KR20080079788A - Apparatus for treating substrate and method for controlling plasma density - Google Patents

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Abstract

An apparatus for processing a substrate and a method for controlling plasma density are provided to improve the uniformity of plasma density distribution in an upper space in a process chamber corresponding to a substrate region by forming multi-layer-structured insulators. A plasma treatment process is performed in process chambers(100,200). A dielectric window(220) is installed on an upper portion of the process chambers. Multi-layer-structured insulators are provided at a central region of the dielectric window. An inductive coupling plasma antenna(300) is installed on an upper surface of the dielectric window. The inductive coupling plasma antenna forms an inductive electric field in the process chambers. The dielectric window includes a first insulator(222) and a second insulator(224). The first insulator is installed on an upper portion of the process chambers. A groove unit is formed at a central region of the first insulator. The second insulator is inserted into and fixed on the groove unit being formed on the first insulator.

Description

기판 처리 장치 및 플라즈마 밀도의 제어 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR CONTROLLING PLASMA DENSITY}Substrate processing apparatus and control method of plasma density {APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR CONTROLLING PLASMA DENSITY}

도 1은 종래 일반적으로 사용되고 있는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도,1 is a schematic configuration diagram showing an example of an inductively coupled plasma processing apparatus that is generally used in the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of a substrate processing apparatus according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 상부 처리실 110 : 기판 지지 부재100: upper processing chamber 110: substrate support member

200 : 하부 처리실 220 : 유전체 윈도우200: lower processing chamber 220: dielectric window

222 : 제 1 절연체 224 : 제 2 절연체222: first insulator 224: second insulator

300 : 유도 결합형 플라즈마 안테나 310 : 고주파 전원300: inductively coupled plasma antenna 310: high frequency power

320 : 직류 전원 공급 부재320: DC power supply member

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치와 플라즈마의 밀도 분포를 제어하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus and method, and more particularly, to a device for processing a substrate using plasma and a method for controlling density distribution of plasma.

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.In general, a plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, and a plasma is generated by a very high temperature, a strong electric field, or an RF electromagnetic field.

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 낮은 압력에서 고밀도의 플라즈마를 생성시킬 수 있는 등의 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.As plasma processing apparatuses, capacitively coupled plasma processing apparatuses, inductively coupled plasma processing apparatuses, and microwave plasma processing apparatuses are proposed according to plasma generation energy sources. have. Among them, inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus has been widely used due to the advantages such as the generation of high density plasma at low pressure.

도 1은 종래 일반적으로 사용되고 있는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating an example of an inductively coupled plasma processing apparatus that is generally used.

도 1을 참조하면, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공간을 제공하는 공정 챔버(10)를 가진다. 공정 챔버(10)의 내부에는 처리하고자 하는 기판(예를 들면, 웨이퍼)(W)을 올려놓기 위한 기판 홀더(20)가 설치되고, 공정 챔버(10)의 상부에는 공정 챔버(10) 내에 주입된 반응 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해 알에프(RF) 파워를 전송하는 유도 결합형 플라즈마 안테나(Inductively Coupled Plasma Antenna, 30)가 설치된다. Referring to FIG. 1, an inductively coupled plasma processing apparatus 1 has a process chamber 10 that provides a space in which a plasma processing process is performed. In the process chamber 10, a substrate holder 20 for placing a substrate (for example, a wafer) W to be processed is installed, and an upper portion of the process chamber 10 is injected into the process chamber 10. Inductively Coupled Plasma Antenna 30 is installed to transmit RF power to generate plasma from the reactant gas.

유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나(30)로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 평면 나선형 안테나(Planar Spiral Antenna)가 일반적으로 사용되고 있다. 평면 나선형 안테나의 중심부에 연결된 고주파 전원(40)으로부터 유도 결합형 플라즈마 안테 나(30)에 고주파 전원이 인가되면, 안테나(30)의 코일을 따라 흐르는 전류가 공정 챔버(10) 내부 공간에 자기장을 형성한다. 이 자기장에 의해서 유도 전기장이 형성되고, 공정 챔버(10)에 공급된 반응 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 충분한 에너지를 얻어 플라즈마를 생성한다.As the inductively coupled plasma (ICP) antenna 30, as shown in FIG. 1, a planar spiral antenna is generally used. When high frequency power is applied to the inductively coupled plasma antenna 30 from the high frequency power source 40 connected to the center of the planar spiral antenna, current flowing along the coil of the antenna 30 generates a magnetic field in the space inside the process chamber 10. Form. The induction electric field is formed by this magnetic field, and the reaction gas supplied to the process chamber 10 obtains sufficient energy for ionization from the induction electric field to generate plasma.

그런데, 평면 나선형 안테나가 구비된 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 경우, 유도 전기장의 세기는 안테나 코일의 중심 부분에서 가장 크며, 주변부로 갈수록 작아지는 분포를 갖게 된다. 이로 인해, 공정 챔버 내에 생성된 유도 결합형 플라즈마의 밀도 또한 중심 부분에서 높고 주변부로 가면서 감소하는 불균일 분포를 갖게 된다.However, in the inductively coupled plasma processing apparatus equipped with a planar spiral antenna, the intensity of the induction electric field is largest in the center portion of the antenna coil and has a distribution that decreases toward the periphery. As a result, the density of the inductively coupled plasma generated in the process chamber also has a nonuniform distribution that is high in the center portion and decreases toward the periphery.

300 mm 이상의 대면적 기판을 처리하기 위해서는 최소한 기판 영역에 해당하는 공간 내에서 균일한 분포를 갖는 플라즈마의 생성이 요구된다. 그러나, 상술한 바와 같이 평면 나선형 안테나가 구비된 유도 결합형 플라즈마 처리 장치는 이러한 요구 조건을 충족시키지 못하기 때문에, 플라즈마를 이용한 식각 공정이나 증착 공정 등에서 웨이퍼의 식각 깊이 또는 웨이퍼 표면에 증착되는 물질 막의 두께 및 성질이 기판상의 위치에 따라 달라지는 문제점이 있었다.In order to process a large area substrate of 300 mm or more, generation of a plasma having a uniform distribution in a space corresponding to at least the substrate area is required. However, as described above, the inductively coupled plasma processing apparatus equipped with the planar spiral antenna does not satisfy these requirements, and therefore, the etching depth of the wafer or the material film deposited on the wafer surface in the etching process or the deposition process using plasma, etc. There was a problem that the thickness and the properties depend on the position on the substrate.

따라서, 본 발명의 목적은 균일한 밀도 분포의 플라즈마를 생성할 수 있는 기판 처리 장치 및 플라즈마 밀도의 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and a control method of plasma density capable of generating a plasma having a uniform density distribution.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판 처 리 장치에 있어서, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 처리실과; 상기 처리실의 상부에 설치되며, 다층 구조의 절연체들이 중앙 영역에 제공되는 유전체 윈도우와; 상기 유전체 윈도우의 상면에 설치되며, 상기 처리실 내에 유도 전기장을 형성시키는 유도 결합형 플라즈마 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the substrate processing apparatus according to the present invention comprises: a processing chamber in which a plasma processing step is performed; A dielectric window provided above the processing chamber and having insulators having a multi-layer structure in a central region; And an inductively coupled plasma antenna installed on an upper surface of the dielectric window to form an induction electric field in the processing chamber.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 상기 처리실의 상부에 설치되며, 상면 중앙 영역에 홈부가 형성된 제 1 절연체와; 상기 제 1 절연체에 형성된 상기 홈부에 삽입 설치되는 제 2 절연체;를 포함하는 것이 바람직하다.A substrate processing apparatus according to the present invention having the above-described configuration, the dielectric window comprising: a first insulator provided at an upper portion of the processing chamber and having a groove portion formed in an upper surface central region; And a second insulator inserted into the groove portion formed in the first insulator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제 1 절연체는 석영 재질의 유전체로 마련되는 것이 바람직하다.According to one aspect of the invention, the first insulator is preferably provided with a dielectric of quartz material.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제 2 절연체는 세라믹 절연체로 마련되는 것이 바람직하다.According to another aspect of the invention, the second insulator is preferably provided with a ceramic insulator.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 처리실 내에 생성되는 플라즈마의 방전 점화(Ignition)가 용이하도록 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나에 직류 전압을 인가하는 직류 전원 공급 부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, it is preferable to further include a DC power supply member for applying a DC voltage to the inductively coupled plasma antenna to facilitate the discharge ignition (Ignition) of the plasma generated in the process chamber.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 밀도의 제어 방법은, 유전체 윈도우를 영역에 따라 서로 상이한 재질을 갖는 다층 구조의 절연체들로 구비하여 상기 유전체 윈도우의 하부에 생성되는 플라즈마의 밀도 분포를 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a plasma density control method according to the present invention includes a dielectric window having a dielectric material having a multi-layered insulator having a different material according to a region, thereby providing a density distribution of plasma generated under the dielectric window. It is characterized by controlling.

상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 밀도의 제어 방법 에 있어서, 상기 다층 구조의 절연체들은 상기 유전체 윈도우의 중앙 영역에 구비되는 것이 바람직하다.In the plasma density control method according to the present invention having the above-described characteristics, the insulator of the multilayer structure is preferably provided in the central region of the dielectric window.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 플라즈마 밀도의 제어 방법을 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.Hereinafter, a substrate processing apparatus and a plasma density control method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

( 실시 예 )(Example)

본 실시 예의 기판 처리 장치는 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.The substrate processing apparatus of this embodiment may be applied to various types of substrate processing apparatuses that form an induction magnetic field in the processing chamber and process the substrate by using the plasma generated thereby. Examples of such a substrate processing apparatus include an ashing apparatus for removing an unnecessary photoresist layer remaining on a substrate, a deposition apparatus for depositing a film quality on a substrate, or an etching apparatus for etching a substrate.

도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of a substrate processing apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공간을 제공하는 처리실(100,200)을 가진다. 처리실(100,200)은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정이 진행되는 하부 처리실(100)과, 하부 처리실(100)에 제공될 플라즈마가 생성되는 상부 처리실(200)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the plasma processing apparatus according to the present invention has processing chambers 100 and 200 which provide a space in which a plasma processing process is performed. The processing chambers 100 and 200 include a lower processing chamber 100 in which a substrate processing process using plasma is performed, and an upper processing chamber 200 in which plasma to be provided to the lower processing chamber 100 is generated.

하부 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, 기계적 클램핑 방식을 이용하여 기판(W)을 기판 지지 부재(110)에 고정시킬 수 있으며, 또한 진공압에 의해 기판을 흡착 지지하는 방식의 진공 척(Vacuum Chuck)이 기판 지지 부재(110)로 사용될 수도 있다. The substrate support member 110 that supports the substrate W is provided inside the lower processing chamber 100. As the substrate support member 110, an electrostatic chuck (ESC) that adsorbs and supports the substrate by electrostatic power may be used. Alternatively, a vacuum chuck (Vacuum Chuck) of fixing the substrate (W) to the substrate support member 110 by using a mechanical clamping method, and by adsorption support of the substrate by the vacuum pressure is supported by the substrate support member (110) May be used.

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 이동됨으로써, 기판 지지 부재(110)에 놓인 기판(W)이 보다 균일한 플라즈마 밀도 분포를 나타내는 영역에 놓일 수 있게 된다.The substrate support member 110 may be installed to be movable in the vertical direction by the driving member 120. Since the substrate support member 110 is moved up and down by the driving member 120, the substrate W placed on the substrate support member 110 may be placed in a region showing a more uniform plasma density distribution.

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.The substrate supporting member 110 may be provided with a heating member 130 to heat the substrate W placed on the upper surface thereof to a process temperature, and various heating means such as a resistance heating element such as a coil may be used as the heating member 130. have.

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 상부 처리실(200)에서 생성된 플라즈마로부터 빠져나온 이온과 라디칼이 기판(W)의 표면에 충분히 높은 에너지를 가지고 충돌할 수 있도록 바이어스 전압을 제공하게 된다.The high frequency power supply 140 may be connected to the substrate support member 110, and a matcher 142 may be disposed between the substrate support member 110 and the high frequency power supply 140. The high frequency power supply 140 provides a bias voltage so that ions and radicals emitted from the plasma generated in the upper processing chamber 200 to be described later collide with the surface of the substrate W with sufficiently high energy.

하부 처리실(100)의 바닥면에는 배기구(152)가 형성된다. 배기구(152)에는 배기 라인(154)이 연결되며, 배기 라인(154) 상에는 하부 처리실(100)의 내부를 진 공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프 등의 배기 부재(150)가 배치된다.An exhaust port 152 is formed in the bottom surface of the lower processing chamber 100. An exhaust line 154 is connected to the exhaust port 152, and an exhaust member 150, such as a vacuum pump, is provided on the exhaust line 154 to maintain the interior of the lower processing chamber 100 in a vacuum state.

하부 처리실(100)의 상부에는 상부 처리실(200)이 제공되며, 상부 처리실(200)에서는 하부 처리실(100)에 제공될 플라즈마를 생성한다.An upper processing chamber 200 is provided above the lower processing chamber 100, and the upper processing chamber 200 generates plasma to be provided to the lower processing chamber 100.

상부 처리실(200)의 측벽에는 플라즈마 생성을 위한 반응 가스가 유입되는 가스 유입구(212)가 형성된다. 가스 유입구(212)에는 가스 공급 라인(214)이 연결되고, 가스 공급 라인(214) 상에는 반응 가스 공급원(210)이 연결된다. A gas inlet 212 through which a reactive gas for generating plasma is introduced is formed on the sidewall of the upper processing chamber 200. A gas supply line 214 is connected to the gas inlet 212, and a reactive gas source 210 is connected to the gas supply line 214.

상부 처리실(200)의 상부에는 후술할 고주파 전원(310)으로부터 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)로 공급되는 알에프(RF, Radio-Frequency) 파워가 투과될 수 있도록 유전체 윈도우(Dielectric Window, 220)가 설치된다. 유전체 윈도우(220)는 제 1 절연체(222)와 제 2 절연체(224)를 포함한다. 제 1 절연체(222)는 상부 처리실(200)의 상부에 설치되고, 제 1 절연체(222)의 상면 중앙 영역에는 홈부(223)가 형성된다. 그리고, 제 1 절연체(222)의 홈부(223)에는 제 2 절연체(224)가 삽입 설치된다. 제 1 절연체(222)는 석영 유리와 같은 유전체로 마련될 수 있으며, 제 2 절연체는 절연 특성 및 열의 발산 효율이 우수한 질화알루미늄과 같은 세라믹 절연체로 마련될 수 있다. A dielectric window 220 is provided on the upper portion of the upper processing chamber 200 to transmit radio frequency (RF) power supplied from the high frequency power source 310 to the inductively coupled plasma antenna 300 to be described later. Is installed. The dielectric window 220 includes a first insulator 222 and a second insulator 224. The first insulator 222 is installed above the upper processing chamber 200, and the groove 223 is formed in the central region of the upper surface of the first insulator 222. The second insulator 224 is inserted into the groove 223 of the first insulator 222. The first insulator 222 may be made of a dielectric such as quartz glass, and the second insulator may be made of a ceramic insulator such as aluminum nitride having excellent insulating properties and heat dissipation efficiency.

유전체 윈도우(220)의 상면에는 코일 구조의 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 안테나(300)가 설치된다. 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)는 평면 나선형의 코일 구조로 제공될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)에는 고주파 전원 인가 라인(312)이 연결된다. 고주파 전원 인가 라인(312) 상에는 알에프(RF) 파워를 공급하는 고주파 전원(310)이 연결되고, 고주 파 전원(310)과 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)의 사이에는 정합기(314)가 설치된다. An inductively coupled plasma (ICP) antenna 300 having a coil structure is installed on the top surface of the dielectric window 220. The inductively coupled plasma antenna 300 may be provided in a coil structure of a planar spiral. A high frequency power supply line 312 is connected to the inductively coupled plasma antenna 300. A high frequency power supply 310 for supplying RF (RF) power is connected to the high frequency power supply line 312, and a matcher 314 is installed between the high frequency power supply 310 and the inductively coupled plasma antenna 300. do.

고주파 전원 인가 라인(312)에는 직류 전원 인가 라인(322)이 연결되며, 직류 전원 인가 라인(322)에는 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)에 직류 전압을 인가하기 위한 직류 전원 공급 부재(320)가 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 직류 전원 인가 라인(322) 상의 직류 전원 공급 부재(320)의 후단에는 로 패스 필터(Low Pass Filter, LPF)(324)가 배치될 수 있다. 직류 전원 공급 부재(320)는 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)에 직류 전압을 인가하여, 상부 처리실(200) 내에 생성되는 플라즈마의 방전 점화(Ignition)가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.A DC power supply line 322 is connected to the high frequency power supply line 312, and a DC power supply member 320 for applying a DC voltage to the inductively coupled plasma antenna 300 is connected to the DC power supply line 322. Can be electrically connected. In addition, a low pass filter (LPF) 324 may be disposed at a rear end of the DC power supply member 320 on the DC power supply line 322. The DC power supply member 320 applies a DC voltage to the inductively coupled plasma antenna 300 so that discharge ignition of plasma generated in the upper processing chamber 200 can be easily performed.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of processing the substrate using the substrate processing apparatus of the present invention having the configuration as described above are as follows.

먼저, 고주파 전원(310)으로부터 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)에 알에프 파워가 인가된다. 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)의 코일을 따라 흐르는 전류에 의해 상부 처리실(200) 내부 공간에 자기장이 형성되고, 이 자기장의 시간에 따른 변화에 의해 유도 전기장이 형성된다. 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)가 평면 나선형의 코일 구조를 가지는 경우, 유도 전기장의 세기는 안테나(300) 코일의 중심 부분에서 가장 크며, 주변부로 갈수록 작아지는 분포를 갖게 된다. 이때, 유도 결합형 플라즈마 안테나(300)의 중심 부분 하측에 제공된 질화알루미늄 재질의 제 2 절연체(224)가 알에프 파워의 투과율을 저하시켜, 안테나(300)의 중심부와 주변부에서 균일한 세기의 유도 전기장이 형성되도록 한다. 그리고, 가스 유입 구(212)를 통해 상부 처리실(200)로 공급된 반응 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 충분한 에너지를 얻어 플라즈마를 생성한다. 생성된 플라즈마는 하부 처리실(100)의 기판 지지 부재(110)에 놓인 기판(W)과 충돌하여 기판(W)을 처리한다.First, RF power is applied from the high frequency power supply 310 to the inductively coupled plasma antenna 300. The magnetic field is formed in the inner space of the upper processing chamber 200 by the current flowing along the coil of the inductively coupled plasma antenna 300, and the induction electric field is formed by the change of the magnetic field over time. When the inductively coupled plasma antenna 300 has a planar spiral coil structure, the intensity of the induction electric field is largest in the center portion of the coil of the antenna 300 and has a distribution that decreases toward the periphery. At this time, the second insulator 224 made of aluminum nitride provided below the center portion of the inductively coupled plasma antenna 300 reduces the transmittance of RF power, and thus induces an electric field of uniform intensity at the center and the periphery of the antenna 300. To be formed. The reaction gas supplied to the upper processing chamber 200 through the gas inlet 212 obtains sufficient energy for ionization from the induction electric field to generate plasma. The generated plasma collides with the substrate W placed on the substrate supporting member 110 of the lower processing chamber 100 to process the substrate W.

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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판 영역에 해당하는 처리실 내의 기판 상부 공간 내에서 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the uniformity of the plasma density distribution can be improved in the upper space of the substrate in the processing chamber corresponding to the substrate region.

또한, 본 발명에 의하면, 유도 결합형 플라즈마 안테나에서 방출되는 열을 효율적으로 발산시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to efficiently dissipate heat emitted from the inductively coupled plasma antenna.

Claims (7)

기판 처리 장치에 있어서,In the substrate processing apparatus, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 처리실과;A processing chamber in which the plasma processing process is performed; 상기 처리실의 상부에 설치되며, 다층 구조의 절연체들이 중앙 영역에 제공되는 유전체 윈도우와;A dielectric window provided above the processing chamber and having insulators having a multi-layer structure in a central region; 상기 유전체 윈도우의 상면에 설치되며, 상기 처리실 내에 유도 전기장을 형성시키는 유도 결합형 플라즈마 안테나;An inductively coupled plasma antenna installed on an upper surface of the dielectric window to form an induction electric field in the processing chamber; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.Substrate processing apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 윈도우는,The dielectric window, 상기 처리실의 상부에 설치되며, 상면 중앙 영역에 홈부가 형성된 제 1 절연체와;A first insulator installed on an upper portion of the processing chamber and having a groove portion formed in an upper surface central region thereof; 상기 제 1 절연체에 형성된 상기 홈부에 삽입 설치되는 제 2 절연체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And a second insulator inserted into and formed in the groove portion formed in the first insulator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1 절연체는 석영 재질의 유전체로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And the first insulator is made of a dielectric of quartz material. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 2 절연체는 세라믹 절연체로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And the second insulator is formed of a ceramic insulator. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 처리실 내에 생성되는 플라즈마의 방전 점화(Ignition)가 용이하도록 상기 유도 결합형 플라즈마 안테나에 직류 전압을 인가하는 직류 전원 공급 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And a direct current power supply member for applying a direct current voltage to the inductively coupled plasma antenna to facilitate discharge ignition of plasma generated in the processing chamber. 플라즈마의 밀도를 제어하는 방법에 있어서,In the method for controlling the density of the plasma, 유전체 윈도우를 영역에 따라 서로 상이한 재질을 갖는 다층 구조의 절연체들로 구비하여 상기 유전체 윈도우의 하부에 생성되는 플라즈마의 밀도 분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 밀도의 제어 방법.And controlling the density distribution of the plasma generated under the dielectric window by providing dielectric windows with insulators having a multi-layer structure having different materials according to regions. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 다층 구조의 절연체들은 상기 유전체 윈도우의 중앙 영역에 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 밀도의 제어 방법.The insulator of the multilayer structure is provided in the central region of the dielectric window.
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