KR102055371B1 - 유도결합 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 상측에 개구부가 형성된 챔버본체와; 상기 챔버본체와 함께 처리공간을 형성하도록 상기 개구부를 복개하는 하나 이상의 유전체와; 상기 챔버본체에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대와; 상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스분사부와; 상기 유전체의 상측에 설치되어 상기 처리공간에 유도전계를 형성하는 안테나부를 포함하며, 상기 안테나부는 제1단부가 RF전원과 연결되고 제2단부가 접지와 연결되며 서로 인접하여 설치되는 복수의 도전체들을 가지는 하나 이상의 도전체군을 포함하며, 상기 도전체군의 복수의 도전체들은 서로 인접하여 설치된 도전체들이 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 유도전계 플라즈마 처리장치를 개시한다.

Description

유도결합 플라즈마 처리장치{Inductively coupled plasma processing apparatus}
본 발명은 유도결합 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
유도결합 플라즈마 처리장치는 증착공정, 식각공정 등 기판처리를 수행하는 장치로서, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와 챔버본체의 천정에 유전체를 설치하고 유전체의 상측에 고주파(RF) 안테나를 설치하여 안테나에 전원을 인가하여 처리공간에 유도전계를 형성하고 유도전계에 의하여 처리가스를 플라즈마화하여 기판처리를 수행한다.
여기서 상기 유도결합 플라즈마 처리장치의 기판처리의 대상에는 LCD 패널용 기판, 웨이퍼 등 증착, 식각 등 기판처리가 필요한 대상이면 어떠한 기판도 가능하다.
한편 종래의 유도결합 플라즈마 처리장치에 사용되는 안테나는 발열저항에 의하여 전력손실을 방지하기 위하여 수냉이 가능하도록 금속관으로 이루어지는 것이 일반적이었다.
그런데 대형기판에 대한 수요의 증가, 보다 많은 수의 기판처리에 의한 생산속도의 증가의 요구에 부응하여 기판처리를 수행하는 유도결합 플라즈마 처리장치 또한 대형화되고 있다.
그리고 상기 유도결합 플라즈마 처리장치가 대형화되면서, 유도결합 플라즈마 처리장치에 설치되는 부재들, 특히 유전체의 크기 또한 대형화될 필요가 있다.
이에 처리대상인 기판의 대면적화 및 플라즈마의 균일도 향상을 위하여 안테나 구조가 다중 복잡화되는 경향에 있는데, 금속관 형태의 안테나는 복잡한 구조에 적용하기에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 판형구조(plate type)를 이루어 공냉방식을 취하는 안테나가 사용되고 있다.
그리고 판형구조를 가지는 안테나는 전원인가에 의하여 형성되는 플라즈마가 균일하게 형성하기 위하여 한국특허공개공보 제2012-0025430호 등 다양한 방식의 구조가 제안되고 있다.
그러나 한국특허공개공보 제2012-0025430호에 게시된 안테나구조는 RF전원이 연결되는 제1단부로부터 접지와 연결되는 제2단부에 이르기까지 그 길이방향으로 전압차가 있으며, 전압차에 의하여 플라즈마가 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유전체 하부에 고밀도의 플라즈마 발생영역이 증가시키면서 플라즈마를 균일하게 형성할 수 있는 유도결합 플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 상측에 개구부가 형성된 챔버본체와; 상기 챔버본체와 함께 처리공간을 형성하도록 상기 개구부를 복개하는 하나 이상의 유전체와; 상기 챔버본체에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대와; 상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스분사부와; 상기 유전체의 상측에 설치되어 상기 처리공간에 유도전계를 형성하는 안테나부를 포함하며, 상기 안테나부는 제1단부가 RF전원과 연결되고 제2단부가 접지와 연결되며 서로 인접하여 설치되는 복수의 도전체들을 가지는 하나 이상의 도전체군을 포함하며, 상기 도전체군의 복수의 도전체들은 서로 인접하여 설치된 도전체들이 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 유도전계 플라즈마 처리장치를 개시한다.
상기 도전체군에서 서로 인접하여 설치된 도전체들이 배치되는 길이방향과 수직을 이루는 폭방향의 가상선을 상기 서로 인접하여 설치된 도전체들과 교차시켰을 때, 상기 가상선과 상기 서로 인접하여 설치된 도전체들과 각각 교차되는 교차지점들에서, 상기 도전체군의 복수의 도전체들의 적어도 일부가 상기 유전체의 상면으로부터의 각 도전체들의 높이가 서로 다르게 구성될 수 있다.
상기 도전체군은 상기 도전체군의 복수의 도전체들에 대한 상기 교차지점에서의 전위들의 합이 일정하도록 배치될 수 있다.
상기 교차지점에서 인접한 도전체들 사이의 상기 폭방향의 간격은 0~150㎜일 수 있다.
상기 도전체군의 복수의 도전체들은 각각 상기 제1단부 및 상기 제2단부 사이에 전방구간 및 후방구간으로 구분되며, 상기 도전체군의 복수의 도전체들은 전방구간이 후방구간보다 상기 유전체의 상면으로부터의 높이가 다르게 배치될 수 있다.
상기 도전체군은 순차적으로 배치되어 단일의 루프구조를 이루며, 상기 도전체군의 복수의 도전체들은 각각 상기 제1단부 및 상기 제2단부 사이에 전방구간 및 후방구간으로 구분되며, 상기 도전체군의 복수의 도전체들은 각각 후방구간이 다음의 도전체의 전방구간과 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간이 첫 번째 도전체의 전방구간과 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치될 수 있다.
상기 도전체군의 복수의 도전체들은 전방구간이 후방구간보다 상기 유전체의 상면으로부터의 높이가 다르게 배치될 수 있다.
상기 도전체군의 복수의 도전체들은 후방구간이 전방구간보다 상기 유전체의 가장자리와 더 가깝게 배치될 수 있다.
상기 도전체군들 중 적어도 일부의 도전체군의 도전체들 및 그와 인접한 도전체는 각각 그 길이방향으로 분기되었다가 다시 합쳐지는 하나 이상의 분기부가 형성될 수 있다.
상기 도전체의 분기부는 평행하게 배치된 인접한 도전체의 분기부의 일부와 상하방향으로 중첩될 수 있다.
상기 도전체군들 중 적어도 일부는 상기 후방구간 및 상기 제2단부 사이에서 연장구간이 추가로 구분되며, 상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체들은 후방구간 및 연장구간이 각각 다음의 도전체의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간 및 연장구간이 첫 번째 도전체의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치될 수 있다.
상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체들은 전방구간이 후방구간보다 상기 유전체의 상면으로부터 더 높게 배치되며, 상기 연장구간은 후방구간과 같은 높이를 가지거나 더 낮게 배치될 수 있다.
상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체들은 후방구간, 전방구간 및 연장구간 순으로 상기 유전체가장자리와 더 가깝게 배치될 수 있다.
상기 도전체군들 중 적어도 일부의 도전체군의 도전체들 및 그와 인접한 도전체는 각각 그 길이방향으로 분기되었다가 다시 합쳐지는 하나 이상의 분기부가 형성될 수 있다.
상기 도전체의 분기부는 평행하게 배치된 인접한 도전체의 분기부의 일부와 상하방향으로 중첩될 수 있다.
상기 복수의 도전체들 중 적어도 일부는 일부분에서 인접하는 도전체와 서로 상하로 중첩될 수 있다.
상기 도전체군은 상기 유전체의 중앙부분에 배치되어 루프구조를 이루는 중심도전체군과; 상기 유전체의 외곽 쪽에 배치되어 루프구조를 이루는 외곽도전체군을 포함할 수 있다.
상기 중심도전체군과 상기 외곽도전체군은 상기 유전체의 중심을 기준으로 점대칭을 이룰 수 있다.
상기 유전체는 평면형상이 직사각형을 이루며, 상기 외곽도전체군을 이루는 상기 복수의 도전체들은 4개로 구성될 수 있다.
상기 외곽도전체군을 이루는 4개의 도전체들은 각각 그 제1단부 및 제2단부가 직사각형의 변에 서로 대향되어 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는 유도전계 형성을 위한 안테나부를 적어도 일부가 서로 상하로 중첩되지 않게 평행하게 배치된 복수의 도전체들을 포함하는 하나 이상의 도전체군으로 구성함으로써 안테나를 이루는 도전체들 간의 간섭없이 고밀도의 플라즈마가 형성되는 플라즈마형성영역을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
특히 상하로 중첩되지 않게 평행하게 배치되는 도전체의 후방구간과 다음의 도전체의 전방구간이 서로 상하로 중첩되지 않게 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치되고, 유전체의 상면을 기준으로 전위가 상대적으로 높은 전방구간(RF전원과 가까운 구간)을 높게 설치함으로써 안테나에 의하여 형성되는 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 형성할 수 있는 이점이 있다.
더 나아가 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는 안테나를 구성하는 도전체들의 배치에 있어서, 도전체의 후방구간이 다음 도전체의 전방구간과 상하로 중첩되지 않게 평행하게 배치됨으로써 안테나에 의하여 형성되는 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하면서 고밀도의 플라즈마가 형성되는 영역을 증가킬 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는 도전체의 후방구간이 다음 도전체의 전방구간과 상하로 중첩되지 않게 평행하게 배치함으로써 전원인가 및 접지를 위한 전원연결선의 설치시 도전체의 설치에 따른 간섭을 방지하여, 도전체에 대한 전원인가 및 접지연결이 보다 간단한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 유도결합 플라즈마 처리장치를 보여주는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 유도결합 플라즈마 처리장치에서 중앙도전체군 및 외곽도전체군을 단순화한 개념도들이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b에서 Ⅳ-Ⅳ 방향의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 안테나부의 등가회로를 보여주는 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6의 유도결합 플라즈마 처리장치에서 외곽도전체군을 단순화한 개념도이다.
도 8은 도 7에서 Ⅷ-Ⅷ 방향의 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 유도결합 플라즈마 처리장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상측에 개구부가 형성된 챔버본체(110)와; 챔버본체(110)와 함께 처리공간(S)을 형성하도록 챔버본체(110)의 개구부를 복개하는 하나 이상의 유전체(150)와; 처리공간(S)에 가스를 분사하는 가스분사부(120)와; 챔버본체(110)에 설치되어 기판(10)을 지지하는 기판지지대(130)와; 유전체(150)의 상측에 설치되어 처리공간(S)에 유도전계를 형성하는 안테나부(200)를 포함한다.
상기 챔버본체(110)는 처리공간(S)을 형성하기 위한 구성으로서 공정수행에 필요한 소정의 진공압을 견딜 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기 챔버본체(110)는 처리되는 기판(10)의 형상에 대응되는 형상을 이룸이 바람직하며, 기판(10)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트(111)가 형성되며 처리공간(S) 내의 압력제어 및 부산물을 제거하기 위하여 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기관(180)이 연결될 수 있다.
또한 상기 챔버본체(110)는 후술하는 유전체(150) 등의 설치를 보조하기 위한 보조부재(112)가 개구부에 설치될 수 있다.
상기 보조부재(112)는 오링(미도시) 등이 개재된 상태로 챔버본체(110) 상에 설치될 수 있으며, 유전체(150) 등의 설치를 위하여 단차 등이 형성될 수 있다.
또한 상기 챔버본체(110)는 안테나부(200)의 지지, 안테나부(200)에서 형성되는 유도전계의 차폐 등을 위하여 안테나부(200)를 복개하도록 설치되는 상부리드(140)가 탈착가능하게 결합될 수 있다.
상기 가스분사부(120)는 공정수행을 위하여 가스공급장치와 연결되어 처리공간(S)으로 가스를 분사하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 가스분사부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버본체(110)의 측벽에 설치되거나 유전체(150)의 하측에 설치되는 등 다양하게 설치될 수 있다.
특히 상기 가스분사부(120)는 도 1과는 달리 유전체(150)를 지지하는 지지프레임(미도시)이 설치된 경우에 지지프레임에 설치될 수도 있다.
상기 기판지지대(130)는 기판(10)이 안착되는 구성으로서 기판(10)을 지지할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하며 공정에 따라서 전원이 인가되거나 접지될 수 있으며, 냉각 또는 가열을 위한 열전달부재가 설치될 수 있다.
상기 유전체(150)는 안테나부(200)에 의하여 처리공간(S)에 유도전계를 형성할 수 있도록 처리공간(S)과 안테나부(200) 사이에 개재되는 구성으로서 다양한 구조를 가질 수 있으며 그 재질은 석영, 세라믹 등이 사용될 수 있다.
상기 유전체(150)는 대형기판의 처리를 위하여 단일의 유전체(150)로 구성되지 않고 복수개의 유전체(150)들로 구성될 수도 있다. 이때 상기 복수의 유전체(150)들은 프레임(미도시) 등에 의하여 지지되어 설치될 수 있다.
상기 안테나부(200)는 유전체(150)의 상측에 설치되어 처리공간(S)에 유도전계를 형성하기 위한 구성으로서, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1단부(201)가 RF전원에 연결되고 제2단부(202)가 접지와 연결되는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들을 포함하는 하나 이상의 도전체군(210, 220)을 포함한다.
상기 도전체군(210, 220)은 공정조건에 맞게 처리공간(S)에 유도전계를 형성할 수 있도록 유전체(150)의 상측에 하나 이상으로 설치되며, 복수의 도전체(211~212, 221~224)들의 숫자 및 배치 패턴은 공정조건에 따라 결정된다.
여기서 상기 도전체군(210, 220)은 복수의 도전체(211~212, 221~224)들이 다양한 패턴으로 배치될 수 있으나, 루프구조를 가짐이 바람직하다.
그 배치의 일예로서, 상기 도전체군(210, 220)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유전체(150)의 중앙부분에 배치되어 루프구조를 이루는 중심도전체군(210)과; 유전체(150)의 외곽부분에 배치되어 루프구조를 이루는 외곽도전체군(220)을 포함할 수 있다.
이때 상기 중심도전체군(210)과 외곽도전체군(220)은 유전체(150)의 중심을 기준으로 점대칭 또는 선대칭을 이룰 수 있다.
상기 중심도전체군(210)과 외곽도전체군(220)이 이루는 안테나부(200)의 보다 구체적인 예로서, 평면형상이 직사각형을 이루는 유전체(150)의 형상에 대응하여 전체적으로 직사각형 형상을 가지며, 중심도전체군(210)을 이루는 복수의 도전체(211~212)들은 2개, 외곽도전체군(220)을 이루는 복수의 도전체(221~224)들은 4개로 구성될 수 있다.
또한 상기 외곽도전체군(220)을 이루는 각 도전체(211~224)들은 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 그 제1단부(201) 및 제2단부(202)가 직사각형의 변에 서로 대향되어 위치될 수 있다.
한편 상기 도전체군(210, 220)를 이루는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 제1단부(201)가 RF전원에 연결되고 제2단부(202)가 접지와 연결되어 유도전계를 형성하는 구성으로서, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 금속재질을 가지며, 판형구조를 가진다.
또한 상기 도전체(211~212, 221~224)들의 제2단부(202)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전체 임피던스의 조정을 위한 가변커패시터(VVC; Voltage-Variable Capacitor; 170)가 연결될 수 있다.
한편 상기 도전체군(210, 220)를 이루는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들 중 적어도 일부의 도전체군(220)의 도전체(221~224)들과 인접한 도전체는 유도전계를 형성하는 영역을 확대하기 위하여, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 그 길이방향으로 분기되었다가 다시 합쳐지는 하나 이상의 분기부(225)가 서로 대응되어 형성될 수 있다.
상기 분기부(225)는 유도전계를 형성하는 영역을 확대하기 위한 구성으로서, 유전체(150)의 평면 크기 및 공정조건에 따라서 그 숫자 및 패턴이 결정될 수 있다.
또한 상기 도전체(221~224)의 분기부(225)는 도전체의 설치 편의를 위하여 평행하게 배치된 인접한 도전체의 분기부의 일부와 상하로 중첩될 수 있다.
한편 상기 도전체(211~212, 221~224)들은 복수개로 구성되어 처리공간(S) 내에 요구되는 플라즈마의 형성을 위하여 적절하게 배치될 수 있다.
특히 상기 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 균일하고 다양한 기판처리의 수행을 위하여, 처리공간(S) 내에서 플라즈마 형성영역이 증가와, 고밀도의 플라즈마의 형성이 요구된다.
이에 상기 하나 이상의 도전체군(210, 220)를 이루며 서로 인접하여 설치된 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 적어도 일부가 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.
여기서 상기 복수의 도전체(211~212, 221~224)들 중 적어도 일부는 일부분에서 인접하는 도전체와 상하로 중첩될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 도전체군(210, 220)을 이루는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 도 3a 내지 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 도전체(211~212, 221~224)들이 배치되는 길이방향과 수직을 이루는 폭방향의 가상선(L)을 도전체(211~212, 221~224)들과 교차시켰을 때 가상선(L)과 도전체(211~212, 221~224)들과 각각 교차되는 교차지점(P1, P2 또는 P3, P4)들에서 유전체(150)의 상면으로부터의 높이가 서로 다르게 설치되는 것이 바람직하다.
이때 상기 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 도 3a 및 도 3b, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 제1단부(201) 및 제2단부(202) 사이에 전방구간 및 후방구간으로 구분될 수 있다. 도면에서는 전방구간은 실선, 후방구간은 일점쇄선으로 표시하였다.
상기 전방구간 및 후방구간은 판형구조의 도전체(211~212, 221~224)들에 대하여 길이방향으로 논리적으로 구간으로 나눈 것으로서, 유전체(150)의 상면에 대한 높이를 기준으로 구분될 수 있다.
그리고 상기 전방구간 및 후방구간 사이에는 제1높이의 전방구간에서 제2높이의 후방구간으로 연결하기 위한 경계구간으로 구분된다.
상기 경계구간은 높이 변경 이외에 유전체(150)가 프레임부재(미도시)에 의하여 지지되어 복수개로 구성된 경우 프레임부재를 'U'자 형태로 우회하기 위한 구간으로서 전방구간 및 후방구간 중 일부에 구분될 수 있다.
한편 상기 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 후방구간이 인접하는 도전체의 전방구간과 상하방향으로 중첩되지 않게 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치됨에 따라서 RF전원(160)에 가까운 전방구간의 전위가 후방구간의 전위보다 높은바, 전방구간 및 후방구간에 의하여 형성되는 플라즈마 밀도 또한 편차가 발생할 수 있다.
따라서 상기 복수의 도전체(211~212, 221~224)들의 전방구간 및 후방구간은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유전체(150)의 상면으로부터의 높이가 서로 다르게, 특히 도전체(211~212, 221~224)의 전방구간은 후방구간보다 유전체(150)의 상면으로부터의 높이를 다르게, 구체적으로 더 높게 배치될 수 있다.
또한 상기 도전체(211~212, 221~224)는 후방구간이 전방구간보다 유전체(150)의 가장자리와 더 가깝게 배치될 수 있다. 여기서 도전체 설치의 편의상 전방구간이 후방구간보다 유전체(150)의 가장자리와 더 가깝게 배치될 수도 있음은 물론이다.
상기와 같이 상기 도전체(211~212, 221~224)의 전방구간 및 후방구간은 유전체(150) 상면으로부터의 높이를 서로 다르게 하면, 도전체의 길이방향에서의 위치에 따른 전위편차를 개선하여 플라즈마 밀도를 보다 균일하게 형성할 수 있게 된다.
또한 상기 도전체(211~212, 221~224)의 전방구간 및 후방구간은 유전체(150) 상면으로부터의 높이를 서로 다르게 하면, 도전체에 대한 RF전원인가 및 접지를 위한 전원연결선 설치시 상호 간섭이 방지되어 RF전원인가 및 접지를 위한 전원연결선을 보다 편리하게 설치할 수 있는 이점이 있다. 여기서 RF전원인가 및 접지와의 연결의 편의를 위하여, 전방구간이 후방구간보다 낮게도 설치될 수 있음은 물론이다.
한편 상기 도전체군(210, 220)을 이루는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들은 복수의 도전체(211~212, 221~224)들이 교차지점(P1, P2 또는 P3, P4)에서의 도전체군(210, 220)을 이루는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들의 전위의 합이 일정하도록 배치됨이 바람직하다.
상기와 같이 각 교차지점(P1, P2 또는 P3, P4)에서의 전위들의 합이 일정하게 하면 유전체(150)의 평면위치에 따라 형성되는 플라즈마 밀도를 균일하게 할 수 있다.
여기서 상기 복수의 도전체(211~212, 221~224)들이 교차지점(P1, P2 또는 P3, P4)에서의 도전체군(210, 220)을 이루는 복수의 도전체(211~212, 221~224)들의 전위의 합이 일정하다는 의미는 유전체(150)의 상부 전체 영역에 걸친 것을 의미하는 것이 아니라, 유전체(150)의 상부 중 중심부 내 일부영역, 또는 외곽부 내 일부영역에서 전위의 합이 일정하다 것을 의미한다.
참고로, 상기 전위의 합은 유전체(150)의 상부 중 중심부 내 일부영역과 외곽부 내 일부영역에서의 전위의 합은 서로 다르게 형성될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 교차지점(P1, P2 또는 P3, P4)에서의 도전체군(210, 220)을 이루는 복수의 도전체(221~224)들 사이의 간격은 0~150㎜인 것이 바람직하다.
여기서 상기 중앙도전체군(210)와 같이 유도전계의 분포에 따라서 복수의 도전체(211~212)들 사이의 간격은 150㎜ 이상이 될 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 복수의 도전체(211~212, 221~224)들로 구성된 하나 이상의 도전체군(210)은 루프구조를 이루며, 각 도전체(211~212, 221~224)들의 후방구간이 다음 도전체(211~212, 221~224)들의 전방구간과 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되면, 플라즈마 형성을 위한 안테나부(200)의 수직 투영면적을 증가시켜 결과적으로 고밀도의 플라즈마 형성영역을 증가시킬 수 있게 된다.
더 나아가 인접한 두 개의 도전체들이 상하로 중첩되어 배치된 경우 상측에 위치된 부분이 하측에 위치된 부분에 의하여 전자기장이 차폐되는 문제점이 있으나, 서로 인접한 도전체들의 적어도 일부가 서로 상하로 중첩되지 않게 평행하게 배치됨으로써 전자기장이 차폐되는 문제점을 개선하여 결과적으로 고밀도의 플라즈마 형성영역을 증가시킬 수 있게 된다.
한편 상기 안테나부(200)는 대형 기판처리를 위하여 유전체(150) 하측에 형성되는 플라즈마 형성영역을 더 증가시킬 필요가 있다.
따라서 상기 도전체군(210, 220)들 중 적어도 일부의 도전체군(220)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 후방구간 및 제2단부 사이에서 연장구간이 추가로 구분되고 단일의 루프구조를 이룰 수 있다. 도 7에서 이점쇄선으로 표시하였다.
상기 연장구간은 유전체(150) 하측에 형성되는 플라즈마 형성영역을 증가시키기 위하여, 도전체군(220)의 도전체(221~224)의 후방구간으로부터 더 연장되고 그 끝단에 접지와 연결되는 제2단부(202)를 이루는 구간이다.
그리고 상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체(221~224)들은 후방구간 및 연장구간이 각각 다음의 도전체(221~224)의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치되고, 마지막 도전체(224)의 후방구간 및 연장구간이 첫 번째 도전체(221)의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향으로 인접하여 평행하게 배치될 수 있다.
여기서 상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체(221~224)들은 후방구간, 전방구간 및 연장구간 순으로 유전체(150)의 가장자리와 더 가깝게 배치됨이 바람직하다.
상기와 같이, 도전체(211~212, 221~224)들 중 적어도 일부의 도전체(221~224)들이 연장구간을 가지게 되면, 유전체(150)의 상면에 대한 안테나부(150)의 수직투영면적을 증가시킴으로써 유전체(150) 하부에 형성되는 플라즈마형성영역을 증가시킬 수 있으며, 플라즈마형성을 위하여 설치되는 각 도전체(221~224) 간의 간섭을 배제하여 보다 균일한 플라즈마를 형성할 수 있는 이점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 진공챔버 150 : 유전체
200 : 안테나부
210, 220 : 도전체군

Claims (20)

  1. 상측에 개구부가 형성된 챔버본체와;
    상기 챔버본체와 함께 처리공간을 형성하도록 상기 개구부를 복개하는 하나 이상의 유전체와;
    상기 챔버본체에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대와;
    상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스분사부와;
    상기 유전체의 상측에 설치되어 상기 처리공간에 유도전계를 형성하는 안테나부를 포함하며,
    상기 안테나부는, 복수의 도전체군을 포함하며,
    복수의 상기 도전체군들 중 적어도 하나의 도전체군은, 순차적으로 배치되어 단일의 루프구조를 이루는 복수의 도전체들을 포함하며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 제1단부가 RF전원과 연결되고 제2단부가 접지와 연결되고, 상기 제1단부 및 상기 제2단부 사이에 전방구간 및 후방구간으로 구분되며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 후방구간이 다음의 도전체의 전방구간과 그 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간이 첫 번째 도전체의 전방구간과 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 그 길이방향으로 분기되었다가 다시 합쳐지는 하나 이상의 분기부가 형성되며,
    상기 도전체의 분기부는, 평행하게 배치된 인접한 도전체의 분기부의 일부와 상하방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리장치.
  2. 상측에 개구부가 형성된 챔버본체와;
    상기 챔버본체와 함께 처리공간을 형성하도록 상기 개구부를 복개하는 하나 이상의 유전체와;
    상기 챔버본체에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대와;
    상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스분사부와;
    상기 유전체의 상측에 설치되어 상기 처리공간에 유도전계를 형성하는 안테나부를 포함하며,
    상기 안테나부는, 복수의 도전체군을 포함하며,
    복수의 상기 도전체군들 중 적어도 하나의 도전체군은, 순차적으로 배치되어 단일의 루프구조를 이루는 복수의 도전체들을 포함하며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 제1단부가 RF전원과 연결되고 제2단부가 접지와 연결되고, 상기 제1단부 및 상기 제2단부 사이에 전방구간 및 후방구간으로 구분되며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 후방구간이 다음의 도전체의 전방구간과 그 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간이 첫 번째 도전체의 전방구간과 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되며,
    상기 복수의 도전체들 중 적어도 일부는, 상기 후방구간 및 상기 제2단부 사이에서 연장구간이 추가로 구분되며,
    상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체는, 후방구간 및 연장구간이 각각 다음의 도전체의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간 및 연장구간이 첫 번째 도전체의 전방구간 및 후방구간과 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되며,
    상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체는, 전방구간이 후방구간보다 상기 유전체의 상면으로부터 더 높게 배치되며, 상기 연장구간은, 후방구간과 같은 높이를 가지거나 더 낮게 배치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  3. 상측에 개구부가 형성된 챔버본체와;
    상기 챔버본체와 함께 처리공간을 형성하도록 상기 개구부를 복개하는 하나 이상의 유전체와;
    상기 챔버본체에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대와;
    상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스분사부와;
    상기 유전체의 상측에 설치되어 상기 처리공간에 유도전계를 형성하는 안테나부를 포함하며,
    상기 안테나부는, 복수의 도전체군을 포함하며,
    복수의 상기 도전체군들 중 적어도 하나의 도전체군은, 순차적으로 배치되어 단일의 루프구조를 이루는 복수의 도전체들을 포함하며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 제1단부가 RF전원과 연결되고 제2단부가 접지와 연결되고, 상기 제1단부 및 상기 제2단부 사이에 전방구간 및 후방구간으로 구분되며,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 후방구간이 다음의 도전체의 전방구간과 그 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간이 첫 번째 도전체의 전방구간과 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되며,
    상기 복수의 도전체들 중 적어도 일부는, 상기 후방구간 및 상기 제2단부 사이에서 연장구간이 추가로 구분되며,
    상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체는, 후방구간 및 연장구간이 각각 다음의 도전체의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간 및 연장구간이 첫 번째 도전체의 전방구간 및 후방구간과 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되며,
    상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체는, 후방구간, 전방구간 및 연장구간 순으로 상기 유전체가장자리와 더 가깝게 배치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 도전체들 중 서로 인접하여 설치된 도전체들이 배치되는 길이방향과 수직을 이루는 폭방향의 가상선을 상기 서로 인접하여 설치된 도전체들과 교차시켰을 때, 상기 가상선과 상기 서로 인접하여 설치된 도전체들과 각각 교차되는 교차지점들에서, 상기 서로 인접하여 설치된 도전체들의 적어도 일부가 상기 유전체의 상면으로부터의 각 도전체들의 높이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 도전체들에 대한 상기 교차지점에서의 전위들의 합이 일정하도록 배치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 교차지점에서 인접한 도전체들 사이의 상기 폭방향의 간격은 0~150㎜인 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전방구간이 상기 후방구간과 상기 유전체의 상면으로부터의 높이가 다르게 배치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 후방구간이 상기 전방구간보다 상기 유전체의 가장자리와 더 가깝게 배치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  9. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 도전체들 각각은, 그 길이방향으로 분기되었다가 다시 합쳐지는 하나 이상의 분기부가 형성되며,
    상기 도전체의 분기부는, 평행하게 배치된 인접한 도전체의 분기부의 일부와 상하방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 도전체들 중 적어도 일부는, 상기 후방구간 및 상기 제2단부 사이에서 연장구간이 추가로 구분되며,
    상기 연장구간이 추가로 구분된 도전체는, 후방구간 및 연장구간이 각각 다음의 도전체의 전방구간 및 후방구간과 그 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치되고, 마지막 도전체의 후방구간 및 연장구간이 첫 번째 도전체의 전방구간 및 후방구간과 길이방향을 따라서 서로 상하방향으로 중첩되지 않게 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    하나의 도전체군을 이루는 복수의 도전체들 중 적어도 일부는 일부분에서 인접하는 도전체와 서로 상하로 중첩되는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  17. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 도전체군은 상기 유전체의 중앙부분에 배치되어 루프구조를 이루는 중심도전체군과;
    상기 유전체의 외곽 쪽에 배치되어 루프구조를 이루는 외곽도전체군을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 중심도전체군과 상기 외곽도전체군은 상기 유전체의 중심을 기준으로 점대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 유전체는 평면형상이 직사각형을 이루며,
    상기 외곽도전체군을 이루는 상기 복수의 도전체들은 4개인 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 외곽도전체군을 이루는 4개의 도전체들은 각각 그 제1단부 및 제2단부가 직사각형의 변에 서로 대향되어 위치된 것을 특징으로 하는 유도결합 플라즈마 처리장치.
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