KR20080058625A - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080058625A
KR20080058625A KR1020060132512A KR20060132512A KR20080058625A KR 20080058625 A KR20080058625 A KR 20080058625A KR 1020060132512 A KR1020060132512 A KR 1020060132512A KR 20060132512 A KR20060132512 A KR 20060132512A KR 20080058625 A KR20080058625 A KR 20080058625A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dielectric window
inductively coupled
high frequency
plasma
coupled plasma
Prior art date
Application number
KR1020060132512A
Other languages
English (en)
Inventor
김형준
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020060132512A priority Critical patent/KR20080058625A/ko
Publication of KR20080058625A publication Critical patent/KR20080058625A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/42—Stripping or agents therefor
    • G03F7/427—Stripping or agents therefor using plasma means only
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 원통형 유전체 윈도우의 상측 모서리부에 경사면을 형성하고, 경사면을 포함하는 외벽들에 유도 결합형 플라즈마 안테나를 설치하는 것을 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 유전체 윈도우의 내부 공간에 생성되는 플라즈마의 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
플라즈마, 안테나, 유도 전기장

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATES}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략적 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략적 작동 상태도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 처리실
200 : 유전체 윈도우
310, 320, 330 : 유도 결합형 플라즈마 안테나
312, 322, 332 : 커패시터
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.
플라즈마 처리 장치로는 플라즈마 생성 에너지원에 따라 축전 용량성 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma) 처리 장치, 유도 결합형 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 처리 장치 및 마이크로웨이브 플라즈마(Microwave Plasma) 처리 장치 등이 제안되어 있다.
이 중, 유도 결합형 플라즈마(ICP) 처리 장치는 단순한 구조의 안테나와 고주파 전원이라는 간단하고 값싼 구성에 의해 수 밀리토르(mTorr)의 저압 하에서 비교적 고밀도의 플라즈마를 생성시킬 수 있고, 피처리물(기판)에 대해 평면적으로 코일을 배치함으로써 면적이 큰 플라즈마를 용이하게 발생시킬 수 있으며, 처리실 내부의 구조가 간단하므로 처리 중에 피처리물(기판) 위로 날아오는 이물질 발생을 줄일 수 있다는 장점이 있어 최근에 널리 보급되고 있다.
그런데, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치에 평면적으로 배치되는 나선형 안테나의 경우, 유도 전기장의 세기가 안테나 코일의 중심 부분에서 가장 크며, 주변부로 갈수록 작아지는 분포를 갖게 된다. 이로 인해 처리실 내에 생성된 플라즈마의 밀도 또한 중심 부분에서 높고 주변부로 갈수록 감소하는 불균일한 분포를 갖게 된다.
300 mm 이상의 대면적 기판을 처리하기 위해서는 최소한 기판 영역에 해당하는 공간 내에서 균일한 분포를 갖는 플라즈마의 생성을 요구하나, 상술한 바와 같이 평면 나선형 안테나는 이러한 조건을 충족시키지 못한다. 이 때문에, 플라즈마를 이용한 식각 공정이나 증착 공정에서 웨이퍼의 식각 깊이 또는 웨이퍼 표면에 증착되는 물질 막의 두께 및 성질이 기판상의 위치에 따라 달라지는 문제점이 있었 다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 유도 결합형 플라즈마 처리 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 균일한 밀도 분포를 가지는 플라즈마를 생성할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판 처리 장치에 있어서, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 처리실과; 상기 처리실의 상부에 설치되며, 하부가 개방되고 상측 모서리부에 경사면이 형성된 원통형의 유전체 윈도우와; 상기 유전체 윈도우의 외벽들에 각각 설치되어 상기 유전체 윈도우의 내부 공간에 플라즈마 생성을 위한 전기장을 유도하는 유도 결합형 플라즈마 안테나들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들은 상기 유전체 윈도우의 상부벽과, 상측 모서리부 경사면 및 측벽에 각각 독립적으로 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 장치는 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원을 더 포함하되, 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들은 상기 고주파 전원에 병렬 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 장치는 상기 고주파 전원과 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들의 사이에 각각 설치되어 상기 고주파 전원으로부터 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들로 공급되는 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
본 실시 예의 기판 처리 장치는 유도 결합형 플라즈마 안테나를 이용하여 처리실 내에 유도 자기장을 형성하고, 이에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 형태의 기판 처리 장치에 적용될 수 있다. 이러한 기판 처리 장치로는, 기판상에 남아있는 불필요한 감광막 층을 제거하는 애싱 장치, 기판상에 막질을 증착하는 증착 장치 또는 기판을 식각 처리하는 식각 장치 등을 예로 들을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는 처리실(100), 유전체 윈도우(200) 및 유도 결합형 플라즈마 안테나들(310,320,330)을 포함한다.
처리실(100)은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 처리실(100)의 상부에는 유전체 윈도우(200)가 설치되고, 유전체 윈도우(200)의 외벽들에는 유도 결합형 플라즈마 안테나들(310,320,330)이 설치된다. 유도 결합형 플라즈마 안테나들(310,320,330)에 고주파 전류가 공급되면 유전체 윈도우(200)의 내부 공간에는 전기장이 유도된다. 유도 전기장에 의해 반응 가스가 이온화하여 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마에 의해 처리실(100)로 반입된 기판(W)이 처리된다.
처리실(100)은 직육면체 형상 또는 원통 형상 등으로 마련될 수 있다. 처리실(100)의 측벽에는 기판(W)의 반출입이 가능하도록 개구부(102)가 형성되고, 개구부(102)는 게이트 밸브와 같은 도어 부재(미도시)에 의해 개폐될 수 있다.
처리실(100)의 내측에는 기판(W)을 지지하는 기판 지지 부재(110)가 설치된다. 기판 지지 부재(110)로는 정전력에 의해 기판을 흡착 지지하는 정전척(Electro Static Chuck, ESC)이 사용될 수 있다. 이와는 달리, 진공압에 의해 기판을 흡착 지지하는 방식의 진공 척(Vacuum Chuck)이 기판 지지 부재(110)로 사용될 수 있으며, 또한 기계적 클램핑 방식에 의해 기판(W)이 기판 지지 부재(110)에 고정될 수도 있다.
기판 지지 부재(110)는 구동 부재(120)에 의해 상하 방향으로 이동이 가능하도록 설치될 수 있다. 기판 지지 부재(110)가 구동 부재(120)에 의해 상하 방향으로 이동되면, 기판 지지 부재(110)에 놓인 기판(W)이 보다 균일한 밀도 분포를 나타내는 플라즈마 영역에 놓일 수 있게 된다.
기판 지지 부재(110)에는 그 상면에 놓인 기판(W)을 공정 온도로 가열하도록 가열 부재(130)가 설치될 수 있으며, 가열 부재(130)로는 코일과 같은 저항 발열체 등 다양한 가열 수단이 사용될 수 있다.
기판 지지 부재(110)에는 고주파 전원(140)이 연결되고, 기판 지지 부재(110)와 고주파 전원(140) 사이에는 정합기(142)가 배치될 수 있다. 고주파 전원(140)은 후술할 유전체 윈도우(200) 내부 공간에서 생성된 플라즈마로부터 빠져나온 이온과 라디칼이 기판(W)의 표면에 충분히 높은 에너지를 가지고 충돌할 수 있도록 바이어스 전압을 제공하게 된다.
처리실(100)의 바닥면에는 배기구(152)가 형성된다. 배기구(152)에는 배기 라인(154)이 연결되며, 배기 라인(154) 상에는 처리실(100)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프 등의 배기 부재(150)가 배치된다.
처리실(100)의 상부에는 유전체 윈도우(200)가 설치된다. 유전체 윈도우(200)는 하부가 개방된 원통 형상으로 마련될 수 있으며, 상측 모서리부에는 경사면(220)이 형성된다. 구체적으로, 유전체 윈도우(200)는 내부가 비어 있고 상하부가 개방된 원통 형상의 측벽(210)과, 측벽(210)의 상단으로부터 내측으로 상향 경사지게 연장 형성된 경사면(220)과, 경사면(220) 상부의 개구부를 밀폐하는 상부벽(230)을 가진다. 유전체 윈도우(200)는 석영 유리와 같은 유전체로 마련될 수 있다.
유전체 윈도우(200)의 상부벽(230)에는 플라즈마 생성을 위한 반응 가스가 유입되는 가스 유입구(232)가 형성된다. 가스 유입구(232)에는 가스 공급 라 인(242)이 연결되고, 가스 공급 라인(242) 상에는 반응 가스 공급원(240)이 연결된다.
유전체 윈도우(200)의 외벽들(210,220,230)에는 코일 구조의 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 안테나들(310,320,330)이 설치된다. 유전체 윈도우(200)의 측벽(210)에는 제 1 안테나(310)가 설치되고, 경사면(220)에는 제 2 안테나(320)가 설치되며, 상부벽(230)에는 제 3 안테나(330)가 설치된다. 제 1 안테나(310)는 원통 형상의 측벽(210) 둘레를 감싸는 구조의 코일로 마련되고, 제 2 안테나(320)는 경사면(220)의 둘레를 감싸는 구조의 코일로 마련될 수 있다. 제 3 안테나(330)는 상부벽(230)의 상면에 설치되는 평면 나선형 구조의 코일로 마련될 수 있다.
제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)는 각각 독립된 권선형 코일들로 마련되고, 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원(340)에 병렬 연결된다. 고주파 전원(340)과 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)의 사이에는 커패시터(312,322,332)가 각각 설치된다. 커패시터들(312,322,332)은 기설정된 값의 정전 용량을 가지며, 고주파 전원(340)으로부터 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)로 공급되는 고주파 전류가 어느 하나의 안테나로 집중되는 것을 방지하기 위해 고주파 전류의 크기를 조정한다. 여기서, 고주파 전원(340)으로부터 인가되는 고주파 전류는 정합기(342)를 통해 각각의 커패시터들(312,322,332)로 공급될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략적 작동 상태도이다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치로 기판을 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
고주파 전원(340)으로부터 발생된 고주파 전류는 정합기(342)를 거쳐 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)의 전단에 각각 배치된 커패시터들(312,322,332)로 공급된다. 커패시터들(312,322,332)은 서로 다른 정전 용량을 가지기 때문에, 이에 의해 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)로 제공되는 고주파 전류(I1,I2,I3)의 크기가 조정된다. 커패시터들(312,322,332)에 의해 크기가 조정된 고주파 전류(I1,I2,I3)는 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)로 각각 제공된다. 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)로 제공된 고주파 전류(I1,I2,I3)에 의해 유전체 윈도우(200)의 내부 공간에 유도 전기장이 형성된다. 유전체 윈도우(200)의 내부 공간으로 공급된 반응 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마를 생성한다. 이때, 제 2 안테나(320)에 의해 유전체 윈도우(200) 내부 공간의 모서리부에 생성되는 플라즈마는 제 1 안테나(310) 및 제 3 안테나(330)에 의해 생성된 플라즈마의 밀도 분포의 불균일성을 보완해줄 수 있다. 이와 같이 생성된 플라즈마는 처리실(100)의 기판 지지 부재(110)에 놓인 기판(W)과 충돌하여 기판(W)을 처리한다.
상술한 바와 같이, 원통형 유전체 윈도우(200)의 상측 모서리부에 경사면을 형성하고, 경사면(220)을 포함하는 유전체 윈도우(200)의 외벽들(210,220,230)에 유도 결합형 플라즈마 안테나들(310,320,330)을 각각 설치함으로써, 유전체 윈도우(200)의 내부 공간에 생성되는 플라즈마의 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있 다.
그리고, 균일한 밀도 분포를 가지는 플라즈마의 생성이 가능함에 따라, 플라즈마를 이용한 식각 공정이나 증착 공정 등에서 기판의 식각율 또는 기판 표면에 증착되는 물질 막의 두께 및 성질이 기판의 전 영역에서 균일하게 될 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 3 안테나(310,320,330)를 고주파 전원(340)에 병렬 연결하여, 하나의 플라즈마 소스원으로부터 고주파 전류가 제공되므로 비용을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 처리실 내의 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    플라즈마 처리 공정이 진행되는 처리실과;
    상기 처리실의 상부에 설치되며, 하부가 개방되고 상측 모서리부에 경사면이 형성된 원통형의 유전체 윈도우와;
    상기 유전체 윈도우의 외벽들에 각각 설치되어 상기 유전체 윈도우의 내부 공간에 플라즈마 생성을 위한 전기장을 유도하는 유도 결합형 플라즈마 안테나들;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들은,
    상기 유전체 윈도우의 상부벽과, 상측 모서리부 경사면 및 측벽에 각각 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원을 더 포함하되,
    상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들은 상기 고주파 전원에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 고주파 전원과 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들의 사이에 각각 설치되어 상기 고주파 전원으로부터 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나들로 공급되는 고주파 전류의 크기를 조정하는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
KR1020060132512A 2006-12-22 2006-12-22 기판 처리 장치 KR20080058625A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060132512A KR20080058625A (ko) 2006-12-22 2006-12-22 기판 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060132512A KR20080058625A (ko) 2006-12-22 2006-12-22 기판 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080058625A true KR20080058625A (ko) 2008-06-26

Family

ID=39803968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060132512A KR20080058625A (ko) 2006-12-22 2006-12-22 기판 처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080058625A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102137617B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US9543121B2 (en) Inductively coupled plasma processing apparatus
KR100841118B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR20120116888A (ko) 플라즈마 처리 장치의 클리닝 방법 및 플라즈마 처리 방법
CN111183504B (zh) 制造过程中的超局部和等离子体均匀性控制
CN111095498B (zh) 载置台、基板处理装置以及边缘环
TWI634585B (zh) 電漿處理裝置及電漿分布調整方法
KR20200010743A (ko) 기판 지지 장치 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치
KR102278074B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102345415B1 (ko) 기판 처리 장치 및 필터 제조 방법
KR101934982B1 (ko) 기판 처리 장치
KR100976552B1 (ko) 밀도 조절이 가능한 플라즈마 발생 장치
KR100800396B1 (ko) Ｉｃｐ 안테나 및 이를 이용한 플라즈마 발생장치
KR20090009369A (ko) 히터가 설치된 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 플라즈마반응기
KR20110032374A (ko) 다중 플라즈마 영역을 갖는 플라즈마 반응기
CN110770880B (zh) 等离子处理装置
KR20130019712A (ko) 기판 처리 장치
US20090137128A1 (en) Substrate Processing Apparatus and Semiconductor Device Producing Method
KR102358480B1 (ko) 대면적 건식 식각처리 장치
KR100785404B1 (ko) 유도 결합형 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리장치와 방법
KR100553757B1 (ko) 유도결합형 플라즈마 처리장치
KR20080058625A (ko) 기판 처리 장치
KR20110022952A (ko) 기판 처리 장치
KR100855880B1 (ko) 기판 처리 장치 및 플라즈마 밀도의 제어 방법
KR20050049169A (ko) 유도 결합형 플라즈마 발생 장치와 그 유도전기장 발생을위한 안테나 코일 구조

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination