KR20100052970A

KR20100052970A - Mobility plasma control system

Info

Publication number: KR20100052970A
Application number: KR1020080111892A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 위순임
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-20
Also published as: KR101533683B1

Abstract

PURPOSE: A mobility plasma control system is provided to control the evenness of a mobility plasma in a plasma reaction chamber by generating magnetic field outside a plasma reaction chamber and increasing the magnetic flux density of an RF antenna. CONSTITUTION: A chamber main body(100) includes a susceptor therein in which a base board is put. A plasma source is prepared in one side of the chamber body and generates plasma inside the chamber body. A plasma control cover(500) covers the chamber body outside the chamber body, generates magnetic field, and control the plasma.

Description

Flow Plasma Control System {MOBILITY PLASMA CONTROL SYSTEM}

본 발명은 반도체 기판 처리를 위한 플라즈마 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 자기장을 이용하여 플라즈마 반응 챔버 내부의 유동성 플라즈마의 밀도와 균일성을 제어하는 플라즈마 제어 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma control system for processing semiconductor substrates, and more particularly, to a plasma control system for controlling the density and uniformity of the flowable plasma in a plasma reaction chamber using a magnetic field.

반도체 소자의 초미세화와 기판 사이즈의 증가, 그리고 새로운 처리 대상 물질의 등장은 반도체 제조공정에서 더욱 향상된 기판 처리 기술을 요구한다. 특히, 플라즈마를 이용한 반도체 제조 공정으로 건식 에칭 공정 분야나 물리적/화학적 기상 증착 분야에서는 이러한 기술적 요구에 대응하여 자기장을 이용하여 고밀도의 플라즈마를 균일하게 얻을 수 있는 플라즈마 반응기에 대한 기술 개발이 지속되고 있다. The ultra miniaturization of semiconductor devices, the increase in substrate size, and the emergence of new materials to be processed require further substrate processing techniques in semiconductor manufacturing processes. In particular, in the field of dry etching process and physical / chemical vapor deposition as a semiconductor manufacturing process using plasma, technology development for a plasma reactor capable of uniformly obtaining a high density plasma using a magnetic field has been continued in response to such technical requirements. .

일반적으로 플라즈마 반응 챔버 내부의 압력을 낮추면 이온의 평균 자유거리가 늘어나 웨이퍼에 충돌하는 이온의 에너지가 증가하고 이온들 간의 산란현상도 줄어들기 때문에 이방성 에칭에 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나 압력이 낮아지면 전자들 역시 평균자유거리가 늘어나 중성원자들과의 충돌이 감소함으로 플라즈마 상태를 유지하기가 어려워진다. 이에 낮은 압력에서도 플라즈마 상태를 유지할 수 있도록 자기장을 이용하여 전자들의 이동거리를 증가시켜 중성원자들과의 충돌 빈도를 높이는 기술이 제안되고 있다. In general, lowering the pressure inside the plasma reaction chamber increases the mean free distance of ions, which increases the energy of ions colliding with the wafer and reduces scattering between the ions. However, when the pressure is lowered, the electrons also increase the average free distance, which reduces the collision with neutral atoms, making it difficult to maintain the plasma state. In order to maintain the plasma state even at low pressure, a technique for increasing the frequency of collision with neutral atoms by increasing the moving distance of electrons using a magnetic field has been proposed.

한편, 기판 사이즈의 증가에 따라 기판이 처리되는 플라즈마 반응 챔버의 사이즈도 증가되는데 이 경우 플라즈마 소스에 의해 발생된 플라즈마가 플라즈마 반응 챔버 내부에 균일하게 분포하기 어렵다. 이에 자기장을 이용하여 플라즈마 반응 챔버 내부에서 플라즈마 밀도가 균일하게 분포할 수 있도록 하는 기술이 제안되고 있다. Meanwhile, as the substrate size increases, the size of the plasma reaction chamber in which the substrate is processed also increases. In this case, it is difficult for the plasma generated by the plasma source to be uniformly distributed in the plasma reaction chamber. Therefore, a technique for using a magnetic field to uniformly distribute the plasma density in the plasma reaction chamber has been proposed.

일례로, 영구자석을 이용하여 플라즈마 반응 챔버 내부에 균일한 플라즈마를 형성하는 기술이 제안되고 있다. 영구자석을 이용한 경우에는 크기가 작고 장착이 간단하여 별도로 외부에서 전원을 공급하지 않아도 되기 때문에 간단하게 균일도를 향상 시킬 수 있다. 그러나, 이 경우 영구자석에 의해 생성된 자기장의 균일도가 좋지 않으며 자기장의 세기를 제어하는 것이 불가능한 단점이 있었다. For example, a technique of forming a uniform plasma inside a plasma reaction chamber using a permanent magnet has been proposed. In the case of using a permanent magnet, the uniformity can be easily improved because the size is small and the installation is simple, and power is not supplied from the outside. However, in this case, the uniformity of the magnetic field generated by the permanent magnet is not good and it is impossible to control the strength of the magnetic field.

본 발명의 목적은 플라즈마 반응 챔버 내부에 고밀도의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 유지할 수 있도록 플라즈마 반응 챔버 외측에서 자기장을 발생시켜 무선 주파수 안테나의 자속 밀도를 증가시키는 플라즈마 제어 커버를 배치한 플라즈마 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma control system in which a plasma control cover is disposed to increase a magnetic flux density of a radio frequency antenna by generating a magnetic field outside the plasma reaction chamber to more uniformly generate and maintain a high density plasma inside the plasma reaction chamber. Its purpose is to.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 플라즈마 제어 시스 템에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 제어 시스템은 기판이 놓이는 서셉터가 내부에 구비된 챔버본체와; 상기 챔버본체의 일측에 마련되어 상기 챔버본체 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스와; 상기 챔버본체의 외측에서 상기 챔버본체를 커버하며 자기장을 발생시켜 상기 플라즈마를 제어하는 플라즈마 제어커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma control system. The plasma control system of the present invention includes a chamber body having a susceptor on which a substrate is placed; A plasma source provided at one side of the chamber body to generate a plasma inside the chamber body; And a plasma control cover covering the chamber body outside the chamber body and generating a magnetic field to control the plasma.

여기서, 상기 플라즈마 제어커버는 마그네틱 재질로 구성될 수 있다. Here, the plasma control cover may be made of a magnetic material.

또한, 상기 플라즈마 제어커버는 절연체로 구성된 커버본체와, 상기 커버본체에 소정 간격으로 삽입된 마그네틱 코어를 포함할 수 있다. In addition, the plasma control cover may include a cover body composed of an insulator, and a magnetic core inserted into the cover body at predetermined intervals.

그리고, 상기 플라즈마 제어커버는, 상기 플라즈마 챔버의 형상에 대응되게 마련되어 상기 플라즈마 챔버의 상면을 커버하는 상부커버와; 상기 플라즈마 챔버의 측면을 커버하는 측면커버를 포함할 수 있다. The plasma control cover may include: an upper cover provided corresponding to the shape of the plasma chamber and covering an upper surface of the plasma chamber; It may include a side cover to cover the side of the plasma chamber.

또한, 상기 상부커버와 상기 측면커버는 일체로 마련되거나 상호 분리가능하게 마련될 수 있다. In addition, the upper cover and the side cover may be provided integrally or separated from each other.

그리고, 상기 플라즈마 조절 커버는 상기 챔버본체에 대해 승강가능하게 마련된다. In addition, the plasma control cover is provided to be elevated relative to the chamber body.

한편, 상기 플라즈마 소스는, 상기 챔버본체의 상부에 마련되는 복수개의 무선 주파수 안테나를 포함할 수 있다. The plasma source may include a plurality of radio frequency antennas provided above the chamber body.

또한, 상기 플라즈마 소스는, 상기 챔버본체로부터 이격되게 마련되는 원격 플라즈마 발생부를 더 포함할 수 있다. In addition, the plasma source may further include a remote plasma generating unit provided to be spaced apart from the chamber body.

본 발명에 따른 플라즈마 제어 시스템은 챔버본체의 외측에 마그네틱 코어를 삽입한 플라즈마 제어 커버가 승강가능하게 마련되어 챔버본체 내부로 자기장을 발생시키므로 보다 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 제어 커버의 승강에 의해 플라즈마의 이온 가속경로가 변화되므로 보다 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. In the plasma control system according to the present invention, a plasma control cover having a magnetic core inserted into an outer side of the chamber body is provided to be liftable, thereby generating a higher density plasma. In addition, since the ion acceleration path of the plasma is changed by the lifting and lowering of the plasma control cover, a more uniform plasma can be generated.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도1은 본 발명에 따른 플라즈마 제어 시스템(10)의 외관 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing the external configuration of a plasma control system 10 according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 제어 시스템(10)은 피처리 기판(W)이 적재되는 서셉터(110)가 구비된 챔버본체(100)와, 챔버본체(100)의 외측에 구비되어 챔버본체(100)의 내부에 기판 처리를 위한 플라즈마를 발생시키는 무선 주파수 안테나(200)와, 챔버본체(100) 내부의 세정을 위한 플라즈마를 발생시켜 챔버본체(100)로 원격으로 공급하는 원격 플라즈마 발생부(300)와, 챔버본체(100)의 외측에 마련되어 챔버본체(100) 내부의 플라즈마를 제어하는 플라즈마 제어 커버(500)와, 플라즈마 제어 커버(500)를 챔버본체(100)에 대해 승강시키는 승강조절부(600)를 포함한다. As shown, the plasma control system 10 according to the present invention includes a chamber main body 100 having a susceptor 110 on which a substrate W to be processed is mounted, and an outer side of the chamber main body 100. Radio frequency antenna 200 for generating a plasma for substrate processing inside the main body 100, and generating a plasma for cleaning the inside of the chamber main body 100 to generate a remote plasma to supply the chamber main body 100 remotely The unit 300, a plasma control cover 500 provided outside the chamber body 100 to control the plasma inside the chamber body 100, and the plasma control cover 500 to elevate the chamber body 100. Lift control unit 600 is included.

챔버본체(100)는 소정 체적을 갖도록 마련되며 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 마련될 수 있다. 또한, 챔버본체(100)는 코팅된 금속 예를 들어 양극처리된 알루미늄이나 니켈 도급된 알루미늄으로 제작될 수 있다. 또한, 챔버본체(100)은 내화 금속으로 구비될 수 있다. 또한, 챔버본체(100)는 경우에 따라 전체를 석영, 세라믹과 같은 절연체로 마련할 수도 있다. The chamber body 100 is provided to have a predetermined volume and may be made of a metal material such as aluminum, stainless steel, or copper. In addition, the chamber body 100 may be made of a coated metal, for example anodized aluminum or nickel-coated aluminum. In addition, the chamber body 100 may be provided with a refractory metal. In addition, the chamber body 100 may be provided with an insulator such as quartz or ceramic as a whole in some cases.

여기서, 챔버본체(100)의 상면은 무선 주파수 안테나(200)에서 발생된 유도 기전력이 챔버본체(100) 내부로 전달되도록 유전체윈도우(120)가 구비된다. 유전체윈도우(120)는 석영, 세라믹과 같은 절연체로 마련된다. Here, the upper surface of the chamber body 100 is provided with a dielectric window 120 so that induced electromotive force generated from the radio frequency antenna 200 is transferred into the chamber body 100. The dielectric window 120 is made of an insulator such as quartz or ceramic.

또한, 챔버본체(100)의 상면의 일측에는 원격 플라즈마 발생부(300)에서 발생된 플라즈마 및 가스공급원(미도시)로부터 가스가 공급되는 가스공급구(140)가 구비되고, 챔버본체(100)의 하부영역에는 가스가 배기되는 가스배기구(130)가 구비된다. 가스공급구(140)는 도시된 바와 같이 상면의 중앙영역에 마련되거나, 챔버본체(100)의 측면에 구비될 수 있다. 그리고, 가스공급구와 원격 플라즈마 공급구가 독립적으로 마련될 수도 있다. In addition, one side of the upper surface of the chamber body 100 is provided with a gas supply port 140 for supplying gas from the plasma and gas supply source (not shown) generated in the remote plasma generating unit 300, the chamber body 100 The lower region of the gas exhaust port 130 through which the gas is provided is provided. Gas supply port 140 may be provided in the central region of the upper surface, or may be provided on the side of the chamber body 100 as shown. In addition, the gas supply port and the remote plasma supply port may be provided independently.

서셉터(110)는 기판이 적재될 수 있도록 기판을 흡착하는 정전척(미도시)과, 기판(W)을 냉각하는 냉각유로(미도시), 기판을 승강시키는 리프트핀(미도시), 기판을 가열하는 히터(미도시) 등이 구비된다. 서셉터(110)는 임피던스정합기(111)를 통해 서셉터 전원공급원(113)과 연결된다. 여기서, 서셉터(110)는 복수의 서셉터 전원공급원(미도시)과 연결될 수 있다. 복수의 서셉터 전원공급원(미도시)는 서로 다른 주파수의 전원을 공급할 수 있다. 서셉터 전원공급원(113)는 바이어스 전원으로 기능한다. 피처리 기판(W)은 반도체 웨이퍼 기판, LCD제조를 위한 유리 기판 등 일 수 있다. 서셉터(110)의 구성은 종래 구성과 동일하므로 자세하 설명은 생략한다. The susceptor 110 includes an electrostatic chuck (not shown) for adsorbing the substrate so that the substrate can be loaded, a cooling passage (not shown) for cooling the substrate W, a lift pin (not shown) for elevating the substrate, and a substrate. A heater (not shown) etc. which heat the heat is provided. The susceptor 110 is connected to the susceptor power supply 113 through the impedance matcher 111. Here, the susceptor 110 may be connected to a plurality of susceptor power sources (not shown). A plurality of susceptor power supplies (not shown) may supply power of different frequencies. The susceptor power supply 113 functions as a bias power supply. The substrate W may be a semiconductor wafer substrate, a glass substrate for LCD production, or the like. Since the structure of the susceptor 110 is the same as the conventional structure, detailed description is abbreviate | omitted.

무선 주파수 안테나(200)는 나선형 타입 안테나 또는 실린더 타입으로 마련되어 챔버본체(100)의 상부에 배치된 유전체 윈도우(120, dielectric window)를 통하여 챔버본체(100)의 내부로 유도 기전력을 전달한다. 무선 주파수 안테나(200)는 임피던스 정합기(210)를 구비한 안테나 전원공급원(220)로부터 무선 주파수를 공급받는다. 무선주파수 안테나(200)는 도시된 바와 같이 동일한 간격을 갖도록 마련되거나, 중심영역과 주변영역으로 상호 분리되어 마련될 수 있다. 또한, 무선주파수 안테나(200)는 수직 단면구조가 말편자 형상을 갖고 자속출입구가 유전체 윈도우(120)를 향하도록 하여 무선주파수 안테나(200)를 덮는 마그네틱 코어 커버(도14의 250 참조)를 더 포함할 수 있다. 마그네틱 코어 커버(250)는 무선 주파수 안테나(200)에 의해 발생된 자기장을 챔버본체(100) 내부로 집속시킨다. The radio frequency antenna 200 is provided as a spiral type antenna or a cylinder type to transfer induced electromotive force into the chamber body 100 through a dielectric window 120 disposed on the chamber body 100. The radio frequency antenna 200 receives a radio frequency from an antenna power supply 220 having an impedance matcher 210. The radio frequency antenna 200 may be provided to have the same interval as shown, or may be provided separated from each other in the center region and the peripheral region. In addition, the RF antenna 200 further includes a magnetic core cover (see 250 in FIG. 14) covering the RF antenna 200 with the vertical cross-sectional structure having a horseshoe shape and the magnetic flux entrance facing the dielectric window 120. can do. The magnetic core cover 250 focuses the magnetic field generated by the radio frequency antenna 200 into the chamber body 100.

원격플라즈마 발생부(300)는 플라즈마를 원격으로 챔버본체(100) 내부로 공급한다. 원격플라즈마 발생부(300)는 기판처리에 직접 사용되는 플라즈마를 공급하 거나, 기판처리 전후에 챔버본체(100)를 세정하는 플라즈마를 공급한다. 원격플라즈마 발생부(300)는 종래 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. The remote plasma generator 300 supplies the plasma into the chamber body 100 remotely. The remote plasma generating unit 300 supplies a plasma which is directly used for substrate processing, or supplies a plasma for cleaning the chamber body 100 before and after the substrate processing. Since the remote plasma generating unit 300 is the same as the conventional configuration, a detailed description thereof will be omitted.

플라즈마 제어 커버(500)는 챔버본체(100)의 외측에 마련되어 챔버본체(100) 내부에 발생된 유동성 플라즈마의 밀도와 균일성을 제어한다. 플라즈마 제어 커버(500)는 전체가 마그네틱 재질로 마련되거나 내부에 마그네틱 코어(503)가 삽입된 형태로 마련되어 무선주파수 안테나(200)의 내측에 자기장(H)을 발생시킨다. 즉, 플라즈마 제어 커버(500)는 무선주파수 안테나(200)의 외측을 커버하여 무선주파수 안테나(200)와 공기의 접촉을 차단하고, 무선주파수 안테나(200)로부터 유도된 자기장의 매질이 자기장이 되도록 한다. 따라서, 무선주파수 안테나(200)와 챔버본체(100) 내부의 에너지 전달률이 공기가 매질일 때와 비교하여 증가되므로 고밀도 플라즈마가 발생될 수 있도록 한다. The plasma control cover 500 is provided outside the chamber body 100 to control the density and uniformity of the flowable plasma generated inside the chamber body 100. The plasma control cover 500 is provided with a magnetic material as a whole or a magnetic core 503 is inserted therein to generate a magnetic field H inside the RF antenna 200. That is, the plasma control cover 500 covers the outside of the radio frequency antenna 200 to block the contact between the radio frequency antenna 200 and the air, so that the medium of the magnetic field derived from the radio frequency antenna 200 becomes a magnetic field. do. Therefore, the energy transfer rate inside the RF antenna 200 and the chamber body 100 is increased compared to when air is a medium, so that high density plasma can be generated.

그리고, 플라즈마 제어 커버(500)는 챔버본체(100)의 내부에 자기장을 발생시키므로 무선주파수 안테나(200)에 의해 발생된 플라즈마가 챔버본체(100) 내부에 집속되도록 한다. 또한, 플라즈마 제어 커버(500)에 의해 발생된 자기장이 무선주파수 안테나(200)에 의해 발생된 자기장에 영향을 주므로 플라즈마 이온의 가속경로가 매우 다양화되고 균일한 플라즈마가 발생하게 된다. 따라서, 플라즈마 제어 커버(500)에 의해 고밀도의 균일한 플라즈마 발생과 플라즈마 이온 에너지 조절 능력을 개선시켜 공정 생산력을 향상시킬 수 있다. In addition, since the plasma control cover 500 generates a magnetic field inside the chamber body 100, the plasma generated by the radio frequency antenna 200 is focused in the chamber body 100. In addition, since the magnetic field generated by the plasma control cover 500 affects the magnetic field generated by the radio frequency antenna 200, the acceleration path of plasma ions is highly diversified and uniform plasma is generated. Therefore, the plasma control cover 500 may improve the process productivity by improving the uniformity of plasma generation and the control of plasma ion energy with high density.

본 발명에 따른 플라즈마 제어 커버(500)는 도2에 도시된 바와 같이 절연체로 구성된 커버본체(501)과 커버본체(501) 내에 삽입된 마그네틱 코어(503)을 포함 한다. 마그네틱 코어(503)는 커버본체(501) 내에 소정 간격 삽입되어 챔버본체(100) 내에 자기장을 형성한다. 마그네틱 코어(503)는 자기장을 발생시키고 무선 주파수 안테나(200)에서 유도된 자기장을 강화시킨다. 이렇게 자기장이 강화된 경우 보다 고밀도의 플라즈마가 발생될 수 있으며 플라즈마의 경로에도 영향을 미쳐 보다 다양한 이온경로를 얻을 수 있다. The plasma control cover 500 according to the present invention includes a cover body 501 made of an insulator and a magnetic core 503 inserted into the cover body 501 as shown in FIG. 2. The magnetic core 503 is inserted into the cover body 501 at predetermined intervals to form a magnetic field in the chamber body 100. The magnetic core 503 generates a magnetic field and enhances the magnetic field induced by the radio frequency antenna 200. When the magnetic field is strengthened in this way, a higher density plasma may be generated, and a variety of ion paths may be obtained by affecting the path of the plasma.

도3 내지 도5는 마그네틱 코어(503)의 다양한 실시예를 도시한 예시도이다. 마그네틱 코어(503)의 형상은 도3에 도시된 바와 같이 단면이 원형(503a)으로 마련되거나, 도4에 도시된 바와 같은 삼각형 형상(503b), 그리고 도5에 도시된 바와 같은 사각형 형상(503c)등으로 마련될 수 있다. 또한, 마그네틱 코어(503)는 서로 다른 형상이 혼합되어 사용될 수 있다. 각각의 형상은 챔버본체(100)의 형상과 처리공정의 종류에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 그리고, 마그네틱 코어(503)의 굵기와 넓이도 챔버본체(100)의 크기와 처리공정에 따라 결정될 수 있다. 3 to 5 are exemplary views illustrating various embodiments of the magnetic core 503. The shape of the magnetic core 503 is provided with a circular cross section 503a as shown in FIG. 3, a triangular shape 503b as shown in FIG. 4, and a rectangular shape 503c as shown in FIG. Etc.). In addition, the magnetic core 503 may be used by mixing different shapes. Each shape may be selectively used according to the shape of the chamber body 100 and the type of treatment process. In addition, the thickness and the width of the magnetic core 503 may also be determined according to the size and processing process of the chamber body 100.

도6 내지 도8은 플라즈마 제어 커버(500)의 다양한 실시예를 도시한 예시도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 제어 커버(500a)는 도6에 도시한 바와 같이 챔버본체(100)의 상면을 커버하는 상부커버(510)와, 챔버본체(100)의 측면을 커버하는 측면커버(515)로 마련된다. 6 to 8 are exemplary views illustrating various embodiments of the plasma control cover 500. As shown in FIG. 6, the plasma control cover 500a according to the embodiment of the present invention has an upper cover 510 covering the upper surface of the chamber body 100 and a side surface covering the side surface of the chamber body 100. It is provided with a cover 515.

여기서, 상부커버(510)와 측면커버(515)는 각각 상부 마그네틱 코어(511)와 측면 마그네틱 코어(513)가 각각 삽입된다. 상부커버(510)와 측면커버(515) 전체를 마그네틱 재질로 마련할 수도 있으나, 플라즈마 제어커버(500a)의 전영역을 마그네틱 재질로 마련할 경우 자기장이 일측으로 치우쳐질 수 있고 이에 따라 챔버본 체(100) 내부의 플라즈마도 균일하게 발생되지 못할 우려가 있다. 따라서, 상부커버(510)와 하부커버(515)는 비도전성 재질로 마련하고 복수개의 마그네틱 코어(511,513)를 비도전성 재질 내에 삽입하여 마련하는 것이 바람직하다. 이 경우 각각의 마그네틱 코어(511,513)에 의해 발생되는 자기장은 어느 일측으로 치우칠 수 있으나 전체 상부커버(510)와 하부커버(515)에 의해 발생되는 자기장은 균일하게 발생될 수 있어 플라즈마도 균일하게 제어할 수 있다. Here, the upper magnetic core 511 and the side magnetic core 513 are inserted into the upper cover 510 and the side cover 515, respectively. The entire upper cover 510 and the side cover 515 may be provided with a magnetic material. However, when the entire area of the plasma control cover 500a is provided with a magnetic material, the magnetic field may be biased to one side. There is a fear that the plasma inside the 100 may not be generated uniformly. Therefore, the upper cover 510 and the lower cover 515 is preferably provided with a non-conductive material and a plurality of magnetic cores 511 and 513 are inserted into the non-conductive material. In this case, the magnetic field generated by each of the magnetic cores 511 and 513 may be biased to one side, but the magnetic field generated by the entire upper cover 510 and the lower cover 515 may be generated uniformly so that the plasma is uniformly controlled. can do.

여기서, 상부커버(510)와 측면커버(515)는 일체로 마련되므로 후술할 승강조절부(600)에 의해 일체로 승강조절된다. Here, the upper cover 510 and the side cover 515 is integrally provided by the elevating control unit 600, which will be described later.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 제어커버(500b)는 도7에 도시된 바와 같이 상부커버(520)와 측면커버(530)가 상호 분리되어 마련될 수 있다. 이 경우 상부커버(520)와 측면커버(530)는 승강조절부(600)에 의해 각각 승강이 조절된다. 승강조절부(600)는 상호 간섭이 발생되지 않는 범위에서 측면커버(530)만 승강하거나 상부커버(520)는 승강을 조절할 수 있다. 이 경우 도6에 도시된 바와 같이 측면커버와 상부커버가 일체로 마련된 경우와 비교할 때 자기장의 발생 범위가 넓어지므로 플라즈마의 제어 범위도 넓어질 수 있다. On the other hand, the plasma control cover 500b according to another embodiment of the present invention may be provided with the upper cover 520 and the side cover 530 separated from each other as shown in FIG. In this case, the upper and lower cover 520 and the side cover 530 are adjusted by the lifting control unit 600, respectively. The lifting control unit 600 may lift only the side cover 530 or the upper cover 520 in the range where mutual interference does not occur. In this case, as compared with the case in which the side cover and the top cover are integrally provided as shown in FIG. 6, the range of generation of the magnetic field is widened, so that the control range of the plasma can be widened.

한편, 플라즈마 제어커버(500c)는 도8에 도시된 바와 같이 두 개로 분할된 측면커버(540, 550)를 포함할 수 있다. 즉, 제1측면커버(540)와 제2측면커버(550)가 상하로 분리되고 승강조절부(600)에 의해 각각 승강이 조절될 수 있다. 이 경우 각각의 측면커버(540)가 위치하는 곳이 개별적으로 조절될 수 있으므로 자기장의 발생위치의 조절범위가 넓어지므로 플라즈마의 제어 범위로 보다 넓어질 수 있다. Meanwhile, the plasma control cover 500c may include two side covers 540 and 550 divided into two as shown in FIG. 8. That is, the first side cover 540 and the second side cover 550 may be separated up and down, and the lifting may be adjusted by the lifting control unit 600. In this case, since the position of each side cover 540 can be adjusted individually, the range of adjustment of the generation position of the magnetic field can be widened and thus can be widened to the control range of the plasma.

도9와 도10은 도6과 도7에서 설명한 상부커버(510,520)에서 상부 마그네틱 코어(511,521)의 배치형태를 도시한 예시도이다. 도9에 도시된 바와 같이 상부 마그네틱 코어(511,521)는 가스공급홀(550)을 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 또한, 상부 마그네틱 코어(511,521)은 도10에 도시된 바와 같이 가스공급홀(550)을 중심으로 상호 평행하게 배치될 수 있다. 상부 마그네틱 코어(511,521)는 무선 주파수 안테나(200)로부터 유도되는 자기장의 방향과 동일한 방향으로 자기장이 형성되도록 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 상부 마그네틱 코어(511,521)의 개수와 간격은 챔버본체(100) 내부의 플라즈마의 밀도에 영향을 미치므로 기판 처리 종류와 기판의 크기에 따라 적절하게 마련될 수 있다. 9 and 10 are exemplary views illustrating the arrangement of the upper magnetic cores 511 and 521 on the upper covers 510 and 520 described with reference to FIGS. 6 and 7. As shown in FIG. 9, the upper magnetic cores 511 and 521 may be disposed radially around the gas supply hole 550. In addition, the upper magnetic cores 511 and 521 may be arranged in parallel with each other about the gas supply hole 550 as shown in FIG. 10. The upper magnetic cores 511 and 521 are preferably arranged to form a magnetic field in the same direction as that of the magnetic field induced from the radio frequency antenna 200. Here, the number and spacing of the upper magnetic cores (511, 521) affects the density of the plasma inside the chamber body 100 may be appropriately provided according to the type of substrate processing and the size of the substrate.

승강조절부(600)는 도1에 도시된 바와 같이 플라즈마 제어 커버(500)의 위치를 조절하여 플라즈마를 제어위치를 조절한다. 승강조절부(600)는 플라즈마 제어 커버(500)와 챔버본체(100)와의 커버 높이(h)를 조절한다. 높이조절부(600)는 챔버본체(100)에서 피처리 기판(W)에 대한 처리 공정 종류와, 공급가스 종류, 무선 주파수 안테나(200)의 형상과 개수 등에 따라 플라즈마 제어 커버(500)의 높이를 조절한다. 높이조절부(600)는 유압 또는 공압 또는 기계적인 메카니즘에 의해 플라즈마 제어 커버(500)의 높이를 조절할 수 있다. As shown in FIG. 1, the lift adjusting unit 600 adjusts the plasma control cover 500 to adjust the plasma control position. Lift control unit 600 adjusts the cover height (h) between the plasma control cover 500 and the chamber body (100). The height adjusting unit 600 may adjust the height of the plasma control cover 500 according to the type of processing process for the substrate W to be processed in the chamber body 100, the type of supply gas, and the shape and number of the radio frequency antenna 200. Adjust The height adjusting unit 600 may adjust the height of the plasma control cover 500 by hydraulic, pneumatic or mechanical mechanism.

여기서, 플라즈마 제어 커버(600)에 의해 조절된 챔버본체(100)와의 커버 높이(h)에 따라 챔버본체(100) 내부의 플라즈마에 미치는 영향은 달라진다. 즉, 커버 높이(h)에 따라 마그네틱 코어(500)의 높이가 달라지므로 자기장의 범위가 달라진다. 따라서, 무선 주파수 안테나(200)에 의해 발생된 플라즈마와의 거리와 영향 정도가 상이해지므로 이온 가속 경로가 변화될 수 있다. 이온 가속 경로가 변화될 경우 플라즈마가 기판을 부딪치는 경로와 속도 및 밀도 등을 조절할 수 있다. 높이조절부(600)는 도6 내지 도8에 도시된 바와 같이 플라즈마 제어 커버(500)의 형상에 대응되도록 마련된다. Here, the influence on the plasma inside the chamber body 100 varies according to the cover height h with the chamber body 100 controlled by the plasma control cover 600. That is, since the height of the magnetic core 500 varies depending on the cover height h, the range of the magnetic field is changed. Therefore, since the distance with the plasma generated by the radio frequency antenna 200 and the degree of influence are different, the ion acceleration path may be changed. When the ion acceleration path is changed, it is possible to control the path, velocity and density of the plasma hitting the substrate. The height adjusting unit 600 is provided to correspond to the shape of the plasma control cover 500, as shown in Figures 6 to 8.

도11 내지 도13는 플라즈마 제어 시스템(10)의 다양한 변형예를 도시한 예시도이다. 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 제어 시스템(10)은 도1에 도시된 바와 같이 챔버본체(100)의 상부 형상이 돔형으로 마련되고, 플라즈마 제어 커버(500)의 상부 커버(510,520)와 측면커버(513,523)는 각각 평판형상과 원통형상으로 마련된다. 그러나, 플라즈마 제어 커버(500)의 형상은 챔버본체(100)의 형상에 따라 각기 대응되는 형상으로 변형될 수 있다. 11 to 13 are exemplary views showing various modifications of the plasma control system 10. In the plasma control system 10 according to the preferred embodiment of the present invention described above, as shown in FIG. 1, an upper shape of the chamber body 100 is provided in a dome shape, and upper covers 510 and 520 of the plasma control cover 500. The and side covers 513 and 523 are provided in a flat plate shape and a cylindrical shape, respectively. However, the shape of the plasma control cover 500 may be modified into corresponding shapes according to the shape of the chamber body 100.

즉, 플라즈마 제어 커버(500d)는 도11에 도시된 바와 같이 챔버본체(100)의 단면형상이 사각형인 경우 이에 대응하는 "ㄷ"자 형상으로 마련된다. 즉, 챔버본체(100)의 상부형상에 대응되게 상부 커버(510d)도 평판형상으로 마련된다. That is, as shown in FIG. 11, the plasma control cover 500d is provided in a “c” shape when the cross section of the chamber body 100 is rectangular. That is, the upper cover 510d is also provided in a flat plate shape to correspond to the upper shape of the chamber body 100.

반면, 도12에 도시된 바와 같이 챔버본체(100)의 상부가 돔형상인 경우 플라즈마 제어 커버(500e)는 원뿔형상으로 마련될 수 있다. 또한, 동일하게 챔버본체(100)이 돔형상으로 마련된 경우 플라즈마 제어 커버(500f)는 도13에 도시된 바와 같이 동일하게 돔형상으로 마련될 수도 있다. On the other hand, as shown in Figure 12, when the upper portion of the chamber body 100 is dome-shaped plasma control cover 500e may be provided in a conical shape. In addition, when the chamber main body 100 is provided in the same dome shape, the plasma control cover 500f may be provided in the same dome shape as shown in FIG. 13.

여기서, 상부 커버(510d) 및 하부 커버(520d)와 무선 주파수 안테나(200)와의 간격이 가까울수록 챔버본체(100) 내부에 고밀도의 플라즈마가 발생될 수 있다. 따라서, 상부 커버(510d) 및 하부 커버(520d)가 챔버본체(100)의 형상과 동일하게 마련되는 경우 챔버본체(100) 내부에 고밀도의 플라즈마가 발생될 수 있다. 그러나, 경우에 따라 플라즈마의 밀도와 균일성을 조절하기 위해 챔버본체(100)와 플라즈마 제어 커버(500)의 간격을 증감시킬 수 있다. Here, the closer the distance between the upper cover 510d and the lower cover 520d and the radio frequency antenna 200, the higher density plasma may be generated inside the chamber body 100. Therefore, when the upper cover 510d and the lower cover 520d are provided in the same shape as the chamber body 100, high density plasma may be generated inside the chamber body 100. However, in some cases, the distance between the chamber body 100 and the plasma control cover 500 may be increased or decreased to adjust the density and uniformity of the plasma.

한편, 도14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 제어 시스템(10e)을 도시한 예시도이다. 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 제어 시스템(10)은 플라즈마 소스로 무선 주파수 안테나(200)에 의해 챔버본체(100) 내부에 플라즈마를 발생시키는 유도 결합 플라즈마를 사용하고 있으나 도14에 도시된 플라즈마 제어 시스템(10)은 플라즈마 소스로 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 플라즈마를 함께 사용한다. On the other hand, Figure 14 is an exemplary view showing a plasma control system 10e according to another embodiment of the present invention. The plasma control system 10 according to the preferred embodiment of the present invention described above uses an inductively coupled plasma that generates a plasma inside the chamber body 100 by the radio frequency antenna 200 as a plasma source. The controlled plasma control system 10 uses an inductively coupled plasma and a capacitively coupled plasma together as a plasma source.

이를 위해 챔버본체(100)의 내부에는 하부전극으로 기능하는 서셉터(110e)와, 서셉터(110e)와 대향되게 마련되어 상부전극으로 기능하고 챔버본체(100) 내부로 반응가스를 공급하는 샤워헤드(170)를 포함한다. To this end, a shower head configured to face the susceptor 110e that functions as a lower electrode in the chamber main body 100 and the susceptor 110e to function as an upper electrode and to supply a reaction gas into the chamber main body 100. And 170.

서셉터(110e)는 임피던스정합기(111e)를 통해 서셉터 전원공급원(113e)과 연결되어 하부전극으로서 기능한다. 여기서, 서셉터(111e)는 복수의 서셉터 전원공급원과 연결될 수 있다. The susceptor 110e is connected to the susceptor power supply 113e through the impedance matcher 111e and functions as a lower electrode. Here, the susceptor 111e may be connected to a plurality of susceptor power sources.

샤워헤드(170)는 플라즈마를 발생시키는 반응가스를 챔버본체(100) 내부로 공급한다. 샤워헤드(170)는 가스를 공급할 수 있는 가스공급공이 복수개 형성된 다공성 구조로 마련된다. 샤워헤드(170)는 임피던스정합기(171)를 통해 상부 전원공급원(173)과 연결되어 상부전극으로 기능한다. 즉, 서셉터(110e)와 샤워헤드(170)는 각각 하부전극과 상부전극으로 작용하여 챔버본체(100) 내에 플라즈마를 발생시 킨다. The shower head 170 supplies a reaction gas for generating a plasma into the chamber body 100. The shower head 170 is provided in a porous structure in which a plurality of gas supply holes capable of supplying gas are formed. The shower head 170 is connected to the upper power supply 173 through the impedance matcher 171 and functions as an upper electrode. That is, the susceptor 110e and the shower head 170 act as lower and upper electrodes, respectively, to generate plasma in the chamber body 100.

플라즈마 제어 커버(500g)는 챔버본체(100)의 외측을 커버하며 무선 주파수 안테나(200e)로부터 발생된 유도 결합된 플라즈마와 서셉터(110e)와 샤워헤드(170) 사이에서 용량결합된 플라즈마에 자기장을 발생시켜 플라즈마의 유동성을 제어한다. The plasma control cover 500g covers the outside of the chamber body 100 and has a magnetic field in the inductively coupled plasma generated from the radio frequency antenna 200e and the capacitively coupled plasma between the susceptor 110e and the showerhead 170. To control the flowability of the plasma.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 제어 시스템은 챔버본체의 외측에 마그네틱 코어를 삽입한 플라즈마 제어 커버가 승강가능하게 마련되어 챔버본체 내부로 자기장을 발생시키므로 보다 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 제어 커버의 승강에 의해 플라즈마의 이온 가속경로가 변화되므로 보다 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. As described above, in the plasma control system according to the present invention, the plasma control cover having the magnetic core inserted into the outer side of the chamber body is liftable to generate a magnetic field inside the chamber body, thereby generating a higher density plasma. In addition, since the ion acceleration path of the plasma is changed by the lifting and lowering of the plasma control cover, a more uniform plasma can be generated.

이상에서 설명된 본 발명의 플라즈마 제어 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the plasma control system of the present invention described above is merely exemplary, and it is well understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Could be. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 제어 시스템의 구성을 간략히 도시한 개략도,1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plasma control system according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 도1의 플라즈마 제어 시스템의 플라즈마 제어 커버의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,2 is a perspective view schematically showing the configuration of a plasma control cover of the plasma control system of FIG.

도 3 내지 도5는 도2의 플라즈마 제어 커버의 마그네틱 코어의 다양한 형상을 도시한 예시도,3 to 5 are exemplary views showing various shapes of the magnetic core of the plasma control cover of FIG.

도6 내지 도8은 도2의 플라즈마 제어 커버의 다양한 실시예를 도시한 예시도,6 to 8 are exemplary views showing various embodiments of the plasma control cover of FIG.

도 9와 도10은 도2의 플라즈마 제어 커버의 상부 커버의 마그네틱 코어의 배치형태를 도시한 예시도,9 and 10 are exemplary views showing the arrangement of the magnetic core of the upper cover of the plasma control cover of FIG.

도 11 내지 도13은 플라즈마 제어 시스템의 플라즈마 제어 커버의 다양한 실시예를 도시한 예시도,11 to 13 illustrate various embodiments of a plasma control cover of the plasma control system.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다. 14 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a plasma control system according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10,10a,10b,10c,10d,10e : 플라즈마 제어 시스템10,10a, 10b, 10c, 10d, 10e: plasma control system

100: 챔버본체 110: 서셉터100: chamber body 110: susceptor

111: 임피던스정합기 113: 서셉터 전원공급원111: impedance matcher 113: susceptor power supply

120: 유전체 윈도우 130: 가스배출구120: dielectric window 130: gas outlet

140: 가스공급구 200: 무선 주파수 안테나140: gas supply port 200: radio frequency antenna

210: 임피던스정합기 220: 주파수 전원공급원210: impedance matcher 220: frequency power supply

300: 원격 플라즈마발생부 500: 플라즈마 제어 커버300: remote plasma generating unit 500: plasma control cover

501: 커버본체 503: 마그네틱 코어501 cover body 503 magnetic core

510: 상부커버 511: 상부 마그네틱 코어 510: upper cover 511: upper magnetic core

520: 측면커버 521: 측면 마그네틱 코어520: side cover 521: side magnetic core

600: 승강조절부600: lifting control unit

Claims

A chamber body having a susceptor on which the substrate is placed;

A plasma source provided at one side of the chamber body to generate a plasma inside the chamber body;

And a plasma control cover covering the chamber body outside the chamber body and generating a magnetic field to control the plasma.

The method of claim 1,

The plasma control cover is a plasma control system, characterized in that consisting of a magnetic material.

The method of claim 1,

The plasma control cover includes a cover body made of an insulator and a magnetic core inserted into the cover body at predetermined intervals.

The method according to claim 2 or 3,

The plasma control cover,

An upper cover provided corresponding to the shape of the plasma chamber to cover an upper surface of the plasma chamber;

Plasma control system comprising a side cover for covering the side of the plasma chamber.

The method of claim 4, wherein

The upper cover and the side cover is provided integrally or separated from each other plasma control system.

The method of claim 1,

The plasma control cover is provided with a liftable relative to the chamber body.

The method of claim 1,

The plasma source,

Plasma control system comprising a plurality of radio frequency antenna provided on the chamber body.

The method of claim 7, wherein

The plasma source,

And a remote plasma generating unit provided to be spaced apart from the chamber body.