KR102026880B1 - Substrate processing apparatus - Google Patents
Substrate processing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR102026880B1 KR102026880B1 KR1020160132935A KR20160132935A KR102026880B1 KR 102026880 B1 KR102026880 B1 KR 102026880B1 KR 1020160132935 A KR1020160132935 A KR 1020160132935A KR 20160132935 A KR20160132935 A KR 20160132935A KR 102026880 B1 KR102026880 B1 KR 102026880B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- induction coil
- center
- substrate
- edge
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
- H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
- H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
- H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
Abstract
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 가지는 챔버 및 각각이 상기 챔버의 외측 둘레를 감싸도록 권선된 형태이며,챔버의 연장 방향으로 나열 배치된 복수의 유도 코일을 구비하는 코일부를 포함하고, 복수의 유도 코일은, 챔버 내부에서,상기 기판의 중앙 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 에지형 유도 코일 및 챔버 내부에서,상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 센터 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 센터형 유도 코일을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 플라즈마의 공간적 균일도가향상되며, 이에 따라 기판 처리 균일도가 향상되는 효과가 있다. 또한,복수의 유도 코일을 상하 방향으로 적층 설치함으로써 기판 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며, 이에 따라,기판의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다.A substrate processing apparatus according to the present invention includes a chamber having a substrate processing space and a coil portion each of which is wound around the outer circumference of the chamber, and having a plurality of induction coils arranged in an extension direction of the chamber. A plurality of induction coils, inside the chamber, inside the chamber and the edge-type induction coil to form a plasma so that the density of the region corresponding to the edge region of the substrate is relatively higher than the region corresponding to the central region of the substrate And a centered induction coil for forming a plasma such that a density of a region corresponding to the center region of the substrate is relatively higher than a region corresponding to the edge region of the substrate.
Therefore, according to the embodiments of the present invention, the spatial uniformity of the plasma is improved, thereby improving the substrate uniformity. In addition, by stacking a plurality of induction coils in the vertical direction, the plasma capacitance formed corresponding to the substrate processing surface is increased, thereby increasing the plasma density according to the processing area of the substrate.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of improving plasma uniformity.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치는 진공 상태에서 플라즈마 현상 등 물리적 또는 화학적 반응을 이용하여 기판을 세정,식각하거나,증착하는 등의 기판 처리를 수행하는 장치이다. 일반적으로 기판 처리 장치에 의한 기판 처리 공정은 기판 처리를 수행하기 위해 챔버 내에 반응가스가 주입되며,주입된 반응가스는 전원 인가에 의하여 챔버 내에 플라즈마를 형성하게 되고,챔버 내에 형성된 레디칼(radical) 등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면에서 기판 처리의 목적에 따라 식각되거나, 증착되는 등의 기판 처리가 수행된다.A substrate processing apparatus using plasma is an apparatus that performs substrate processing such as cleaning, etching, or depositing a substrate using a physical or chemical reaction such as a plasma phenomenon in a vacuum state. In general, in a substrate processing process by a substrate processing apparatus, a reaction gas is injected into a chamber to perform substrate processing, and the injected reaction gas forms a plasma in the chamber by applying power, and a radical or the like is formed in the chamber. Substrate processing, such as being etched or deposited, is performed on the surface of the substrate according to the purpose of the substrate processing by the plasma state material of the substrate.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 중,유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP)처리 장치는,전자를 가속시키는 원형(vortex) 전계를 생성하여 처리 기체를 이온화하고,플라즈마 방전을 유지하는 유도 자계를 통하여 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 장치이다.Among Inductively Coupled Plasma (ICP) processing apparatuses using plasma, the Inductively Coupled Plasma (ICP) processing apparatus generates a vortex electric field that accelerates electrons, ionizes a processing gas, and induces an inductive magnetic field that maintains plasma discharge. It is a device for generating a combined plasma.
보다 구체적으로 살펴보면,유도 결합 플라즈마 처리 장치는,내부 공간을 가지는 실린더형의 하우징,하우징 내부에 설치되며,내부에 처리 대상물인 기판이 안치되는 기판 안착대가 설치되고,내부로 공정가스가 분사되는 챔버, 하우징과 챔버 사이에 위치되며, 챔버의 외측 둘레를 따라 설치된 유도 코일을 포함한다. 이러한 기판 처리 장치에 의하면,유도 코일 및 기판 지지부에 RF 전원을 인가하면,공급되는 공정가스가 인가되는 전원에 의해 플라즈마화 된다. 그리고,챔버 내에 형성된 레디칼(radical)등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면에서 기판 처리의 목적에 따라 세정,식각되거나 증착되는 등의 기판 처리가 수행된다.In more detail, the inductively coupled plasma processing apparatus includes a cylindrical housing having an internal space, is installed inside a housing, and has a substrate seating stand on which a substrate to be processed is placed, and a chamber into which process gas is injected. And an induction coil positioned between the housing and the chamber and installed along the outer perimeter of the chamber. According to such a substrate processing apparatus, when RF power is applied to the induction coil and the substrate support portion, the process gas supplied is converted into plasma by the power applied thereto. Subsequently, substrate processing such as cleaning, etching, or depositing is performed on the surface of the substrate according to the purpose of the substrate treatment by a plasma state material such as radicals formed in the chamber.
한편,유도 코일에 의해 생성된 플라즈마는 기판 처리면의 연장 방향에 대해 균일도가 좋지 않은 문제가 있다. 즉,유도 코일에 의해 생성된 플라즈마는 그 전원 인가 위치 및 접지 위치에 의해,챔버 내부에서 기판의 중앙 영역에 대응하는 영역에서의 플라즈마 밀도와 기판의 에지 영역에 대응하는 영역에서의 플라즈마 밀도 차가 크도록 플라즈마가 형성된다. 다시 말하면,기판의 폭 방향과 대응하는 방향으로 플라즈마 밀도의 공간적 분포를 볼 때,크게는 기판의 중앙 영역과 에지 영역의 플라즈마 밀도의 차이가 크도록 형성된다. 이는 기판 처리면을 세정,식각 또는 증착하는 공정 시에,처리 균일도를 떨어뜨리는 요인이 된다.On the other hand, the plasma generated by the induction coil has a problem of poor uniformity with respect to the extending direction of the substrate processing surface. That is, the plasma generated by the induction coil has a large difference in plasma density in the region corresponding to the center region of the substrate and the plasma density in the region corresponding to the edge region of the substrate, due to its power supply position and ground position. Plasma is formed. In other words, when the spatial distribution of the plasma density is viewed in the direction corresponding to the width direction of the substrate, it is formed so that the difference between the plasma density of the center region and the edge region of the substrate is large. This is a factor that degrades the processing uniformity in the process of cleaning, etching or depositing the substrate processing surface.
또한,종래에는 플라즈마 용량을 높이기 위해,유도 코일로 인가되는 전원 파워를 증가시켰다. 그런데 이러한 방법의 경우,유도 코일이 과도하게 가열되어 열화에 의한 손상이 발생되며, 이에 따라 유도 코일의 성능 또는 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 문제가 발생된다.In addition, in order to increase the plasma capacity, the power source power applied to the induction coil was increased. However, in such a method, the induction coil is excessively heated to cause damage due to deterioration, thereby causing a problem of deterioration of the performance of the induction coil or the efficiency of plasma generation.
본 발명은 플라즈마 균일도가 향상된 기판 처리 장치를 제공한다.The present invention provides a substrate processing apparatus with improved plasma uniformity.
본 발명은 기판면적에서의 플라즈마 밀도 증가가 용이한 기판 처리 장치를 제공한다.The present invention provides a substrate processing apparatus that is easy to increase the plasma density in the substrate area.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 가지는 챔버; 및 각각이 상기 챔버의 외측 둘레를 감싸도록 권선된 형태이며,상기 챔버의 연장 방향으로 나열 배치된 복수의 유도 코일을 구비하는 코일부;를 포함하고, 상기 복수의 유도 코일은, 상기 챔버 내부에서,상기 기판의 중앙 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 에지형 유도 코일; 및 상기 챔버 내부에서,상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 센터 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 센터형 유도 코일;을 포함한다.A substrate processing apparatus according to the present invention includes a chamber having a substrate processing space; And coils each having a shape wound around the outer periphery of the chamber, the coil unit including a plurality of induction coils arranged in an extension direction of the chamber. The plurality of induction coils may be disposed within the chamber. An edge induction coil for forming a plasma such that a density of a region corresponding to an edge region of the substrate is relatively higher than that of a region corresponding to the center region of the substrate; And a center type induction coil forming a plasma in the chamber such that the density of the region corresponding to the center region of the substrate is relatively higher than that of the edge region corresponding to the substrate.
상기 에지형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결된 제 1 전원 공급 단자; 및 상기 센터형 유도 코일의 양 끝단 중,일 단에 연결된 제 2 전원 공급 단자;를 더 포함하고, 상기 에지형 유도 코일의 양 끝단인 일단 및 타단 각각은 접지되고, 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙이 접지된다.A first power supply terminal connected to the center of the length of the edge induction coil; And second power supply terminals connected to one end of both ends of the center induction coil, wherein one end and the other end of each of the edge induction coils are grounded, and the length of the center induction coil is grounded. The center of is grounded.
상기 에지형 유도 코일 및 센터형 유도 코일 각각의 길이는 교류 전원의 파장(λ) 길이의 (1/4) 배수이며, 상기 에지형 유도 코일의 길이가 상기 센터형 유도 코일의 길이에 비해 길다.The length of each of the edge type induction coil and the center type induction coil is a multiple of one quarter of the wavelength lambda length of the AC power source, and the length of the edge type induction coil is longer than the length of the center induction coil.
상기 코일부는, 상기 에지형 유도 코일에 비해,상기 센터형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 센터 강화형이거나, 상기 센터형 유도 코일에 비해,상기 에지형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 에지 강화형이다.The coil part may be a center reinforcement type in which the center type induction coil is disposed relatively adjacent to the substrate, or the edge type induction coil may be relative to the substrate, compared to the edge type induction coil. It is edge-reinforced arranged to be adjacent to each other.
상기 코일부는, 상기 센터형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 센터형 유도 코일이 상기 에지형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 센터 보강형이거나, 상기 에지형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 에지형 유도 코일이 상기 센터형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 에지 보강형이다.The coil part may include a plurality of center induction coils, and a center reinforcement type in which the plurality of center induction coils are disposed adjacent to the substrate in comparison with the edge induction coils, or the edge induction coils in plural numbers. The edge reinforcement type is provided, and the plurality of edge type induction coils are continuously disposed to be adjacent to the substrate as compared with the center type induction coil.
상기 제 1 전원 공급 단자는 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치되고, 상기 제 2 전원 공급 단자는 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치된다.The first power supply terminal extends in a direction perpendicular to a reference line corresponding to the extension direction of the edge type induction coil, and the second power supply terminal includes a reference line corresponding to the extension direction of the center induction coil. It is installed extending in the vertical direction.
상기 챔버 외측 둘레를 감싸도록 형성되며,접지된 하우징을 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각은 상기 하우징을 관통하도록 설치되며, 상기 하우징의 외측에 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 타단이 연결되는 진원 공급 부재가 설치된다.It is formed to surround the outer periphery of the chamber, and further comprising a grounded housing, each of the first and second power supply terminal is installed to penetrate the housing, the first and second power supply to the outside of the housing A circular supply member to which the other end of each terminal is connected is provided.
상기 하우징 중,상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각이 관통되는 부위에 설치되어,상기 하우징을 관통하는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 주위를 둘러싸는 절연 부재를 포함한다.The housing may include an insulation member disposed at a portion through which the first and second power supply terminals pass, and surrounding the first and second power supply terminals passing through the housing.
각각의 일단이 상기 에지형 유도 코일의 일단 및 타단에 연결되고,타단이 상기 하우징에 연결된 제 1 접지 단자; 및 일단이 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결되고,타단이 상기 하우징에 연결된다.A first ground terminal each end of which is connected to one end and the other end of the edge type induction coil, and the other end of which is connected to the housing; And one end is connected to the center of the length of the centered induction coil, the other end is connected to the housing.
상기 제 1 접지 단자가 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치되며, 상기 제 2 접지 단자가 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치된다.The first ground terminal extends to be perpendicular to the extending direction of the edge type induction coil, and the second ground terminal extends to be perpendicular to the extension direction of the center type induction coil.
상기 챔버의 일측에는 상기 기판이 이동하는 게이트 홀이 마련되고, 기판 처리 공정 시에 상기 챔버 내부에서 상기 게이트 홀과 대향하도록 위치되며,승하강 가능한 차단 부재를 포함한다.One side of the chamber is provided with a gate hole through which the substrate moves, and positioned to face the gate hole in the chamber during a substrate processing process, and includes a blocking member that can move up and down.
본 발명의 실시형태들에 따른 코일부에 의하면 플라즈마의 공간적 균일도가향상되며, 이에 따라 기판 처리 균일도가 향상되는 효과가 있다. 또한,복수의 유도 코일을 상하 방향으로 적층 설치함으로써 기판 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며, 이에 따라,기판의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다. 이에,종래와 같이 유도 코일로 인가되는 RF 파워(Power)를 증가시키지 않고도,용이하게 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 RF 파워 증가로 인한 불안정한 플라즈마 형성 및 유도 코일이 과도하게 가열되는 문제를 발생시키지 않으면서 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다.According to the coil unit according to the embodiments of the present invention, the spatial uniformity of the plasma is improved, thereby improving the substrate processing uniformity. In addition, by stacking a plurality of induction coils in the vertical direction, the plasma capacitance formed corresponding to the substrate processing surface is increased, thereby increasing the plasma density according to the processing area of the substrate. Thus, the plasma density can be easily increased without increasing the RF power applied to the induction coil. Therefore, plasma density can be improved without causing the problem of unstable plasma formation and excessive heating of the induction coil due to the increased RF power.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도
도 2는 플라즈마의 밀도를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 전원 공급부의 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 접지 단자와 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면
도 9는 하부 챔버 내부에서 게이트 홀에 이한 플라즈마의 공간적 불균일을 설명하기 위한 도면
도 10은 제 1 내지 제 4 실험예에 따른 코일부를 이용한 기판 식각 시의 식각 두께를 나타낸 그래프,도 11은 균일도 및 식각율을 나타낸 맵(map)1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the density of plasma
3 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a first exemplary embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a second exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a modification of the first embodiment;
6 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a modified example of the second embodiment;
7 is a view for explaining the connection and installation state of the coil unit and the power supply according to the embodiments of the present invention;
8 is a view for explaining the connection and installation state with the coil unit and the ground terminal according to embodiments of the present invention;
9 is a view for explaining the spatial nonuniformity of plasma after the gate hole in the lower chamber;
10 is a graph illustrating an etching thickness during substrate etching using coil parts according to the first to fourth experimental examples, and FIG. 11 is a map showing uniformity and etching rate.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중,동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고,도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며,도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms, and only the embodiments of the present invention make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. In the description, the same reference numerals are used to designate the same components, and the drawings may be partially exaggerated in size in order to accurately describe the embodiments of the present invention.
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것 으로,보다 상세하게는 플라즈마의 공간적 균일도를 향상시키고,플라즈마의 밀도 또는 용량 증가가 용이한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 그리고,실시예에 따른 기판 처리 장치는 보다 구체적으로,전자를 가속시키는 원형(vortex) 전계를 생성하여 처리 기체를 이온화하고,플라즈마 방전을 유지하는 유도 자계를 통해 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 유도 결합 플라즈마(inductively Coupled Plasma; ICP)를 발생시키는 장치로서 형성된 레디칼(radical)등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면에서 기판 처리의 목적에 따라 세정,식각되거나 증착되는 등의 기판 처리가 수행되는 장치이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate by using a plasma, and more particularly, to a substrate processing apparatus for improving spatial uniformity of plasma and easily increasing plasma density or capacity. And, the substrate processing apparatus according to the embodiment more specifically, inductively coupled plasma generating an inductively coupled plasma through an induction magnetic field that generates a vortex electric field to accelerate electrons and ionizes the processing gas and maintains plasma discharge. A substrate processing such as cleaning, etching or depositing is performed on a surface of a substrate in accordance with the purpose of processing the substrate by a plasma state material such as radical formed as a device for generating an inductively coupled plasma (ICP).
이하,도 1 내지 도 9를 참조하여,본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다. 도 21 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2
는 플라즈마의 밀도를 나타낸 그래프이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이고,도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이고,도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 전원 공급부의 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 접지 단자와 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 하부 챔버 내부에서 게이트 홀에 의한 플라즈마의 공간적 불균일을 설명하기 위한 도면이다.Is a graph showing the density of the plasma. 3 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a second embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a modification of the first embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view conceptually illustrating a coil unit according to a modification of the second embodiment. 7 is a view for explaining the connection and installation state of the coil unit and the power supply unit according to the embodiments of the present invention. 8 is a view for explaining the connection and installation state with the coil unit and the ground terminal according to the embodiments of the present invention. FIG. 9 is a diagram for explaining spatial nonuniformity of plasma due to a gate hole in a lower chamber.
도 1을 참조하면,본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100)의 외측 둘레에 설치된 하우징(200), 각각이 챔버(100)와 하우징(200) 사이에 위치되어,복층으로 이격 배치된 복수의 유도 코일(300a,300b)을 구비하는 코일부(300), 유도 코일(300a,300b)에 전원을 인가하는 제 1 전원 공급부(400)를 포함한다. 또한,기판 처리 장치는 챔버(100) 내에 설치되어,챔버(100) 내부로 기판 처리 공정을 위한 공정가스를 공급하는 공정가스 분사부(600), 챔버(100) 내부에서 공정가스 분사부(600)와 대향 위치되며,공정가스 분사부(600)와 대향하는 면에 기판(S)이 안착 지지되는 기판 지지부(700), 기판 지지부(700)에 전원을 인가하는 제 2 전원 공급부(900), 챔버(100)의 일부에 마련되어,기판(S)의 출입을 위해 개방 또는 폐쇄되는 게이트 홀(111), 챔버(100) 내부에서 기판 지지부(700)와 게이트 홀(111) 사이에 위치되며 승하강이 가능한 셔터(800)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber 100 having a substrate processing space, a
챔버(100)는 내부에 플라즈마의 생성이 가능하고,기판(S) 처리 공정 예컨대,식각 또는 박막 증착 공정 등을 수행할 수 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 실시예에 따른 챔버(100)는 내부에 공정가스 분사부(600)가 설치되는 상부 챔버(110)와,상부 챔버(110)의 하측에 위치하며, 내부에 기판 지지부(700)가 설치되는 하부 챔버(120)를 포함한다. 그리고,상부 챔버(110)와 하우징(200) 사이에서 코일부(300)가 설치된다.The chamber 100 has a cylindrical shape capable of generating plasma therein and having an inner space capable of performing a substrate S processing process, for example, an etching process or a thin film deposition process. Chamber 100 according to the embodiment is located in the
상부 챔버(110)는 내부 공간을 가지는 통 형상이며,예컨대,그 횡단면의 형상이 원형인 형상일 수 있다. 물론 상부 챔버(110)의 형상은 이에 한정되지 않고, 내부 공간을 가지는 다양한 통 형상 예컨대,직사각형,다각형,돔형 또는 실린더형의 통 형상일 수 있다. 이러한,상부 챔버(110)는 사파이어(sapphire), 석영(quartz),세라믹(ceramic)등의 재질로 제작될 수 있다.The
하부 챔버(120)는 상부 챔버(110)의 하측에 설치되는데,그 내부 공간이 상부 챔버(110)의 내부 공간과 연통되도록 설치된다. 이러한 하부 챔버(120)는 금속,세라믹,유리,폴리머 및 합성물을 포함하는 다양한 재료로 제조될 수 있고,그 형상은 어느 하나에 한정되지 않고,내부공간을 가지는 다양한 통 형상 예컨대, 직사각형,돔형,실린더형 등 다양한 통 형상으로 구성될 수 있다.The
공정가스 분사부(600)는 상부 챔버(110) 내 상측에 위치하도록 설치되어, 기판 처리를 위한 공정가스 예컨대,세정 가스,식각 가스 또는 증착 가스 등을 공급한다. 실시예에 따른 공정가스 분사부(600)는 상부 챔버(110)의 폭 방향으로 복수의 분사홀이 이격되어 나열 형성된 형상 예컨대,샤워헤드일 수 있으며,복수의 분사홀을 통해 공정가스가 기판(S)을 향해 분사된다. 그리고,식각용,세정용 또는 박막 증착용 공정가스와 함께 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 산소(02) 등의 불활성 가스와 반응성 가스가 공급될 수도 있다.The
기판 지지부(700)는 하부 챔버(120) 내부에 설치되어,공정가스 분사부(600)와 대향하는 면에 기판(S)을 안치기는 안착대(710),안착대(710)를 승하강 및 회전중 적어도 하나로 동작시키는 구동부(720)를 포함한다. 안착대(710)에는 RF 전원을 인가하는 제 2 전원 공급부(900)가 연결된다. 그리고,구동부(720)는 그 일단이 안착대(710)에 연결되도록 설치되며, 타단이 하부 챔버(120)의 하측 외부에 위치하도록 설치될 수 있다.The
실시예에 따른 기판 처리 장치는 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120) 사이에 다른 구조물을 배치하지 않고,상부 챔버(110)의 하측과 하부 챔버(120)의 상측이 상호 연통된 형태이다. 하지만,이에 한정되지 않고,공정가스 분사부(600)와 기판 지지부(700) 사이 즉,상부 챔버(110)와 하부 챔버(120) 사이에 분배판(미도시)이 더 설치될 수 있다. 분배판은 개구 형태의 복수의 홀이 상호 이격 설치된 형상으로,상술한 공정가스 분사부(600)와 유사한 형상일 수 있다. 그리고 분배판의 복수의 홀을 통해 상부 챔버(110) 내 플라즈마 및 공정가스가 통과되며,이에 따라 하부 챔버(120) 내에서 플라즈마 및 공정가스가 균일하게 분포될 수 있다.In the substrate treating apparatus according to the embodiment, the other structure is not disposed between the
하우징(200)은 내부 공간을 가지는 통 형상으로,그 내부에 상부 챔버(110)가 수용되도록 설치된다. 이때,적어도 하우징(200) 내 측벽이 상부 챔버(110)의 외주면의 측벽과 이격되도록 설치된다. 이에 하우징(200)과 상부 챔버(110)사이에 이격 공간이 마련되며,이 공간에 후술되는 코일부(300)가 설치된다. 실시예에 따른 하우징(200)은 도전성의 재료 예컨대,금속을 포함하는 재료로 형성되며,접지 된다.The
코일부(300)는 챔버(100) 내부에 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 수단으로,복층 또는 다단으로 설치된 복수의 유도 코일(300a,300b)을 포함한다. 복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 상부 챔버(110)의 외부에서,상기 상부 챔버(110)의 외측 둘레를 감싸도록 설치된다. 보다 구체적으로 설명하면,유도 코일(300a, 300b)은 상부 챔버(110)의 외측 측벽과,하우징(200) 내 측벽 사이의 이격 공간에 위치하며,상부 챔버(1l0)의 외부 측벽을 둘러싸도록 설치된다. 그리고,복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 라인(line) 형상의 와이어(wire)가 상부 챔버(110)의 외측 둘레를 따라 감듯이 올라가거나 내려가도록 형성된다. 즉,복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 라인(line) 형상의 와이어가 상부 챔버(110)의 외측 둘레를 감으면서,상부 챔버(110)의 상측 또는 하측 방향으로 연장되도록 형성된 나선형이다. 또한,유도 코일(300a, 300b)이 권선하면서 상하 방향으로 연장되는데 있어서,코일부(300)의 폭 방향의 일 지점을 중심으로 하여 형성된다. 이에, 폭 방향 중심 위치가 중첩되도록 상하 방향으로 연장 형성된 형태가 된다. 이에, 복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 라인 형상의 와이어가 상부 챔버(110)와 대응하는 형상으로 감긴 권선 코일이고,감긴 또는 권선된 형상이 상부 챔버(110)와 대응하는 형상 또는 원형일 수 있다. The coil unit 300 is a means for generating an inductively coupled plasma inside the chamber 100 and includes a plurality of
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 코일부(300)는 복수의 유도 코일(300a, 300b)을 포함하고,이들을 복층 즉,상하 방향으로 설치하는데, 복수의 유도 코일(300a, 300b)은 적어도 서로 다른 플라즈마 밀도 분포 특성을 가지는 2가지 타입의 유도 코일(300a, 300b)을 포함한다.As described above, the coil unit 300 according to the present invention includes a plurality of
먼저,기판(S)을 기준으로 한 플라즈마 밀도 분포에 대해 설명한다.First, the plasma density distribution based on the substrate S will be described.
처리하고자 하는 기판(S)의 처리면은 공정가스 분사부(600)와 대응하는 일면인 상부면과,측면을 포함할 수 있다. 그리고,기판(S)의 상부면은 폭 방향(또는 직경 방향)의 중심(C)과,상기 중심(C) 주위의 영역인 센터 영역(CA)과,센터 영역(CA)의 외측 영역인 에지 영역(EA1,EA2)으로 구분될 수 있다. 또한,에지 영역은 기판 상부면의 에지 영역(EA1,EA2) 뿐만아니라,기판 측면(EA3,EA4)을 포함할 수 있다. 그리고 이러한 기판(S)은 하부 챔버(120) 내에 설치된 안착대(710) 내에 안착되며, 안착대(710) 및 유도 코일(300a,300b)에 RF 전원이 인가되면,기판(S) 주위에 플라즈마가 생성된다. 즉,공정가스 분사부(600)와 대향하는 기판(S)의 상부면과,기판(S) 측면 주위에 플라즈마가 생성된다.The processing surface of the substrate S to be processed may include an upper surface, which is one surface corresponding to the process
이때,플라즈마는 도 2에 도시된 바와 같이,기판(S) 에지 영역(EA1,EA2, EA3, EA4)과 대응하는 영역과,기판(S) 센터 영역(CA)과 대응하는 영역 간에 플라즈마 밀도가 다를 수 있다. 예컨대,도 2의 A와 같이,기판(S)의 에지 영역(EA1,EA2, EA3, EA4)과 대응하는 영역의 플라즈마 밀도가 상대적으로 기판(S)의 센터 영역(CA)에 대응하는 영역의 플라즈마 밀도에 비해 높을 수 있으며,이러한 플라즈마 밀도 분포 형태를 '에지형 분포'라 명명한다. 반대로,도 2의 B와 같이, 기판(S)의 센터 영역(CA)과 대응하는 영역의 플라즈마 밀도가 기판(S)의 에지 영역(EA1,EA2, EA3, EA4)에 대응하는 영역에 비해 상대적으로 플라즈마 밀도가 높을 수 있으며, 이러한 플라즈마 밀도 분포 형태를 '센터형 분포'라 명명한다.At this time, the plasma has a plasma density between the region corresponding to the substrate S edge regions EA1, EA2, EA3, and EA4, and the region corresponding to the substrate S center region CA, as shown in FIG. 2. can be different. For example, as shown in FIG. 2A, the plasma density of the region corresponding to the edge regions EA1, EA2, EA3, and EA4 of the substrate S is relatively different from that of the center region CA of the substrate S. FIG. It may be higher than the plasma density, and this type of plasma density distribution is called an 'edge shape distribution'. On the contrary, as shown in FIG. 2B, the plasma density of the region corresponding to the center region CA of the substrate S is relative to the region corresponding to the edge regions EA1, EA2, EA3, and EA4 of the substrate S. As such, the plasma density may be high, and the type of the plasma density distribution is referred to as a 'central distribution'.
이러한 플라즈마의 에지형 분포 및 센터형 분포는 유도 코일(300a,300b)의전원 공급 연결 위치 및 접지 위치에 따라 달라진다.The edge type distribution and the center type distribution of the plasma depend on the power supply connection position and the ground position of the
플라즈마의 에지형 분포는 유도 코일의 연장 방향의 중앙에 RF 전원을 인가하고,양 끝단 즉,일단 및 타단을 접지 연결함으로써 구현한다. 이하에서는 플라즈마 밀도를 에지형 분포로 생성하는 유도 코일을 '에지형 유도 코일(300a)' 이라 명명한다. 또한,플라즈마의 센터형 분포는 유도 코일의 연장 방향의 중앙을 접지연결하고,유도 코일의 일단 및 타단 중 어느 하나 예컨대 일단에 전원을 인가함으로써 구현된다. 이하에서는 플라즈마 밀도를 센터형 분포로 생성하는 유도 코일을 '센터형 유도 코일(300b)' 이라 명명한다.The edge type distribution of the plasma is realized by applying RF power to the center of the extension direction of the induction coil, and grounding both ends, that is, one end and the other end. Hereinafter, the induction coil generating the plasma density in the edge type distribution is referred to as an 'edge
본 발명에 따른 코일부(300)는 동일한 또는 거의 유사한 형상의 복수의 유도코일(300a,300b)을 포함하는데,전원 인가 위치 및 접지 위치에 따라,적어도 어느 하나의 유도 코일은 에지형 유도 코일(300a)이 되고,적어도 다른 하나는 센터형 유도 코일(300b)이 된다. 이를 다른 말로 하면,본 발명의 실시예에 따른 코일부(300)는 에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일(300b)을 포함하며,에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일(300b)이 복층 또는 다단 구조로 설치된다. 이를 또 다른 말로 설명하면,코일부(300)는 서로 다른 밀도 분포를 가지는 2가지 형태의 유도 코일(300a,300b)이 복층으로 배치된 멀티(Multi) 타입의 코일부이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 코일부(300)가 설치되면,에지형 유도 코일(300a)에 의한 에지형 분포 타입의 플라즈마(도 2의 A)와,센터형 유도 코일(300b)에 의한 센터형 분포 타입의 플라즈마가 생성된다(도 2의 B). 그리고,본 발명에서는 에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일이 복층으로 병렬 배치됨으로써,에지형 분포와 센터형 분포가 융합 또는 합쳐짐에 따라,부족한 영역의 플라즈마 밀도를 채워준다. 즉,에지형 유도 코일(300a)에 의한 플라즈마 형성 영역에 있어서,상대적으로 밀도가 낮은 센터 영역은 센터형 유도 코일에 의한 센터 영역 플라즈마에 의해 보강 또는 보완된다. 반대로,센터형 유도 코일(300b)에 의한 플라즈마 형성 영역에 있어서,상대적으로 밀도가 낮은 에지 영역은 에지형 유도 코일(300a)에 의한 에지 영역 플라즈마에 의해 보강 또는 보완된다. 이러한 상호 보완에 의해 예컨대 도 2의 C와 같이 균일도가 향상된 플라즈마가 생성된다. 즉,하나의 유도 코일이 설치될 때에 비해 센터 영역과 에지 영역 간의 밀도 차이가 줄어들거나,최소화되어,플라즈마 밀도 균일도가 높은 플라즈마가 형성된다. 그리고 플라즈마 균일도 향상은 기판 처리면에 대해 처리 균일도를 높이는 요인이 된다. 또한,본 발명과 같이 복수의 유도 코일(300a,300b)을 상하 방향으로 적층 설치함으로써,기판(S) 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며,이에 따라,기판(S)의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다. 이에,종래와 같이 유도 코일(300a,300b)로 인가되는 RF 파워(Power)를 증가시키지 않고도, 용이하게 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 RF 파워 증가로 인한 불안정한 플라즈마 형성 및 유도 코일이 과도하게 가열되는 문제를 발생시키지 않으면서 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다.Coil unit 300 according to the present invention includes a plurality of induction coils (300a, 300b) of the same or almost similar shape, at least any one of the induction coil is an edge induction coil ( 300a), and at least the other one is a
실시예에 따른 코일부(300)는 에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일(300b)의 설치 위치에 따라 에지 강화형, 센터 강화형으로 설계할 수 있다. 즉,코일부(300)는 센터형 유도 코일(300b)과 에지형 유도 코일(300a)을 상하 방향으로 배치하는데 있어서,센터형 유도 코일(300b) 및 에지형 유도 코일(300a) 중 상대적으로 기판(S)과 인접한 위치에 어느 타입의 유도 코일이 설치되느냐에 따라 에지 강화형 또는 센터 강화형이 된다.The coil unit 300 according to the embodiment may be designed to be edge-reinforced or center-reinforced according to the installation position of the edge-
예컨대,기판(S)이 상부 챔버(110)의 하측에 위치하는 경우,도 3에 도시된 제 1 실시예와 같이,상측에 에지형 유도 코일(300a)이 위치하고,하측에 센터형 유도 코일(300b)이 위치하여, 에지형 유도 코일(300a)에 비해 센터형 유도 코일(300b)이 기판(S)과 인접하여 위치할 때,기판(S)의 센터 영역은 에지형 유도 코일(300a)에 의해 발생된 플라즈마에 비해,인접하여 위치된 센터형 유도 코일(300b)에 의해 발생된 플라즈마의 영향이 상대적으로 크며,이러한 코일부를 센터 강화형 코일부라 한다.For example, when the substrate S is located below the
반대로,도 4에 도시된 제 2 실시예와 같이,상측에 센터형 유도 코일(300b)이 위치하고,하측에 에지형 유도 코일(300a)이 위치하여, 센터형 유도 코일(300b)에 비해 에지형 유도 코일(300a)이 기판과 인접하여 위치한 경우,기판(S)의 에지 영역은 센터형 유도 코일(300b)에 의해 발생된 플라즈마에 비해,인접하여 위치된 에지형 유도 코일(300a)에 의해 발생된 플라즈마의 영향이 상대적으로 크며,이러한 코일부를 에지 강화형 코일부라 한다.On the contrary, as in the second embodiment shown in FIG. 4, the
상술한 센터 강화형(제 1 실시예) 및 에지 강화형(제 2 실시예) 각각의 코일부는 기판 처리 공정 조건,챔버(100) 내부의 환경에 등에 따라 어느 하나를 선택하여 설치할 수 있다.The coil part of each of the center reinforced type (first embodiment) and the edge enhanced type (second embodiment) described above may be selected and installed depending on the substrate processing process conditions, the environment inside the chamber 100, and the like.
그리고, 에지형 유도 코일(300a)의 경우 상술한 바와 같이, 중앙에 전원이 인가되고, 양 끝단이 접지됨에 따라, 에지형 유도 코일(300a)의 중앙 영역을 중심으로 서로 반대 방향의 전위를 형성한다. 이에, 에지형 유도 코일(300a)의 중앙 영역에 전계가 집중되며, 이에 따라 센터형 유도 코일(300b)에 비해 상대적으로 밀도가 높은 플라즈마가 형성된다. 그런데, 플라즈마 밀도가 너무 높을 경우, 기판이 손상되는 문제가 발생될 수 있다. 이에, 플라즈마의 공간적 균일도 향상, 플라즈마 밀도의 증가 및 기판 손상 방지를 모두 위해서는 제 1 실시예와 같이, 기판과 상대적으로 인접한 위치에 센터형 유도 코일이 배치되고, 상기 센터형 유도 코일(300b)에 비해 기판과 멀리 이격 되도록 에지형 유도 코일(300a)이 설치되는 센터 강화형 코일부를 사용하는 것이 바람직하다.As described above, in the case of the edge-
또한,제 1 실시예에 따른 센터 강화형 코일부 또는 제 2 실시예에 따른 에지 강화형 코일부를 설치하였어도,챔버(100) 내부의 환경,온도 등에 따라 균일도가 부족할 수 있다. 이에,예를 들어,플라즈마의 공간적 균일도 향상을 위해,기판(S)의 센터 영역과 대응한 영역에 플라즈마 밀도의 향상이 더 필요한 경우,도 5에 도시된 바와 같이,기판(S)과 인접한 방향으로 센터형 유도 코일(300b)이 연속하여 복수개로 설치되도록 구성하며, 이를 센터 보강형 코일부라 명명한다.In addition, even if the center reinforcement coil part according to the first embodiment or the edge reinforcement coil part according to the second embodiment is provided, uniformity may be insufficient depending on the environment, temperature, etc. inside the chamber 100. Thus, for example, in order to improve the spatial uniformity of the plasma, when further improvement of the plasma density is required in the region corresponding to the center region of the substrate S, as shown in FIG. 5, the direction adjacent to the substrate S is shown. The
다른 예로,플라즈마의 공간적 균일도 향상을 위해,기판(S)의 에지 영역과 대응한 영역에 플라즈마 밀도의 향상이 더 필요한 경우,도 6에 도시된 바와 같이,기판(S)과 인접한 방향으로 에지형 유도 코일(300a)이 연속하여 복수개로 설치되도록 구성하며, 이를 에지 보강형 코일부라 명명한다.As another example, in order to further improve the spatial uniformity of the plasma, when the plasma density is further improved in an area corresponding to the edge area of the substrate S, as shown in FIG. 6, the edge type is formed in the direction adjacent to the substrate S. The
실시예에 따른 제 1 전원 공급부(400)는 에지형 유도 코일(300a) 및 센터형 유도 코일(300b) 각각으로 교류(RF) 전원을 인가하며,이때 상술한 에지형 유도 코일(300a) 및 센터형 유도 코일(300b) 각각의 길이는 특별히 한정되지는 않으나,교류 전원의 파장(λ) 길이의 (1/4) 배수 예컨대, (1/2)λ, (1/4 )λ, 1λ 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 에지형 유도 코일의 길이가 상기 센터형 유도 코일의 길이에 비해 길다.The
제 1 전원 공급부(400)는 코일부(300)에 RF 전원을 인가하는 수단으로서, 실시예에 따른 제 1 전원 공급부(400)는 하우징(200)을 관통하도록 삽입 설치되어, 일단이 에지형 유도 코일(300a)의 중앙에 연결된 전원 공급 단자(이하,제 1 전원 공급 단자)와,하우징(200)을 관통하도록 삽입 설치되어,일단이 센터형 유도 코일(300b)의 중앙에 연결된 전원 공급 단자(이하,제 2 전원 공급 단자(420b)),하우징(200)의 외부에 위치하며, 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a, 420b) 각각의 타단이 연결된 전원 공급 부재(410)를 포함한다.The first
제 1 전원 공급 단자(420a)는 에지형 유도 코일(300a)에 RF 전원을 인가하는 수단으로서, 일단이 에지형 유도 코일(300a)의 연장 방향 또는 길이의 중앙에 연결되고,타단이 전원 공급 부재(410)와 연결된다. 그리고 제 1 전원 공급 단자(420a)는 에지형 유도 코일(300a)이 권선되는 방향과 교차하는 또는 직교하는 방향(예컨대, 상하 방향)과 나란한 기준선(SL)과 교차,보다 바람직하게는 수직을 이루도록 연장 형성 및 설치되어, 상기 에지형 유도 코일(300a)과 연결된다. 즉,제 1 전원 공급 단자(420a)는 그 연장 방향과 대응하는 단자 연장선(Ll)이 상술한 기준선(SL)과 교차,보다 바람직하게는 수직을 이루도록 설치된다. 실시예에 따른 에지형 유도 코일(300a)은 상부 챔버(10)의 외측 둘레 방향으로 감기면서, 상하 방향으로 연장 형성되므로,에지형 유도 코일(300a)의 상하 연장선과 나란한 또는 평행한 기준선(SL)에 대해 제 1 전원 공급 단자(420a)의 단자 연장선(Ll)이 교차 또는 직교하도록 연장 형성 및 설치된다.The first
또한,제 1 전원 공급 단자(420a)는 상술한 바와 같이 접지된 하우징(200)을관통하여 에지형 유도 코일(300a)과 연결되는데,제 1 전원 공급 단자(420a)와 하우징(200) 간의 전기적 단락을 위해,하우징(200)을 관통하는 제 1 전원 공급 단자(420a)의 주위를 둘러싸도록 절연성의 절연 부재(이하,제 1 절연 부재(430a))가설치된다. 즉,하우징(200)을 관통하도록 제 1 절연 부재(430a)가 삽입 설치되고,제 1 절연 부재(430a)를 관통하도록 제 1 전원 공급 단자(420a)가 삽입 설치된다.In addition, the first
제 2 전원 공급 단자(420b)는 센터형 유도 코일에 RF 전원을 인가하는 수단으로서,일단이 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향 또는 길이의 중앙에 연결되고,타단이 전원 공급 부재(410)와 연결된다. 이러한 제 2 전원 공급 단자(420b)는 제 1 전원 공급 단자(420a)와 동일한 형상 및 설치 구조를 가진다. 즉,제 2 전원 공급 단자(420b)는 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)과 교차 보다 바람직하게는 수직을 이루도록 연장 형성 및 설치되어 상기 센터형 유도 코일(300b)과 연결된다. 즉,제 2 전원 공급 단자(420b)는 그 연장 방향과 대응하는 단자 연장선(L2)이 상술한 기준선(SL)과 교차,보다 바람직하게는 수직을 이루도록 설치된다. 실시예에 따른 센터형 유도 코일(300b)은 상부 챔버(110)의 외측 둘레 방향으로 감기면서,상하 방향으로 연장 형성되므로,센터형 유도 코일(300b)의 상하 연장선과 나란한 또는 평행한 기준선(SL)에 대해 제 2 전원 공급 단자(420b)의 단자 연장선(L2)이 교차 또는 직교하도록 연장 형성 및 설치된다.The second
또한,제 2 전원 공급 단자(420b)는 상술한 바와 같이 접지된 하우징(200)을관통하여 센터형 유도 코일(300b)과 연결되는데,제 2 전원 공급 단자(420b)와 하우징(200) 간의 전기적 단락을 위해, 하우징(200)을 관통하는 제 2 전원 공급 단자(420b)의 주위를 둘러싸도록 절연성의 절연 부재(이하,제 2 절연 부재(430b))가설치된다. 즉,하우징(200)을 관통하도록 제 2 절연 부재(430b)가 삽입 설치되고, 제 2 절연 부재(430b)를 관통하도록 제 2 전원 공급 단자(420b)가 삽입 설치된다. 전원 공급 부재(410)는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)로 RF 전원을 인가하는 수단으로서,하우징(200)의 외부에 설치된다. 이를 위해,전원 공급 부재(410)의 일면에는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)의 타단이 연결되고,이면에는 매칭 박스 전원 출력 단자(440)가 연결될 수 있다. 그리고 매칭 박스 전원 출력 단자(440)는 매칭 박스(미도시)와 연결되고,매칭 박스는 RF 전원을 제공하는 전원 발생부(미도시)와 연결된다.In addition, the second
전원 공급 부재(410)는 전기가 흐를 수 있는 도전체로 이루어지며,예를 들어 금속을 포함하는 재료를 이용하여 이루어질 수 있다. 그리고,실시예에 따른 전원 공급 부재(410)는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)의 배치 방향과 대응하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 길이가 최소 제 1 전원 공급 단자(420a)와 제 2 전원 공급 단자(420b)간의 이격 거리 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 설명하면,실시예에 따른 전원 공급 부재(410)는 상하 방향으로 연장 형성되며, 그 상하 연장 길이가 적어도 제 1 전원 공급 단자(420a)와 제 2전원 공급 단자(420b) 간의 상하 방향 이격 거리 이상이 되도록 한다. 이는 전원 공급 부재(410)의 일면에 제 1 전원 공급 단자(420a)와 제 2 전원 공급 단자(420b)가 상하 이격되어 동시에 연결될 수 있도록 하기 위함이다.The
상술한 바와 같이,본 발명에 따른 제 1 전원 공급부(400)는 에지형 유도 코일(300a) 및 센터형 유도 코일(300b) 각각으로 전원을 인가하는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)가 상기 에지형 유도 코일(300a)및 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)에 대해 수직하는 방향으로 연장 형성 및 연결된다. 이는 하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)로 인한 전자 밀도 왜곡이 발생되지 않거나,줄이거나,최소화시켜, 플라즈마의 공간적 균일도를 향상시키기 위함이다.As described above, the first
만약,전원 공급 부재(410)가 하우징(200)과 상부 챔버(110)사이에 위치되고,여기에 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)가 연결된다면,상하 방향으로 길게 연장된 전원 공급 부재(410)에 의해 전자밀도의 공간적 분포의 차이가 발생된다. 즉,하우징(200)과 상부 챔버(110)사이 공간에서 전원 공급 부재(410) 주위에 전자밀도의 왜곡이 발생되며,이를 공간적 분포로 설명하면,전자밀도의 공간적 분포 형상이 찌그러진 형태가 된다. 그리고 이러한 전자 밀도의 왜곡은 플라즈마의 공간적 분포의 왜곡을 야기시키며,이에 따라 플라즈마가 기판(S)처리면에 대하여 불균일하게 발생되는 원인이 된다.If the
따라서, 본 발명에서는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)로 전원을 전달하는 전원 공급 부재(410)를 하우징(200)의 외부에 설치하고,제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420b)가 유도 코일(300a,300b)의 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 연장 설치되도록 한다. 이때,전원 공급 부재(410)는 하우징(200)의 외측에 위치하고 있기 때문에,하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 상기 전원 공급 부재(410)의 상하 연장 방향과,유도 코일(300a,300b)의 상하 연장 방향에서 상호 간섭되지 않는다. 그리고,하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)와 유도 코일(300a, 300b)이 각기 연결되나,제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a, 420b) 각각의 상하 연장 방향과,유도 코일(300a,300b)의 상하 연장 방향에서 상호 간섭되는 영역이 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a,420b)의 일단의 직경만큼으로 적다. 다시 말해,본 발명의 실시예에 따른 전원 공급부(400)는 비교예(전원 공급 부재가 하우징과 상부 챔버 사이에 위치되는 경우)에 비해 하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 유도 코일(300a,300b)과 간섭되는 영역이 작다. 따라서 전원 공급부(400)에 의한 플라즈마 왜곡 현상을 줄이거나 최소화시킬 수 있으며,이에 따라 플라즈마의 공간적 균일도가 향상된다.Therefore, in the present invention, the
상술한 바와 같이,에지형 유도 코일(300a)의 중앙에는 상술한 바와 같은 제 1 전원 공급 단자(420a)가 연결되고,도 8에 도시된 바와 같이,양 끝단인 일단 및 타단에는 접지 단자(이하,제 1 접지 단자(500a))가 연결된다. 즉,2개의 제 1 접지 단자(500a)가 마련되어,각각의 일단이 에지형 유도 코일(300a)의 일단 및 타단에 연결되고,타단이 접지된 하우징(200)에 연결된다. 실시예에 따른 제 1 접지 단자(500a)는 에지형 유도 코일(300a)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)에 대해 수직하도록 연장 형성 및 설치되는 것이 바람직하다.As described above, the first
또한,센터형 유도 코일(300b)의 양 끝단 중 어느 하나 예컨대,일단에는 상술한 바와 같은 제 2 전원 공급 단자(420b)가 연결되고,중앙에는 접지 단자(이하,제 2 접지 단자(500b))가 연결된다. 이때,제 2 접지 단자(500b)는 그 일단이 센터형 유도 코일(300b)의 중앙에 연결되고,타단이 접지된 하우징(200)에 연결된다. 실시예에 따른 제 2 접지 단자(500b)는 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)에 대해 수직하도록 연장 형성 및 설치되는 것이 바람직하다.In addition, any one of both ends of the center-type induction coil (300b), for example, the second
도 9를 참조하면,하부 챔버(120)에는 기판(S)이 하부 챔버(120) 내부로 장입되거나,처리가 종료된 기판(S)을 반출하는 게이트 홀(111)이 마련되며, 게이트 홀(111)의 내부와 하부 챔버(120)는 상호 연통되어 있다. 이때 게이트 홀(111)은 통상적으로 하부 챔버(120)로부터 외측 방향으로 더 돌출되도록 마련되는 것이 일반적이다. 이에,게이트 홀(111)이 설치된 하부 챔버(120)의 내부 공간의 형상을 개략적으로 보면,게이트 홀(111)이 위치된 방향에서 외측으로 더 돌출된 또는 외측으로 더 확장된 형상의 내부 공간을 가지게 된다. 이는 하부 챔버(120)의 내부 공간의 형상이 게이트 홀(111)이 위치된 영역에서 공간적 변화가 생김을 의미한다.Referring to FIG. 9, the
이에, 하부 챔버(120)의 내부 공간은 안착대(710)의 폭 방향 중심을 기준으로 양방향이 대칭되는 구조가 아니게 된다. 그리고,이러한 하부 챔버(120) 내부의 비대칭은 플라즈마를 비대칭으로 발생시키는 요인이 된다. 즉,도 9에 도시된 바와 같이, 안착대의 양 방향 중,게이트 홀(111)이 위치하지 않은 영역(도 9에서 좌측)에서의 플라즈마가 형성된 영역에 비해,게이트 홀(111)이 위치된 영역(도 9에서 우측)에서 플라즈마 형성된 영역이 넓다. 이에,플라즈마가 공간적으로 불균일하게 형성되므로,기판(S)처리 불균일을 초래하게 된다.Thus, the inner space of the
따라서, 본 발명에서는 게이트 홀(111)에 인한 영향을 줄이고,이로 인해 플라즈마 불균일 문제를 방지 또는 최소화하기 위하여,하부 챔버(120) 내부에서 게이트 홀(111)과 대응하는 위치에 셔터(800)를 설치한다. 셔터(800)는 하부 챔버(120) 내부에서 안착대(710)와 게이트 홀(111)사이에 마련된 차단 부재(810), 차단 부재(810)를 승하강 시키는 셔터 구동부(820)를 포함한다.Accordingly, in the present invention, in order to reduce the influence caused by the
차단 부재(810)는 상술한 바와 같이 안착대(710)와 게이트 홀(111) 사이에 마련되는데,보다 구체적으로는 하부 챔버(120)에서 게이트 홀(111)로 이어지는 영역에서,게이트 홀(111)의 전단에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고,차단 부재(810)는 적어도 게이트 홀(111)의 면적과 동일하거나, 그 보다 큰 면적을 가지도록 형성된다. 셔터 구동부(820)는 차단 부재(810)를 승하강시킬 수 있는 어떠한 수단이 사용되어도 무방하며,예를 들어 모터(motor)와 리니어 엑츄에이터(linear actuator)를 포함하는 수단일 수 있다.As described above, the blocking
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여,본 발명의 실시예에 따른 멀티형 코일부에 의한 플라즈마 균일도 향상에 대해 설명한다.Hereinafter, the plasma uniformity improvement by the multi-type coil unit according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
실험을 위하여, 동일 사이즈의 4개의 기판을 마련하고,각각에 동일한 종류의 박막을 동일한 두께로 형성한다. 그리고 제 1 및 제 2 실험예에 따른 코일부와,제 3 실험예에 따른 코일부를 적용하여 각각을 동일한 시간 동안 식각한다. 이때,제 1 실험예는 센터형 유도 코일만을 구비하는 코일부이고,제 2 실험예는 에지형유도 코일만을 구비하는 코일부이다. 그리고,제 3 실험예는 에지형 유도 코일과 센터형 유도 코일을 가지는 구조로,보다 상세하게는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터형 강화 코일부이다. For the experiment, four substrates of the same size are prepared, and the same kind of thin films are formed in the same thickness on each. Then, the coil parts according to the first and second experimental examples and the coil parts according to the third experimental example are applied to etch each for the same time. In this case, the first experimental example is a coil part having only a center type induction coil, and the second experimental example is a coil part having only an edge type induction coil. The third experimental example has a structure having an edge type induction coil and a center type induction coil, and more specifically, a center type reinforcing coil part according to the first embodiment of the present invention.
상술한 제 1 및 제 2 실험예에 따른 코일부 및 제 3 실험예에 따른 코일부를 각각 적용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 식각 처리하였을 때,기판의 영역 또는 위치 별 식각된 두께를 나타내면,예컨대 도 10과 같으며,식각된 두께에 따라 서로 다른 색으로 표현하여 나타낸 것(map)이 도 11 이다. 도 11에서 균일도(%)는 식각된 두께 편차를 의미하는 것으로,그 값(%)이 클수록 균일도가 좋지 않은 것을 의미한다.When the substrate is etched using the substrate processing apparatus to which the coil unit according to the first and second experimental examples and the coil unit according to the third experimental example are applied, respectively, the thickness of the substrate or the position is etched. For example, as shown in FIG. 10, and the map represented by different colors according to the etched thickness is illustrated in FIG. 11. In FIG. 11, the uniformity (%) means the etched thickness deviation, and the larger the value (%), the worse the uniformity.
이때,폭이 300mm인 기판에 있어서,양 끝단 중 일단을 0mm 지점,타단을 300mm 지점으로 정의한다. 그리고,이때 300mm의 중심인 150mm의 지점이 중심 지점이 된다.At this time, in a substrate having a width of 300 mm, one end of both ends is defined as a 0 mm point and the other end is defined as a 300 mm point. Then, the point of 150 mm, which is the center of 300 mm, becomes the center point.
제 1 및 제 2 실험 예에 따른 코일부 및 제 3 실험 예에 따른 코일부 각각에 의해 식각 처리된 기판에 대해서 동일한 영역에서 식각된 두께를 측정하였다. 이는 식각 처리의 두께와 식각 공정 후에 두께 차를 통해 산출할 수 있다. The thickness etched in the same region of the substrate etched by the coil unit according to the first and second experimental examples and the coil unit according to the third experimental example was measured. This may be calculated through the thickness difference of the etching process and the thickness after the etching process.
이때,기판 처리면인 기판의 상부면 중 3개의 영역에 대해 측정하였는데,제 1 영역은 예컨대,100mm 지점 주위의 영역으로서,보다 상세히 설명하면,100mm 지점과,100mm 지점으로부터 일측 및 타측 방향 각각으로 소정거리 이격된 지점까지의 영역일 수 있다. 마찬가지로 제 2 영역은 예를 들어,200mm 지점 주위의 영역으로서, 보다 상세히 설명하면,200mm 지점과,200mm 지점으로부터 일측 및 타측 방향 각각으로 소정거리 이격된 지점까지의 영역일 수 있다. 여기서 제 1 영역 및 제 2 영역은 기판의 센터 영역에 포함하는 영역이다. 마찬가지로 제 3 영역은 기판의 에지 영역에 해당하는 297mm 지점 주위의 영역으로서,보다 상세히 설명하면,297mm 지점과,297mm 지점으로부터 일 측 및 타측 방향 각각으로 소정거리 이격된 지점까지의 영역일 수 있다.In this case, three areas of the upper surface of the substrate, which is the substrate processing surface, were measured. For example, the first area is an area around the 100 mm point, and in more detail, the 100 mm point and the 100 mm point in one side and the other direction, respectively. It may be an area up to a point separated by a predetermined distance. Similarly, the second area may be, for example, an area around a 200 mm point, and in more detail, may be a 200 mm point and an area from a 200 mm point to a point spaced a predetermined distance in each of one side and the other direction. Here, the first region and the second region are regions included in the center region of the substrate. Similarly, the third region may be a region around a 297 mm point corresponding to an edge region of the substrate. More specifically, the third region may be a 297 mm point and an area from a 297 mm point to a point spaced a predetermined distance in each of one side and the other direction.
도 10을 참조하면,제 1 실험예의 경우,제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 대략 3000Å 이지만,제 3 영역에서 식각된 두께는 1500Å 로서,제 1 및 제 2 영역에서의 식각된 두께가 제 3 영역에서의 식각된 두께에 비해 두껍고,그 편차가 크다. 그리고 도 11을 보더라도,제 1 실험예의 경우,센터 영역과 에지 영역간의 식각된 두께 편차가 큼을 확인할 수 있으며, 식각된 두께에 대한 균일도(%)가 30.85%로 나쁘다. 이는 제 1 실험예의 경우,센터형 유도 코일만을 구비하는 코일부로서, 기판의 센터 영역의 플라즈마 밀도가 에지 영역에 비해 높고,그 차이가 큰 센터형 분포를 나타내기 때문이다.Referring to FIG. 10, in the case of the first experimental example, the thickness etched in the first region and the second region is approximately 3000 μs, and the thickness etched in the third region is 1500 μm, and the thickness etched in the first and second regions Is thicker than the etched thickness in the third region, and the deviation is large. 11, in the case of the first experimental example, the etched thickness deviation between the center region and the edge region was large, and the uniformity (%) of the etched thickness was bad as 30.85%. This is because, in the case of the first experimental example, the coil part including only the center type induction coil has a higher plasma density in the center area of the substrate than the edge area, and shows a large center type distribution.
또한,제 2 실험예의 경우,제 1 영역에서 식각된 두께는 대략 1200Å 내외,제 2 영역에서 식각된 두께는 1500Å 내외,제 3 영역에서 식각된 두께는 2000Å 이상 3000Å 이하이며,이때,제 3 영역 중 일부 위치에서는 식각된 두께의 최대값이 거의 3000Å 이다. 이렇듯 제 2 실험예의 경우,제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께에 비해 제 3 영역에서 식각된 두께가 두꺼우며,그 편차가 크다. 그리고 도 11을 보면,제 2 실험예의 경우,센터 영역과 에지 영역 간의 식각된 두께 편차가 큼을 확인할 수 있으며, 식각된 두께에 대한 균일도(%)도가 제 1 실험예에 비해 큰 43.22%를 가져, 균일도가 나쁨을 확인할 수 있다. 이는 제 2 실험예의 경우,에지형 유도 코일만을 구비하는 코일부로서,기판의 에지 영역의 플라즈마 밀도가 센터 영역에 비해 높고,그 차이가 큰 에지형 분포를 나타내기 때문이다.In addition, in the case of the second experimental example, the thickness etched in the first region is about 1200 kPa, the thickness etched in the second region is about 1500 kPa, the thickness etched in the third region is 2000 kPa or more and 3000 kPa or less. In some of the locations, the maximum value of the etched thickness is nearly 3000
반면,제 3 실험예에 따른 코일부를 이용하여 식각 처리하는 경우,제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 2500Å 내외이고,제 3 영역에서 식각된 두께는 2500Å 내지 4000Å 이다. 그리고 도 11을 참조하면,에지 영역 중 일부 영역을 제외하면,제 1 및 제 2 실험예에 비해 식각된 두께 편차가 작으며,균일도가 향상되었음을 알 수 있다. 여기서,제 3 영역 중 일부 영역(도 1의 D 영역)에서 식각된 두께가 2500Å 초과, 4000Å 이하로 식각되어, 다른 영역에 비해 식각된 두께가 두꺼운데,이는 하부 챔버에 마련된 게이트 홀에 의한 것이다.On the other hand, when the etching process using the coil unit according to the third experimental example, the thickness etched in the first region and the second region is about 2500 kPa, the thickness etched in the third region is 2500 kPa to 4000 kPa. And, referring to Figure 11, except for some of the edge region, compared to the first and second experimental examples, the etched thickness variation is smaller, it can be seen that the uniformity is improved. Here, the thickness etched in some of the third regions (region D of FIG. 1) is etched to more than 2500 Pa and 4000 Pa or less, and the etched thickness is thicker than the other areas, which is due to the gate hole provided in the lower chamber. .
따라서,하부 챔버(120)와 게이트 홀(111)사이에 차단 부재(810)를 설치한 후에 동일한 조건으로 식각 공정을 실시하였으며,이것이 도 10의 제 4 실험예이다. 도 10의 제 4 실험예를 보면,제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 대략 2300Å 내외이고,제 3 영역에서 식각된 두께는 2300Å 내지 2500Å 이다. 이로부터, 차단 부재의 설치를 통해 게이트 홀에 의한 플라즈마 불균일 문제가 최소화 되었음을 확인할 수 있다. 또한,제 4 실시예의 경우,제 1 영역,제 2 영역 및 제 3 영역 각각에서 식각된 두께 간의 편차가 제 1 및 제 2 실험예에 비해 현저히 작음을 알 수 있으며(도 10 및 도 11 참조). 균일도(%) 역시 제 1 내지 제 3 실험예에 비해 현저히 작음을 확인할 수 있다. 이로부터,본 발명의 실시예에 따른 코일부를 적용할 경우,플라즈마 균일도가 향상됨을 알 수 있다.Therefore, after the blocking
이하에서는 도 12을 참조하여,본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 멀티형 코일부에 의한 플라즈마 균일도 및 균일도 향상에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 12, the plasma uniformity and the uniformity improvement by the multi-type coil unit according to the embodiment and the modification of the present invention will be described.
실험을 위하여, 동일 사이즈의 3개의 기판을 마련하고,각각에 동일한 종류의 박막을 동일한 두께로 형성한다. 그리고 제 1 내지 제 3 실험예에 따른 코일부를 적용하여 각각을 동일한 시간 동안 식각한다. 이때 제 1 실험예는 3 개의 센터형 센터형 유도 코일을 마련하고,이를 상하 방향으로 배치한 코일부이고,제 2 실험예는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 강화형 코일부이며,제 3 실험예는 제 1 실시예의 변형예에 따른 센터 보강형 코일부이다. 상술한 제 1 내지 제 3 실험예에 따른 코일부 각각 적용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 식각 처리하였을 때 기판의 영역 또는 위치 별 식각된 두께를 나타내면,예컨대 도 12와 같다.For the experiment, three substrates of the same size are prepared, and the same kind of thin films are formed in the same thickness on each. And each of the coils are etched for the same time by applying the coil unit according to the first to third experimental examples. In this case, the first experimental example is provided with three centered center induction coils, the coil unit arranged in the vertical direction, the second experimental example is the center reinforced coil unit according to the first embodiment of the present invention, Experimental example 3 is a center reinforcement coil part according to a modification of the first embodiment. When etching the substrate using the substrate processing apparatus to which each of the coil units according to the first to third experimental examples described above is etched, the etched thickness according to the region or position of the substrate is shown, for example, as shown in FIG. 12.
제 1 내지 제 3 실험예에 따라 식각 처리된 기판에 대하여 식각된 두께를 측정하는데,3 개의 기판에 대하여,앞에서 상술한 동일한 영역 제 1 영역,제 2 영역 및 제 3 영역 각각에서 식각된 두께를 측정하였다.The thickness etched with respect to the substrate etched according to the first to the third experimental example is measured. For the three substrates, the thickness etched in each of the same region, the first region, the second region, and the third region, described above, is measured. Measured.
도 12를 참조하면,제 1 실험예의 경우,제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 대략 2800Å 이지만,제 3 영역에서 식각된 두께는 1700Å로서,제 1 및 제 2 영역에서의 식각된 두께가 제 3 영역에서의 식각된 두께에 비해 두껍고,그 편차가 상당히 크다. 그러나,제 2 실험예의 경우,제 1 영역 내지 제 3 영역에서 식각된 두께는 대략 2200Å 내외로서,상기 제 1 영역 내지 제 3 영역에서 식각된 두께의 편차가 작다. 즉,기판의 센터 영역과 에지 영역 간의 플라즈마 밀도 균일도가 좋다.Referring to FIG. 12, in the case of the first experimental example, the thickness etched in the first region and the second region is about 2800
또한,제 3 실험예의 경우,제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께가 대략 2800Å 내외이며,제 3 영역에서 식각된 두께는 대략 2000Å 내지 2800Å 이다. 이러한 제 3 실험예의 식각 두께 결과 편차는 제 1 실험예에 비해 작으며,이를 통해,제 3 실험예 코일부에 따른 플라즈마의 균일도가 제 1 실험예에 비해 좋음을 알 수 있다. 그리고,도 12의 제 1 내지 제 3 실험예 각각의 식각 두께 균일도는 대략 28.6%, 6.4%, 13.8%로서,이를 통해,본 발명의 제 1 실시예(제 2 실험예)및 변형예(제 3 실험예)에 따른 코일부의 사용시에 비교예(제 1 실험예)에 비해 플라즈마 균일도가 좋음을 알 수 있다.In addition, in the third experimental example, the thickness etched in the first region and the second region is about 2800 kPa, and the thickness etched in the third region is about 2000 kPa to 2800 kPa. The deviation of the etching thickness result of the third experimental example is smaller than that of the first experimental example, and through this, it can be seen that the uniformity of the plasma according to the coil part of the third experimental example is better than that of the first experimental example. And, the etching thickness uniformity of each of the first to third experimental examples of Figure 12 is approximately 28.6%, 6.4%, 13.8%, through which the first embodiment of the present invention (second experimental example) and the modified example (the It can be seen that the plasma uniformity is better than that of the comparative example (first experimental example) when using the coil unit according to Experimental Example 3).
또한,제 1 실시예(제 2 실험예)와 변형예(제 3 실험예)를 비교하면,에지 강화형 코일부인 변형예(제 3 실험예)를 사용할 경우,식각된 두께가 제 1 실시예(제 2 실험예)에 비해 높으며,이를 통해 강화형 코일부인 변형예(제 3 실험예)가 제 1 실시예(제 2 실험예)에 비해 식각 속도,식각율이 높음을 알 수 있다. 이와 같이,본 발명의 실시형태들에 따른 코일부에 의하면,플라즈마의 공간적 균일도가 향상되며,이에 따라 기판 처리 균일도가 향상되는 효과가 있다. 또한,복수의 유도 코일(300a,300b)을 상하 방향으로 적층 설치함으로써, 기판(S) 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며,이에 따라,기판(S)의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다. 이에,종래와 같이 유도 코일(300a,300b)로 인가되는 RF 파워(Power)를 증가시키지 않고도,용이하게 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 RF 파워 증가로 인한 불안정한 플라즈마 형성 및 유도 코일이 과도하게 가열되는 문제를 발생시키지 않으면서 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다.Further, comparing the first embodiment (second experimental example) and the modified example (third experimental example), in the case of using the modified example (third experimental example) which is an edge-reinforced coil part, the etched thickness is the first embodiment. It is higher than the (Experimental Example 2), through which it can be seen that the modified example (Third Experimental Example), which is the reinforced coil part, the etching rate and the etching rate are higher than the first embodiment (Second Experimental Example). Thus, according to the coil unit according to the embodiments of the present invention, the spatial uniformity of the plasma is improved, thereby improving the substrate processing uniformity. In addition, by stacking the plurality of
100: 챔버
1l0: 상부 챔버 120: 하부 챔버
200: 하우징 300: 코일부
300a: 에지형 유도 코일 300b: 센터형 유도 코일
410: 전원 공급 부재 420a: 제 1 전원 공급 단자
420b: 제 2 전원 공급 단자100: chamber
110: upper chamber 120: lower chamber
200: housing 300: coil part
300a:
410:
420b: second power supply terminal
Claims (10)
각각이 라인 형상의 와이어가 상기 챔버의 외측 둘레를 감싸도록 권선된 형태이며,상기 챔버의 외측에 배치된 복수의 유도 코일을 구비하는 코일부;
상기 챔버 외측 둘레를 감싸도록 형성되며,접지된 하우징;
을 포함하고,
상기 복수의 유도 코일은,
상기 챔버 내부에서,상기 기판의 중앙 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 에지형 유도 코일; 및
상기 챔버 내부에서,상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 센터 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 센터형 유도 코일;
을 포함하고,
상기 에지형 유도 코일과 상기 센터형 유도 코일이 상기 챔버의 외측에서 상하 방향으로 이격되어 다단으로 나열 배치되며,
상기 에지형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결되며, 상기 하우징을 관통하도록 설치된 제 1 전원 공급 단자;
상기 센터형 유도 코일의 양 끝단 중,일 단에 연결되며, 상기 하우징을 관통하도록 설치된 제 2 전원 공급 단자;
상기 하우징 중,상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각이 관통되는 부위에 설치되어,상기 하우징을 관통하는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각이 관통되게 삽입 설치되는 절연 부재; 및
상기 하우징의 외측에서 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자의 배치 방향인 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 제 1 전원 공급 단자와 제 2 전원 공급 단자 간의 이격 거리 이상의 길이를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 타단이 연결되는 전원 공급 부재;
를 더 포함하며,
상기 에지형 유도 코일의 양 끝단인 일단 및 타단 각각은 접지되고, 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙이 접지되며,
상기 제 1 전원 공급 단자는 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치되고,
상기 제 2 전원 공급 단자는 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치된 기판 처리 장치.A chamber having a substrate processing space; And
A coil portion each of which a line-shaped wire is wound around the outer circumference of the chamber, the coil portion having a plurality of induction coils disposed outside the chamber;
A housing that is formed to surround the outside of the chamber and is grounded;
Including,
The plurality of induction coils,
An edge induction coil forming a plasma in the chamber so that the density of a region corresponding to an edge region of the substrate is relatively higher than a region corresponding to a central region of the substrate; And
A center induction coil in the chamber, the plasma induction coil forming a plasma such that a density of a region corresponding to the center region of the substrate is relatively higher than that of an edge region corresponding to the substrate;
Including,
The edge-type induction coil and the center-type induction coil are arranged in multiple stages spaced apart from the outside in the vertical direction,
A first power supply terminal connected to a center of a length of the edge induction coil and installed to penetrate the housing;
Second power supply terminals connected to one end of both ends of the center induction coil and installed to penetrate the housing;
An insulation member installed in a portion of the housing through which the first and second power supply terminals penetrate, and inserted into each of the first and second power supply terminals penetrating through the housing; And
It extends in the vertical direction, which is an arrangement direction of the first and second power supply terminal from the outside of the housing, has a length greater than the separation distance between the first power supply terminal and the second power supply terminal, the first and second A power supply member to which the other end of each of the two power supply terminals is connected;
More,
One end and the other end of each end of the edge induction coil is grounded, and the center of the length of the center induction coil is grounded,
The first power supply terminal is formed extending in a direction perpendicular to the reference line corresponding to the extension direction of the edge induction coil,
And the second power supply terminal extends in a direction perpendicular to a reference line corresponding to an extension direction of the center induction coil.
상기 에지형 유도 코일 및 센터형 유도 코일 각각의 길이는 교류 전원의 파장(λ) 길이의 (1/4) 배수이며,
상기 에지형 유도 코일의 길이가 상기 센터형 유도 코일의 길이에 비해 긴 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
The length of each of the edge type induction coil and the center type induction coil is a multiple of (1/4) of the wavelength (λ) length of the AC power source,
And a length of the edge induction coil is longer than a length of the center induction coil.
상기 코일부는,
상기 에지형 유도 코일에 비해,상기 센터형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 센터 강화형이거나,
상기 센터형 유도 코일에 비해,상기 에지형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 에지 강화형인 기판 처리 장치.The method according to claim 3
The coil unit,
Compared to the edge induction coil, the center induction coil is a center reinforcement type disposed to be relatively adjacent to the substrate,
Compared with the said center induction coil, the said edge type induction coil is an edge reinforced type arrange | positioned so that it may be relatively adjacent to the said board | substrate.
상기 코일부는,
상기 센터형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 센터형 유도 코일이 상기 에지형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 센터 보강형이거나,
상기 에지형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 에지형 유도 코일이 상기 센터형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 에지 보강형인 기판 처리 장치.The method according to claim 4,
The coil unit,
The center induction coil is provided in plural, wherein the plurality of center induction coils are center reinforcement type which are continuously disposed to be adjacent to the substrate as compared to the edge induction coil,
A plurality of edge induction coils are provided, wherein the plurality of edge induction coils are edge reinforcement type which are continuously arranged to be adjacent to the substrate as compared with the center induction coil.
각각의 일단이 상기 에지형 유도 코일의 일단 및 타단에 연결되고,타단이 상기 하우징에 연결된 제 1 접지 단자; 및
일단이 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결되고,타단이 상기 하우징에 연결된 제 2 접지 단자;
를 포함하고,
상기 제 1 접지 단자가 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치되며,
상기 제 2 접지 단자가 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치된 기판 처리 장치.The method according to any one of claims 3 to 5,
A first ground terminal each end of which is connected to one end and the other end of the edge type induction coil, and the other end of which is connected to the housing; And
A second ground terminal having one end connected to the center of the length of the center induction coil and the other end connected to the housing;
Including,
The first ground terminal is extended to be perpendicular to the extending direction of the edge induction coil,
And the second ground terminal is extended so as to be perpendicular to the extending direction of the center induction coil.
상기 챔버의 일측에는 상기 기판이 이동하는 게이트 홀이 마련되고,
기판 처리 공정 시에 상기 챔버 내부에서 상기 게이트 홀과 대향하도록 위치되며,승하강 가능한 차단 부재를 포함하는 기판 처리 장치.The method according to any one of claims 3 to 5,
One side of the chamber is provided with a gate hole to move the substrate,
And a blocking member positioned to face the gate hole in the chamber during a substrate processing process and capable of being lowered and lowered.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160132935A KR102026880B1 (en) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | Substrate processing apparatus |
TW106133967A TW201826329A (en) | 2016-10-13 | 2017-10-02 | Substrate processing apparatus |
CN201710946840.0A CN107946162A (en) | 2016-10-13 | 2017-10-12 | Substrate-treating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160132935A KR102026880B1 (en) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | Substrate processing apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180040957A KR20180040957A (en) | 2018-04-23 |
KR102026880B1 true KR102026880B1 (en) | 2019-09-30 |
Family
ID=61935185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160132935A KR102026880B1 (en) | 2016-10-13 | 2016-10-13 | Substrate processing apparatus |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102026880B1 (en) |
CN (1) | CN107946162A (en) |
TW (1) | TW201826329A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111508802B (en) * | 2020-04-22 | 2023-10-13 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Reaction chamber and etching method thereof |
CN114899074A (en) * | 2022-07-07 | 2022-08-12 | 北京芯士联半导体科技有限公司 | Plasma processing apparatus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020047116A1 (en) | 1997-11-26 | 2002-04-25 | Vikram Pavate | Coil for sputter deposition |
JP2003077893A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Kem Kk | Plasma reactor |
KR100800396B1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-02-01 | 주식회사 유진테크 | Inductively coupled plasma antenna and plasma generating apparatus for using the same |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5540824A (en) * | 1994-07-18 | 1996-07-30 | Applied Materials | Plasma reactor with multi-section RF coil and isolated conducting lid |
US6054013A (en) * | 1996-02-02 | 2000-04-25 | Applied Materials, Inc. | Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density |
EP1118095B1 (en) | 1998-09-30 | 2015-02-25 | Oerlikon Advanced Technologies AG | Vacuum treatment chamber and method for treating surfaces |
KR100999583B1 (en) * | 2008-02-22 | 2010-12-08 | 주식회사 유진테크 | Apparatus and method for processing substrate |
US8604697B2 (en) * | 2009-12-09 | 2013-12-10 | Jehara Corporation | Apparatus for generating plasma |
KR20110065275A (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-15 | (주)제이하라 | Apparatus for generating plasma |
KR20120004040A (en) * | 2010-07-06 | 2012-01-12 | 삼성전자주식회사 | Plasma generating apparatus |
KR20140140804A (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-10 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
-
2016
- 2016-10-13 KR KR1020160132935A patent/KR102026880B1/en active IP Right Grant
-
2017
- 2017-10-02 TW TW106133967A patent/TW201826329A/en unknown
- 2017-10-12 CN CN201710946840.0A patent/CN107946162A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020047116A1 (en) | 1997-11-26 | 2002-04-25 | Vikram Pavate | Coil for sputter deposition |
JP2003077893A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Kem Kk | Plasma reactor |
KR100800396B1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-02-01 | 주식회사 유진테크 | Inductively coupled plasma antenna and plasma generating apparatus for using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201826329A (en) | 2018-07-16 |
CN107946162A (en) | 2018-04-20 |
KR20180040957A (en) | 2018-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11476093B2 (en) | Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection | |
KR100486712B1 (en) | Inductively coupled plasma generating apparatus with double layer coil antenna | |
US7837826B2 (en) | Hybrid RF capacitively and inductively coupled plasma source using multifrequency RF powers and methods of use thereof | |
KR100394484B1 (en) | Piasma processing method and apparatus | |
US20050093460A1 (en) | Helical resonator type plasma processing apparatus | |
US20120248066A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
TWI657477B (en) | Methods and apparatus for adjusting or controlling process rate uniformity across a substrate within a plasma chamber | |
KR20000057263A (en) | Method and apparatus for producing a uniform density plasma above a substrate | |
TW201712725A (en) | Remote plasma and electron beam generation system for a plasma reactor | |
KR102026880B1 (en) | Substrate processing apparatus | |
KR100800396B1 (en) | Inductively coupled plasma antenna and plasma generating apparatus for using the same | |
KR101939277B1 (en) | Substrate processing apparatus | |
US20040182319A1 (en) | Inductively coupled plasma generation system with a parallel antenna array having evenly distributed power input and ground nodes | |
US20150279623A1 (en) | Combined inductive and capacitive sources for semiconductor process equipment | |
KR101123004B1 (en) | Plasma processing apparatus | |
KR100785404B1 (en) | Inductively coupled plasma antenna, apparatus and method for treating substrates using the same | |
CN112071734A (en) | Insulating material window, manufacturing method thereof and inductively coupled plasma processing device | |
KR100603286B1 (en) | Antenna having multiple central axix and inductively coupled plasma generating apparatus applying the same | |
KR20040021809A (en) | Inductively coupled plasma generating apparatus having antenna with different cross sections | |
KR20070121395A (en) | Inductively coupled plasma antenna | |
KR20090021913A (en) | Susceptor having inductively coupled plasma source and plasma process chamber | |
KR20050059858A (en) | Power supply system comprising a plurality of electrode blocks | |
KR20080058626A (en) | Inductively coupled plasma antenna, apparatus and method for treating substrates using the same | |
KR20080058625A (en) | Apparatus for treating substrates | |
KR20070041650A (en) | Gap-fill method using high density plasma chemical vapor deposition apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |