KR101840294B1 - Ccp plasma device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 등의 기판을 플라즈마 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for plasma processing a substrate such as a substrate.
반도체에 사용되는 웨이퍼(wafer)나 LCD에 사용되는 유리 기판 등의 표면에 미세 패턴을 형성하는 표면 처리 기술에 있어서 플라즈마(Plasma)의 생성 기술은, 반도체에서는 미세 회로 선폭과 관련하여 개량되고, 유리기판을 사용하는 LCD분야에서는 크기에 따라서 플라즈마 생성원의 연구 개발이 이루어졌다.In the surface treatment technology for forming a fine pattern on the surface of a wafer used for a semiconductor or a glass substrate used for an LCD, a technique of generating a plasma is improved in relation to a fine circuit line width in a semiconductor, In the field of LCD using substrates, research and development of plasma generation sources have been carried out according to their sizes.
반도체용 wafer 처리 기술에 사용되는 플라즈마 소오스의 대표적인 방법으로는 평행 평판형 형태의 플라즈마 방식인 용량 결합 플라즈마 (capacitive coupling Plasma, CCP)와 안테나 코일에 의해 유도되는 유도 결합 플라즈마(Inductive coupling Plasma, ICP)방식으로 발전되어 왔다. 전자는 일본의 TEL(Tokyo electron)사와 미국의 LRC(Lam Research)사 등에 의해서 발전되어 왔으며, 후자는 미국의 AMT(Applied Materials)사와 LRC사에 의해 발전, 적용되고 있는 상황이다. As a representative method of a plasma source used in semiconductor wafer processing technology, a capacitive coupling plasma (CCP), which is a parallel plate type plasma process, and an inductive coupling plasma (ICP) induced by an antenna coil, . The former has been developed by Japan's TEL (Tokyo electron) and the US LRC (Lam Research), and the latter has been developed and applied by American AMT (Applied Materials) and LRC.
플라즈마 처리를 통하여 기판을 균일하게 식각 또는 증착할 수 있고, 이러한 플라즈마 처리시 기판 상에 잔류하는 오염 물질을 처리하기 위한 수단이 필요하다.A substrate can be uniformly etched or deposited through a plasma treatment, and means for treating contaminants remaining on the substrate during such plasma treatment are needed.
한국등록특허공보 제0324792호에는 저주파 전력에 의한 변조를 고주파 전력에 가하는 기술이 개시되고 있으나, 기판 상에 잔류하는 오염 물질에 대한 대책은 나타나지 않고 있다.Korean Patent Registration No. 0324792 discloses a technique of applying modulation by low-frequency power to high-frequency power, but measures against the contaminants remaining on the substrate are not shown.
본 발명은 플라즈마 처리를 통하여 기판을 균일하게 식각 또는 증착할 수 있고, 플라즈마 처리시 기판 상에 잔류하는 오염 물질을 처리할 수 있는 CCP 플라즈마 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a CCP plasma apparatus capable of uniformly etching or depositing a substrate through a plasma treatment and treating contaminants remaining on the substrate during plasma processing.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.
본 발명의 CCP 플라즈마 장치는 플라즈마 생성 공간이 마련된 챔버; 상기 챔버 내의 상부에 설치되는 판 형상의 샤워 헤드; 상기 챔버 내의 하부에 설치되며 기판이 놓이는 판 형상의 기판 홀더; 상기 샤워 헤드에 고주파 전력을 공급하는 전력부; 상기 챔버의 상측에 설치되고 상기 기판 홀더에 기울어진 회전축;을 포함하고, 상기 샤워 헤드는 상기 회전축에 연결되고, 상기 회전축과 함께 회전하면서 펄스화된 플라즈마를 생성할 수 있다.A CCP plasma apparatus of the present invention includes: a chamber provided with a plasma generating space; A plate-like shower head installed at an upper portion of the chamber; A plate-shaped substrate holder installed at a lower portion of the chamber and on which a substrate is placed; A power unit for supplying high frequency electric power to the showerhead; And a rotating shaft installed on the upper side of the chamber and tilted to the substrate holder. The showerhead is connected to the rotating shaft and rotates together with the rotating shaft to generate a pulsed plasma.
본 발명의 CCP 플라즈마 장치는 서로 대면되는 2개의 판 사이에 형성된 용량 결합(capacity coupling)에 의해 플라즈마를 형성할 수 있다.The CCP plasma apparatus of the present invention can form a plasma by capacity coupling formed between two plates facing each other.
본 발명의 CCP 플라즈마 장치는 2개의 판에 해당하는 전극 플레이트와 기판 홀더 사이에 형성된 용량 결합이 기판에 대해 고르게 분포하도록, 전극 플레이트가 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.The CCP plasma apparatus of the present invention can rotate the electrode plate about the rotation axis so that the capacitive coupling formed between the electrode plate corresponding to the two plates and the substrate holder is evenly distributed over the substrate.
전극 플레이트의 회전 과정에서 2개의 판 사이에 형성된 전자기장 또는 전하량 역시 회전하며, 전자기장 또는 전하의 회전 모멘트에 의해 기판의 미세 음각 패턴에 쌓인 파티클 등의 오염 물질이 기판로부터 떨어져 나가는 펌핑 동작이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 회전되는 전자기장 또는 전하에 의해 기판 전체 면적이 매우 고르게 플라즈마 처리(식각, 세척, 증착)될 수 있다.The electromagnetic field or the amount of charge formed between the two plates also rotates in the course of the rotation of the electrode plate and the pumping operation in which the contaminants such as particles accumulated in the minute engraving pattern of the substrate are separated from the substrate by the rotation moment of the electromagnetic field or electric charge is smoothly performed . In addition, the entire surface area of the substrate can be plasma treated (etched, cleaned, deposited) by a rotating electromagnetic field or electric charge.
특히, 본 발명의 전극 플레이트는 회전축을 중심으로 회전하면서 펄스화된 플라즈마를 생성하므로, 펌핑 동작이 극대화되고, 극대화된 펌핑 동작을 통해 기판이 확실하게 플라즈마 처리될 수 있다.In particular, the electrode plate of the present invention generates a pulsed plasma while rotating about the rotation axis, thereby maximizing the pumping operation and assuring plasma processing of the substrate through the maximized pumping operation.
회전 방향을 따라 전극부와 절연부가 교대로 마련된 전극 플레이트의 회전에 의해 플라즈마의 펄스화가 기구적으로 실현될 수 있다. 기구적 펄스화로 인해 플라즈마를 확실하게 펄스화시킬 수 있으며 플라즈마 장치의 수명을 극대화시킬 수 있다. 이와 같은 효과는 절연부를 배제하고 회전축으로부터 방사상으로 연장되는 날개 형상으로 전극부를 형성해서도 달성될 수 있다. 별도의 절연부가 배제되므로, 자원의 낭비를 방지하고 생산성이 개선되는 효과가 있다.Pulse of the plasma can be mechanically realized by rotation of the electrode plate alternately provided with the electrode portion and the insulating portion along the rotation direction. Due to the mechanical pulsation, the plasma can be surely pulsed and the lifetime of the plasma device can be maximized. Such an effect can also be achieved by eliminating the insulating portion and forming the electrode portion in a wing shape extending radially from the rotation axis. Since a separate insulating part is excluded, waste of resources is prevented and productivity is improved.
날개 형상의 전극부가 복수로 마련될 때, 각 전극부의 길이를 다르게 형성해서, 기판의 영역별로 다른 주기로 펄스화된 플라즈마를 인가할 수 있다.When a plurality of wing-like electrode portions are provided, the lengths of the electrode portions may be formed differently, and the pulsed plasma may be applied at different intervals for each region of the substrate.
본 발명의 CCP 플라즈마 장치는 회전축에 대면되는 링크 전극을 포함하고, 회전축의 일부 각도 구간에만 전극 플레이트에 전기적으로 연결된 단자부가 형성될 수 있다. 회전축이 회전하면 단자부와 링크 전극 간의 전기적 접촉이 펄스화된 형태로 이루어지므로, 펄스화된 플라즈마가 생성될 수 있다.The CCP plasma apparatus of the present invention includes a link electrode facing the rotation axis, and a terminal portion electrically connected to the electrode plate may be formed only in a part of the angular section of the rotation axis. When the rotating shaft rotates, electrical contact between the terminal portion and the link electrode is made in a pulsed form, so that a pulsed plasma can be generated.
전극 플레이트와 기판 홀더가 서로 평행한 평판으로 형성된 경우, 기판 홀더의 영역별로 인가되는 플라즈마 밀도가 서로 다를 수 있다. 일 예로, 기판 홀더의 가운데 부분이 가장자리 부분에 비하여 차이나게 가공될 수 있다. 기판 홀더의 전체 면적 또는 기판 전체 면적이 고르게 가공되도록, 기판 홀더에 대면되는 전극 플레이트의 일면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다.When the electrode plate and the substrate holder are formed as flat plates parallel to each other, the plasma density applied to each region of the substrate holder may be different from each other. For example, the center portion of the substrate holder can be machined differently from the edge portion. One surface of the electrode plate facing the substrate holder may be formed in a curved shape so that the entire area of the substrate holder or the entire area of the substrate is processed evenly.
프로세스 가스가 토출되는 가스 플레이트가 마련될 수 있다. 가스 플레이트는 전극 플레이트와 함께 회전될 수 있다. 회전하는 가스 플레이트로 인해 챔버 내에 프로세스 가스가 고르게 분포될 수 있으며, 기판의 전면적에 걸쳐 균일한 가공 상태를 얻어 반도체 수율을 향상시킬 수 있다.A gas plate through which the process gas is discharged may be provided. The gas plate can be rotated together with the electrode plate. Due to the rotating gas plate, the process gas can be evenly distributed in the chamber, and a uniform machining state can be obtained over the entire surface of the substrate to improve the semiconductor yield.
도 1은 본 발명의 CCP 플라즈마 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 플라즈마 공정에 의해 가공되는 기판의 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3은 펄스화된 고주파 전력의 파형을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 전극 플레이트를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 전극 플레이트를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 전극 플레이트를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 회전축 및 링크 전극을 나타낸 개략도이다.
도 8은 곡면으로 형성된 전극 플레이트를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a CCP plasma apparatus of the present invention.
2 is a schematic view showing the state of a substrate processed by a plasma process.
3 is a schematic diagram showing the waveform of the pulsed high frequency power.
4 is a schematic view showing the electrode plate of the present invention.
5 is a schematic view showing another electrode plate of the present invention.
6 is a schematic view showing another electrode plate of the present invention.
7 is a schematic view showing a rotation axis and a link electrode of the present invention.
8 is a schematic view showing an electrode plate formed of a curved surface.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.
도 1은 본 발명의 CCP 플라즈마 장치를 나타낸 개략도이다. 도 1에는 CCP 플라즈마 장치의 단면도가 나타난다.1 is a schematic view showing a CCP plasma apparatus of the present invention. 1 shows a cross-sectional view of a CCP plasma apparatus.
도 1에 도시된 CCP 플라즈마 장치는 챔버(110), 전극 플레이트(130), 기판 홀더(160), 전력부(170), 회전축(190)을 포함할 수 있다.The CCP plasma apparatus shown in FIG. 1 may include a
챔버(110)에는 기판(10)이 수납되며, 기판(10)을 식각 또는 세척하거나, 증착시키는 플라즈마 생성 공간이 마련될 수 있다.In the
전극 플레이트(130)는 챔버(110) 내의 상부에 설치되며, 판 형상으로 형성될 수 있다.The
기판 홀더(160)는 챔버(110) 내의 하부에 설치되며, 기판(10)이 놓이는 판 형상으로 형성될 수 있다.The
전력부(170)는 전극 플레이트(130) 및 기판 홀더(160) 사이에 CCP 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, 용량 결합 플라즈마)가 생성되도록, 전극 플레이트(130) 및 기판 홀더(160) 중 적어도 하나에 고주파 전력을 공급할 수 있다.The
전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160) 사이에는 다음의 수학식1과 같은 전하량 Q가 형성될 수 있다. 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160) 사이의 전하량 Q 또는 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160) 사이의 전자기장에 의해 플라즈마가 생성될 수 있다.A charge amount Q may be formed between the
여기서, C는 정전 용량이고, V는 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160) 간의 전위차이다.Here, C is the capacitance and V is the potential difference between the
회전축(190)은 전극 플레이트(130)의 회전 중심이 될 수 있다. 회전축(190)은 챔버(110)의 상측에 챔버(110)를 관통해서 설치될 수 있다.The rotating
전력부(170)로부터 고주파 전력이 전극 플레이트(130) 또는 기판 홀더(160)로 공급될 때, 전극 플레이트(130)는 챔버(110) 내에서 회전축(190)을 중심으로 360도 이상 회전할 수 있다.When the high frequency power is supplied from the
CCP 플라즈마를 형성하는 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160)는 서로 평행한 판 형상으로 형성되므로, 이상적인 상황에서 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160)의 사이에는 플라즈마 밀도가 고르게 분포될 수 있다. 그러나, 현실적으로 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160)를 완전하게 평행하게 형성하기는 어렵다. 이로 인해 챔버(110)에 수납된 기판(10)의 영역별로 인가되는 플라즈마의 밀도 차이가 발생할 수 있다.The plasma density is uniformly distributed between the
종래의 CCP 장치에 따르면 전극이 회전하지 않고 챔버에 대하여 고정된다. 초기 설계시 전극의 전체 영역에 걸쳐 균일한 플라즈마가 생성될 수 있게 의도하여도 사용 시간이 경과되면 환경 변수의 영향을 받아 플라즈마 밀도가 불균일해질 수 있다. 시간 경과 후의 불균일성을 조절할 수 있는 수단이 마련되지 않는다.According to the conventional CCP apparatus, the electrode is fixed to the chamber without rotating. Even though it is intended to produce a uniform plasma over the entire area of the electrode in the initial design, the plasma density may become uneven due to the influence of the environmental variables when the use time has elapsed. No means is provided to control the non-uniformity over time.
이에 비하여, 본 발명의 전극 플레이트(130)는 평면상으로 기판 홀더(160)의 중심 등에 형성된 회전축(190)을 중심으로 360도 이상 회전하므로, 전극 플레이트(130)의 회전 방향 또는 원주 방향을 따라 플라즈마 밀도를 균일하게 제어하거나 원하는 프로파일이 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 전극 플레이트(130)의 초기 설계시는 물론 환경 변수가 변동된 시간 경과시에도 기판(10)의 전체 면적에 대한 균일한 가공 상태를 얻을 수 있다.The
종래의 CCP 장치에 따르면, 전극이 고정되므로 플라즈마의 회전 모멘트는 발생하지 않는다. 이에 비하여 본 발명은 전극이 회전되므로 플라즈마가 회전되는 힘을 받는다. According to the conventional CCP apparatus, since the electrode is fixed, the rotation moment of the plasma does not occur. On the other hand, according to the present invention, since the electrode is rotated, the plasma is subjected to the force of rotation.
즉, 전극 플레이트(130)의 회전에 의해 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160) 사이의 전자기장 또는 전하에 회전 모멘트가 부여될 수 있다. 회전 모멘트가 부여된 전자기장 또는 전하량에 의해 챔버(110) 내에서 생성된 플라즈마에도 회전 모멘트가 부여될 수 있다. 회전 모멘트가 부여된 플라즈마에 의하여, 전극 플레이트(130)의 초기 설계시는 물론 환경 변수가 변동된 시간 경과시에도 기판(10)의 전체 면적에 대한 균일한 가공 상태를 얻을 수 있다.That is, a rotation moment may be applied to the electromagnetic field or charge between the
전극 플레이트(130)가 회전하는 도 1의 실시예에 따르면, 회전 모멘트에 의해 플라즈마가 기판(10)을 타격하는 힘이 세지므로, 기판(10)의 플라즈마 처리가 보다 확실하게 이루어질 수 있다. 또한, 기판(10) 표면에 남아있는 파티클 등의 각종 오염 물질이 쉽게 털 수 있다.According to the embodiment of Fig. 1 in which the
이에 추가적으로, 기판(10) 표면에 남아있는 파티클 등의 각종 오염 물질을 기판(10)으로부터 털어내는 처리 또는 동작인 '핌핑 처리'를 수행하는 실시예를 도 2 이하에서 설명한다.In addition to this, an embodiment of performing a " pumping process ", which is a process or an operation of removing various contaminants such as particles remaining on the surface of the
도 2는 플라즈마 공정에 의해 가공되는 기판(10)의 상태를 나타낸 개략도이다. 도 2에는 일예로 기판(10)의 표면을 식각하는 에칭 공정이 개시된다.2 is a schematic view showing the state of the
도 2의 (a)와 같이 기판(10) 등 기판(10)의 표면에 깊이 h1의 미세 홈(11)을 형성하기 위해 플라즈마 공정이 수행될 수 있다.A plasma process may be performed to form a
전극 플레이트(130)에서 생성된 플라즈마가 기판(10)을 타격하면 기판(10)의 표면에는 도 2의 (b)와 같이 우선 h1보다 낮은 깊이 h2의 미세 홈(11)이 형성될 수 있다.When the plasma generated in the
이 상태에서 지속적으로 플라즈마 공정이 진행되면 h1 깊이의 미세 홈(11)이 형성되어야 하나 현실은 그렇지 못하다. 왜냐하면, 챔버(110) 내의 불순물 또는 식각에 의해 기판(10)로부터 떨어져 나온 파티클(particle)이 미세 홈(11)을 덮어버리기 때문이다.In this state, when the plasma process is continuously performed, a
파티클로 덮힌 미세 홈(11)을 플라즈마가 타격하더라도, 해당 타격을 파티클이 받기 때문에 추가적으로 기판(10)의 식각이 이루어지기 힘들다. 따라서, 초기 목적했던 h1 깊이의 미세 홈(11)을 갖는 도 2의 (d)와 같은 결과물을 획득하기 어려울 수 잇다.Even if the plasma hits the
h1 깊이의 미세 홈(11)을 형성하기 위해서는 미세 홈(11)을 덮고 있는 파티클 등의 불순물을 도 2의 (c)와 같이 미세 홈(11)으로부터 걷어내야 한다. 이러한 공정이 펌핑(pumping) 처리일 수 있다.In order to form the
펌핑 처리를 위해 대류 현상이 이용될 수 있다.Convection can be used for the pumping process.
플라즈마 공정이 이루어지는 챔버(110) 내에서는 온도의 불균형이 발생할 수 있다.Temperature imbalance may occur in the
예를 들어, 챔버(110)에서 전극 플레이트(130)가 위치한 일측의 온도가 다른 곳의 온도보다 높을 수 있다. 이러한 온도의 차이로 인해 챔버(110) 내부에는 대류 현상이 발생할 수 있다.For example, the temperature of one side of the
그러나, 플라즈마가 대류 현상보다 큰 힘으로 전극 플레이트(130)로부터 기판(10)을 향해 이동하므로, 도 2에서 언급된 파티클은 대류 현상에 의해 펌핑되기 어렵다.However, since the plasma moves from the
따라서, 대류 현상 등에 의해 파티클을 펌핑하기 위해서는 플라즈마의 생성이 중단되어야 한다. 플라즈마의 생성이 중단되면 챔버(110) 내에서 발생하는 대류 현상에 의해 기판(10)을 덮고 있던 파티클은 도 2의 (c)와 같이 기판(10)의 외부로 빠져나갈 수 있다.Therefore, in order to pump the particles by the convection phenomenon or the like, generation of the plasma must be stopped. When the generation of the plasma is stopped, the particles that have covered the
펌핑 처리에 의해 파티클이 제거된 상태에서 다시 기판(10)에 대해 플라즈마 처리가 이루어지면 초기 설계된 h1 깊이의 미세 홈(11)이 기판(10)에 형성될 수 있다.When the plasma processing is performed on the
정리하면, 펌핑 처리가 적용되지 않는 경우 플라즈마 처리되는 기판(10)은 도 2의 (a) 상태에서 (b) 상태로 전이된 후 가공이 완료될 수 있다. 즉, 초기 설계치와 다른 결과물이 획득될 수 있다.In summary, in the case where the pumping process is not applied, the
이와 다르게, 플라즈마 처리, 펌핑 처리가 교번하여 이루어진다면 도 2의 (a), (b), (c), (d) 상태가 순서대로 이루어질 수 있다. 이를 통해 초기 설계치에 부합되는 결과물이 획득될 수 있다.Alternatively, if the plasma treatment and the pumping treatment are alternately performed, the states (a), (b), (c), and (d) of FIG. This results in obtaining results that match the initial design.
플라즈마 처리와 펌핑 처리가 교번하여 이루어지도록 플라즈마는 펄스화될 수 있다. 펄스화된 플라즈마는 플라즈마의 생성과 중단이 교번하여 이루어지는 것을 의미한다.The plasma may be pulsed so that the plasma treatment and the pumping treatment alternate. Pulsed plasma means that generation and interruption of the plasma are made alternately.
전극 플레이트(130)의 회전시 전극 플레이트(130) 및 기판 홀더(160) 사이에는 펄스화된 플라즈마가 생성될 수 있다. 플라즈마를 펄스화시키기 위해 전극 플레이트(130) 또는 기판 홀더(160)에 인가되는 고주파 전력이 펄스화될 수 있다.Pulsed plasma may be generated between the
고주파 전력의 펄스화는 전력부(170)의 주기적인 온오프(on-off) 또는 고주파 전력과 펄스파의 합성에 의해 이루어질 수 있다.The pulsing of the high-frequency power can be performed by periodic on-off of the
도 3은 전극 플레이트(130)의 회전에 의하여 플라즈마에 회전 모멘트를 부여하는 것은 물론, 여기에 펌핑 효과를 더하기 위하여 고주파 전력을 조정하는 실시예를 나타낸다. FIG. 3 shows an embodiment in which a rotation moment is imparted to the plasma by the rotation of the
도 3은 펄스화된 고주파 전력의 파형을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram showing the waveform of the pulsed high frequency power.
전극 플레이트(130)에 인가된 고주파 전력 ①은 연속적인 파형을 가질 수 있다. ①이 전극 플레이트(130)에 그대로 인가되면, 연속적으로 플라즈마 처리가 이루어지게 될 수 있다. 그 결과 펌핑 처리가 이루어지지 않게 되므로 도 2의 (b) 상태의 가공 결과물이 획득될 것이다.The high-frequency power? Applied to the
고주파 전력 ①의 펄스화는 특정 구간에서는 ①이 그대로 출력되고, 다른 특정 구간에서는 ①이 출력되지 않도록 ①을 가공한 것일 수 있다. Pulse of the high-frequency power (1) may be produced by processing (1) such that (1) is outputted as it is in a specific section and (1) is not outputted in another specific section.
일예로, ②와 같은 펄스 신호를 고주파 전력 ①에 곱하거나, 앤드(AND) 연산하거나, 필터링하는 것으로 고주파 전력 ①을 펄스화시킬 수 있다. 고주파 전력 ①이 출력되는 전력부(170)를 설정 주기에 따라 교번하여 온오프시키는 것에 의해서도 고주파 전력 ①이 펄스화될 수 있다.For example, the high-frequency power (1) can be pulsed by multiplying, ANDing, or filtering the pulse signal (2) with the high-frequency power (1). The high-frequency power (1) can be pulsed by alternately turning on and off the power section (170) outputting the high-frequency power (1) according to the set period.
펄스화된 결과물을 보면, 특정 구간 (a)에서는 ①이 그대로 출력되고, 다른 특정 구간 (c)에서는 ①이 출력되지 않는 것을 알 수 있다.From the pulsed result, it can be seen that ① is outputted as it is in the specific period (a), and ① is not outputted in the other specific period (c).
이러한 구성에 따르면, 특정 구간 (a)에서는 플라즈마가 생성되어 기판(10)에 인가되고, 특정 구간 (c)에서는 플라즈마 생성이 억제되어 플라즈마가 기판(10)에 인가되지 않는다. 그 결과 특정 구간 (c)에서 펌핑 처리가 이루어질 수 있다.According to such a configuration, plasma is generated and applied to the
이러한 고주파 전력의 펄스화는 펄스 신호를 합성하거나 전력부(170)를 온오프시키는 회로 소자를 통해 이루어질 수 있다. The pulsing of the high-frequency power may be performed through a circuit element that synthesizes the pulse signal or turns on and off the
그런데, 회로 소자의 특성상 고장이 발생하기 쉬우므로 펄스화를 위한 다른 방안이 마련될 필요가 있다.However, since a failure tends to occur due to the characteristics of the circuit element, another scheme for pulsing needs to be provided.
고주파 전력을 펄스화하는 회로 소자를 배제하고, 기구적으로 동일한 효과를 발현할 수 있는 방안이 마련될 수 있다. 이러한 실시예는 도 4 이하에 설명된다.It is possible to eliminate a circuit element for pulsing high-frequency power and provide a mechanism capable of manifesting the same effect mechanically. This embodiment is illustrated in FIG. 4 and below.
일 예로, 도 3의 참조 부호 ①과 같이 일정 파형의 고주파 전력은 인가하여도, 도 4와 같이 절연부(230)를 구비하며 회전하는 전극 플레이트(130)에 의해 전극 플레이트(130) 및 기판 홀더(160) 사이에는 펄스화된 플라즈마가 생성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, even if a high frequency power having a predetermined waveform is applied, the
도 4는 본 발명의 전극 플레이트(130)를 나타낸 개략도이다.4 is a schematic view showing the
평면상으로 전극 플레이트(130)에는 고주파 전력이 흐르는 전극부(210), 고주파 전력이 차단되는 절연부(230)가 회전 방향을 따라 교대로 마련될 수 있다.The
기판 홀더(160) 또는 기판(10)에서 전극부(210)에 대면되는 영역에는 플라즈마가 생성되고, 절연부(230)에 대면되는 영역에는 플라즈마 생성이 억제될 수 있다.Plasma is generated in a region facing the
전극부(210) 및 절연부(230)는 전극 플레이트(130)의 회전에 의해 기판 홀더(160) 또는 기판(10)의 특정 영역에 대면되는 지점을 교대로 지나갈 수 있다. 이때, 특정 영역은 전극부(210)가 지나갈 때 플라즈마 처리되고, 절연부(230)가 지나갈 때 펌핑 처리될 수 있다. 전극 플레이트(130)의 회전에 의해 플라즈마 처리와 펌핑 처리가 교번하여 이루어질 수 있다.The
절연부(230)는 전력부(170)의 고주파 전력이 차단되는 절연체를 포함하거나, 전극 플레이트(130)를 부분적으로 절개한 구멍을 포함할 수 있다.The insulating
본 실시예의 전극 플레이트(130)가 고정된 상태면 전극부(210)에 대면되는 영역에만 플라즈마가 생성되고, 절연부(230)에 대면되는 영역에는 플라즈마 생성이 억제되므로, 기판(10)의 플라즈마 처리가 불균일하게 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 전극 플레이트(130)는 회전축(190)을 회전 중심으로 회전하므로, 전극 플레이트(130)에 대면되는 전 영역에 고르게 플라즈마가 생성될 수 있다.Plasma is generated only in a region facing the
도 4의 실시예 이외에 절연부(230)가 없어도 펌핑 효과를 더할 수 있는 실시예가 도 5에 도시된다. 도 5와 같이 동일한 형상의 전극부(210)에 동일한 고주파 전력을 인가하면 펄스화된 플라즈마 형성이 가능할 수 있다.FIG. 5 shows an embodiment in which the pumping effect can be added even without the insulating
한편, 도 5에 의하면 반경 방향 제어 수단도 가능하다. 동일한 형상의 전극부(210)마다 다른 주기 또는 다른 크기의 고주파 전력을 인가하면 반경 방향을 따라 플라즈마의 밀도 또는 펄스화된 플라즈마의 주기를 제어할 수 있다. 따라서, 기판(10)을 반경 방향으로 균일하게 가공할 수 있다.On the other hand, according to Fig. 5, a radial direction control means is also possible. If a high-frequency power having a different period or different magnitude is applied to each
도 5는 본 발명의 다른 전극 플레이트(130)를 나타낸 개략도이다.5 is a schematic view showing another
별도의 절연부(230)가 배제되므로, 자원의 낭비를 방지하고, 최적의 생산성만 유지되는 면적으로만 RF 전력이 효율적으로 인가되어 플라즈마가 발생할 수 있다. 따라서 단위 면적 또는 단위 체적당 플라즈마가 최적화될 수 있다. Since the separate insulating
전극 플레이트(130)는 회전축(190)의 반경 방향을 따라 연장되고 고주파 전력이 인가되는 판 형상의 전극부(210)를 포함할 수 있다. 전극부(210)는 하나 이상 마련될 수 있으며, 복수로 마련된 경우 회전축(190)을 중심으로 서로 다른 각도에 배치될 수 있다. 이때, 각 전극부(210)의 연장 길이 L은 모두 동일할 수 있다.The
기판 홀더(160)에서 전극부(210)에 대면되는 영역에는 플라즈마가 생성될 수 있다.Plasma can be generated in a region facing the
전극부(210)는 회전축(190)을 중심으로 회전하고, 회전축(190)의 설정 회전 각도에서 기판 홀더(160)의 특정 영역에 대면하게 형성될 수 있다.The
도 4 및 도 5의 실시예에 따르면, 기판(10)의 전체 영역에 일정한 주기의 펄스화된 플라즈마가 인가될 수 있다.According to the embodiment of FIGS. 4 and 5, a pulsed plasma of a constant period can be applied to the entire region of the
한편, 기판 홀더(160) 또는 기판(10)의 영역별로 다른 주기의 펄스화 플라즈마가 인가될 필요가 있을 수 있다. 즉, 기판(10)의 센터 및 에지에 인가되는 플라즈마 밀도 또는 펄스와 플라즈마 주기를 반경 방향으로 제어할 수 있는 반경 방향 제어 수단의 일 실시예가 도 6에 도시된다. 이에 따르면 영역별로 서로 다른 주기의 펄스화 플라즈마를 인가하기 위한 방안이 마련될 수 있다.Meanwhile, pulsed plasmas having different periods may be required to be applied to the
도 6은 본 발명의 또다른 전극 플레이트(130)를 나타낸 개략도이다.6 is a schematic view showing another
일 예로, 기판 홀더(160)의 중심 영역에 빠른 주기의 펄스화 플라즈마를 인가하고, 기판 홀더(160)의 가장자리 영역에 느린 주기의 펄스화 플라즈마를 인가할 필요가 있을 수 있다. In one example, it may be necessary to apply a pulsed plasma of a fast period to the central region of the
기판(10)의 종류, 챔버(110) 내의 온도, 챔버(110) 내의 가스 분사 상태, 챔버(110) 내의 진공도 등 여러 환경 변수의 변화에 따라 기판(10)의 가공 상태는 수시로 변동될 수 있다. 플라즈마 밀도 또는 전하량을 원주 방향, 반지름 방향, 높이 방향으로 제어하면, 상기 환경 변수가 변동되더라도 최종 결과물인 기판(10)을 원주 방향 및 반지름 방향으로 균일하게 가공할 수 있다. The processing state of the
다양한 환경 변수의 변화에 대응하여 플라즈마 밀도 또는 전하량을 원주 방향 또는 반지름 방향으로 제어할 수 있으면, 환경 변수의 변화를 상쇄시키면서 기판(10)을 원주 방향 및 반지름 방향으로 균일하게 가공할 수 있다. 그 결과 반도체 수율이 향상된다. It is possible to uniformly process the
예를 들어 전극 플레이트(130)를 원주 방향으로 회전시키는 구성만으로는 원주 방향으로 플라즈마 밀도를 제어하는 원주 방향 제어 수단이 될 수 있다.For example, the configuration in which the
그러나, 원주 방향 제어 수단만으로는 반지름 방향으로 플라즈마 밀도를 제어하기 어려울 수 있다. 일 예로, 도 5 또는 도 6에 따르면 반경 방향으로 플라즈마 밀도나 주기를 제어하는 반경 방향 제어 수단이 될 수 있다.However, it may be difficult to control the plasma density in the radial direction only by the circumferential direction control means. For example, according to FIG. 5 or 6, it may be a radial direction control means for controlling the plasma density or the period in the radial direction.
일 예로, 전극 플레이트(130)가 회전하는 도 1의 구성과 전극부(210)의 길이가 다른 도 6의 구성이 결합되면, 플라즈마 밀도를 원주 방향 및 반경 방향으로 제어할 수 있으며, 플라즈마 발생을 2 자유도로 제어할 수 있고, 기판의 가공 상태는 원통 좌표계의 2 좌표축에 해당하는 원주 방향과 반경 방향으로 균일하게 될 수 있다. For example, when the configuration of FIG. 1 in which the
도 6의 연장 길이 L1과 L2의 차이로 인해, 제1 전극부(211)가 그리는 제1 궤적 ⓐ의 영역은 제1 전극부(211) 및 제2 전극부(212)에 의해 플라즈마가 펄스화될 수 있다. Due to the difference between the extension lengths L1 and L2 in FIG. 6, the region of the first trace a drawn by the
영역별로 서로 다른 주기 또는 서로 다른 주파수의 펄스화된 플라즈마를 인가하기 위해 전극 플레이트(130)는 고주파 전력이 인가되는 제1 전극부(211) 및 제2 전극부(212)를 포함할 수 있다.The
제1 전극부(211) 및 제2 전극부(212)는 서로 다른 형상으로 형성되며, 회전축(190)을 기준으로 서로 다른 각도에 배치될 수 있다. 제1 전극부(211) 및 제2 전극부(212)는 회전축(190)으로부터의 연장 길이가 서로 다르게 형성될 수 있다.The
일 예로, 제1 전극부(211)의 연장 길이 L1은 제2 전극부(212)의 연장 길이 L2보다 짧을 수 있다. For example, the extension length L1 of the
한편, 연장 길이 L1과 L2의 차이로 인해, 제1 전극부(211)가 그리는 제1 궤적 ⓐ의 영역은 제1 전극부(211) 및 제2 전극부(212)에 의해 플라즈마가 펄스화될 수 있다. 서로 다른 각도에 배치된 2개의 전극부(210)에 의해 펄스화가 이루어지므로, 펄스화 플라즈마의 주기가 빨라질 수 있다.On the other hand, due to the difference between the extension lengths L1 and L2, the area of the first trace a drawn by the
반면, 제2 전극부(212)가 그리는 궤적 ⓑ의 영역은 제2 전극부(212)에 의해서만 플라즈마 펄스화될 수 있다. 1개의 전극부(210)에 의해 펄스화가 이루어지므로, 펄스화 플라즈마의 주기가 느려질 수 있다.On the other hand, the region of the trace b 'drawn by the
L2보다 긴 연장 길이 L3를 갖는 제3 전극부(213)가 추가된 경우, 제1 궤적 ⓐ의 영역은 제1 전극부(211), 제2 전극부(212) 및 제3 전극부(213)에 의해 플라즈마가 펄스화될 수 있다. 제2 궤적 ⓑ의 영역은 제2 전극부(212) 및 제3 전극부(213)에 의해 플라즈마가 펄스화될 수 있다. 제3 전극부(213)가 그리는 제3 궤적 ⓒ의 영역은 제3 전극부(213)에 의해서만 플라즈마가 펄스화될 수 있다. 따라서, 펄스화 플라즈마의 주기는 ⓐ 영역에서 가장 빠르고, ⓑ 영역에서 중간 정도로 빠르며, ⓒ 영역에서 가장 느리게 형성될 수 있다.The region of the first trajectory a is divided into a
한편, 회전축(190)이 전극 플레이트(130)와 함께 회전할 경우, 회전축(190)을 이용해서 플라즈마를 펄스화할 수도 있다.Meanwhile, when the
도 7은 본 발명의 회전축(190) 및 링크 전극(171)을 나타낸 개략도이다.7 is a schematic view showing the
전력부(170)로부터 출력된 고주파 전력은 챔버(110)의 상측에 관통 설치되는 회전축(190)을 통해서 전극 플레이트(130)에 인가될 수 있다.The high frequency power output from the
회전축(190)의 외주면에 대면하게 설치되고 전력부(170)에 전기적으로 연결된 링크 전극(171)이 마련될 수 있다. 링크 전극(171)은 챔버(110)의 외부에 마련될 수 있다.A
링크 전극(171)에 대면되는 회전축(190)의 외주면에는 전극 플레이트(130)에 전기적으로 연결된 단자부(191), 전극 플레이트(130)에 전기적으로 차단된 차단부(193)가 교대로 마련될 수 있다.A
회전축(190)의 회전에 의해 단자부(191) 및 차단부(193)는 링크 전극(171)에 교대로 대면될 수 있다.The
단자부(191)가 링크 전극(171)에 대면 접촉되면, 고주파 전력은 단자부(191), 회전축(190)을 순서대로 거쳐 전극 플레이트(130)에 인가될 수 있다. 차단부(193)가 링크 전극(171)에 대면되면, 전극 플레이트(130)로 인가되는 고주파 전력이 차단될 수 있다.The high frequency power can be applied to the
교대로 이루어지는 고주파 전력의 인가와 차단에 의해 플라즈마가 펄스화될 수 있다.Plasma can be pulsed by applying and blocking alternating high frequency power.
한편, 챔버(110) 내의 플라즈마 생성 공간의 크기 및 형상, 전극 플레이트(130)의 크기 및 형상, 기판 홀더(160)의 크기 및 형상 등에 의해 기판(10)에 영역별로 인가되는 플라즈마 밀도를 원주 방향 또는 반경 방향으로 조절할 수 있다.The plasma density applied to the
일 예로, 특정 챔버(110)에서는 기판(10)의 가운데 부분의 플라즈마 밀도가 높고, 가장자리 부분의 플라즈마 밀도가 낮을 수 있다. 다른 챔버(110)에서는 기판(10)의 가운데 부분의 플라즈마 밀도가 낮고, 가장자리 부분의 플라즈마 밀도가 높을 수 있다. 기판(10)의 영역별 또는 챔버(110)의 상태에 따라 플라즈마 밀도가 차이나는 환경 변수는, 본 발명의 원주 방향 제어 수단 또는 반경 방향 제어 수단에 의하여 상쇄될 수 있다. 따라서, 기판(10)이 고르게 가공될 수 있다.For example, in a
도 8은 곡면으로 형성된 전극 플레이트(130)를 나타낸 개략도이다.8 is a schematic view showing an
전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160)가 서로 평행한 평판으로 형성된 경우, 기판 홀더(160)의 영역별로 인가되는 플라즈마 밀도가 서로 다를 수 있다. 일 예로, 기판 홀더(160)의 중심부분영역에서 발생되는 플라즈마가 기판 홀더(160)의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마 밀도가 다를수 있는데, 이는 가장자리 영역에서의 플라즈마 쉬스 (Sheath) 때문이고 이는 곧 식각 또는 증착되는 기판의 중심과 가장자리 영역이 차이가 난다는 것을 의미한다. 따라서 기판 홀더(160) 위의 기판 전체 면적이 고르게 플라즈마 가공(식각,증착,세정)처리되도록, 기판 홀더(160)에 대면되는 회전하는 상부 전극 플레이트(130)의 일면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다.When the
기판(10)이 고르게 가공되도록 하는 원주 방향 제어 수단 또는 반경 방향 제어 수단의 일 실시예로서, 기판 홀더(160)에 대면되는 전극 플레이트(130)의 일면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다.As one embodiment of the circumferential control means or the radial direction control means for uniformly processing the
일 예로, 기판(10) 가운데의 플라즈마 밀도가 높고, 가장자리의 플라즈마 밀도가 낮은 챔버(110)의 환경 변수를 극복하기 위하여, 기판 홀더(160)에 대면되는 전극 플레이트(130)의 일면은 도 7의 (a)와 같이 오목하게 형성될 수 있다.One surface of the
다른 예로, 기판(10) 가운데의 플라즈마 밀도가 낮고, 가장자리의 플라즈마 밀도가 높은 챔버(110)의 환경 변수를 극복하기 위하여, 전극 플레이트(130)의 일면은 도 7의 (b)와 같이 볼록하게 형성될 수 있다.As another example, in order to overcome the environmental parameter of the
다시 도 1로 돌아가서, 본 발명의 CCP 플라즈마 장치에는 전극 플레이트(130) 및 가스 플레이트(150)를 포함하는 샤워 헤드(140)가 마련될 수 있다.Referring again to FIG. 1, the CCP plasma apparatus of the present invention may be provided with a
샤워 헤드(140)는 상부 절연체에 의하여 챔버의 내벽에 대하여 절연될 수 있다. 샤워 헤드(140)는 전도성 재질로 된 전극 플레이트(130)를 구비하여 CCP 플라즈마 소오스가 될 수 있다.The
가스 플레이트(150)를 통해 플라즈마를 여기시키는 프로세스 가스가 챔버(110) 내로 분사될 수 있다. 이때, 전극 플레이트(130) 및 가스 플레이트(150)는 회전축(190)을 중심으로 회전할 수 있다.A process gas that excites the plasma through the
가스 플레이트(150)는 전극 플레이트(130)와 기판 홀더(160)의 사이에 배치되며, 전극 플레이트(130)에 체결될 수 있다. 전극 플레이트(130)와 가스 플레이트(150)의 사이에는 챔버(110) 외부로부터 입력된 프로세스 가스가 흐르는 가스 유로(미도시)가 형성될 수 있다.The
가스 플레이트(150)에는 프로세스 가스가 토출되는 복수의 토출구(미도시)가 형성될 수 있는데, 가스 플레이트(150)가 고정되면, 챔버(110) 내 프로세스 가스의 농도를 원하는 대로 제어하기 어렵다. A plurality of discharge ports (not shown) through which the process gas is discharged may be formed in the
본 발명에 따르면, 가스 플레이트(150)는 전극 플레이트(130)와 함께 회전하므로, 토출구 역시 회전된다. 원하는 분사 방향 또는 영역으로 제어되는 프로세스 가스에 의해 기판(10)에 인가되는 플라즈마 밀도를 원하는 대로 제어될 수 있다. 이에 따라 기판이 균일 가공될 수 있다.According to the present invention, since the
한편, 프로세스 가스가 토출되는 복수의 토출구는 회전하는 샤워 헤드(140)의 반경 방향 또는 원주 방향을 따라 서로 다른 크기 또는 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 한편, 샤워 헤드(140)는 기판(10)에 대면되는 쪽이 곡면이 될 수 있다. 분사량 또는 분사 위치 제어에 의해 기판(10)에 인가되는 플라즈마 밀도가 원하는 대로 제어될 수 있다. The plurality of discharge ports through which the process gas is discharged may be formed at different sizes or at different positions along the radial direction or the circumferential direction of the
한편, 전극 플레이트(130) 내부에는 전극 플레이트(130)를 냉각시키는 냉각수가 흐르는 냉각 유로(131)가 형성될 수 있다.Meanwhile, the
냉각 유로(131)는 전극 플레이트(130)와 함께 회전할 수 있다. 전극 플레이트(130)의 회전에 따라 냉각수가 회전축(190)을 중심으로 회전할 수 있다.The cooling
또한, 프로세스 가스가 고르게 분사되도록 샤워 헤드 또는 전극 플레이트는 다수의 홀을 가진 다단의 가스 플레이트를 포함할 수 있다. 다단의 가스 플레이트는 샤워 헤드 또는 전극 플레이트와 함께 회전될 수도 있다. 회전하는 샤워 헤드 또는 전극 플레이트로 인해, 챔버 내에 프로세스 가스가 고르게 분포될 수 있으며, 종래의 고정된 방식의 샤워 헤드보다 가스가 분사되는 홀(hole)이 상대적으로 적으면서, 기판의 전면적에 걸쳐 플라즈마 가공이 균일하게 이루어질 수 있다.In addition, the showerhead or electrode plate may include a multi-stage gas plate having a plurality of holes so that the process gas is uniformly sprayed. The multi-stage gas plate may be rotated together with the showerhead or the electrode plate. Due to the rotating showerhead or electrode plate, the process gas can be evenly distributed in the chamber, and the plasma is sprayed over the entire area of the substrate, with relatively few holes through which the gas is injected than the conventional fixed- The processing can be performed uniformly.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10...기판 11...미세 홈
110...챔버 130...전극 플레이트
131...냉각 유로 140...샤워 헤드
150...가스 플레이트 160...기판 홀더
170...전력부 171...링크 전극
190...회전축 191...단자부
193...차단부 210...전극부
211...제1 전극부 212...제2 전극부
213...제3 전극부 230...절연부10 ...
110 ...
131 ... cooling
150 ...
170 ...
190 ...
193 ... blocking
211 ...
213 ...
Claims (13)
상기 챔버 내의 상부에 설치되는 전극 플레이트;
상기 챔버 내의 하부에 설치되며 기판이 놓이는 기판 홀더;
상기 전극 플레이트 및 상기 기판 홀더 사이에 CCP 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)가 생성되도록 상기 전극 플레이트 및 상기 기판 홀더 중 적어도 하나에 고주파 전력을 공급하는 전력부;
상기 기판 홀더에 기울어지게 연장되고 상기 전극 플레이트의 회전 중심이 되는 회전축;을 포함하고,
상기 전력부로부터 상기 고주파 전력이 상기 전극 플레이트 또는 상기 기판 홀더로 공급될 때, 상기 전극 플레이트는 상기 챔버 내에서 상기 회전축을 중심으로 360도 이상 회전하며,
상기 전극 플레이트는 상기 고주파 전력이 인가되는 제1 전극부 및 제2 전극부를 포함하고,
상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 서로 다른 형상이며, 상기 회전축을 기준으로 서로 다른 각도에 배치되며, 상기 회전축의 반경 방향 상으로 상기 회전축으로부터의 연장 길이가 서로 다르며,
상기 회전축의 반경 방향 상으로 상기 제1 전극부의 연장 길이는 제2 전극부의 연장 길이보다 짧고,
상기 회전축의 반경 방향 상의 연장 길이 차이로 인해, 상기 전극 플레이트의 회전에 의해 상기 제1 전극부가 그리는 제1 궤적의 영역은 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부에 의해 플라즈마가 펄스화되고, 상기 전극 플레이트의 회전에 의해 상기 제2 전극부가 그리는 궤적의 영역 중 상기 제1 궤적의 영역을 제외한 영역은 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 중 상기 제2 전극부에 의해서만 플라즈마가 펄스화되는 CCP 플라즈마 장치.
A chamber in which a substrate is housed;
An electrode plate installed in an upper portion of the chamber;
A substrate holder installed in a lower portion of the chamber and on which a substrate is placed;
A power unit for supplying a high frequency power to at least one of the electrode plate and the substrate holder so as to generate a CCP plasma (Capacitively Coupled Plasma) between the electrode plate and the substrate holder;
And a rotating shaft extending obliquely to the substrate holder and serving as a rotation center of the electrode plate,
When the high frequency power is supplied from the power unit to the electrode plate or the substrate holder, the electrode plate rotates more than 360 degrees about the rotation axis in the chamber,
Wherein the electrode plate includes a first electrode portion and a second electrode portion to which the high-frequency power is applied,
Wherein the first electrode portion and the second electrode portion have different shapes and are arranged at different angles with respect to the rotation axis and have extension lengths from the rotation axis in the radial direction of the rotation axis,
Wherein an extension length of the first electrode portion in a radial direction of the rotation axis is shorter than an extension length of the second electrode portion,
The region of the first trace drawn by the rotation of the electrode plate due to the difference in extension length in the radial direction of the rotation axis causes the plasma to be pulsed by the first electrode portion and the second electrode portion, A region of the locus of the second electrode portion drawn by the rotation of the electrode plate except for the region of the first locus is pulsed only by the second electrode portion of the first electrode portion and the second electrode portion, CCP plasma device.
상기 회전축을 중심으로 회전하는 상기 전극 플레이트는 다수의 전극부를 구비하고,
상기 다수의 전극부가 회전되면 상기 전극 플레이트 및 상기 기판 홀더 사이에는 펄스화된 플라즈마가 생성되는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
The electrode plate rotating about the rotation axis includes a plurality of electrode portions,
Wherein when the plurality of electrode units are rotated, a pulsed plasma is generated between the electrode plate and the substrate holder.
상기 전극 플레이트의 회전시 상기 전극 플레이트 및 상기 기판 홀더 사이에는 펄스화된 플라즈마가 생성되고,
상기 펄스화된 플라즈마에 의해 상기 기판의 플라즈마 처리와 펌핑 처리가 교번하여 이루어지며,
상기 전력부는 플라즈마를 펄스화하기 위해 상기 고주파 전력을 펄스화시키고,
상기 고주파 전력의 펄스화는 상기 전력부의 주기적인 온오프(on-off) 또는 상기 고주파 전력과 펄스파의 합성에 의해 이루어지는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
A pulsed plasma is generated between the electrode plate and the substrate holder when the electrode plate rotates,
The plasma processing and the pumping processing of the substrate are alternated by the pulsed plasma,
Wherein the power section pulses the high frequency power to pulsate the plasma,
Wherein the pulsing of the high frequency power is performed by periodically turning on or off the power unit or by combining the high frequency power and the pulse wave.
상기 전극 플레이트에는 상기 고주파 전력이 흐르는 전극부, 상기 고주파 전력이 차단되는 절연부가 회전 방향을 따라 교대로 마련되며,
상기 기판 홀더에서 상기 전극부에 대면되는 영역에는 플라즈마가 생성되고, 상기 절연부에 대면되는 영역에는 플라즈마 생성이 억제되고,
상기 전극부 및 상기 절연부는 상기 전극 플레이트의 회전에 의해 상기 기판 홀더의 특정 영역에 대면되는 지점을 교대로 지나가는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode plate is provided with an electrode portion through which the high frequency power flows and an insulating portion from which the high frequency power is blocked alternately along the rotation direction,
Plasma is generated in a region facing the electrode portion in the substrate holder, plasma generation is suppressed in a region facing the insulating portion,
Wherein the electrode portion and the insulating portion alternately pass the points facing the specific region of the substrate holder by rotation of the electrode plate.
상기 전극 플레이트에는 상기 고주파 전력이 흐르는 전극부, 상기 고주파 전력이 차단되는 절연부가 회전 방향을 따라 교대로 마련되며,
상기 절연부는 상기 전력부의 상기 고주파 전력이 차단되는 절연체를 포함하거나, 상기 전극 플레이트를 부분적으로 절개한 구멍을 포함하는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode plate is provided with an electrode portion through which the high frequency power flows and an insulating portion from which the high frequency power is blocked alternately along the rotation direction,
Wherein the insulating portion includes an insulator from which the high-frequency power of the power portion is cut off, or includes a hole in which the electrode plate is partially cut.
상기 전극 플레이트는 판 형상의 전극부를 포함하고,
상기 전극부는 상기 회전축의 반경 방향을 따라 연장되고 상기 고주파 전력이 인가되며,
상기 기판 홀더에서 상기 전극부에 대면되는 영역에는 플라즈마가 생성되며,
상기 전극부는 상기 회전축을 중심으로 회전하고,
상기 전극부는 상기 회전축의 설정 회전 각도에서 상기 기판 홀더의 특정 영역에 대면하는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode plate includes a plate-like electrode portion,
Wherein the electrode portion extends along a radial direction of the rotation shaft, the high frequency power is applied,
Plasma is generated in a region of the substrate holder facing the electrode unit,
The electrode portion is rotated about the rotation axis,
Wherein the electrode portion faces a specific region of the substrate holder at a set rotation angle of the rotation axis.
상기 전력부로부터 출력된 상기 고주파 전력은 상기 회전축을 통해서 상기 전극 플레이트에 인가되고,
상기 회전축의 외주면에 대면하게 설치되고 상기 전력부에 전기적으로 연결된 링크 전극이 마련되는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
The high-frequency power output from the power unit is applied to the electrode plate through the rotation shaft,
And a link electrode provided facing the outer circumferential surface of the rotating shaft and electrically connected to the power unit.
상기 링크 전극에 대면되는 상기 회전축의 외주면에는 상기 전극 플레이트에 전기적으로 연결된 단자부, 상기 전극 플레이트에 전기적으로 차단된 차단부가 교대로 마련되고,
상기 회전축의 회전에 의해 상기 단자부 및 상기 차단부는 상기 링크 전극에 교대로 대면되며,
상기 단자부가 상기 링크 전극에 대면되면, 상기 고주파 전력은 상기 단자부를 거쳐 상기 전극 플레이트에 인가되고,
상기 차단부가 상기 링크 전극에 대면되면, 상기 전극 플레이트로 인가되는 상기 고주파 전력이 차단되며,
교대로 이루어지는 상기 고주파 전력의 인가와 차단에 의해 플라즈마가 펄스화되는 CCP 플라즈마 장치.
9. The method of claim 8,
A terminal portion electrically connected to the electrode plate and a blocking portion electrically disconnected from the electrode plate are alternately provided on an outer circumferential surface of the rotation shaft facing the link electrode,
The terminal portion and the blocking portion alternately face the link electrode by rotation of the rotation shaft,
When the terminal portion faces the link electrode, the high frequency power is applied to the electrode plate through the terminal portion,
When the blocking portion faces the link electrode, the high frequency power applied to the electrode plate is cut off,
Wherein the plasma is pulsed by alternately applying and blocking the high frequency power.
상기 기판 홀더에 대면되는 상기 전극 플레이트의 일면은 곡면 형상으로 형성된 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein one surface of the electrode plate facing the substrate holder is curved.
상기 전극 플레이트 및 가스 플레이트를 포함하는 샤워 헤드가 마련되고,
상기 가스 플레이트를 통해 프로세스 가스가 상기 챔버 내로 분사되며,
상기 전극 플레이트 또는 상기 가스 플레이트는 상기 회전축을 중심으로 회전하는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
A showerhead including the electrode plate and the gas plate is provided,
Process gas is injected into the chamber through the gas plate,
Wherein the electrode plate or the gas plate is rotated about the rotation axis.
상기 전극 플레이트 내부에는 냉각수가 흐르는 냉각 유로가 형성되고,
상기 냉각 유로는 상기 전극 플레이트와 함께 회전하며,
상기 전극 플레이트의 회전에 따라 상기 냉각수가 상기 회전축을 중심으로 회전하는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
A cooling passage through which cooling water flows is formed in the electrode plate,
The cooling channel is rotated together with the electrode plate,
And the cooling water is rotated about the rotation axis in accordance with rotation of the electrode plate.
상기 전극 플레이트 및 가스 플레이트를 포함하는 샤워 헤드가 마련되고,
프로세스 가스가 토출되는 복수의 토출구는 회전하는 상기 샤워 헤드의 반경 방향 또는 원주 방향을 따라 서로 다른 크기 또는 서로 다른 위치에 형성되며,
상기 프로세스 가스의 분사량 또는 분사 위치 제어에 의해 상기 플라즈마 밀도가 제어되는 CCP 플라즈마 장치.
The method according to claim 1,
A showerhead including the electrode plate and the gas plate is provided,
The plurality of discharge ports through which the process gas is discharged are formed at different sizes or at different positions along the radial direction or circumferential direction of the rotating showerhead,
Wherein the plasma density is controlled by the injection amount of the process gas or injection position control.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160157426A KR101840294B1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Ccp plasma device |
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KR1020160157426A KR101840294B1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Ccp plasma device |
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KR101840294B1 true KR101840294B1 (en) | 2018-03-20 |
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KR1020160157426A KR101840294B1 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Ccp plasma device |
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KR (1) | KR101840294B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200009647A (en) | 2018-07-19 | 2020-01-30 | 아이엔이 주식회사 | Multi rotation type plasma generating apparatus |
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2016
- 2016-11-24 KR KR1020160157426A patent/KR101840294B1/en active IP Right Grant
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