KR102262109B1 - 플라즈마 발생 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 기판 처리 균일도 조절 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 기판 처리 균일도 조절 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는, RF 신호를 제공하는 RF 전원; 플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고 상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체를 갖는 도파관;을 포함할 수 있다.

Description

플라즈마 발생 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 기판 처리 균일도 조절 방법{PLASMA GENERATING DEVICE, APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE COMPRISING THE SAME, AND METHOD FOR ADJUSTING UNIFORMITY OF SUBSTRATE TREATMENT}

본 발명은 플라즈마 발생 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 기판 처리 균일도 조절 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 공정 중 식각 공정은 플라즈마를 이용하여 기판 상의 박막을 제거할 수 있다.

이와 같은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정은 챔버 내에 생성되는 플라즈마의 밀도에 의해 기판 처리율, 예컨대 식각률이 크게 영향을 받으며, 챔버 전역에 걸쳐 균일한 밀도의 플라즈마를 생성하는 것이 기판 처리의 균일도를 높이기 위해 매우 중요하다. 특히, 용량 결합성 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP)를 이용하는 기판 처리 장치는 플라즈마의 균일도를 확보하기 위해 상부 전극과 하부 전극 사이에 형성되는 전기장의 세기가 균일해야 한다.

그러나, 기판 처리 장치의 상부 전극 위에는 가스 공급관과 같이 전도성 물질로 만들어진 부품들이 다수 배치되어 있으며, 이 부품들은 챔버 내에 형성되는 전기장에 영향을 미쳐 챔버 내 전기장의 균일한 분포, 더 나아가 균일한 기판 처리를 저해하는 원인이 된다.

본 발명의 실시예는 챔버 내에 형성되는 전기장의 분포를 조절할 수 있는 플라즈마 발생 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 균일도 조절 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예는 상부 전극 위에 배치되어 챔버 내 전기장의 분포를 변화시키는 부품들에 의한 영향을 보상할 수 있는 플라즈마 발생 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 균일도 조절 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는, RF 신호를 제공하는 RF 전원; 플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고 상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체를 갖는 도파관;을 포함할 수 있다.

상기 전도체는 상기 도파관의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 구비되어, 나사를 이용해 상하 방향으로 이동 가능하다.

상기 전도체는 상기 도파관의 측부에 구비되어, 나사를 이용해 수평 방향으로 이동 가능하다.

상기 도파관은 길이 방향 및 폭 방향 중 적어도 하나에 걸쳐 상기 전도체를 복수 개 포함할 수 있다.

상기 도파관은 상기 상부 전극의 중심 축을 기준으로, 전도성 물질로 만들어져 상기 상부 전극 위에 배치된 부품과 대칭되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 상부 전극 위에 배치되어 상기 상부 전극 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브를 더 포함할 수 있다.

상기 프로브가 복수 개인 경우, 상기 복수의 프로브는 상기 상부 전극의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

상기 프로브는: 전도성 물질로 만들어져 상기 전기장과 상호작용하는 검출부; 상기 검출부에 연결되어 상기 검출부와 상기 전기장의 세기를 계산하는 처리부 간에 전기 신호를 전달하는 신호 전달부; 및 상기 신호 전달부 중 상기 상부 전극 위에 위치하는 부분을 둘러싸 접지에 연결되는 접지부;를 포함할 수 있다.

상기 프로브는: 상기 검출부와 상기 처리부 사이에 개재되도록 상기 신호 전달부에 구비되어 상기 전기 신호 중 직류 성분을 차단하는 커패시터를 더 포함할 수 있다.

상기 프로브를 이용하여 측정된 상기 상부 전극 위 전기장의 분포를 기초로 상기 도파관에 구비된 상기 전도체의 위치가 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리하는 공간을 갖는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리; 상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 챔버 내의 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하며, 상기 플라즈마 발생 유닛은: RF 신호를 제공하는 RF 전원; 플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고 상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체를 갖는 도파관;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 균일도 조절 방법은 용량 결합형 플라즈마를 이용하는 기판 처리 장치의 기판 처리 균일도를 조절하는 방법으로서, 프로브를 이용하여 전기장의 분포를 측정하는 단계; 및

상기 전기장의 분포에 따라 상부 전극 위에 배치된 도파관의 이동 가능한 전도체의 위치를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 챔버 내에 형성되는 전기장의 분포를 균일하게 또는 불균일하게 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상부 전극 위에 배치되어 챔버 내 전기장의 분포를 변화시키는 부품들에 의한 영향을 상쇄시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관의 예시적인 사시도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관의 예시적인 측면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관의 예시적인 사시도 및 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관의 예시적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관의 예시적인 사시도이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극 위에 배치된 도파관을 개략적으로 나타내는 예시적인 측면도 및 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극 위에 배치된 프로브들을 개략적으로 나타내는 예시적인 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 개략적인 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브의 개략적인 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 균일도 조절 방법의 예시적인 흐름도이다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)를 나타내는 예시적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(S)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(S)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 플라즈마 발생 유닛(300), 가스 공급 유닛(400) 및 배플 유닛(500)을 포함할 수 있다.

챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.

일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다.

챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)가 위치할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(S)을 지지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(S)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 어셈블리(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(S)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 기판 지지 어셈블리(200)에 대하여 설명한다.

기판 지지 어셈블리(200)는 정전 척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치할 수 있다.

정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 정전 척(210)은 기판(S)을 지지할 수 있다.

유전판(220)은 정전 척(210)의 상단에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(S)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(S)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에, 기판(S)의 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.

유전판(220)은 내부에 제 1 전극(223), 히터(225) 그리고 제 1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 기판(S)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.

제 1 전극(223)은 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제 1 전극(223)과 제 1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 제 1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 제 1 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 제 1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제 1 전극(223)과 기판(S) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(S)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.

히터(225)는 제 1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(S)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(S)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.

유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제 1 순환 유로(231), 제 2 순환 유로(232) 그리고 제 2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.

제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.

제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제 2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.

제 2 공급 유로(233)는 제 1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제 2 공급 유로(243)는 제 1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제 1 순환 유로(231)와 제 1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.

제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제 1 순환 유로(231)에 공급되며, 제 2 공급 유로(233)와 제 1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(S) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(S)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.

제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제 2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제 2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(S)을 함께 냉각시켜 기판(S)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.

몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원을 포함할 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극, 즉 하부 전극으로서 기능할 수 있다.

포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(S)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(S)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(240)은 기판(S)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 기판(S)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(S)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.

하부 커버(250)는 기판 지지 어셈블리(200)의 하단부에 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 상면이 개방된 공간(255)이 내부에 형성될 수 있다. 하부 커버(250)의 외부 반경은 몸체(230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)에는 반송되는 기판(S)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척(210)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다. 리프트 핀 모듈(미도시)은 하부 커버(250)로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 하부 커버(250)의 저면은 금속 재질로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)은 공기가 제공될 수 있다. 공기는 절연체보다 유전율이 낮으므로 기판 지지 어셈블리(200) 내부의 전자기장을 감소시키는 역할을 할 수 있다.

하부 커버(250)는 연결 부재(253)를 가질 수 있다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면과 챔버(100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(253)는 기판 지지 어셈블리(200)를 챔버(100) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(253)는 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제 1 전원(223a)과 연결되는 제 1 전원라인(223c), 제 2 전원(225a)과 연결되는 제 2 전원라인(225c), 제 3 전원(235a)과 연결되는 제 3 전원라인(235c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c) 등은 연결 부재(253)의 내부 공간(255)을 통해 하부 커버(250) 내부로 연장될 수 있다.

정전 척(210)과 하부 커버(250)의 사이에는 플레이트(270)가 위치할 수 있다. 플레이트(270)는 하부 커버(250)의 상면을 덮을 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)에 상응하는 단면적으로 제공될 수 있다. 플레이트(270)는 절연체를 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 플레이트(270)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)와 하부 커버(250)의 전기적 거리를 증가시키는 역할을 할 수 있다.

플라즈마 발생 유닛(300)은 챔버(100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 상기 플라즈마 발생 유닛(300)은 용량 결합형 플라즈마 타입의 플라즈마 소스를 사용할 수 있다. CCP 타입의 플라즈마 소스가 사용되는 경우, 챔버(100)에 상부 전극(330) 및 하부 전극, 즉 몸체(230)가 포함될 수 있다. 상부 전극(330) 및 하부 전극(230)은 처리 공간을 사이에 두고 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 하부 전극(230)뿐만 아니라 상부 전극(330)도 RF 전원(310)에 의해 RF 신호를 인가받아 플라즈마를 생성하기 위한 에너지를 공급받을 수 있으며, 각 전극에 인가되는 RF 신호의 수는 도시된 바와 같이 하나로 제한되지는 않는다. 양 전극 간의 공간에는 전기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다.

가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 노즐(410), 가스 공급 라인(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함할 수 있다. 가스 공급 노즐(410)은 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치될 수 있다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성될 수 있다. 분사구는 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(420)은 가스 공급 노즐(410)과 가스 저장부(430)를 연결할 수 있다. 가스 공급 라인(420)은 가스 저장부(430)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(410)에 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(420)에는 밸브(421)가 설치될 수 있다. 밸브(421)는 가스 공급 라인(420)을 개폐하며, 가스 공급 라인(420)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다.

배플 유닛(500)은 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 어셈블리(200)의 사이에 위치될 수 있다. 배플(510)은 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 배플(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성될 수 있다. 챔버(100) 내에 제공된 공정 가스는 배플(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기될 수 있다. 배플(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 전극(330) 위에는 도파관(320)이 배치될 수 있다. 상기 도파관(320)은 RF 전원(310)으로부터 제공된 RF 신호를 상기 상부 전극(330)으로 전달한다. 상기 도파관(320)은 도파관 내부로 인입 가능한 전도체를 가질 수 있다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관(320)의 예시적인 사시도 및 측면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도파관(320)은 도파관을 구성하는 몸체(321)의 상부에 적어도 하나의 전도체(322)를 구비할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전도체(322)는 나사를 이용하여 상하 방향으로 이동 가능한 볼트일 수 있다.

상기 전도체(322)는 전도성 물질, 예컨대 금속으로 만들어져, 상기 상부 전극(330) 위에 위치하는 경우 챔버(100) 내에 형성되는 전기장에 영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 실시예는 상기 전도체(322)의 상기 상부 전극(330)에 대한 위치를 조절하여 상기 챔버(100) 내 전기장의 분포를 조절한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도파관(320)은 그 길이 방향에 걸쳐 상기 전도체(322)를 복수 개 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 전도체(322)의 개수는 5 개이나, 상기 전도체의 개수는 이에 제한되지 않는다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도파관(320)의 예시적인 측면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따르면, 상기 도파관(320)은 몸체(321)의 상부가 아닌 하부에 전도체(322)를 구비할 수 있다. 이 경우에도 상기 전도체(322)는 나사를 이용하여 상하 방향으로 이동 가능하다.

실시예에 따라, 상기 도파관(320)은 몸체(321)의 상부와 하부 전부에 전도체(322)를 구비할 수도 있다.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관(320)의 예시적인 사시도 및 정면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전도체(322)는 도파관(320)을 구성하는 몸체(321)의 측부에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 전도체(322)는 나사를 이용하여 수평 방향으로 이동 가능하다.

실시예에 따라, 상기 도파관(320)은 몸체(321)의 상부, 하부, 좌측부 및 우측부 중 어느 하나 또는 둘 이상에 전도체(322)를 구비할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관(320)의 예시적인 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 도파관(320)은 복수의 전도체(322)를 도파관의 길이 방향뿐만 아니라 폭 방향으로도 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 실시예는 상기 도파관(320)이 전도체(322)를 5 × 2의 행렬로 포함하나, 상기 전도체(322)의 배열은 이에 제한되지 않는다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도파관(320)의 예시적인 사시도이다.

이 실시예에 따르면, 상기 도파관(320)은 관 형상의 몸체(3211, 3212)를 복수 개 포함하며, 상기 몸체(3211, 3212)는 하나 이상의 연결 부재(3213)에 의해 서로 결합될 수 있다.

이 실시예에서도 상기 도파관(320)은 몸체(3211, 3212)의 길이 방향을 따라 복수 개의 전도체(322)를 가지며, 상기 연결 부재(3213)에도 전도체(322)가 구비될 수 있다.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극(330) 위에 배치된 도파관(320)을 개략적으로 나타내는 예시적인 측면도 및 평면도이다.

일 실시예에 따르면, 상기 도파관(320)은 상기 상부 전극(330)의 중심 축(Z)을 기준으로, 전도성 물질로 만들어져 상기 상부 전극(330) 위에 배치된 다른 부품, 예컨대 가스 공급 라인(420)과 대칭되는 위치에 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 9 및 도 10을 참조하면, 전술한 바와 같이 상기 상부 전극(330) 위에는 전도성 물질로 만들어져 챔버 내 전기장의 세기에 영향을 미치는 부품이 배치될 수 있으며, 상기 도파관(320)은 상기 상부 전극(330)의 중심 축(Z)을 기준으로 해당 부품과 대칭되도록 배치될 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 실시예는 상기 상부 전극(330) 위에 배치되어 전기장에 영향을 미치는 부품으로 가스 공급 라인(420)만을 도시하고 있으나, 그 부품은 가스 공급 라인으로 제한되지는 않는다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 도파관(320)을 적절히 배치함으로써 상기 상부 전극(330) 위에 배치되어 챔버(100) 내 전기장의 분포를 변화시키는 부품들에 의한 영향을 샹쇄시킬 수 있다. 나아가, 상기 도파관(320)에 구비된 전도체(322)의 위치, 예컨대 수직 방향의 높이를 조절함으로써 상기 챔버(100) 내 전기장의 분포를 미세하게 조절할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시예는 전기장의 세기를 측정하는 프로브를 이용할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극(330) 위에 배치된 프로브들(341, 342, 343, 344)을 개략적으로 나타내는 예시적인 평면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 발생 유닛(300)은 상부 전극(330) 위에 배치되어 상기 상부 전극(330) 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브(341, 342, 343, 344)를 더 포함할 수 있다.

이 실시예에 따르면, 상기 프로브가 복수 개인 경우, 상기 복수의 프로브(341, 342, 343, 344)는 상기 상부 전극(330)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 그러나, 상기 프로브들(341, 342, 343, 344) 간의 간격은 일정한 간격뿐만 아니라 실시예에 따라 서로 다른 간격으로 배치될 수도 있다.

예를 들어, 상기 상부 전극(330) 위에서 전기장에 영향을 미치는 부품들이 밀집되어 있는 부분에는 상기 프로브가 보다 좁은 간격으로 배치될 수 있으며, 반대로 상기 부품들이 배치되어 있지 않은 부분에는 상기 프로브가 보다 넓은 간격으로 배치될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(341)의 개략적인 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 프로브(341)는 검출부(3411), 신호 전달부(3412) 및 접지부(3413)를 포함할 수 있다.

상기 검출부(3411)는 전도성 물질로 만들어져 전기장과 상호작용할 수 있다. 상기 신호 전달부(3412)는 상기 검출부(3411)에 연결되어 상기 검출부(3411)와 전기장의 세기를 계산하는 처리부(미도시) 간에 전기 신호를 전달할 수 있다. 상기 접지부(3413)는 상기 신호 전달부(3412) 중 상부 전극(330) 위에 위치하는 부분을 둘러싸도록 형성되고, 접지에 연결될 수 있다.

즉, 도 12에 도시된 프로브(341)는 외부에 노출된 검출부(3411)가 상기 상부 전극(330) 위에 형성된 전기장과 상호작용을 하고, 그 상호작용에 의한 전기 신호가 신호 전달부(3412)를 통해 오실로스코프와 같은 처리부에 전달된다. 그리고, 프로브(341) 중 검출부(3411) 외 전기장과 상호작용할 수 있는 부분은 접지부(3413)에 의해 차폐되어 측정의 정확도를 높인다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브(341)의 개략적인 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따르면, 상기 프로브(341)는 커패시터(3414)를 더 포함할 수 있다. 상기 커패시터(3414)는 상기 검출부(3411)와 상기 처리부 사이에 개재되도록 상기 신호 전달부(3412)에 구비된다. 즉, 상기 커패시터(3414)는 검출부(3411)와 직렬로 연결될 수 있다. 이 커패시터(3414)는 상기 신호 전달부(3412)를 통해 전달되는 전기 신호 중 직류 성분을 차단하고 교류 성분만 처리부에 전달되도록 한다.

도 12 및 도 13에는 도시되지 않았으나, 접지부(3413)가 검출부(3411)에 직접 접촉하지 않도록 상기 검출부(3411)와 상기 접지부(3413) 사이에는 절연체가 삽입될 수 있다.

본 발명의 실시예는 상기 프로브(341, 342, 343, 344)를 이용하여 측정된 상부 전극(330) 위 전기장의 분포를 기초로 상기 도파관(320)에 구비된 전도체(322)의 위치를 조절할 수 있다.

구체적으로, 상기 처리부는 프로브(341, 342, 343, 344)를 이용하여 상부 전극(330) 위 상기 프로브(341, 342, 343, 344)가 배치된 지점의 전기장 세기를 측정할 수 있고, 측정 결과를 기반으로 상기 상부 전극(330) 위 전기장의 분포에 관한 정보를 얻을 수 있다.

그러고 나서, 본 발명의 일 실시예는 상기 전기장의 분포에 기초하여 상부 전극(330) 위에서 전기장의 세기가 큰 지점에 위치한 도파관(320)의 전도체(322)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 전기장의 세기가 큰 지점에 위치한 전도체(322)를 아래로, 즉 상부 전극(330)에 가까워지는 방향으로 이동시킬 수 있다.

반대로, 본 발명의 다른 실시예는 상기 전기장의 분포에 기초하여 상부 전극(330) 위에서 전기장의 세기가 작은 지점에 위치한 도파관(320)의 전도체(322)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 전기장의 세기가 작은 지점에 위치한 전도체(322)를 위로, 즉 상부 전극(330)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 균일도 조절 방법(600)의 예시적인 흐름도이다.

상기 기판 처리 균일도 조절 방법(600)은 용량 결합형 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치(10)의 기판 처리 균일도를 조절하는 방법으로서, 프로브(341, 342, 343, 344)를 이용하여 전기장의 분포를 측정하는 단계(S610), 및 상기 전기장의 분포에 따라 상부 전극(330) 위에 배치된 도파관(320)의 이동 가능한 전도체(322)의 위치를 조절하는 단계(S620)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전기장의 분포에 따라 전도체(322)의 위치를 조절하는 단계(S620)는, 상부 전극(330) 위에서 전기장의 세기가 큰 지점에 위치하는 전도체(322)를 상기 상부 전극(330)에 가까워지는 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 전기장의 분포에 따라 전도체(322)의 위치를 조절하는 단계(S620)는, 상부 전극(330) 위에서 전기장의 세기가 작은 지점에 위치하는 전도체(322)를 상기 상부 전극(330)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 이동 가능한 전도체를 갖는 도파관을 상부 전극 위에 배치하고, 상부 전극 위 전기장의 분포에 따라 상기 전도체의 위치를 조절함으로써, 챔버 내에 형성되는 전기장의 분포를 조절하여 기판 처리의 균일도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.

10: 기판 처리 장치
100: 챔버
200: 기판 지지 어셈블리
300: 플라즈마 발생 유닛
310: RF 전원
320: 도파관
322: 전도체
330: 상부 전극
341, 342, 343, 344: 프로브
3411: 검출부
3412: 신호 전달부
3413: 접지부
3414: 커패시터
400: 가스 공급 유닛
420: 가스 공급 라인
500: 배플 유닛

Claims (18)

1. RF 신호를 제공하는 RF 전원;
   플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고
   상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체들을 갖는 도파관;을 포함하며,
   상기 도파관은 상기 상부 전극의 반경 방향을 따라 신장하며 상기 전도체들은 상기 도파관이 신장하는 길이 방향을 따라 상기 도파관의 내부로 인입 가능하게 제공되는 플라즈마 발생 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전도체는 상기 도파관의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 구비되어, 나사를 이용해 상하 방향으로 이동 가능한 플라즈마 발생 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전도체는 상기 도파관의 측부에 구비되어, 나사를 이용해 수평 방향으로 이동 가능한 플라즈마 발생 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 도파관은 길이 방향 및 폭 방향 중 적어도 하나에 걸쳐 상기 전도체를 복수 개 포함하는 플라즈마 발생 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 도파관은 상기 상부 전극의 중심 축을 기준으로, 전도성 물질로 만들어져 상기 상부 전극 위에 배치된 부품과 대칭되는 위치에 배치되는 플라즈마 발생 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 전극 위에 배치되어 상기 상부 전극 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브를 더 포함하는 플라즈마 발생 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 프로브가 복수 개인 경우, 상기 복수의 프로브는 상기 상부 전극의 둘레를 따라 배치되는 플라즈마 발생 장치.
8. RF 신호를 제공하는 RF 전원;
   플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고
   상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체를 갖는 도파관;을 포함하고,
   상기 상부 전극 위에 배치되어 상기 상부 전극 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브를 더 포함하며,
   상기 프로브는:
   전도성 물질로 만들어져 상기 전기장과 상호작용하는 검출부;
   상기 검출부에 연결되어 상기 검출부와 상기 전기장의 세기를 계산하는 처리부 간에 전기 신호를 전달하는 신호 전달부; 및
   상기 신호 전달부 중 상기 상부 전극 위에 위치하는 부분을 둘러싸 접지에 연결되는 접지부;
   를 포함하는 플라즈마 발생 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 프로브는:
   상기 검출부와 상기 처리부 사이에 개재되도록 상기 신호 전달부에 구비되어 상기 전기 신호 중 직류 성분을 차단하는 커패시터를 더 포함하는 플라즈마 발생 장치.
10. RF 신호를 제공하는 RF 전원;
    플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고
    상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체를 갖는 도파관;을 포함하고,
    상기 상부 전극 위에 배치되어 상기 상부 전극 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브를 더 포함하며,
    상기 프로브를 이용하여 측정된 상기 상부 전극 위 전기장의 분포를 기초로 상기 도파관에 구비된 상기 전도체의 위치가 조절되는 플라즈마 발생 장치.
11. 내부에 기판을 처리하는 공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리;
    상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 챔버 내의 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하며, 상기 플라즈마 발생 유닛은:
    RF 신호를 제공하는 RF 전원;
    플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고
    상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체들을 갖는 도파관;
    을 포함하며,
    상기 도파관은 상기 상부 전극의 반경 방향을 따라 신장하며 상기 전도체들은 상기 도파관이 신장하는 길이 방향을 따라 상기 도파관의 내부로 인입 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전도체는 상기 도파관의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 구비되어, 나사를 이용해 상하 방향으로 이동 가능한 기판 처리 장치.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 전극 위에 배치되어 상기 상부 전극 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브를 더 포함하는 기판 처리 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로브가 복수 개인 경우, 상기 복수의 프로브는 상기 상부 전극의 둘레를 따라 배치되는 기판 처리 장치.
15. 내부에 기판을 처리하는 공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리;
    상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 챔버 내의 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하며, 상기 플라즈마 발생 유닛은:
    RF 신호를 제공하는 RF 전원;
    플라즈마가 생성되는 공간을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 상부 전극 및 하부 전극; 그리고
    상기 RF 신호를 상기 상부 전극으로 전달하되, 상기 상부 전극 위에 배치되며, 내부로 인입 가능한 전도체를 갖는 도파관;
    을 포함하며,
    상기 상부 전극 위에 배치되어 상기 상부 전극 위에 형성된 전기장의 세기를 측정하는 적어도 하나의 프로브를 더 포함하며,
    상기 프로브를 이용하여 측정된 상기 상부 전극 위 전기장의 분포를 기초로 상기 도파관에 구비된 상기 전도체의 위치가 조절되는 기판 처리 장치.
16. 용량 결합형 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치의 기판 처리 균일도를 조절하는 방법에 있어서,
    프로브를 이용하여 전기장의 분포를 측정하는 단계; 및
    상기 전기장의 분포에 따라 상부 전극 위에 배치된 도파관의 이동 가능한 전도체의 위치를 조절하는 단계;
    를 포함하는 기판 처리 균일도 조절 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기장의 분포에 따라 전도체의 위치를 조절하는 단계는:
    상기 상부 전극 위에서 상기 전기장의 세기가 큰 지점에 위치하는 전도체를 상기 상부 전극에 가까워지는 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 기판 처리 균일도 조절 방법.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기장의 분포에 따라 전도체의 위치를 조절하는 단계는:
    상기 상부 전극 위에서 상기 전기장의 세기가 작은 지점에 위치하는 전도체를 상기 상부 전극으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 기판 처리 균일도 조절 방법.

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