그리고 슬롯판(443)이 함께 회전된다. 회전 구동기(512)는 회전 로드(511)를 소정 각도로 회전시킬 수 있다.The antenna rotator 510 rotates the antenna 440 at a predetermined angle. The antenna rotator 510 includes a rotation rod 511 and a rotation driver 512. Rotating rod 511 has a cylindrical shape, the longitudinal direction thereof is arranged in parallel with the vertical direction. The rotary rod 511 is positioned above the coaxial transducer 430, and the bottom end thereof is fixedly coupled to the top of the coaxial transducer 430. Rotating rod 511 is provided with an insulating material. The rotary rod 511 may be provided of a material having a low dielectric constant, such as a ceramic series. The material property of the rotating rod 511 prevents the microwaves transmitted to the coaxial transducer 430 from being transmitted to the rotating rod 511. The rotary driver 512 rotates the rotary rod 511 about an axis parallel to the longitudinal direction of the rotary rod 511. By the rotation of the rotating rod 511, the coaxial converter 430, the inner conductor 442, and the slot plate 443 is rotated together. The rotation driver 512 may rotate the rotation rod 511 at a predetermined angle.

안테나 승강부(520)는 안테나(440)를 상하방향으로 이동시킨다. 안테나 승강부(520)는 안테나 회전부(510)에 연결될 수 있다. 안테나 승강부(520)의 작동으로 도 4와 같이, 회전 로드(511), 동축 변환기(430), 내부 도체(442), 그리고 슬롯판(443)이 함께 상하방향으로 이동한다. 그리고, 슬롯판(443)의 승강으로 체결부(490)에 의해 일체로 체결된 유전체 블럭(450), 유전체 판(470), 그리고 냉각판(480)이 함께 승강된다.
The antenna lifting unit 520 moves the antenna 440 in the vertical direction. The antenna lifting unit 520 may be connected to the antenna rotating unit 510. As shown in FIG. 4, the rotating rod 511, the coaxial converter 430, the inner conductor 442, and the slot plate 443 move up and down together by the operation of the antenna lifting unit 520. In addition, the dielectric block 450, the dielectric plate 470, and the cooling plate 480 integrally fastened by the fastening unit 490 are lifted together by the lifting and lowering of the slot plate 443.

이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하도록 한다. Hereinafter, a process of processing a substrate using the above-described substrate processing apparatus will be described.

정전 척(200)에 기판(W)이 놓이면, 제1하부 전원(221)으로부터 하부 전극(220)에 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(200)에 인가된 직류전류에 의해 하부 전극(220)과 기판(W) 사이에는 전기력이 작용하며, 전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착된다.When the substrate W is placed on the electrostatic chuck 200, a direct current is applied to the lower electrode 220 from the first lower power source 221. An electric force acts between the lower electrode 220 and the substrate W by the direct current applied to the lower electrode 200, and the substrate W is absorbed by the dielectric plate 210 by the electric force.

기판(W)이 정전 척(200)에 흡착되면, 가스 공급부(320)로부터 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스가 공급된다. 그리고, 마이크로파 전원(410)에서 발생된 마이크로파는 도파관(420)을 통해 동축 변환기(430)로 전달되고, 동축 변환기(430)에서 위상이 변경된다. 위상이 변경된 마이크로파는 안테나(440)를 통해 공정 챔버(100) 내부에 인가된다. 인가된 마이크로파는 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 공정 가스를 여기시킨다. 여기된 공정 가스는 기판(W)으로 제공되어 기판(W)을 처리한다. 여기된 공정 가스는 식각 공정을 수행할 수 있다.When the substrate W is adsorbed onto the electrostatic chuck 200, the process gas is supplied from the gas supply part 320 into the process chamber 100. The microwave generated by the microwave power source 410 is transmitted to the coaxial converter 430 through the waveguide 420, and the phase is changed in the coaxial converter 430. The microwave whose phase is changed is applied inside the process chamber 100 through the antenna 440. The applied microwaves excite the process gas staying inside the process chamber 100. The excited process gas is provided to the substrate W to treat the substrate W. The excited process gas may perform an etching process.

안테나(440)에서 전달된 마이크로파는 표면파로 전달되면서 공정 챔버 내부로 균일하게 방사되므로, 이론적으로 플라스마가 균일하게 형성되어야한다. 그러나, 실제 공정에서는 여러 요인으로 인하여 플라스마 밀도가 불균일하게 형성된다. 예컨대, 안테나(440)의 장착 상태에 따라 플라스마 밀도가 불균일해질 수 있으며, 반복적인 공정 진행으로 안테나(440)가 변형되어 플라스마 밀도가 불균일하게 발생될 수 있다. 이러한 플라스마 밀도 분포는 기판 처리를 불균일하게 하므로, 기판 맵(Map)이 비대칭적으로 형성된다. 본 발명은 안테나(440)를 회전시킴으로써 플라스마의 불균일한 밀도 분포를 조절할 수 있다. 안테나(440)의 회전으로 공정 챔버 (100) 내에 인가되는 마이크로파의 전계가 달라지므로, 공정 챔버(100)의 내부 영역에 따라 발생되는 플라스마 밀도가 조절될 수 있다. 안테나(440)는 소정 각도로 회전될 수 있다. 플라스마 밀도 조절에 요구되는 안테나(440)의 회전 각도는 기처리된 기판 맵(Map)을 통해 파악할 수 있다.Since the microwaves transmitted from the antenna 440 are uniformly radiated into the process chamber while being transmitted as surface waves, the plasma should be uniformly formed in theory. However, in practical processes, plasma density is non-uniformly formed due to various factors. For example, the plasma density may become non-uniform depending on the mounting state of the antenna 440, and the antenna 440 may be deformed due to repetitive process, resulting in uneven plasma density. This plasma density distribution makes the substrate processing uneven, so that a substrate map is formed asymmetrically. The present invention can adjust the non-uniform density distribution of the plasma by rotating the antenna 440. Since the electric field of the microwave applied in the process chamber 100 is changed by the rotation of the antenna 440, the plasma density generated according to the inner region of the process chamber 100 may be adjusted. The antenna 440 may be rotated at an angle. Rotation angle of the antenna 440 required for plasma density control may be determined through a pre-processed substrate map.

또한, 본 발명은 안테나(440)를 상하방향으로 이동시킴으로써 플라스마의 밀도 분포를 조절할 수 있다. 공정 가스가 여기되는 여기 공간과 안테나(400)의 거리가 가까울수록 강한 전계가 형성되므로 높은 밀도의 플라스마가 형성된다. 따라서, 안테나(440)를 상하방향으로 이동시킴으로써, 여기 공간과 안테나(440)의 거리를 조절하여 플라스마의 발생 밀도를 달리할 수 있다.
In addition, the present invention can adjust the density distribution of the plasma by moving the antenna 440 in the vertical direction. As the distance between the excitation space where the process gas is excited and the antenna 400 is closer, a stronger electric field is formed, thereby forming a plasma of higher density. Therefore, by moving the antenna 440 in the vertical direction, the generation density of the plasma can be varied by adjusting the distance between the excitation space and the antenna 440.

상술한 안테나(440)의 회전 및 승강은 공정가스가 여기되는 동안 수행될 수 있다. 또한, 안테나(440)의 회전 및 승강은 공정가스에 마이크로파가 인가되기 전에 수행될 수 있다.The above-described rotation and lifting of the antenna 440 may be performed while the process gas is excited. In addition, the rotation and the lifting of the antenna 440 may be performed before the microwave is applied to the process gas.

또한, 상기 실시예에서는 기판 지지부(200)가 정전 척인 것으로 설명하였으나, 이와 달리 기판 지지부는 다양한 방법으로 기판을 지지할 수 있다. 예컨대, 기판 지지부(200)는 기판을 진공으로 흡착 유지하는 진공 척으로 제공될 수 있다.In addition, in the above embodiment, the substrate support part 200 has been described as being an electrostatic chuck. Alternatively, the substrate support part may support the substrate by various methods. For example, the substrate support 200 may be provided as a vacuum chuck to suck and hold the substrate in a vacuum.

또한, 상기 실시예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정등에도 적용될수 있다.
In addition, in the above embodiment, the etching process is performed by using plasma, but the substrate processing process is not limited thereto, and may be applied to various substrate processing processes using plasma, such as a deposition process, an ashing process, and a cleaning process. have.

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

100: 공정 챔버 200: 기판 지지부
400: 마이크로파 인가 유닛 440: 마이크로파 안테나
460: 구름 부재 510: 안테나 회전부
520: 안테나 승강부100: process chamber 200: substrate support
400: microwave application unit 440: microwave antenna
460: rolling member 510: antenna rotating part
520: antenna lift

Claims

A process chamber in which a space is formed;
A substrate support part located in the process chamber and supporting a substrate;
A gas supply unit supplying a process gas into the process chamber;
An antenna including a slot plate formed with slot holes through which microwaves are applied to excite the process gas by applying microwaves in the process chamber, and a conductor disposed in a vertical direction and coupled to a center of the slot plate;
An antenna rotating unit rotating the antenna;
A dielectric block positioned below the slot plate; And
A rolling member provided between the slot plate and the dielectric block and rolling along an upper surface of the dielectric block when the slot plate is rotated,
The antenna rotating part rotates the slot plate about an axis parallel to the longitudinal direction of the conductor,
On the bottom surface of the slot plate is formed a ring-shaped rail groove having the same center as the slot plate along the edge region of the slot plate,
The rolling member is located in the rail groove and includes a bearing rolling along the rail groove,
And the rail groove is formed outside the region where the slot holes are formed in the region of the slot plate.

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The method of claim 1,
It is fixed to the upper end of the conductor, further comprising a coaxial transducer for transmitting microwaves to the conductor,
The antenna rotating part
A rotating rod coupled to the top of the coaxial transducer; And
Includes a rotary driver for rotating the rotary rod about an axis parallel to the longitudinal direction of the rotary rod,
The rotating rod is a substrate processing apparatus provided with an insulating material.

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The method of claim 1,
The cloud member is provided with an insulating material.

The method according to any one of claims 1, 3, and 7,
And an antenna lifting unit for moving the antenna in the vertical direction.

The method of claim 8,
A dielectric plate positioned above the slot plate and configured to apply microwaves to the slot plate;
A cooling plate positioned above the dielectric plate and cooling the dielectric plate; And
Further comprising a fastening unit for integrally fastening the dielectric block, the dielectric plate, and the cooling plate,
And the dielectric block, the dielectric plate, the cooling plate, and the fastening part move upward and downward with the antenna.

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