KR20150143793A - Capacitively coupled plasma equipment with uniform plasma density - Google Patents

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KR20150143793A
KR20150143793A KR1020157032752A KR20157032752A KR20150143793A KR 20150143793 A KR20150143793 A KR 20150143793A KR 1020157032752 A KR1020157032752 A KR 1020157032752A KR 20157032752 A KR20157032752 A KR 20157032752A KR 20150143793 A KR20150143793 A KR 20150143793A
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processing apparatus
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이쿠오 사와다
피터 벤트젝
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

여기에서 설명하는 기술은 플라즈마를 생성하기 위해 사용하는 전극의 전역에 걸쳐서 균일한 전자 밀도를 가진 플라즈마를 생성하기 위한 장치 및 공정을 포함한다. 용량 결합형 플라즈마 시스템의 상부 전극은 균일한 플라즈마의 생성을 조력하도록 구성된 구조적 특징을 포함할 수 있다. 그러한 구조적 특징은 상기 플라즈마에 면하는 표면에서의 표면 형상을 규정한다. 그러한 구조적 특징은 대략 직사각형의 단면을 가지며 상부 전극의 표면으로부터 돌출하는 동심 링의 집합을 포함할 수 있다. 그러한 구조적 특징은 소정의 단면 크기 및 형상을 가진 네스트된 긴 돌기들을 또한 포함할 수 있고, 상기 돌기들의 간격은 시스템이 균일 밀도의 플라즈마를 생성하도록 선택된다. 플라즈마 균일성을 유지하면서 플라즈마로부터의 부식을 방지 또는 금지하기 위해 유전체 부재가 상기 구조적 특징 위에 배치될 수 있다.The technique described herein includes an apparatus and a process for producing a plasma having a uniform electron density over the entire area of an electrode used for generating a plasma. The top electrode of the capacitively coupled plasma system may include structural features configured to assist in the generation of a uniform plasma. Such structural features define the surface shape at the surface facing the plasma. Such structural features may include a collection of concentric rings having a generally rectangular cross-section and protruding from the surface of the upper electrode. Such structural features may also include nested elongated protrusions having a predetermined cross-sectional size and shape, and the spacing of the protrusions is selected such that the system produces a plasma of uniform density. A dielectric member may be disposed over the structural feature to prevent or inhibit corrosion from the plasma while maintaining plasma uniformity.

Description

균일한 플라즈마 밀도를 가진 용량 결합형 플라즈마 장비{CAPACITIVELY COUPLED PLASMA EQUIPMENT WITH UNIFORM PLASMA DENSITY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a capacitive coupling type plasma apparatus having uniform plasma density,

관련 출원에 대한 교차 참조Cross-reference to related application

본 출원은 "균일한 플라즈마 밀도를 가진 용량 결합형 플라즈마 장비"라는 명칭으로 2013년 4월 17일자 출원된 미국 특허 출원 제13/865,178호를 우선권 주장하며, 상기 미국 출원은 여기에서의 인용에 의해 그 전부가 본원에 통합된다.This application claims priority to U.S. Patent Application No. 13 / 865,178, filed April 17, 2013, entitled " Capacitive Coupled Plasma Apparatus with Uniform Plasma Density, " All of which are incorporated herein by reference.

본 발명은 용량 결합형 플라즈마 시스템을 이용한 플라즈마 처리를 포함한 워크피스의 플라즈마 처리에 관한 것이다.The present invention relates to plasma processing of workpieces including plasma processing using a capacitively coupled plasma system.

반도체 장치 제조 공정에 있어서, 에칭, 스퍼터링, CVD(화학 기상 증착) 등과 같은 플라즈마 처리가 처리 대상 기판, 예를 들면, 반도체 웨이퍼에서 일상적으로 수행된다. 그러한 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치 중에서, 용량 결합형 평행판 플라즈마 처리 장치가 널리 사용되고 있다.In the semiconductor device manufacturing process, plasma processing such as etching, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition) and the like is routinely performed on a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer. Among the plasma processing apparatuses that execute such plasma processing, capacitively coupled parallel plate plasma processing apparatuses are widely used.

용량 결합형 평행판 플라즈마 처리 장치에서는 한 쌍의 평행판 전극(상부 전극과 하부 전극)이 처리실 내에 배치되고, 처리 가스가 처리실에 도입된다. 상기 전극들 중의 적어도 하나에 무선 주파수(RF) 전력을 인가함으로써, 상기 전극들 사이에 고주파 전계가 형성되어 그 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마가 생성되게 한다. 그 결과, 플라즈마를 이용하거나 조작함으로써 플라즈마 처리가 웨이퍼 상에서 수행된다.In the capacitively coupled parallel plate plasma processing apparatus, a pair of parallel plate electrodes (upper electrode and lower electrode) are disposed in the process chamber, and the process gas is introduced into the process chamber. By applying radio frequency (RF) power to at least one of the electrodes, a high frequency electric field is formed between the electrodes so that the plasma of the process gas is generated by the high frequency electric field. As a result, plasma processing is performed on the wafer by using or manipulating the plasma.

반도체 웨이퍼의 플라즈마 에칭뿐만 아니라 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 일반적으로 평행판 용량 결합형 플라즈마 툴을 이용하여 실행된다. 반도체 산업은 웨이퍼에서 더 좁거나 더 작은 노드들(임계 특징들)을 제작할 뿐만 아니라 더 큰 크기의 웨이퍼를 이용하는 쪽으로 진행되고 있다. 예를 들면, 산업은 300mm 직경의 웨이퍼를 가지고 작업하는 것으로부터 450mm 직경의 웨이퍼를 가지고 작업하는 것으로 천이하고 있다. 노드 크기가 더 작아지고 웨이퍼가 더 커짐에 따라서, 처리된 웨이퍼에서의 결함들을 회피하기 위해 플라즈마 및 유리기(radical)의 거시적 및 미시적 균일성이 점점 중요해지고 있다.Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) as well as plasma etching of semiconductor wafers are generally performed using parallel plate capacitively coupled plasma tools. The semiconductor industry is moving toward using larger size wafers as well as fabricating narrower or smaller nodes (critical features) on wafers. For example, the industry is transitioning from working with 300 mm diameter wafers to working with 450 mm diameter wafers. As node sizes become smaller and wafers become larger, the macroscopic and microscopic uniformity of plasma and free radicals is becoming increasingly important in order to avoid defects in the processed wafers.

용량 결합형 플라즈마(capacitively coupled plasma, CCP) 시스템에 있어서 중요한 난제는 플라즈마 불균일성이다. 웨이퍼 처리에서는 초고주파수 플라즈마(30-300 MHz)를 사용하고 평판 디스플레이 처리에서는 무선 주파수(RF) 플라즈마(3-30 MHz)를 이용하는 것이 더 바람직한 것으로 되고 있다. 그러나, 이러한 고주파수 플라즈마는 플라즈마에서 생성되는 정재파 때문에 적어도 부분적으로 불균일하게 되는 경향이 있다.An important challenge in capacitively coupled plasma (CCP) systems is plasma non-uniformity. It is more preferable to use a very high frequency plasma (30-300 MHz) for wafer processing and a radio frequency (RF) plasma (3-30 MHz) for flat panel display processing. However, such high frequency plasma tends to be at least partially non-uniform due to standing waves generated in the plasma.

CCP 시스템의 불균일성을 다루는 종래의 시도는 가우시안 렌즈 구조를 가진 고온 전극 및 위상 제어 기술을 이용하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 시도는 복잡하고 비용이 많이 든다.Conventional attempts to address the non-uniformity of CCP systems have involved the use of high temperature electrodes and phase control techniques with Gaussian lens structures. However, such attempts are complex and costly.

여기에서 설명하는 기술들은 균일한 플라즈마 생성에 조력하도록 구성된 구조적 특징을 가진 용량 결합형 플라즈마 시스템의 상부 전극(고온 전극)을 포함한다. 그러한 구조적 특징은 플라즈마에 면하는 표면에서 표면 형상을 규정하고, 이것은 정재파를 분쇄하는 데 조력하고 및/또는 정재파가 플라즈마 공간에서 형성되는 것을 방지한다. 예를 들면, 이러한 구조적 특징은 대략 직사각형의 단면을 갖고 상부 전극의 표면으로부터 돌출하거나 전극의 표면 내에서 규정되는 동심 링들의 집합을 포함할 수 있다. 링들의 단면 크기, 형상, 치수 및 간격은 모두 시스템이 균일 밀도의 플라즈마를 생성하도록 선택된다. 상부 전극은 플라즈마 균일성을 유지하면서 상기 구조적 특징의 부식을 방지 또는 금지하는, 상기 구조적 특징 및/또는 상부 전극을 덮는 유전체 부재 또는 시트를 포함할 수 있다. 플라즈마 생성을 위한 주 전력은 상부 전극 또는 하부 전극에 공급될 수 있고, 바이어스 전력은 선택적으로 하부 전극에 공급될 수 있다. 이러한 기술은 VHF 전력을 이용하는 경우 및/또는 비교적 큰 표면 영역을 가진 전극을 이용하는 경우에도 균일한 플라즈마를 제공할 수 있다.The techniques described herein include an upper electrode (hot electrode) of a capacitively coupled plasma system having structural features configured to assist in uniform plasma generation. Such a structural feature defines the surface shape at the surface facing the plasma, which assists in crushing the standing wave and / or prevents standing waves from being formed in the plasma space. For example, this structural feature may include a collection of concentric rings having a substantially rectangular cross section and protruding from the surface of the upper electrode or defined within the surface of the electrode. The cross-sectional size, shape, dimensions, and spacing of the rings are all chosen such that the system produces a plasma of uniform density. The top electrode may comprise the structural feature and / or the dielectric member or sheet covering the top electrode, which prevents or inhibits corrosion of the structural features while maintaining plasma uniformity. The main power for plasma generation can be supplied to the upper electrode or the lower electrode, and the bias power can be selectively supplied to the lower electrode. This technique can provide a uniform plasma even when using VHF power and / or using an electrode having a relatively large surface area.

일 실시형태는 평행판 용량 결합형 플라즈마 처리 장치에서 사용하도록 구성된 전극판을 포함한다. 플라즈마 처리 장치는 타겟 기판을 수용하도록 충분한 크기의 처리 공간을 형성하는 처리실을 포함한다. 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된 처리 가스 공급 유닛이 구비된다. 처리실의 배기 포트에 연결된 배기 유닛은 처리실 내측으로부터 가스를 진공 배기시킨다. 제1 전극과 제2 전극은 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된다. 제1 전극은 상부 전극이고 제2 전극은 하부 전극이다. 제2 전극은 탑재 테이블을 통해 타겟 기판을 지지하도록 구성된다. 제1 무선 주파수(RF) 전력 인가 유닛은 제1 전극에 제1 RF 전력을 인가하도록 구성되고, 제2 RF 전력 인가 유닛은 제2 전극에 제2 RF 전력을 인가하도록 구성된다. 대안적으로, 제1 RF 전력 인가 유닛이 제2 전극에 제1 RF 전력을 인가하도록 구성될 수 있다. 전극판은 상기 제1 전극에 탑재될 수 있다. 전극판은 상기 제1 전극에 탑재된 때 상기 제2 전극에 면하는 표면 영역을 갖는다. 상기 표면 영역은 실질적으로 평평하고 상기 표면 영역으로부터 돌출하는 동심 링의 집합을 포함한다. 각각의 동심 링은 미리 정해진 단면 형상을 가지며, 각각의 동심 링은 인근 동심 링으로부터 미리 정해진 갭 간격만큼 이격된다. 유전체 부재 또는 시트가 또한 구비될 수 있다. 상기 유전체 부재는 전극판 위의 상기 동심 링의 집합에 배치된다. 상기 유전체 부재는 상기 동심 링들의 집합 및/또는 전극판을 덮기에 충분한 크기를 갖는다. 상기 유전체 부재는 상기 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 가질 수 있다. 상기 제1 전극에 면하는 상기 유전체 부재도 또한 대략 평평한 표면을 가질 수 있고, 또는 상기 유전체 부재는 상기 전극판 내의 상기 동심 링들 사이의 갭 또는 공간을 채울 수 있다.One embodiment includes an electrode plate configured for use in a parallel plate capacitively coupled plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus includes a processing chamber for forming a processing space of a sufficient size to accommodate a target substrate. A process gas supply unit configured to supply process gas to the process chamber is provided. The exhaust unit connected to the exhaust port of the treatment chamber evacuates the gas from the inside of the treatment chamber. The first electrode and the second electrode are arranged to face each other in the process chamber. The first electrode is an upper electrode and the second electrode is a lower electrode. The second electrode is configured to support the target substrate through the mount table. The first RF power applying unit is configured to apply a first RF power to the first electrode and the second RF power applying unit is configured to apply a second RF power to the second electrode. Alternatively, the first RF power applying unit may be configured to apply the first RF power to the second electrode. The electrode plate may be mounted on the first electrode. The electrode plate has a surface area facing the second electrode when mounted on the first electrode. The surface area includes a collection of concentric rings that are substantially flat and protrude from the surface area. Each concentric ring has a predetermined cross sectional shape, and each concentric ring is spaced from a neighboring concentric ring by a predetermined gap distance. A dielectric member or sheet may also be provided. The dielectric member is disposed in the set of concentric rings on the electrode plate. The dielectric member has a sufficient size to cover the set of concentric rings and / or the electrode plate. The dielectric member may have a substantially flat surface facing the second electrode. The dielectric member facing the first electrode may also have a substantially flat surface or the dielectric member may fill a gap or space between the concentric rings in the electrode plate.

다른 실시형태는 플라즈마 처리 장치를 포함한다. 이것은 수 개의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 처리실은 타겟 기판을 수용하는 처리 공간을 형성한다. 처리 가스 공급 유닛은 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된다. 배기 유닛은 처리실 내측으로부터 가스를 진공 배기시키도록 처리실의 배기 포트에 연결된다. 제1 전극과 제2 전극은 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된다. 제1 전극은 상부 전극이고 제2 전극은 하부 전극이다. 제2 전극은 탑재 테이블을 통해 타겟 기판을 지지하도록 구성된다. 제1 전극은 제2 전극에 면하는 표면을 가진 전극판을 구비한다. 상기 표면은 실질적으로 평평하고 미리 정해진 형상의 외부 경계를 갖는다. 상기 표면은 긴 돌기들의 집합을 포함한다. 각각의 긴 돌기는 상기 표면으로부터 미리 정해진 높이만큼 연장한다. 각각의 긴 돌기는 상기 제1 전극의 중심점 주위에서 상기 평평한 표면을 따라 연장한다. 상기 긴 돌기의 적어도 일부는 상기 표면의 외부 경계와 실질적으로 유사한 길게 연장된 형상을 갖는다. 상기 돌기들의 집합은 상기 돌기들의 일부가 적어도 하나의 다른 돌기에 의해 둘러싸이도록 상기 표면상에 배치된다. 각각의 주어진 긴 돌기는 인근의 긴 돌기로부터 미리 정해진 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 제1 무선 주파수(RF) 전력 인가 유닛은 특수한 플라즈마 처리 장치의 구성에 따라서 제1 전극에 또는 제2 전극에 제1 RF 전력을 인가하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 처리 장치는 상기 전극판 위의 상기 긴 돌기들의 집합에 배치된 유전체 부재를 포함할 수 있고, 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합을 덮기에 충분한 크기를 가지며, 상기 유전체 부재는 상기 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 갖고, 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합과 플라즈마 생성 공간 사이에 장벽을 제공한다.Another embodiment includes a plasma processing apparatus. It may contain several components. The processing chamber forms a processing space for accommodating the target substrate. The process gas supply unit is configured to supply process gas to the process chamber. The exhaust unit is connected to the exhaust port of the process chamber to evacuate the gas from the inside of the process chamber. The first electrode and the second electrode are arranged to face each other in the process chamber. The first electrode is an upper electrode and the second electrode is a lower electrode. The second electrode is configured to support the target substrate through the mount table. The first electrode includes an electrode plate having a surface facing the second electrode. The surface is substantially flat and has an outer boundary of a predetermined shape. The surface comprises a collection of long protrusions. Each elongate projection extends a predetermined height from the surface. Each elongate projection extends along the flat surface about the center point of the first electrode. At least a portion of the elongate projection has a long elongated shape substantially similar to an outer boundary of the surface. The set of protrusions is disposed on the surface such that a portion of the protrusions is surrounded by at least one other protrusion. Each given elongated projection may be spaced a predetermined distance from the adjacent elongated projection. The first radio frequency (RF) power applying unit may be configured to apply a first RF power to the first electrode or to the second electrode according to the configuration of the special plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus may include a dielectric member disposed on the set of elongated protrusions on the electrode plate, the dielectric member having a size sufficient to cover the set of elongated protrusions, And the dielectric member provides a barrier between the set of long protrusions and the plasma generating space.

다른 실시형태는 플라즈마 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하기 위한 균일한 플라즈마를 생성하는 방법을 포함한다. 플라즈마 처리 장치는 진공 배기 가능한 처리실, 처리실에 배치되어 타겟 기판에 대한 탑재 테이블로서 소용되는 하부 전극 어셈블리, 처리실에서 상기 하부 전극에 면하도록 배치된 상부 전극, 및 상기 상부 전극에 접속된 제1 무선 주파수(RF) 전원 장치를 포함한다. 상기 장치와 전극은 특수 응용을 위해 충분한 크기로 될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 에칭 또는 CVD를 위해서, 전극은 300mm 또는 400mm 직경의 웨이퍼를 수용하는 크기로 될 수 있다. 태양 전지에서의 CVD를 위해, 전극은 실질적으로 더 큰 크기, 예를 들면, 측면 치수가 약 1-2 미터 이상인 크기로 될 수 있고, 전극들의 그룹으로 세분될 필요 없이 단일편 전극으로서 구현될 수 있다. 제1 RF 전원은 상부 전극 또는 하부 전극에 제1 RF 전력을 공급한다. 타겟 기판은 처리실에 로드되어 하부 전극 어셈블리에 탑재된다. 초기 가스는 처리실로부터 비워진다. 처리 가스가 처리실에 공급된다. 플라즈마는 상부 전극(또는 특수 플라즈마 시스템에 따라서 하부 전극)에 제1 RF 전력을 인가함으로써 상기 처리 가스로부터 생성된다. 상부 전극은 제2 전극에 면하는 표면 영역을 갖는다. 상기 표면 영역은 실질적으로 평평하고 상기 표면 영역으로부터 돌출하는 동심 링, 네스티드 링(nested ring) 또는 핀(fin)들의 집합을 포함하며, 상기 동심 링들의 집합은 미리 정해진 간격 분포로 위치되고, 각각의 동심 링은 미리 정해진 단면 형상을 갖는다. 유전체 부재 또는 시트가 상기 동심 링 위에 배치되어 플라즈마에 의해 상기 동심 링이 부식되는 것을 방지 또는 금지한다. Another embodiment includes a method of generating a uniform plasma for processing a substrate using a plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus includes a vacuum evacuable processing chamber, a lower electrode assembly disposed in the processing chamber and serving as a mounting table for the target substrate, an upper electrode arranged to face the lower electrode in the processing chamber, (RF) power supply. The device and the electrode may be of sufficient size for special applications. For example, for wafer etching or CVD, the electrode may be sized to accommodate a 300 mm or 400 mm diameter wafer. For CVD in solar cells, the electrodes may be of a substantially larger size, e.g., of about 1-2 meters in side dimension, and may be implemented as a single-sided electrode without needing to be subdivided into a group of electrodes have. The first RF power source supplies the first RF power to the upper electrode or the lower electrode. The target substrate is loaded in the processing chamber and mounted on the lower electrode assembly. The initial gas is evacuated from the process chamber. A process gas is supplied to the process chamber. Plasma is generated from the process gas by applying a first RF power to the top electrode (or the bottom electrode according to a special plasma system). The upper electrode has a surface area facing the second electrode. Wherein the surface region comprises a concentric ring, a nested ring, or a collection of fins that are substantially flat and protruding from the surface region, the set of concentric rings being positioned in a predetermined spacing distribution, And the concentric ring of the ring-shaped ring has a predetermined cross-sectional shape. A dielectric member or sheet is disposed on the concentric ring to prevent or prevent corrosion of the concentric ring by the plasma.

물론, 여기에서 설명하는 각종 단계들의 설명 순서는 명확성 목적으로 제시된 것이다. 일반적으로, 이러한 단계들은 임의의 적당한 순서로 수행될 수 있다. 게다가, 본 발명의 상이한 특징, 기술, 구성 등이 각각 본 명세서의 다른 위치에서 설명될 수 있지만, 그 각각의 개념은 서로 독립적으로 또는 서로 조합하여 실행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 많은 상이한 방법으로 구체화 및 보여질 수 있다.Of course, the order of description of the various steps described herein is provided for the sake of clarity. In general, these steps may be performed in any suitable order. Furthermore, while the different features, techniques, configurations and the like of the present invention can be described in different places in this specification, the respective concepts are intended to be implemented independently of each other or in combination with each other. Thus, the present invention may be embodied and illustrated in many different ways.

이 요약 부분은 본 명세서 또는 청구된 발명의 모든 실시형태 및/또는 점진적으로 신규인 양태를 특정하지 않는다는 점에 주목한다. 그 대신에, 이 요약은 종래 기술에 대한 상이한 실시형태 및 대응하는 신규성 항목의 예비적인 설명만을 제공한다. 발명 및 실시형태의 추가적인 세부 및/또는 가능한 상관관계(perspective)에 대해서는 뒤에서 추가로 설명하는 본 명세서의 상세한 설명 부분 및 대응하는 도면을 참조하기로 한다.It is noted that this summary does not specify all embodiments of the present specification or claimed invention and / or progressively new embodiments. Instead, this summary provides only a preliminary description of the different embodiments of the prior art and corresponding novelty items. Further details and / or possible perspectives of the invention and its embodiments will be referred to the detailed description of the specification and the corresponding figures, which will be described later.

본 발명의 각종 실시형태의 더 완전한 이해 및 발명의 많은 부수적인 장점들은 첨부 도면과 함께하는 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 명백하게 될 것이다. 첨부 도면들은 반드시 정확한 축척으로 된 것이 아니고, 그 대신에 특징, 원리 및 개념을 설명하기 위해 강조될 수 있다.
도 1은 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적 구성을 보인 횡단면도이다.
도 2는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 측 횡단면도이다.
도 3은 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 저면도이다.
도 4는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 확대된 측 횡단면도이다.
도 5는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 투시 횡단면도이다.
도 6a-6d는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 예시적인 상부 전극 돌기의 측 횡단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 형상에 대한 예시적인 측 횡단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 각종의 돌기 패턴을 보인 상부 전극의 저면도이다.
도 9a 및 도 9b는 여기에서의 실시형태를 이용하지 않은 전자 밀도의 선도이다.
도 10a 및 도 10c는 여기에서의 실시형태를 이용하지 않은 전자 밀도의 윤곽도이다.
도 10b 및 도 10d는 여기에서의 실시형태에 따른 전자 밀도 결과의 윤곽도이다.
도 11은 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 측 횡단면도이다.
도 12는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극의 저면도이다.
도 13은 여기에서의 실시형태에 따른 상부 전극판 및 유전체 부재의 측 횡단면도이다.
도 14는 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극판 및 유전체 부재의 확대된 측 횡단면도이다.
도 15는 여기에서의 실시형태에 따른 상부 전극판 및 유전체 부재의 측 횡단면도이다.
도 16은 여기에서 설명하는 실시형태에 따른 상부 전극판 및 유전체 부재의 확대된 측 횡단면도이다.
A more complete understanding of the various embodiments of the present invention and many of the attendant advantages of the invention will become more apparent by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings. The accompanying drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon illustrating the features, principles and concepts.
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the embodiment described herein.
2 is a side cross-sectional view of an upper electrode according to an embodiment described herein.
3 is a bottom view of the upper electrode according to the embodiment described here.
4 is an enlarged side cross-sectional view of the upper electrode according to the embodiment described herein.
5 is a perspective cross-sectional view of an upper electrode according to an embodiment described herein.
6A-6D are side cross-sectional views of exemplary upper electrode projections according to embodiments described herein.
7A and 7B are exemplary lateral cross-sectional views of the top electrode shape according to the embodiments described herein.
8A and 8B are bottom views of an upper electrode showing various protrusion patterns.
Figures 9A and 9B are diagrams of electron density without using the embodiments herein.
Figs. 10A and 10C are contour diagrams of the electron density without using the embodiment here.
10B and 10D are contour diagrams of electron density results according to the embodiments herein.
11 is a side cross-sectional view of the upper electrode according to the embodiment described herein.
12 is a bottom view of the upper electrode according to the embodiment described here.
13 is a side cross-sectional view of an upper electrode plate and a dielectric member according to an embodiment herein.
14 is an enlarged side cross-sectional view of the upper electrode plate and dielectric member according to the embodiment described herein.
15 is a side cross-sectional view of an upper electrode plate and a dielectric member according to an embodiment herein.
16 is an enlarged side cross-sectional view of the upper electrode plate and dielectric member according to the embodiment described herein.

이하의 설명에서는 처리 시스템의 특수한 기하학적 형상 및 처리 시스템에서 사용하는 각종 컴포넌트 및 처리의 설명과 같은 특정의 세부들이 개시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정의 세부로부터 벗어나는 다른 실시형태로 실시될 수 있고, 그러한 세부는 설명을 위한 것이지 제한하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 여기에서 설명하는 실시형태는 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 유사하게, 설명의 목적으로, 완전한 이해를 제공하기 위해 특정의 수, 물질 및 구성이 개시된다. 그렇지만, 실시형태들은 그러한 특정의 세부 없이 실시될 수 있다. 실질적으로 동일한 기능적 구성을 가진 컴포넌트들은 동일한 참조 문자로 표시되어 있고, 따라서 임의의 중복되는 설명은 생략될 수 있다.In the following description, specific details are set forth, such as the specific geometry of the processing system and the description of the various components and processes used in the processing system. It should be understood, however, that the invention may be embodied in other specific forms that depart from these specific details, and that such details are illustrative and not restrictive. The embodiments described herein will be described with reference to the accompanying drawings. Similarly, for purposes of explanation, specific numbers, materials, and configurations are disclosed to provide a thorough understanding. However, embodiments may be practiced without such specific details. Components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference character, so that any redundant description can be omitted.

각종의 기술이 각종 실시형태의 이해를 돕기 위해 복수의 별개의 동작으로서 설명될 것이다. 설명의 순서는 이러한 동작들이 반드시 순서 종속적임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 사실 이러한 동작들은 제시된 순서로 수행될 필요가 없다. 여기에서 설명하는 동작들은 설명된 실시형태와는 다른 순서로 수행될 수 있다. 각종의 추가적인 동작들이 수행될 수 있고, 및/또는 추가적인 실시형태에서는 여기에서 설명한 동작들이 생략될 수도 있다.Various techniques will be described as a plurality of separate operations in order to facilitate understanding of various embodiments. The order of description should not be construed to imply that these operations are necessarily order dependent. In fact, these operations need not be performed in the order presented. The operations described herein may be performed in an order different from the described embodiment. Various additional operations may be performed, and / or the operations described herein may be omitted in further embodiments.

여기에서 사용하는 용어 "기판" 또는 "타겟 기판"은 일반적으로 본 발명에 따라 처리되는 물체를 말한다. 기판은 장치, 특히 반도체 또는 다른 전자 장치의 임의의 물질 부분 또는 구조를 포함할 수 있고, 예를 들면, 반도체 웨이퍼와 같은 기본 기판 구조, 또는 박막과 같이 기본 기판 구조 위의 층일 수 있다. 따라서, 기판은 임의의 특수한 기본 구조, 하부 층 또는 상부 층, 패턴화된 것 또는 패턴화되지 않은 것으로 제한되지 않고, 오히려 이러한 임의의 층 또는 기본 구조, 및 층 및/또는 기본 구조의 임의의 조합을 포함하는 것으로 고려된다. 이하에서의 설명은 특정 유형의 기판을 참조하지만, 이것은 단순히 설명을 위한 것이다.As used herein, the term "substrate" or "target substrate" generally refers to an object to be treated in accordance with the present invention. The substrate may comprise any material or portion of a device, particularly a semiconductor or other electronic device, and may be a base substrate structure, such as, for example, a semiconductor wafer, or a layer on a base substrate structure, such as a thin film. Thus, the substrate is not limited to any particular underlying structure, a lower or upper layer, a patterned or unpatterned, but rather any such layer or base structure, and any combination of layers and / or base structures And the like. The following discussion refers to a particular type of substrate, but this is merely for illustrative purposes.

여기에서 설명하는 기술은 균일한 플라즈마 생성이 가능하도록 구성된 플라즈마 처리 시스템 및 수반되는 전극판을 포함한다. 전극판은 플라즈마 생성 공간에 면하는 표면을 갖고, 이 플라즈마 대면 표면은 초고주파(very high frequency, VHF) RF(무선 주파수) 전력을 사용하여 플라즈마를 생성하는 경우에도 플라즈마 균일성을 촉진하는 구조를 포함한다. 그러한 표면 구조는 방사상 장벽을 제공하는 상승된 동심 링/핀, 네스티드 루프 또는 다른 돌기를 포함할 수 있다. 동심 링의 집합으로부터의 각 링은 거시적 및 미시적 플라즈마 균일성을 촉진하도록 설계된 단면 높이, 단면 폭 및 단면 형상뿐만 아니라, 인근 링으로부터의 간격을 가질 수 있다. 유전체 부재 또는 시트는 전극판을 수반하고 플라즈마 대면 표면상의 구조물들을 보호하는 크기 및 위치를 가질 수 있다. 예를 들면, 이러한 유전체 부재는 전극판 위에 탑재될 수 있다.The technique described herein includes a plasma processing system configured to enable uniform plasma generation and the associated electrode plate. The electrode plate has a surface facing the plasma generating space, and the plasma facing surface includes a structure that promotes plasma uniformity even when plasma is generated using very high frequency (VHF) RF (radio frequency) power do. Such a surface structure may include raised concentric rings / pins, nested loops or other projections that provide a radial barrier. Each ring from the set of concentric rings may have a cross-sectional height, cross-sectional width and cross-sectional shape designed to promote macroscopic and microscopic plasma uniformity, as well as spacing from neighboring rings. The dielectric member or sheet may have a size and location that entails an electrode plate and protects structures on the plasma facing surface. For example, such a dielectric member can be mounted on an electrode plate.

플라즈마를 생성하기 위해 상이한 접근법을 이용하는 복수의 상이한 플라즈마 처리 장치가 있다. 예를 들면, 각종 접근법은 다른 무엇보다도 특히 유도 결합 플라즈마(ICP), 슬롯 안테나 마이크로파 플라즈마, 표면파 플라즈마 및 용량 결합 플라즈마(CCP)를 포함할 수 있다. 편의상, 여기에서 제시되는 실시형태는 평행판 용량 결합 플라즈마(CCP) 시스템과 관련하여 설명되지만, 전극을 이용하는 다른 접근법도 또한 각종 실시형태와 함께 사용될 수 있다.There are a plurality of different plasma processing apparatuses that use different approaches to generate plasma. For example, various approaches may include among other things, inductively coupled plasma (ICP), slot antenna microwave plasma, surface wave plasma and capacitively coupled plasma (CCP). For convenience, the embodiments presented herein are described in the context of a parallel plate capacitively coupled plasma (CCP) system, although other approaches utilizing electrodes may also be used with various embodiments.

도 1은 여기에서의 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적 구성을 보인 횡단면도이다. 도 1의 플라즈마 처리 장치(100)는 상부 전극으로부터 플라즈마 공간으로 돌출하는 소정 패턴의 돌기 또는 구조물이 있는 상부 전극을 포함한 용량 결합형 팽행판 플라즈마 에칭 장치이다. 여기에서의 기술은 플라즈마 세정, 플라즈마 중합, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 등을 위한 것과 같이 다른 플라즈마 처리 장치와 함께 사용될 수 있다는 점에 주목한다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment herein. The plasma processing apparatus 100 of FIG. 1 is a capacitively coupled flare plasma etching apparatus including a top electrode having protrusions or structures of a predetermined pattern projecting from a top electrode to a plasma space. It should be noted that the techniques herein may be used with other plasma processing apparatus, such as for plasma cleaning, plasma polymerization, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and the like.

더 구체적으로, 플라즈마 처리 장치(100)는 예를 들면 대략 원통 형상으로 된 처리 공간을 제공하는 처리 용기를 규정하는 처리실(110)을 갖는다. 처리 용기는 예를 들면 알루미늄 합금으로 형성될 수 있고, 전기적으로 접지될 수 있다. 처리 용기의 내벽은 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3) 또는 다른 보호제로 코팅될 수 있다. 서셉터(416)는 기판으로서 그 위에 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재 테이블로서 작용하는 제2 전극의 예로서 하부 전극(400)(하부 전극 어셈블리)의 일부를 형성한다. 구체적으로, 서셉터(416)는 절연판(112)을 통해 처리실(110) 바닥의 대략 중앙에 제공되는 서셉터 지지대(114) 위에서 지지된다. 서셉터 지지대(114)는 원통형일 수 있다. 서셉터(416)는 예를 들면 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.More specifically, the plasma processing apparatus 100 has a processing chamber 110 that defines a processing vessel that provides, for example, a substantially cylindrical processing space. The processing vessel may be formed of, for example, an aluminum alloy, and may be electrically grounded. The inner wall of the processing vessel may be coated with alumina (Al 2 O 3), yttria (Y 2 O 3) or other protective agent. The susceptor 416 forms a part of the lower electrode 400 (lower electrode assembly) as an example of a second electrode serving as a mounting table for mounting the wafer W thereon as a substrate. Specifically, the susceptor 416 is supported on the susceptor support 114, which is provided approximately at the center of the bottom of the processing chamber 110 via the insulating plate 112. The susceptor support 114 may be cylindrical. The susceptor 416 may be formed of, for example, an aluminum alloy.

서셉터(416)는 웨이퍼(W)를 홀딩하기 위한 (하부 전극 어셈블리의 일부로서) 정전 척(418)이 그 위에 제공된다. 정전 척(418)에는 전극(410)이 제공된다. 전극(410)은 DC(직류) 전원장치(122)에 전기적으로 접속된다. 정전 척(418)은 DC 전원장치(122)로부터의 DC 전압이 전극(410)에 인가된 때 생성되는 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼(W)를 끌어당긴다.The susceptor 416 is provided thereon with an electrostatic chuck 418 for holding the wafer W (as part of the lower electrode assembly). The electrostatic chuck 418 is provided with an electrode 410. Electrode 410 is electrically connected to DC (direct current) power supply 122. The electrostatic chuck 418 attracts the wafer W by a coulomb force generated when a DC voltage from the DC power supply 122 is applied to the electrode 410. [

포커스 링(424)이 상기 정전 척(418)을 둘러싸도록 상기 서셉터(416)의 상부면에 제공된다. 예를 들면 석영으로 형성된 원통형 내벽 부재(126)는 상기 정전 척(418) 및 상기 서셉터 지지대(114)의 외주측에 부착된다. 서셉터 지지대(114)는 환상의 냉각재 경로(128)를 포함한다. 환상의 냉각재 경로(128)는 예를 들면 선로(130a, 130b)를 통해 처리실(110) 외부에 설치된 냉각기(chiller unit)(도시 생략됨)와 연결된다. 환상의 냉각재 경로(128)에는 선로(130a, 130b)를 통하여 순환하는 냉각재(냉각 유체 또는 냉각수)가 공급된다. 따라서, 서셉터(416) 위에 탑재되는 웨이퍼(W)의 온도를 조절할 수 있다.A focus ring 424 is provided on the upper surface of the susceptor 416 so as to surround the electrostatic chuck 418. For example, a cylindrical inner wall member 126 formed of quartz is attached to the outer peripheral side of the electrostatic chuck 418 and the susceptor support 114. The susceptor support 114 includes an annular coolant path 128. The annular coolant path 128 is connected to a chiller unit (not shown) installed outside the processing chamber 110, for example, through the lines 130a and 130b. Coolant (cooling fluid or cooling water) circulating through the lines 130a and 130b is supplied to the annular coolant path 128. Therefore, the temperature of the wafer W mounted on the susceptor 416 can be adjusted.

서셉터(416) 및 서셉터 지지대(114)를 통과하는 가스 공급 선로(132)는 정전 척(418)의 상부면에 열 전도 가스를 공급하도록 구성된다. 헬륨(He) 등의 열 전도 가스(이면 가스(backside gas))가 웨이퍼(W) 가열에 조력하도록 상기 가스 공급 선로(132)를 통해 웨이퍼(W)와 정전 척(418) 사이에 공급될 수 있다.The gas supply line 132 passing through the susceptor 416 and the susceptor support 114 is configured to supply a thermal conduction gas to the upper surface of the electrostatic chuck 418. A heat conduction gas (backside gas) such as helium (He) may be supplied between the wafer W and the electrostatic chuck 418 through the gas supply line 132 to assist heating of the wafer W have.

제1 전극의 일 예인 상부 전극(300)(즉, 상부 전극 어셈블리)은 하부 전극(400)에 평행하게 면하도록 상기 하부 전극(400)의 위에 수직으로 제공된다. 플라즈마 생성 공간 또는 플라즈마 공간(PS)은 상기 하부 전극(400)과 상기 상부 전극(300) 사이에 규정된다. 상부 전극(300)은 원판 형상의 내측 상부 전극(302)을 포함하고, 외측 상부 전극(304)은 상기 내측 상부 전극(302)의 외부를 둘러싸는 환상일 수 있다. 내측 상부 전극(302)은 또한 하부 전극(400) 위에 탑재된 웨이퍼(W) 상의 플라즈마 생성 공간(PS)을 향하여 특정 양의 처리 가스를 주입하기 위한 처리 가스 주입구로서 기능한다. 이것에 의해, 상부 전극(300)은 샤워 헤드를 형성한다.The upper electrode 300 (i.e., the upper electrode assembly), which is an example of the first electrode, is vertically provided on the lower electrode 400 so as to be parallel to the lower electrode 400. A plasma generating space or plasma space PS is defined between the lower electrode 400 and the upper electrode 300. The upper electrode 300 may include a disk-shaped inner upper electrode 302 and the outer upper electrode 304 may be an annular shape surrounding the outer side of the inner upper electrode 302. The inner upper electrode 302 also functions as a processing gas inlet for injecting a specific amount of the processing gas toward the plasma generating space PS on the wafer W mounted on the lower electrode 400. [ Thus, the upper electrode 300 forms a showerhead.

더 구체적으로, 내측 상부 전극(302)은 복수의 가스 주입 개공(324) 및 돌기(314)를 가진 (전형적으로 원형인) 전극판(310)을 포함한다. 돌기(314) 및 그 구성에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다. 내측 상부 전극(302)은 전극판(310)의 상측을 분리 가능하게 지지하는 전극 지지대(320)를 또한 포함한다. 전극 지지대(320)는 전극판(310)이 원 형상인 경우 그 전극판(310)과 대략 동일한 직경을 가진 원판 형상으로 형성될 수 있다. 대안적인 실시형태에 있어서, 전극판(310)은 정사각형, 직사각형, 다각형 등일 수 있다. 전극 지지대(320)는 예를 들면 알루미늄으로 형성될 수 있고, 버퍼 챔버(322)를 포함할 수 있다. 버퍼 챔버(322)는 가스를 확산시키기 위해 사용되고 원판 형상의 공간을 갖는다. 가스 공급 시스템(200)으로부터의 처리 가스가 상기 버퍼 챔버(322)에 도입된다. 처리 가스는 그 다음에 상기 버퍼 챔버(322)로부터 그 하부면의 가스 주입공(324)으로 이동할 수 있다. 이때 내측 상부 전극은 본질적으로 사워 헤드 전극을 제공한다.More specifically, the inner upper electrode 302 includes a plurality of gas injection openings 324 and an electrode plate 310 (typically circular) with a projection 314. The projection 314 and its construction will be described later in detail. The inner upper electrode 302 also includes an electrode support 320 detachably supporting the upper side of the electrode plate 310. When the electrode plate 310 is circular, the electrode support 320 may be formed into a disk shape having a diameter substantially equal to that of the electrode plate 310. In an alternative embodiment, the electrode plate 310 may be square, rectangular, polygonal, or the like. The electrode support 320 may be formed of, for example, aluminum and may include a buffer chamber 322. The buffer chamber 322 is used to diffuse the gas and has a disc-shaped space. Process gas from the gas supply system 200 is introduced into the buffer chamber 322. The process gas may then be transferred from the buffer chamber 322 to the gas injection holes 324 in its lower surface. Wherein the inner upper electrode essentially provides a sour head electrode.

링 형상을 가진 유전체(306)는 내측 상부 전극(302)과 외측 상부 전극(304) 사이에 개재된다. 링 형상을 가지며 예를 들면 알루미나로 형성된 절연성 차폐부재(308)는 처리실(110)의 내측 주변벽과 상기 외측 상부 전극(304) 사이에 기밀 방식으로 개재된다.A ring-shaped dielectric 306 is interposed between the inner upper electrode 302 and the outer upper electrode 304. An insulating shielding member 308 having a ring shape and formed of, for example, alumina is interposed in an airtight manner between the inner peripheral wall of the process chamber 110 and the outer upper electrode 304.

외측 상부 전극(304)은 급전기(power feeder)(152), 커넥터(150), 상부 급전봉(148) 및 매칭 유닛(146)을 통하여 제1 고주파 전원장치(154)와 전기적으로 접속된다. 제1 고주파 전원장치(154)는 주파수가 40MHz 또는 그 이상(예를 들면, 60MHz)인 고주파 전압을 출력할 수 있고, 또는 주파수가 30-300MHz인 초고주파(VHF) 전압을 출력할 수 있다. 이 전원장치는 바이어스 전원장치에 비하여 주 전원장치라고 부를 수 있다. 급전기(152)는 예를 들면 하부면이 개방된 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다. 급전기는 그 하부 단부에서 외측 상부 전극(304)에 접속될 수 있다. 급전기(152)는 커넥터(150)에 의해 그 상부면의 중앙부에서 상부 급전봉(148)의 하부 단부와 전기적으로 접속된다. 상부 급전봉(148)은 그 상부 단부에서 매칭 유닛(146)의 출력 측에 접속된다. 매칭 유닛(146)은 제1 고주파 전원장치(154)에 접속되고, 부하 임피던스를 상기 제1 고주파 전원장치(154)의 내부 임피던스와 매칭시킬 수 있다. 그러나, 상기 외측 상부 전극(304)은 선택사항이고 실시형태는 단일 상부 전극과 함께 기능할 수 있다는 점에 주목한다.The outer upper electrode 304 is electrically connected to the first high frequency power supply 154 through a power feeder 152, a connector 150, an upper feed rod 148 and a matching unit 146. The first high frequency power supply 154 can output a high frequency voltage having a frequency of 40 MHz or more (for example, 60 MHz) or a high frequency (VHF) voltage having a frequency of 30 to 300 MHz. This power supply may be referred to as the main power supply as compared to the bias power supply. The power feeder 152 may be formed, for example, in a substantially cylindrical shape with its bottom surface opened. The feeder may be connected to the outer upper electrode 304 at its lower end. The power feeder 152 is electrically connected to the lower end of the upper feed rods 148 at the central portion of the upper surface thereof by the connector 150. The upper feed rod 148 is connected to the output side of the matching unit 146 at its upper end. The matching unit 146 is connected to the first high frequency power supply 154 and can match the load impedance with the internal impedance of the first high frequency power supply 154. Note, however, that the outer upper electrode 304 is optional and that the embodiment can function with a single upper electrode.

급전기(152)는 측벽의 직경이 처리실(110)의 직경과 대략 동일한 원통형일 수 있는 접지 도체(111)에 의해 그 외부가 덮여진다. 접지 도체(111)는 그 하부 단부가 처리실(110)의 측벽의 상부에 접속된다. 상부 급전봉(148)은 접지 도체(111)의 상부면의 중앙부를 통과한다. 절연 부재(156)가 상기 접지 도체(111)와 상부 급전봉(148) 간의 접촉부에 개재된다.The feeder 152 is covered on the outside by a grounding conductor 111 whose diameter of the sidewall can be cylindrical, which is approximately the same as the diameter of the process chamber 110. The lower end of the ground conductor 111 is connected to the upper portion of the side wall of the process chamber 110. The upper feed rod 148 passes through the center of the upper surface of the ground conductor 111. An insulating member 156 is interposed in the contact portion between the ground conductor 111 and the upper feed rod 148.

전극 지지대(320)는 그 상부면이 하부 급전봉(170)과 전기적으로 접속된다. 하부 급전봉(170)은 커넥터(150)를 통하여 상부 급전봉(148)과 연결된다. 상부 급전봉(148)과 하부 급전봉(170)은 제1 고주파 전원장치(154)로부터 상부 전극(300)으로 고주파 전력을 공급하는 급전봉(집합적으로 "급전봉"이라고 부른다)을 형성한다. 하부 급전봉(170)에는 가변 콘덴서(172)가 제공된다. 가변 콘덴서(172)의 용량을 조정함으로써, 고주파 전력이 제1 고주파 전원장치(154)로부터 인가된 때, 내측 상부 전극(302)의 바로 아래에서 형성되는 전계 강도에 대한 외측 상부 전극(304)의 바로 아래에서 형성되는 전계 강도의 상대 비율이 조정될 수 있다.The upper surface of the electrode support 320 is electrically connected to the lower power supply rod 170. The lower feed rod 170 is connected to the upper feed rod 148 through the connector 150. The upper feed rods 148 and the lower feed rods 170 form power feed rods (collectively referred to as "feed rods") that supply high frequency power from the first high frequency power source 154 to the upper electrodes 300 . The lower feed rod 170 is provided with a variable capacitor 172. Frequency power is applied from the first high frequency power supply device 154 by adjusting the capacity of the variable capacitor 172. The power of the external upper electrode 304 The relative ratio of the electric field intensity formed immediately below can be adjusted.

가스 배기 포트(174)가 처리실(110)의 바닥부에 형성된다. 가스 배기 포트(174)는 예컨대 진공 펌프를 포함할 수 있는 가스 배기 유닛(178)에 가스 배기 선로(176)를 통하여 연결된다. 가스 배기 유닛(178)은 처리실(110)의 내부 압력이 원하는 진공도까지 감압되도록 처리실(110)의 내부를 배기시킨다. 서셉터(416)는 매칭 유닛(180)을 통하여 제2 고주파 전원장치(182)와 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 고주파 전원장치(182)는 2MHz 내지 20MHz의 범위, 예를 들면, 2MHz의 고주파 전압을 출력할 수 있다.A gas exhaust port 174 is formed at the bottom of the process chamber 110. The gas exhaust port 174 is connected through a gas exhaust line 176 to a gas exhaust unit 178 which may include, for example, a vacuum pump. The gas exhaust unit 178 exhausts the interior of the processing chamber 110 so that the internal pressure of the processing chamber 110 is reduced to a desired degree of vacuum. The susceptor 416 may be electrically connected to the second high frequency power supply 182 through the matching unit 180. The second high frequency power supply 182 can output a high frequency voltage in the range of 2 MHz to 20 MHz, for example, 2 MHz.

상부 전극(300)의 내측 상부 전극(302)은 저역 통과 필터(LPF)(184)와 전기적으로 접속된다. LPF(184)는 제1 고주파 전원장치(154)로부터의 고주파수를 차단하고, 제2 고주파 전원장치(182)로부터의 저주파수를 그라운드로 통과시킨다. 한편, 하부 전극의 일부를 형성하는 서셉터(416)는 고역 통과 필터(HPF)(186)와 전기적으로 접속된다. HPF(186)는 제1 고주파 전원장치(154)로부터의 고주파수를 그라운드로 통과시킨다. 가스 공급 시스템(200)은 상부 전극(300)에 가스를 공급한다. 가스 공급 시스템(200)은 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼 상에서 막 형성, 에칭 등과 같은 특정 처리를 수행하기 위한 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛(210)을 포함한다. 처리 가스 공급 유닛(210)은 처리 가스 공급 경로를 형성하는 처리 가스 공급 선로(202)에 연결된다. 처리 가스 공급 선로(202)는 내측 상부 전극(302)의 버퍼 챔버(322)에 연결된다.The inner upper electrode 302 of the upper electrode 300 is electrically connected to a low pass filter (LPF) 184. The LPF 184 cuts off the high frequency from the first RF power supply 154 and passes the low frequency from the second RF power supply 182 to the ground. On the other hand, the susceptor 416 forming part of the lower electrode is electrically connected to the high pass filter (HPF) 186. The HPF 186 passes high frequencies from the first HF power supply 154 to ground. The gas supply system 200 supplies gas to the upper electrode 300. The gas supply system 200 includes a process gas supply unit 210 for supplying a process gas for performing a specific process such as film formation, etching, and the like on a wafer, for example, as shown in Fig. The process gas supply unit 210 is connected to the process gas supply line 202 forming the process gas supply path. The process gas supply line 202 is connected to the buffer chamber 322 of the inner upper electrode 302.

플라즈마 처리 장치(100)는 플라즈마 처리 장치(100)의 각종 컴포넌트를 제어하는 제어 유닛(500)과 접속된다. 예를 들면, 제어 유닛(500)은 가스 공급 시스템(200)의 처리 가스 공급 유닛(210) 등 외에 DC 전원장치(122), 제1 고주파(또는 VHF) 전원장치(154), 제2 고주파(또는 VHF) 전원장치(182) 등을 제어한다.The plasma processing apparatus 100 is connected to a control unit 500 that controls various components of the plasma processing apparatus 100. For example, the control unit 500 may include a DC power supply 122, a first high frequency (or VHF) power supply unit 154, a second high frequency (or VHF) power supply unit 154, etc. In addition to the process gas supply unit 210 of the gas supply system 200, Or VHF) power supply 182 and the like.

내측 상부 전극(302)은 하부 전극(400)에 면하는 전극판(310)을 포함하고, 이것에 의해 용량 결합 플라즈마 툴의 평행판을 형성한다는 점에 주목한다. 전극 지지대(320)는 하부 전극(400)에 대향하는 전극판(310)의 배면(여기에서는 전극판의 후면)에 접촉하고, 상기 전극판(310)을 분리 가능하게 지지한다. 대안적인 실시형태에 있어서, 전극판(310)은 상부 전극(300)과 일체형으로 될 수 있다. 그러나, 전극판(310)을 분리 가능하게 하는 것이 플라즈마가 화학적으로 반응하여 상기 하부 전극에 면하는 표면 영역을 부식시킬 수 있기 때문에 유리하다. 따라서, 전극판은 교체를 위해, 또는 특정 유형의 플라즈마 처리에 적당한 각종의 상이한 유형의 물질로 된 전극판을 선택하기 위해 제거될 수 있다.Note that the inner upper electrode 302 includes an electrode plate 310 that faces the lower electrode 400, thereby forming a parallel plate of the capacitively coupled plasma tool. The electrode support 320 contacts the rear surface of the electrode plate 310 facing the lower electrode 400 (here, the rear surface of the electrode plate), and detachably supports the electrode plate 310. In an alternative embodiment, the electrode plate 310 may be integral with the upper electrode 300. However, it is advantageous to allow the electrode plate 310 to be detachable because the plasma chemically reacts to corrode the surface region facing the lower electrode. Thus, the electrode plate can be removed for replacement, or to select electrode plates of various different types of materials suitable for a particular type of plasma treatment.

상부 전극(300)은 전극판(310)의 온도를 제어하기 위한 냉각판 또는 냉각 메카니즘(도시 생략됨)을 또한 포함할 수 있다. 전극판(310)은 Si, SiC, 도핑된 Si, 알루미늄 등과 같은 도체 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다.The upper electrode 300 may also include a cooling plate or cooling mechanism (not shown) for controlling the temperature of the electrode plate 310. The electrode plate 310 may be formed of a conductor or a semiconductor material such as Si, SiC, doped Si, aluminum, or the like.

동작시에, 플라즈마 처리 장치(100)는 상부 전극과 하부 전극을 이용하여 PS에서 플라즈마를 생성한다. 이 생성된 플라즈마는 그 다음에 플라즈마 에칭, 화학 기상 증착, 유리 물질의 처리, 및 예컨대 박막 태양 전지, 다른 광전 셀 및 평판 디스플레이용의 유기/무기 플레이트와 같은 대형 패널의 처리 등과 같은 각종 유형의 처리에서 처리 대상의 웨이퍼(W) 또는 임의의 물질과 같은 타겟 기판을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 편의상, 이 플라즈마 생성은 웨이퍼(W)에 형성된 산화막의 에칭과 관련하여 설명할 것이다. 먼저, 웨이퍼(W)는 게이트 밸브(도시 생략됨)가 개방된 후에 로드락 챔버(load lock chamber)(도시 생략됨)로부터 처리실(110)로 로드되고, 정전 척(418) 위에 탑재된다. 그 다음에, DC 전원장치(122)로부터 DC 전압이 인가된 때, 웨이퍼(W)가 정전 척(418)에 정전기적으로 부착된다. 그 다음에, 게이트 밸브가 폐쇄되고, 처리실(110)이 가스 배기 유닛(178)에 의해 특정의 진공 레벨까지 비워진다.In operation, the plasma processing apparatus 100 generates a plasma at the PS using an upper electrode and a lower electrode. The resulting plasma is then subjected to various types of processing such as plasma etching, chemical vapor deposition, processing of glass materials, and processing of large panels such as, for example, thin film solar cells, organic / inorganic plates for other photoelectric cells and flat panel displays May be used to process a target substrate, such as a wafer W or any material, to be treated. For convenience, this plasma generation will be described with reference to the etching of the oxide film formed on the wafer W. First, the wafer W is loaded into the processing chamber 110 from a load lock chamber (not shown) after the gate valve (not shown) is opened, and mounted on the electrostatic chuck 418. Then, when a DC voltage is applied from the DC power supply 122, the wafer W is electrostatically attached to the electrostatic chuck 418. Then, the gate valve is closed, and the process chamber 110 is evacuated to a certain vacuum level by the gas exhaust unit 178.

그 다음에, 처리 가스 공급 선로(202)를 통해 처리 가스 공급 유닛(210)으로부터 상부 전극(300)의 버퍼 챔버(322)에 처리 가스가 도입되고, 그 유속은 예를 들면 질량 흐름 제어기에 의해 조정된다. 또한, 버퍼 챔버(322)에 도입된 처리 가스는 전극판(310)(샤워헤드 전극)의 가스 주입공(324)으로부터 웨이퍼(W)로 균일하게 방출되고, 그 다음에 처리실(110)의 내부 압력이 특정 레벨로 유지된다.Next, a process gas is introduced into the buffer chamber 322 of the upper electrode 300 from the process gas supply unit 210 through the process gas supply line 202, and the flow rate thereof is controlled by, for example, . The processing gas introduced into the buffer chamber 322 is uniformly discharged from the gas injection hole 324 of the electrode plate 310 (showerhead electrode) to the wafer W, The pressure is maintained at a certain level.

3-150MHz의 범위, 예를 들면, 60MHz의 고주파 전력이 제1 고주파 전원장치(154)로부터 상부 전극(300)으로 인가된다. 이것에 의해 하부 전극을 형성하는 서셉터(116)와 상부 전극(300) 사이에 고주파 전계가 생성되고, 처리 가스가 해리되어 플라즈마로 변환된다. 0.2-20MHz의 범위, 예를 들면, 2MHz의 저주파 전력이 제2 고주파 전원장치(182)로부터 하부 전극을 형성하는 서셉터(116)로 인가된다. 다시 말하면, 이중 주파수 시스템을 사용할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 내의 이온들이 서셉터(116) 쪽으로 끌어당겨지고, 에칭의 이방성이 이온 조력으로 증가된다. 편의상, 도 1은 제1 전원장치(154)가 상부 전극에 전력을 공급하는 것을 도시한다. 대안적인 실시형태에서는 제1 전원장치(154)가 하부 전극(400)에 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 주 전력(여자 전력)과 바이어스 전력(이온 가속화 전력) 둘 다가 하부 전극에 공급될 수 있다.A high frequency power in the range of 3-150 MHz, for example, 60 MHz, is applied from the first high frequency power supply device 154 to the upper electrode 300. As a result, a high frequency electric field is generated between the susceptor 116 forming the lower electrode and the upper electrode 300, and the process gas is dissociated and converted into plasma. A low frequency power in the range of 0.2-20 MHz, for example, 2 MHz, is applied from the second high frequency power supply 182 to the susceptor 116 forming the lower electrode. In other words, a dual frequency system can be used. As a result, ions in the plasma are attracted toward the susceptor 116, and the anisotropy of the etching is increased by the ion assist force. For convenience, FIG. 1 illustrates that the first power supply 154 supplies power to the upper electrode. In an alternative embodiment, the first power supply 154 may supply power to the lower electrode 400. [ Therefore, both the main power (excitation power) and the bias power (ion acceleration power) can be supplied to the lower electrode.

용량 결합 플라즈마 툴과 관련된 주요 난제는 플라즈마 불균일성이다. 소정의 플라즈마 처리는 30-300MHz 범위의 초고주파(VHF) 전력을 사용할 경우 유리할 수 있다. 그러나, 이러한 VHF 전력은 불균일한 전계를 생성하는 경향이 있다. 더 높은 주파수에서는 파장이 감소하지만 불균일성이 증가한다. 특히 파장이 전극의 직경에 비하여 상대적으로 작아질 때 그렇다. 이러한 불균일성은 웨이퍼(W)의 불균일한 노출을 야기하여 웨이퍼(W)의 결함을 유도하기 때문에 문제가 된다.A major challenge associated with capacitively coupled plasma tools is plasma non-uniformity. The predetermined plasma processing may be advantageous when using very high frequency (VHF) power in the range of 30-300 MHz. However, such VHF power tends to generate an uneven electric field. At higher frequencies, the wavelength decreases but the non-uniformity increases. Especially when the wavelength is relatively smaller than the diameter of the electrode. This nonuniformity is problematic because it induces non-uniform exposure of the wafer W and induces defects of the wafer W. [

균일한 플라즈마의 생성은 까다롭다. 이상적인 플라즈마에서는 플라즈마 내에서 이동하는 이온 및 전자의 분포가 동일하다. 플라즈마 균일성에 영향을 줄 수 있는 플레이에는 상이한 변수들이 있다. 이 변수들은 전력, 주파수, 압력, 물질 등을 포함한다. 불균일성의 하나의 수단(measure)은 각종 위치에서 플라즈마 내의 전자 밀도이다. 도 9a는 전극판의 위치와 관련한 전자 밀도(플라즈마 강도)의 선도를 보인 것이다. 이 선도에 있어서, X축은 (전극판과 정렬된) 웨이퍼의 중심점으로부터의 거리를 나타내고, 여기에서 0은 웨이퍼의 중심이다. Y축은 상대적인 전자 밀도를 나타낸다. 웨이퍼의 중심과 가장자리 사이에는 상당한 전자 밀도 차(602)가 있다는 점에 주목한다. 웨이퍼의 중심에서의 전자 밀도는 가장자리에서의 전자 밀도보다 3배 내지 4배 더 크기 때문에 예리한 중심 피크가 있다.The generation of a uniform plasma is tricky. In an ideal plasma, the distribution of ions and electrons moving in the plasma is the same. There are different variables in play that can affect plasma uniformity. These variables include power, frequency, pressure, material, and so on. One measure of non-uniformity is the electron density in the plasma at various locations. 9A shows a diagram of the electron density (plasma intensity) in relation to the position of the electrode plate. In this diagram, the X axis represents the distance from the center point of the wafer (aligned with the electrode plate), where 0 is the center of the wafer. The Y axis represents the relative electron density. Note that there is a significant difference in electron density 602 between the center and the edge of the wafer. The electron density at the center of the wafer is three to four times greater than the electron density at the edge, so there is a sharp center peak.

마찬가지로, 도 9b에는 유사한 중심 피크 또는 중심의 높은 전자 분포가 있다. 도 9b는 더 높은 압력을 사용한다는 점에서 도 9a와 상이하다. 더 높은 압력 때문에, 가장자리에서의 전자 밀도의 약 3배 내지 4배인 중심 피크가 여전히 있지만(전자 밀도 차(604)), 이 더 높은 압력에서는 웨이퍼 또는 전극의 가장자리 부근에 제2의 피크가 또한 있다는 점에 주목한다.Similarly, FIG. 9b has a similar high center distribution or electron distribution. Figure 9b differs from Figure 9a in that it uses a higher pressure. Because of the higher pressure, there is still a center peak (electron density difference 604) that is about three to four times the electron density at the edge, but at this higher pressure there is also a second peak near the edge of the wafer or electrode Pay attention to the point.

도 10a는 상부 전극(309) 및 하부 전극(400)과 관련한 플라즈마 공간에서의 전자 밀도를 보인 윤곽도이다. 상부 전극(309)(또는 전극판)은 종래의 전극판과 같이 대략 평평한 표면을 갖는다. 도 10a는 도 9a와 상관된다. 이 윤곽도에서 더 어두운 공간은 더 높은 전자 밀도를 나타낸다. 따라서, 도 10a는 플라즈마 공간의 중심에서 높은 전자 밀도를 나타내고, 전극의 가장자리로 갈수록 상대적으로 낮은 전자 밀도를 나타낸다. 도 10c는 도 10c가 도 9b와 상관된다는 점을 제외하고 도 10a와 유사하다. 그래서, 높은 중심 전자 밀도가 있을 뿐만 아니라, 플라즈마 공간의 가장자리에서 (더 작은) 2차 피크가 있다는 점에 주목한다.10A is a contour diagram showing the electron density in the plasma space with respect to the upper electrode 309 and the lower electrode 400. FIG. The upper electrode 309 (or electrode plate) has a substantially flat surface like a conventional electrode plate. Figure 10A correlates with Figure 9A. The darker space in this outline shows higher electron density. Thus, FIG. 10A shows a high electron density at the center of the plasma space and a relatively low electron density toward the edge of the electrode. 10C is similar to FIG. 10A except that FIG. 10C correlates with FIG. 9B. Thus, it is noted that not only is there a high center electron density, but there is a (smaller) second order peak at the edge of the plasma space.

따라서, 여기에서 설명하는 기술은 예를 들면 이 파를 제거 및/또는 제어함으로써 플라즈마 내에서 균일한 전자 밀도를 촉진하는 것으로 인식되었다. 이 기술들은 전극판(310)에서 하나 이상의 구조물을 이용하는 것을 포함한다. 그러한 구조물은 전극판(310)의 플라즈마 대면 표면에 위치된다. 그러한 구조물은 방사상 방향으로, 즉 전극판(310)의 중심점으로부터 외측으로 하나 이상의 장벽을 제공하도록 구성될 수 있다.Thus, it has been recognized that the techniques described herein facilitate, for example, uniform electron density in the plasma by removing and / or controlling these waves. These techniques include using one or more structures in the electrode plate 310. Such a structure is located on the plasma-facing surface of the electrode plate 310. Such a structure may be configured to provide one or more barriers in a radial direction, i.e., outwardly from a center point of the electrode plate 310.

이제, 도 2를 참조하면, 예시적인 전극판(310)의 측 횡단면도가 도시되어 있다. 표면 영역(312)에는 복수의 돌기(314)가 있다. 이러한 구조물(돌기)은 중심점(318)으로부터 외부 경계(316) 쪽으로 표면 영역(312)을 따라 이동할 때 일종의 장벽을 형성한다는 점에 주목한다.Referring now to FIG. 2, a side cross-sectional view of an exemplary electrode plate 310 is shown. The surface region 312 has a plurality of protrusions 314. Note that such a structure (protrusion) forms a kind of barrier when moving along the surface region 312 from the center point 318 toward the outer boundary 316.

도 3은 전극판(310)의 저면도이다. 이 도면에서, 돌기(314)는 중심점(318) 부근에 중심을 둔 동심 링의 집합으로서 도시되어 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 동심 링의 집합은 고른, 즉 등거리 간격을 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 간격은 가변적일 수 있다. 단면 크기 및 형상과 동심 링들 간의 갭 거리는 플라즈마 파장 또는 예상되는 플라즈마 파장에 기초를 둘 수 있다. 동심 링의 수는 표면 영역(312)의 직경에 따라 또한 변할 수 있다. 상기 링 또는 돌기(314)는 표면 영역(312)에 탑재 또는 고정(용접, 용착, 죄기)될 수 있고, 또는 돌기들을 기계가공하거나 전극판을 주조함으로써 전극판(310)과 일체형으로 될 수 있다.3 is a bottom view of the electrode plate 310. FIG. In this figure, the projection 314 is shown as a collection of concentric rings centered about the center point 318. In some embodiments, the set of concentric rings may have even, i.e., equidistant, spacing. In another embodiment, the interval may be variable. The cross-sectional size and shape and the gap distance between the concentric rings can be based on the plasma wavelength or the expected plasma wavelength. The number of concentric rings may also vary with the diameter of the surface area 312. The ring or protrusion 314 can be mounted or secured (welded, welded, clamped) to the surface area 312 or integrated with the electrode plate 310 by machining the protrusions or casting the electrode plate .

도 4는 전극판(310)의 확대된 횡단면도이다. 이 도면에서, 돌기(314)는 라운드(332)와 필렛(fillet)(334)이 있는 대략 직사각형 단면 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 이러한 라운딩은 필요한 것은 아니지만 파 전파를 제어할 때 유리한 효과를 가질 수 있다. 각 돌기는 소정의 단면 폭(336)과 소정의 단면 높이(338)를 가질 수 있다. 인접 돌기들은 갭 간격(340)만큼 서로 분리된다. 이러한 갭 간격(340)은 가장자리에서부터 가장자리까지, 중심에서부터 중심까지, 또는 다른 방식으로 측정될 수 있다. 이 치수들의 값은 절대적이거나 상대적일 수 있다. 예를 들면, 값들은 전극판 직경에 따라서, 특정의 에칭/증착 처리에 따라서, 또는 생성된 플라즈마의 플라즈마 파장에 따라서 특정 범위의 치수로부터 선택될 수 있다. 파장이 1-10cm인 VHF 플라즈마의 경우에, 돌기 치수 및 갭 간격은 최적의 플라즈마 균일성을 생성하기 위해 그 파장에 따라 결정될 수 있다.4 is an enlarged cross-sectional view of the electrode plate 310. Fig. In this figure, protrusion 314 is shown having a generally rectangular cross-sectional shape with round 332 and fillet 334. This rounding is not necessary but can have a beneficial effect when controlling wave propagation. Each projection may have a predetermined cross-sectional width 336 and a predetermined cross-sectional height 338. Adjacent protrusions are separated from each other by the gap interval 340. This gap spacing 340 can be measured from the edge to the edge, from the center to the center, or in other manners. The values of these dimensions may be absolute or relative. For example, the values may be selected from a range of dimensions depending on the electrode plate diameter, depending on the particular etch / deposition process, or depending on the plasma wavelength of the generated plasma. In the case of a VHF plasma with a wavelength of 1-10 cm, the projection dimensions and gap spacing can be determined according to their wavelengths to produce optimal plasma uniformity.

도 5는 플라즈마 공간에 면하는 표면 영역(312)을 보인 전극판(310)의 확대된 횡단면 투시도이다. 편의상, 전극판(310)의 개공(324)(또는 홀)은 돌기(314)를 관통하지 않는 것으로 도시되었다. 다른 실시형태에서는 특수 핀의 폭에 따라서 개공(324)이 돌기(314), 즉 동심 링을 관통할 수 있다.5 is an enlarged cross-sectional perspective view of an electrode plate 310 showing a surface area 312 facing the plasma space. For convenience, the apertures 324 (or holes) of the electrode plate 310 are shown as not penetrating the protrusions 314. In other embodiments, the apertures 324 can penetrate through the protrusions 314, i.e. concentric rings, depending on the width of the special pin.

여기에서의 실시형태에서 사용하도록 선택될 수 있는 각종의 횡단면 형상이 있다. 예를 들면, 도 6a는 돌기(314)가 본질적으로 표면 영역(312)으로부터 돌출한 핀인 비교적 얇은 단면 형상을 보인 것이다. 도 6b는 사다리꼴 형상의 돌기(314)를 보인 것이다. 도 6c에서, 돌기(314)는 둥근 형상, 즉 반원 형상이고, 도 6d에서 돌기(314)는 삼각 형상이다.There are various cross-sectional shapes that may be selected for use in the embodiments herein. For example, Figure 6a shows a relatively thin cross-sectional shape in which protrusion 314 is essentially a pin protruding from surface region 312. [ 6B shows a protrusion 314 having a trapezoidal shape. In Fig. 6C, the protrusion 314 has a round shape, that is, a semicircular shape. In Fig. 6D, the protrusion 314 has a triangular shape.

돌기(314)의 각종 단면 형상 외에, 전극판(310)은 대안적인 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 7a는 표면 영역(312)이 (플라즈마 공간(PS)과 관련해서) 오목 곡률을 갖는다는 점에서 가우시안 렌즈 형상을 갖는 전극판(310)을 보이고 있다. 도 7b에서, 전극판은 표면 영역(312)의 상이한 부분들이 하부 전극(400)으로부터 상이한 수직 거리를 갖는다는 점에서 계단형인 표면 영역(312)을 갖는다.In addition to the various cross-sectional shapes of the protrusions 314, the electrode plate 310 may have an alternative cross-sectional shape. For example, Figure 7a shows an electrode plate 310 having a Gaussian lens shape in that the surface area 312 has a concave curvature (with respect to the plasma space PS). 7B, the electrode plate has a surface region 312 that is stepped in that the different portions of the surface region 312 have different vertical distances from the lower electrode 400.

도 8a는 전극판(310)의 대안적인 실시형태의 저면도이다. 도 8a는, 동심 링의 집합 대신에, 전극판의 중심을 둘러싸는 직사각형 및 타원형의 긴 돌기들이 형성된 직사각형의 표면 영역(312)을 가진 전극판(310)을 보인 것이다. 도 8b에서, 돌기(314)는 연속적이지 않고 개구 또는 갈라진 틈들이 있는 동심 링이지만, 그러한 돌기(314)도 여전히 표면 영역(312)에서 소정의 방사상 방향에 대략 수직인 장벽을 제공한다. 다른 실시형태에서는 링 또는 돌기가 연속적이다.8A is a bottom plan view of an alternative embodiment of the electrode plate 310. FIG. 8A shows an electrode plate 310 having a rectangular surface area 312 with rectangular and elliptical long protrusions surrounding the center of the electrode plate, instead of a set of concentric rings. 8B, protrusion 314 is a non-continuous, concentric ring with openings or cracks, but such protrusion 314 still provides a barrier that is substantially perpendicular to the predetermined radial direction in surface area 312. In another embodiment, the ring or projection is continuous.

대응하는 플라즈마 처리 장치의 전극판에서의 이러한 돌기에 의해, 플라즈마 처리 장치는 VHF 전력에서도 균일한 전자 밀도를 제공할 수 있다. 도 10b 및 도 10d는 동심 링 또는 다른 긴 돌기를 가진 전극판(310)을 이용하는 플라즈마 처리 장치에서의 전자 밀도의 예시적인 윤곽도를 보인 것이다. 이러한 전극판 돌기의 결과 플라즈마 공간 전역에 걸쳐 전자 밀도가 전체적으로 균일하다는 점에 주목한다. 본 발명의 기술이 없으면, 플라즈마 불균일성이 200% 이상만큼 높을 수 있지만, 본 발명의 기술에 의하면 플라즈마 불균일성이 10% 미만으로 될 수 있다.With these protrusions in the electrode plate of the corresponding plasma processing apparatus, the plasma processing apparatus can provide uniform electron density even at VHF power. FIGS. 10B and 10D show an exemplary contour diagram of electron density in a plasma processing apparatus using an electrode plate 310 having concentric rings or other elongated protrusions. It is noted that the electron density is uniform throughout as a result of such electrode plate projections throughout the plasma space. Without the teachings of the present invention, plasma non-uniformity can be as high as 200% or more, but according to the teachings of the present invention, plasma non-uniformity can be less than 10%.

도 11 및 도 12는 전극판(310)의 다른 예시적인 구성을 보인 것이다. 도 11은 예시적인 전극판(310)의 측 횡단면도이고, 도 12는 전극판(310)의 저면도이다. 표면(312)에는 표면으로부터 돌출한 또는 다른 방식으로 표면에 부착된 (핀과 같은) 복수의 돌기(314)가 있다. 돌기(324)는 표면(312)의 외측 부분에 배치되어 있다는 점에 주목한다. 따라서, 표면(312)의 내측 원형 부분에는 돌기가 없고, 표면(312)의 외측 링 형상 부분(가장자리 영역)은 복수의 동심 링형의 돌기(314)를 포함한다. 돌기(314)들은 대략 삼각형 또는 원추형 단면 형상을 가진다는 점에 또한 주목한다. 돌기(314)들의 측벽이 표면(312)에 수직한 대신에, 측벽은 표면(312)에 대하여 둔각을 갖는다. 예를 들면, 이러한 둔각은 표면(312)으로부터 인접 측벽까지 약 100도 내지 160도 사이에 있을 수 있다. 측벽이 각도를 갖게 함으로써 플라즈마 균일성을 더욱 촉진할 수 있다. 예를 들면, 표면 영역(312) 부근에서 또는 표면 영역(312)을 가로질러 진행하는 더 높은 주파수의 전자기파는 플라즈마 공간으로 편향될 수 있고, 이것에 의해 균일성을 증가시킨다. 이 실시형태에 있어서, 전형적인 경우와 같이, 더 높은 주파수의 RF가 상부 전극으로부터 및 더 낮은 RF 주파수가 하부 전극으로부터 공급될 수 있다. 그러나, 이 실시형태는 하부 전극으로부터 고주파수를, 및 상부 전극으로부터 저주파수를 인가하는 경우에도 또한 효과적으로 기능할 수 있다.11 and 12 show another exemplary configuration of the electrode plate 310. [ 11 is a side cross-sectional view of an exemplary electrode plate 310, and Fig. 12 is a bottom view of the electrode plate 310. Fig. Surface 312 has a plurality of protrusions 314 (such as fins) that protrude from the surface or are otherwise attached to the surface. Note that the protrusions 324 are disposed on the outer portion of the surface 312. Thus, the inner circular portion of the surface 312 has no projections, and the outer ring-shaped portion (edge region) of the surface 312 includes a plurality of concentric ring-shaped projections 314. It is also noted that the projections 314 have a generally triangular or conical cross-sectional shape. Instead of the sidewalls of the protrusions 314 being perpendicular to the surface 312, the sidewalls have an obtuse angle with respect to the surface 312. For example, this obtuse angle may be between about 100 degrees to 160 degrees from surface 312 to the adjacent side wall. By providing the side wall at an angle, plasma uniformity can be further promoted. For example, higher frequency electromagnetic waves traveling in the vicinity of the surface region 312 or across the surface region 312 can be deflected into the plasma space, thereby increasing uniformity. In this embodiment, as in the typical case, RF of higher frequency may be supplied from the upper electrode and lower RF frequency may be supplied from the lower electrode. However, this embodiment can also function effectively even when a high frequency is applied from the lower electrode and a low frequency is applied from the upper electrode.

이제, 도 13을 참조하면, 도 2에 도시된 것과 유사한 예시적인 전극판(310)의 측 횡단면도가 도시되어 있다. 유전체 부재(370)는 전극판(310)에 인접하게 또는 전극판(310)을 덮도록 도시되어 있다. 유전체 부재(370)는 전극판(310)으로부터의 가스 주입공(324)과 정렬되는 가스 주입공(326)을 구비한 대략 평면인 시트로서 도시된다. 유전체 부재는 각종 유전체 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 폴리실리콘 에칭 응용을 위해, 상기 유전체 부재는 석영으로서 선택될 수 있다. 유전체 에칭 처리에 있어서, 상기 유전체 부재는 저전도성의 단일 실리콘 결정, 알루미늄 위의 세라믹 박막 등일 수 있다. 상기 유전체 부재는 물리 기상 증착(PVD) 처리시에 예를 들면 질화 몰리브덴을 포함한 유전체 부재를 이용한 플라즈마 처리에서 소모되도록 또한 선택될 수 있다.Referring now to FIG. 13, a side cross-sectional view of an exemplary electrode plate 310 similar to that shown in FIG. 2 is shown. Dielectric member 370 is shown adjacent electrode plate 310 or covering electrode plate 310. The dielectric member 370 is shown as a substantially planar sheet with gas injection holes 326 aligned with the gas injection holes 324 from the electrode plate 310. The dielectric member can be made of various dielectric materials. For example, for polysilicon etch applications, the dielectric member may be selected as quartz. In the dielectric etching treatment, the dielectric member may be a low-conductivity single silicon crystal, a ceramic thin film on aluminum, or the like. The dielectric member may also be selected to be consumed in a plasma treatment using a dielectric member including, for example, molybdenum nitride, during a physical vapor deposition (PVD) process.

도 14는 전극판(310)과 유전체 부재(370)의 확대 횡단면도이다. 이 실시형태에 있어서, 유전체 부재(370)는 돌기(314) 위에 놓인다(또는 돌기(314)와 접촉한다). 가스 주입공(326)이 가스 주입공(324)과 정렬되는 것 외에, 가스 주입공은 전극판과 면하는 더 넓은 개공을 가질 수 있다는 점에 주목한다. 이것은 전극판에서 상기 유전체 부재의 임의의 정렬불량을 보상하기 위해 유리할 수 있다. 유전체 부재(370)가 전극판(310)에 결함됨으로써, 유전체 부재는 전극판의 돌기 또는 핀을 생성된 플라즈마에 의해 부식 손상되는 것으로부터 보호한다. 따라서, 생성된 플라즈마는 하부 전극 위의 기판 및 상부 전극 위의 유전체 부재와 직접 접촉하여 양측 전극을 보호할 수 있다.14 is an enlarged cross-sectional view of the electrode plate 310 and the dielectric member 370. Fig. In this embodiment, the dielectric member 370 lies over the protrusions 314 (or contacts the protrusions 314). Note that in addition to the gas injection holes 326 being aligned with the gas injection holes 324, the gas injection holes may have wider apertures facing the electrode plates. This may be advantageous to compensate for any misalignment of the dielectric member at the electrode plate. As the dielectric member 370 is deflected to the electrode plate 310, the dielectric member protects the protrusions or pins of the electrode plate from being corroded and damaged by the generated plasma. Thus, the generated plasma can directly contact the dielectric member on the substrate and the upper electrode on the lower electrode to protect both electrodes.

이제, 도 15를 참조하면, 도 2에 도시된 것과 유사한 예시적인 전극판(310)의 측 횡단면도가 도시되어 있다. 도 15에서, 유전체 부재(370)는 전극판(310)에 인접하여 전극판(310)을 덮을 뿐만 아니라 돌기(314)들 사이의 갭을 채우는 것으로 도시되어 있다.Referring now to Fig. 15, a side cross-sectional view of an exemplary electrode plate 310 similar to that shown in Fig. 2 is shown. In Fig. 15, the dielectric member 370 is shown adjacent to the electrode plate 310 and not only covers the electrode plate 310, but also fills the gap between the protrusions 314.

도 16은 도 15에 도시된 전극판(310)과 유전체 부재(370)의 확대 횡단면도이다. 이 실시형태에 있어서, 유전체 부재(370)는 돌기(314) 위에 놓일(또는 돌기(314)와 접촉할)뿐만 아니라 돌기(또는 링)들 사이의 갭을 채운다. 가스 주입공은 선택적으로 전극판과 면하는 더 넓은 개공을 가질 수 있고, 이것은 특히 가스 주입공의 직경이 비교적 작을 때 전극판에서 상기 유전체 부재의 임의의 정렬불량을 보상하기 위해 유리할 수 있다.16 is an enlarged cross-sectional view of the electrode plate 310 and the dielectric member 370 shown in Fig. In this embodiment, the dielectric member 370 fills the gap between the protrusions (or rings) as well as lies over the protrusions 314 (or contacts the protrusions 314). The gas injection hole may optionally have wider apertures facing the electrode plate, which may be advantageous to compensate for any misalignment of the dielectric member in the electrode plate, especially when the diameter of the gas injection hole is relatively small.

본 발명의 기술에 의해 제공되는 각종의 대안적인 실시형태가 있다는 것은 명백하다.It is clear that there are various alternative embodiments provided by the techniques of the present invention.

일 실시형태는 플라즈마 처리 장치에서 사용하는 전극 어셈블리를 포함한다. 이 전극 어셈블리는 제거 가능한 전극 또는 더 영구적인 전극일 수 있다. 전극 어셈블리는 평행판 용량 결합형 플라즈마 처리 장치에서 사용하도록 구성된 전극판을 포함한다. 플라즈마 처리 장치는 처리 공간을 형성하는 처리실을 포함한다. 상기 처리 공간은 반도체 웨이퍼 또는 평판과 같은 타겟 기판을 수용하기에 충분한 크기를 갖는다. 처리 가스 공급 유닛은 상기 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된다. 상기 처리실의 내측으로부터 가스를 진공 배기하기 위해 상기 처리실의 배기 포트에 배기 유닛이 연결된다. 제1 전극 및 제2 전극이 상기 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된다. 제1 전극은 상부 전극(300)이고 제2 전극은 하부 전극(400)일 수 있다. 제2 전극은 탑재 테이블을 통해 타겟 기판을 지지하도록 구성된다. 제1 무선 주파수(RF) 전력 인가 유닛이 상기 제1 전극에 제1 RF 전력을 인가하도록 구성된다. 대안적으로, 상기 제1 RF 전력 인가 유닛은 상기 제2 전극에 제1 RF 전력을 인가하도록 구성될 수 있다. 이 제1 RF 전력 인가 유닛은 전원 장치, 또는 외부 전원 장치를 수용하여 적용하는 회로를 포함할 수 있다. 제2 RF 전력 인가 유닛은 제2 RF 전력을 제2 전극에 인가하도록 구성된다. 전극판은 제1 전극에 탑재 가능하다. 전극판은 제1 전극에 탑재된 때 제2 전극에 면하는 표면 영역을 갖는다. 전극판의 표면 영역은 실질적으로 평평하고, 동심 링의 집합을 구비한다. 동심 링은 표면 영역으로부터 돌출하거나 전극판 내에서 규정된다. 각각의 동심 링은 소정의 단면 형상을 가지며, 각각의 동심 링은 인근 동심 링으로부터 특정의 방사상 간격과 같이 소정의 갭 간격만큼 이격된다.One embodiment includes an electrode assembly for use in a plasma processing apparatus. The electrode assembly may be a removable electrode or a more permanent electrode. The electrode assembly includes an electrode plate configured for use in a parallel plate capacitively coupled plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus includes a processing chamber for forming a processing space. The processing space is of sufficient size to accommodate a target substrate, such as a semiconductor wafer or flat plate. The process gas supply unit is configured to supply the process gas to the process chamber. An exhaust unit is connected to an exhaust port of the treatment chamber for evacuating gas from the inside of the treatment chamber. The first electrode and the second electrode are arranged to face each other in the treatment chamber. The first electrode may be the upper electrode 300 and the second electrode may be the lower electrode 400. The second electrode is configured to support the target substrate through the mount table. A first radio frequency (RF) power application unit is configured to apply a first RF power to the first electrode. Alternatively, the first RF power applying unit may be configured to apply a first RF power to the second electrode. The first RF power applying unit may include a power supply unit or a circuit for receiving and applying an external power supply unit. And the second RF power applying unit is configured to apply the second RF power to the second electrode. The electrode plate can be mounted on the first electrode. The electrode plate has a surface area facing the second electrode when mounted on the first electrode. The surface area of the electrode plate is substantially flat and comprises a collection of concentric rings. A concentric ring protrudes from the surface area or is defined in the electrode plate. Each concentric ring has a predetermined cross-sectional shape, and each concentric ring is spaced from a neighboring concentric ring by a predetermined gap distance, such as a specific radial spacing.

전력 구성은 플라즈마 처리 유형에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 에칭 응용의 경우, 주 전력(제1 RF 전력)은 상부 전극 또는 하부 전극에 공급될 수 있다. 특수 에칭 처리 파라미터(웨이퍼 유형, 처리 가스 등)의 경우에 주 전력이 상부 전극에 공급되는 것이 효과적일 수 있지만, 주 전력을 하부 전극에 공급하는 것이 유리할 수 있다. 그러나, PECVD의 경우에는 주 전력을 상부 전극에 공급하는 것이 전형적으로 더 유리하다.The power configuration may vary depending on the type of plasma processing. For example, in the case of an etching application, the main power (first RF power) may be supplied to the upper electrode or the lower electrode. It may be advantageous to supply the main power to the upper electrode in the case of special etching process parameters (wafer type, process gas, etc.), but it may be advantageous to supply the main power to the lower electrode. However, in the case of PECVD, it is typically more advantageous to supply the main power to the top electrode.

전극 어셈블리는 전극판의 동심 링 집합에 또는 그 위에(접촉되게) 배치된 유전체 부재를 포함할 수 있다. 유전체 부재는 동심 링 집합을 덮기에 충분한 크기로 될 수 있다. 즉 유전체 부재는 동심 링 집합 또는 전극판의 외부 경계까지(또는 외부 경계를 넘어서까지) 연장할 수 있다. 유전체 부재는 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 가질 수 있다. 유전체 부재는 전극판의 가스 주입공을 연장 즉 지속시킬 수 있다.The electrode assembly may include a dielectric member disposed on (or in contact with) a concentric ring assembly of the electrode plate. The dielectric member can be of sufficient size to cover the concentric ring assembly. That is, the dielectric member can extend to the outer boundary (or beyond the outer boundary) of the concentric ring assembly or electrode plate. The dielectric member may have a substantially flat surface facing the second electrode. The dielectric member can extend or sustain the gas injection hole of the electrode plate.

일부 실시형태에 있어서, 상기 유전체 부재는 동심 링 집합에 면하는 대략 평평한 표면을 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 유전체 부재는 전극판의 동심 링 집합에 배치된다. 유전체 부재는 유전체 부재가 상기 동심 링 집합과 플라즈마 생성 공간 사이에서 장벽을 제공하는 크기 및 위치로 될 수 있다. 이 장벽은 그 다음에 플라즈마 생성 공간에서 생성된 플라즈마에 의해 야기되는 손상으로부터 동심 링 집합을 보호할 수 있다. 대안적인 실시형태에 있어서, 동심 링의 전극 어셈블리는 상기 전극판과 접촉하는 플라즈마로부터의 손상을 금지하는 컨포멀 보호 코팅(conformal protective coating)을 포함한다. 이러한 보호 코팅은 예를 들면 산화 이트륨(yttria) 또는 산화 알루미늄(alumina)일 수 있다.In some embodiments, the dielectric member may have a substantially flat surface facing the concentric ring assembly. In another embodiment, the dielectric member is disposed in a concentric ring set of electrode plates. The dielectric member may be sized and positioned such that the dielectric member provides a barrier between the concentric ring assembly and the plasma generating space. This barrier can then protect the concentric ring assembly from damage caused by the plasma generated in the plasma generating space. In an alternative embodiment, the concentric ring electrode assembly includes a conformal protective coating that inhibits damage from the plasma in contact with the electrode plate. Such a protective coating may be, for example, yttria or alumina.

각 동심 링의 단면 높이는 약 0.5 밀리미터보다 크고 약 10.0 밀리미터보다 작고, 각 동심 링의 단면 폭은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 20.0 밀리미터보다 작으며, 상기 소정의 갭 간격은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 50.0 밀리미터보다 작다.Sectional height of each concentric ring is greater than about 1.0 millimeter and less than about 20.0 millimeters and the predetermined gap spacing is greater than about 1.0 millimeter and less than about 50 millimeter Lt; / RTI >

각 동심 링의 단면 높이는 약 0.5 밀리미터보다 크고 약 10.0 밀리미터보다 작을 수 있다. 또한, 각 동심 링의 단면 폭은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 20.0 밀리미터보다 작을 수 있다. 상기 소정의 갭 간격은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 50.0 밀리미터보다 작을 수 있다. 다른 실시형태는 더 좁은 범위를 갖는다. 예를 들면, 각 동심 링의 단면 높이는 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 3.0 밀리미터보다 작고, 각 동심 링의 단면 폭은 약 2.0 밀리미터보다 크고 약 5.0 밀리미터보다 작으며, 상기 소정의 갭 간격은 약 6.0 밀리미터보다 크고 약 20.0 밀리미터보다 작다.The cross-sectional height of each concentric ring may be greater than about 0.5 millimeters and less than about 10.0 millimeters. In addition, the cross-sectional width of each concentric ring may be greater than about 1.0 millimeter and less than about 20.0 millimeters. The predetermined gap spacing may be greater than about 1.0 millimeter and less than about 50.0 millimeters. Other embodiments have a narrower range. For example, the cross sectional height of each concentric ring is greater than about 1.0 millimeter and less than about 3.0 millimeters, the cross-sectional width of each concentric ring is greater than about 2.0 millimeters and less than about 5.0 millimeters, and the predetermined gap spacing is greater than about 6.0 millimeters And is less than about 20.0 millimeters.

인가되는 제1 RF 전력은 3-300MHz일 수 있고, 또는 VHF 응용의 경우에는 30-300MHz일 수 있다. 예를 들면, RF 전력은 약 40-100MHz일 수 있다. 인가되는 제2 RF 전력은 약 0.5-13MHz일 수 있다. 본 발명의 기술은 RF 주파수 이하인 경우에 효과적일 수 있다. 각 동심 링의 단면 높이, 각 동심 링의 단면 폭 및 상기 소정의 갭 간격은 모두 전극판의 표면 영역의 직경에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 300mm 직경의 웨이퍼는 450mm 직경의 웨이퍼에 비하여 다른 구성을 사용할 수 있다. 각 동심 링의 단면 형상은 대략 직사각형일 수 있다. 이 대략적 직사각형 단면 형상은 0.2-1.0mm의 반경을 가진 라운드, 및 약 0.2-1.0mm의 반경을 가진 필렛을 가질 수 있다.The first RF power applied may be 3-300 MHz, or in the case of a VHF application, 30-300 MHz. For example, the RF power may be about 40-100 MHz. The applied second RF power may be about 0.5-13 MHz. The technique of the present invention may be effective when the frequency is lower than the RF frequency. The cross-sectional height of each concentric ring, the cross-sectional width of each concentric ring, and the predetermined gap spacing may all be selected based on the diameter of the surface region of the electrode plate. For example, a 300 mm diameter wafer may have a different configuration than a 450 mm diameter wafer. The sectional shape of each concentric ring may be substantially rectangular. This roughly rectangular cross-sectional shape may have a round with a radius of 0.2-1.0 mm, and a fillet with a radius of about 0.2-1.0 mm.

다른 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는 타겟 기판을 수용하기 위한 충분한 크기의 처리 공간을 형성하는 처리실과, 상기 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된 처리 가스 공급 유닛과, 상기 처리실 내측으로부터 가스를 진공 배기하기 위해 상기 처리실의 배기 포트에 연결된 배기 유닛과, 제1 전극 및 제1 RF 전력 인가 유닛을 포함한다. 제1 전극 및 제2 전극은 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된다. 상기 제1 전극은 상부 (고온) 전극이고 상기 제2 전극은 하부 전극이다. 대안적으로, 상기 상부 전극은 고온 전극이 아니고, 그 대신에 주 전력과 바이어스 전력이 둘 다 하부 전극에 공급될 수 있다. 상기 제2 전극은 타겟 기판을 지지하도록 구성된다. 이러한 지지는 직접 지지일 수도 있고, 또는 정전 척일 수 있는 탑재 테이블을 통하는 것과 같은 간접 지지일 수도 있다. 다시 말해서, 제2 전극(하부 전극 어셈블리)는 탑재 테이블, 표면 또는 다른 지지 지지대를 포함할 수 있고, 그 아래에 상기 제2 전극이 배치된다. 상기 제1 전극은 제2 전극에 면하는 표면을 가진 전극판을 포함하고, 상기 표면은 실질적으로 평평하고 미리 정해진 형상의 외부 경계를 갖는다. 이 표면은 긴 돌기들의 집합을 포함한다. 각각의 긴 돌기는 표면으로부터 미리 정해진 높이만큼 연장 또는 돌출하고, 각각의 긴 돌기는 평평한 표면을 따라 제1 전극의 중심점 주위에서 연장한다. 상기 긴 돌기의 적어도 일부는 상기 표면의 외부 경계와 실질적으로 유사한 긴 형상을 갖는다. 따라서, 원형 전극의 경우에, 긴 돌기는 실질적으로 원형이고, 타원형 전극의 경우에 상기 돌기들 중 적어도 일부는 타원형이며, 직사각형 전극의 경우에, 상기 긴 돌기 중의 적어도 일부는 직사각형이다. 이 부분은 상기 긴 돌기 집합의 전부이거나 전부보다 적을 수 있다. 상기 긴 돌기들의 집합은 돌기들의 일부가 적어도 하나의 다른 돌기에 의해 둘러싸이도록 표면에 배치된다. 다시 말해서, 긴 돌기들의 전부 또는 일부는 네스트(nest)되거나(직사각형인 경우) 또는 동심으로 된다(둥근 경우). 각각의 주어진 긴 돌기는 인근의 긴 돌기로부터 미리 정해진 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 각각의 긴 돌기 사이에는 동일하거나 가변적인 공간이 있을 수 있다. 제1 무선 주파수(RF) 전력 인가 유닛은 제2 전극에 제1의 RF 전력을 인가하도록 구성된다. 제2 RF 전력 인가 유닛은 제2 전극에 제2의 RF 전력을 인가하도록 또한 구성될 수 있다. 대안적인 실시형태에서는 제1 RF 전력이 제1 전극에 인가될 수 있다.In another embodiment, the plasma processing apparatus includes a processing chamber for forming a processing space of a sufficient size for accommodating a target substrate, a processing gas supply unit configured to supply processing gas to the processing chamber, An exhaust unit connected to the exhaust port of the process chamber to perform the first RF power application, and a first electrode and a first RF power application unit. The first electrode and the second electrode are arranged to face each other in the process chamber. The first electrode is an upper (hot) electrode and the second electrode is a lower electrode. Alternatively, the upper electrode is not a hot electrode, and instead both the main power and the bias power may be supplied to the lower electrode. The second electrode is configured to support a target substrate. This support may be a direct support, or it may be an indirect support, such as through a mounting table, which may be an electrostatic chuck. In other words, the second electrode (lower electrode assembly) may comprise a mounting table, a surface or other support support, and below which the second electrode is disposed. The first electrode includes an electrode plate having a surface facing the second electrode, the surface being substantially flat and having an outer boundary of a predetermined shape. This surface includes a set of long protrusions. Each elongated protrusion extends or protrudes from the surface by a predetermined height, and each elongated protrusion extends around the center point of the first electrode along a flat surface. At least a portion of the elongate projection has a long shape substantially similar to an outer boundary of the surface. Thus, in the case of a circular electrode, the long protrusion is substantially circular, at least some of the protrusions in the case of an elliptical electrode being elliptical, and in the case of a rectangular electrode, at least some of the protrusions are rectangular. This portion may be all or less than all of the long set of protrusions. The set of long protrusions is disposed on the surface such that a portion of the protrusions is surrounded by at least one other protrusion. In other words, all or some of the long protrusions are nested (if rectangular) or concentric (if rounded). Each given elongated projection may be spaced a predetermined distance from the adjacent elongated projection. Thus, there can be the same or variable space between each of the long protrusions. A first radio frequency (RF) power applying unit is configured to apply a first RF power to the second electrode. The second RF power applying unit may also be configured to apply a second RF power to the second electrode. In an alternative embodiment, a first RF power may be applied to the first electrode.

플라즈마 처리 장치는 상기 전극판 위의 상기 긴 돌기들의 집합에 배치된 유전체 부재를 포함할 수 있다. 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합을 덮기에 충분한 크기를 가질 수 있다. 상기 유전체 부재는 상기 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 가질 수 있다. 따라서, 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합과 플라즈마 발생 공간 사이에 장벽을 제공한다. 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합에 면하는 대략 평평한 표면을 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 유전체 부재는 긴 돌기들 사이의 갭에 컨포멀하게(conformally) 연장하여 긴 돌기들 사이의 갭을 채운다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 긴 돌기들의 집합은 전극판과 접촉하는 플라즈마로부터의 손상을 금지하는 컨포멀 보호 코팅을 포함한다. 상기 보호 코팅은 전극판을 부식으로부터 보호하는 수단으로서 상기 유전체 부재 대신에 사용될 수 있다.The plasma processing apparatus may include a dielectric member disposed on the set of the long protrusions on the electrode plate. The dielectric member may have a sufficient size to cover the set of long protrusions. The dielectric member may have a substantially flat surface facing the second electrode. Thus, the dielectric member provides a barrier between the set of long protrusions and the plasma generating space. The dielectric member may have a substantially flat surface facing the set of long protrusions. Optionally, the dielectric member conformally extends into the gap between the elongated protrusions to fill the gaps between the elongated protrusions. In another embodiment, the set of elongate protrusions includes a conformal protective coating that inhibits damage from the plasma in contact with the electrode plate. The protective coating may be used in place of the dielectric member as a means of protecting the electrode plate from corrosion.

각 돌기의 미리 정해진 높이는 약 0.5 밀리미터보다 크고 약 10.0 밀리미터보다 작고, 각 돌기의 단면 폭은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 20.0 밀리미터보다 작으며, 인근 돌기들 간의 갭 간격은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 50.0 밀리미터보다 작다. 대안적으로, 각 돌기의 미리 정해진 높이는 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 3.0 밀리미터보다 작고, 단면 폭은 약 2.0 밀리미터보다 크고 약 5.0 밀리미터보다 작으며, 인근 돌기들 간의 갭 간격은 약 6.0 밀리미터보다 크고 약 20.0 밀리미터보다 작다.Wherein the predetermined height of each projection is greater than about 0.5 millimeters and less than about 10.0 millimeters, the cross-sectional width of each projection is greater than about 1.0 millimeter and less than about 20 millimeters, the gap spacing between adjacent protrusions is greater than about 1.0 millimeter, Lt; / RTI > Alternatively, the predetermined height of each projection is greater than about 1.0 millimeter and less than about 3.0 millimeters, the cross-sectional width is greater than about 2.0 millimeters and less than about 5.0 millimeters, the gap distance between adjacent protrusions is greater than about 6.0 millimeters, Less than millimeter.

플라즈마 처리는 3-300MHz 사이의 제1 RF 전력, 또는 30-300MHz 사이의 제1 RF 전력에 의해 실행될 수 있다. 각 돌기의 미리 정해진 높이 및 각 돌기의 단면 폭은 플라즈마 처리 장치를 통해 생성된 플라즈마가 제1 전극 전역에 걸쳐 실질적으로 균일한 전자 밀도를 갖도록 상기 제1 RF 전력의 주파수 범위에 기초하여 선택될 수 있다. 상기 높이는 또한 상기 처리 공간에서 생성된 플라즈마로부터의 플라즈마 파의 파장에 기초하여 결정될 수 있다. 긴 돌기들의 집합의 적어도 일부는 실질적으로 직사각형의 길게 연장된 형상을 가질 수 있다.The plasma treatment may be performed by a first RF power between 3 and 300 MHz, or a first RF power between 30 and 300 MHz. The predetermined height of each projection and the cross-sectional width of each projection may be selected based on the frequency range of the first RF power such that the plasma generated through the plasma processing apparatus has a substantially uniform electron density across the first electrode have. The height may also be determined based on the wavelength of the plasma wave from the plasma generated in the processing space. At least a portion of the set of long protrusions may have a substantially elongated, elongated shape.

상기 전극판은 알루미늄, 실리콘 및 도핑된 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 다른 물질로는 스테인레스강, 탄소, 크롬, 텅스텐 또는 다른 반도전성 또는 도전성 물질이 있다. 상기 전극판은 보호 코팅을 포함할 수 있다.The electrode plate may comprise a material selected from the group consisting of aluminum, silicon and doped silicon. Other materials include stainless steel, carbon, chromium, tungsten, or other semiconducting or conductive materials. The electrode plate may comprise a protective coating.

다른 실시형태는 돌기를 구비한 전극을 이용하는 플라즈마 처리 방법을 포함할 수 있다. 예를 들면, 위에서 설명한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 처리는 타겟 기판을 처리실에 로드하고 타겟 기판을 하부 전극 위에 탑재함으로써 시작할 수 있다. 처리실로부터의 초기 가스는 비워진다. 따라서, 타겟 기판을 로드할 때 존재하는 모든 가스가 제거될 수 있다. 그 다음에 처리 가스가 처리실에 공급된다. 플라즈마는 상부 전극 또는 하부 전극에 제1 RF 전력을 인가함으로써 처리 가스(예를 들면, 아르곤)로부터 생성된다. 이 상부 전극은 상기 제2 전극에 면하는 표면 영역을 갖는다. 이 표면 영역은 실질적으로 평평하고, 표면 영역으로부터 돌출하는 동심 링의 집합을 포함한다. 상기 동심 링의 집합은 미리 정해진 공간 분포로 위치되고, 각각의 동심 링은 미리 정해진 단면 형상을 갖는다. 상부 전극은 상기 동심 링의 집합 위에 배치된 유전체 부재를 포함할 수 있다. 상기 유전체 부재는 대략 평면일 수 있는 상기 상부 전극에 탑재된 시트일 수 있고 및/또는 동심 링들 사이의 공간을 채울 수 있다. 처리는 하부 전극에 접속된 제2 RF 전원장치를 이용할 수 있고, 상기 제2 RF 전원장치는 상기 하부 전극에 제2 RF 전력을 인가하여 상기 하부 전극을 바이어스시킨다. 상기 제1 주파수뿐만 아니라 상기 처리실 내의 동작 압력을 조정하여, 생성된 플라즈마가 상기 제2 전극 전역에 걸쳐 약 10% 미만의 특정 전자 밀도 불균일성을 갖게 할 수 있다.Another embodiment may include a plasma processing method using an electrode with a projection. For example, in the plasma processing apparatus described above, the processing can be started by loading the target substrate into the processing chamber and mounting the target substrate on the lower electrode. The initial gas from the process chamber is emptied. Thus, all gases present when the target substrate is loaded can be removed. Then, a process gas is supplied to the process chamber. The plasma is generated from the process gas (e.g., argon) by applying a first RF power to the upper or lower electrode. The upper electrode has a surface area facing the second electrode. The surface area is substantially flat and comprises a collection of concentric rings projecting from the surface area. The set of concentric rings is positioned in a predetermined spatial distribution, and each concentric ring has a predetermined cross sectional shape. The upper electrode may comprise a dielectric member disposed over the set of concentric rings. The dielectric member may be a sheet mounted on the upper electrode, which may be substantially planar, and / or may fill a space between the concentric rings. A second RF power supply connected to the lower electrode may be used and the second RF power supply applies a second RF power to the lower electrode to bias the lower electrode. By adjusting the operating frequency in the process chamber as well as the first frequency, the generated plasma can have a specific electron density non-uniformity of less than about 10% over the entire second electrode.

대안적인 실시형태에 있어서, 상기 전극에 포함되는 링의 수는 전극의 직경에 기초를 둘 수 있다. 마찬가지로, 돌기들의 단면 치수는 전극 직경에 기초를 둘 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 300mm 직경의 웨이퍼를 처리할 때 사용하는 전극판은 약 2-30개의 링을 포함하고 450mm 직경의 웨이퍼를 처리할 때 사용하는 전극판은 약 3-45개의 링을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 갭 간격(돌기들의 인근 행들 또는 링들 간의 공간 거리)은 상기 처리실에서 생성된 플라즈마 파장 또는 플라즈마 파장의 주파수보다 더 작다. 다른 실시형태에 있어서, 치수들은 1/4 파장에 기초를 둘 수 있다.In an alternative embodiment, the number of rings included in the electrode may be based on the diameter of the electrode. Likewise, the cross-sectional dimensions of the projections can be based on the electrode diameter. In some embodiments, the electrode plate used to process 300 mm diameter wafers includes about 2-30 rings, and the electrode plate used to process a 450 mm diameter wafer includes about 3-45 rings . In some embodiments, the gap distance (the spatial distance between adjacent rows or rings of protrusions) is less than the frequency of the plasma wavelength or plasma wavelength generated in the process chamber. In other embodiments, the dimensions may be based on a quarter wavelength.

일부 실시형태에 있어서, 상기 단면 치수 및/또는 핀 공간은 상부 전극에 인가된 주파수에 기초를 둘 수 있다. 예를 들면, 플라즈마가 상부 전극에 인가되는 3-30MHz의 주파수를 이용하여 생성된 경우, 핀 공간은 제1의 미리 정해진 핀 공간을 가질 수 있다. 다음에, 플라즈마가 상부 전극에 인가되는 30-300MHz의 주파수를 이용하여 생성된 경우에는 제2의 미리 정해진 핀 공간이 사용되고, 이때 상기 제2의 미리 정해진 핀 공간은 상기 제1의 미리 정해진 핀 공간보다 더 작다. 상기 상부 전극에 더 높은 주파수를 인가하면, 플라즈마 파장을 전극판보다 훨씬 더 작게 할 수 있다. 예를 들면, 3-30MHz의 주파수를 인가한 경우, 생성된 플라즈마는 15cm 이상의 파장을 가질 수 있는 반면, 30-300MHz(또는 그 이상)의 주파수를 인가하는 경우에는 15cm 미만의 파장을 가질 수 있고, 더 높은 고조파의 영향으로 1-3cm 미만으로도 될 수 있다. 따라서, 상부 전극판의 치수는 특정 주파수를 가진 조정된 인가 전력에 기초를 둘 수 있다.In some embodiments, the cross-sectional dimension and / or pin space may be based on the frequency applied to the top electrode. For example, if a plasma is generated using a frequency of 3-30 MHz applied to the top electrode, the pin space may have a first predetermined pin space. Next, when a plasma is generated using a frequency of 30-300 MHz applied to the upper electrode, a second predetermined pin space is used, wherein the second predetermined pin space is the first predetermined pin space Lt; / RTI > By applying a higher frequency to the upper electrode, the plasma wavelength can be made much smaller than the electrode plate. For example, if a frequency of 3-30 MHz is applied, the generated plasma may have a wavelength of 15 cm or more, whereas when a frequency of 30-300 MHz (or more) is applied, it may have a wavelength of less than 15 cm , Or less than 1-3 cm due to the effect of higher harmonics. Thus, the dimensions of the upper electrode plate can be based on an adjusted applied power with a specific frequency.

돌기의 최적의 단면 높이를 선택하는 것이 유리하다. 돌기 높이가 비교적 작으면, 여전히 중심에서 높은 전자 밀도를 가질 수 있다. 반면에, 돌기가 너무 높으면, 전자 밀도가 가장자리에서 높게 유지될 것이다. 상부 전극과 하부 전극 간의 전형적인 공간(전극판의 표면과 타겟 기판의 표면 간의 공간)은 약 10-100mm 사이일 수 있다. 상부 전극에 대한 전형적인 전력 범위는 50-20,000 와트이고, 압력은 1 밀리토르(mTorr) 내지 10 토르의 범위일 수 있다.It is advantageous to select the optimum cross-sectional height of the projection. If the height of the protrusion is relatively small, it can still have a high electron density at the center. On the other hand, if the protrusion is too high, the electron density will be kept high at the edge. A typical space between the upper electrode and the lower electrode (space between the surface of the electrode plate and the surface of the target substrate) may be between about 10-100 mm. A typical power range for the top electrode is 50-20,000 watts and the pressure can range from 1 millitorr (mTorr) to 10 Torr.

비록, 지금까지 본 발명의 일부 실시형태만을 구체적으로 설명하였지만, 이 기술에 숙련된 사람이라면, 전술한 실시형태에 있어서, 본 발명의 신규의 교시 및 장점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고 많은 수정이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 그러한 모든 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.Although only some embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will recognize that many modifications are possible in the above-described embodiments without departing substantially from the novel teachings and advantages of the present invention It will be easy to recognize. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention.

Claims (20)

플라즈마 처리 장치에서 사용하는 전극 어셈블리에 있어서,
평행판 용량 결합형 플라즈마 처리 장치에서 사용하도록 구성된 전극판
을 포함하고,
상기 플라즈마 처리 장치는,
타겟 기판을 수용하기에 충분한 처리 공간을 형성하는 처리실;
상기 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된 처리 가스 공급 유닛;
상기 처리실의 내측으로부터 가스를 진공 배기하기 위해 상기 처리실의 배기 포트에 연결된 배기 유닛;
상기 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된 제1 전극 및 제2 전극 - 상기 제1 전극은 상부 전극이고 상기 제2 전극은 하부 전극이며, 상기 제2 전극은 상기 타겟 기판을 지지하도록 구성됨 -; 및
상기 제2 전극에 제1 무선 주파수(radio frequency; RF) 전력을 인가하도록 구성된 제1 무선 주파수(RF) 전력 인가 유닛
을 포함하며,
상기 전극판은 상기 제1 전극에 탑재 가능하고, 상기 전극판은 상기 제1 전극에 탑재된 때 상기 제2 전극에 면하는 표면 영역을 가지며, 상기 표면 영역은 실질적으로 평평하고 동심 링의 집합을 구비하며, 각각의 동심 링은 미리 정해진 단면 형상을 갖고, 각각의 동심 링은 인근 동심 링으로부터 미리 정해진 갭 간격(gap distance)만큼 이격된 것인, 전극 어셈블리.
An electrode assembly for use in a plasma processing apparatus,
An electrode plate configured for use in a parallel plate capacitively coupled plasma processing apparatus
/ RTI >
The plasma processing apparatus includes:
A processing chamber forming a processing space sufficient to accommodate a target substrate;
A processing gas supply unit configured to supply a processing gas to the processing chamber;
An exhaust unit connected to an exhaust port of the process chamber for evacuating gas from the inside of the process chamber;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the process chamber, the first electrode being an upper electrode, the second electrode being a lower electrode, and the second electrode being configured to support the target substrate; And
A first radio frequency (RF) power application unit configured to apply a first radio frequency (RF) power to the second electrode,
/ RTI >
Wherein the electrode plate is mountable to the first electrode, the electrode plate has a surface area facing the second electrode when mounted on the first electrode, the surface area is substantially flat and the set of concentric rings Wherein each concentric ring has a predetermined cross sectional shape and each concentric ring is spaced from a neighboring concentric ring by a predetermined gap distance.
제1항에 있어서, 상기 전극판 위의 상기 동심 링들의 집합에 배치된 유전체 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 상기 동심 링들의 집합을 덮기에 충분한 크기를 가지며, 상기 유전체 부재는 상기 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 갖는 것인, 전극 어셈블리.2. The antenna of claim 1, further comprising a dielectric member disposed on the set of concentric rings on the electrode plate, the dielectric member having a size sufficient to cover the set of concentric rings, And a substantially planar surface facing the electrode. 제2항에 있어서, 상기 유전체 부재는 상기 동심 링들의 집합에 면하는 대략 평평한 표면을 갖는 것인, 전극 어셈블리.3. The electrode assembly of claim 2, wherein the dielectric member has a generally flat surface facing a collection of concentric rings. 제1항에 있어서, 상기 전극판 위의 상기 동심 링들의 집합에 배치된 유전체 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 상기 유전체 부재가 상기 동심 링들의 집합과 플라즈마 생성 공간 사이에 장벽을 제공하는 크기 및 위치를 갖는 것인, 전극 어셈블리.2. The plasma processing system of claim 1, further comprising a dielectric member disposed in the set of concentric rings on the electrode plate, wherein the dielectric member is sized and shaped such that the dielectric member provides a barrier between the set of concentric rings and the plasma- Position of the electrode assembly. 제4항에 있어서, 상기 유전체 부재는 동심 링들 사이의 갭으로 컨포멀하게(conformally) 연장하고 상기 동심 링들 사이의 갭을 채우는 것인, 전극 어셈블리.5. The electrode assembly of claim 4, wherein the dielectric member conformally extends into a gap between the concentric rings and fills a gap between the concentric rings. 제4항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 제2 전극에 제2 RF 전력을 인가하도록 구성된 제2 RF 전력 인가 유닛을 포함한 것인, 전극 어셈블리.5. The electrode assembly of claim 4, wherein the plasma processing apparatus includes a second RF power applying unit configured to apply a second RF power to the second electrode. 제4항에 있어서, 상기 동심 링들의 집합은 상기 표면 영역으로부터 돌출하거나 상기 표면 영역 아래에 규정된 것인, 전극 어셈블리.5. The electrode assembly of claim 4, wherein the set of concentric rings protrude from or define below the surface region. 제4항에 있어서, 상기 동심 링들의 집합은 상기 전극판과 접촉하는 플라즈마로부터의 손상을 금지하는 컨포멀 보호 코팅(conformal protective coating)을 포함한 것인, 전극 어셈블리.5. The electrode assembly of claim 4, wherein the set of concentric rings includes a conformal protective coating that inhibits damage from plasma contacting the electrode plate. 제4항에 있어서, 각각의 동심 링의 단면 높이는 약 0.5 밀리미터보다 크고 약 10.0 밀리미터보다 작고, 상기 각각의 동심 링의 단면 폭은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 20.0 밀리미터보다 작으며, 상기 미리 정해진 갭 간격은 약 1.0 밀리미터보다 크고 약 50.0 밀리미터보다 작은 것인, 전극 어셈블리.5. The method of claim 4, wherein the cross sectional height of each concentric ring is greater than about 0.5 millimeters and less than about 10.0 millimeters, the cross-sectional width of each concentric ring is greater than about 1.0 millimeter and less than about 20.0 millimeters, Is greater than about 1.0 millimeter and less than about 50.0 millimeters. 제4항에 있어서, 상기 제1 RF 전력은 약 3 MHz와 300 MHz 사이이고, 상기 제2 RF 전력은 약 0.5 MHz와 13 MHz 사이인 것인, 전극 어셈블리.5. The electrode assembly of claim 4, wherein the first RF power is between about 3 MHz and 300 MHz, and the second RF power is between about 0.5 MHz and 13 MHz. 플라즈마 처리 장치에 있어서,
타겟 기판을 수용하기에 충분한 처리 공간을 형성하는 처리실;
상기 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된 처리 가스 공급 유닛;
상기 처리실 내측으로부터 가스를 진공 배기하기 위해 상기 처리실의 배기 포트에 연결된 배기 유닛;
상기 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된 제1 전극 및 제2 전극; 및
제1 무선 주파수(RF) 전력을 상기 제2 전극에 인가하도록 구성된 제1 RF 전력 인가 유닛
을 포함하고,
상기 제1 전극은 상부 전극이고 상기 제2 전극은 하부 전극이며, 상기 제2 전극은 상기 타겟 기판을 지지하도록 구성되고, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 면하는 표면을 가진 전극판을 포함하고, 상기 표면은 실질적으로 평평하고 미리 정해진 형상의 외부 경계를 가지며, 상기 표면은 긴 돌기들의 집합을 포함하고, 각각의 상기 긴 돌기는 상기 표면으로부터 미리 정해진 높이만큼 연장하고, 각각의 상기 긴 돌기는 평평한 표면을 따라 상기 제1 전극의 중심점 주위에서 연장하고, 상기 긴 돌기의 적어도 일부는 상기 표면의 외부 경계와 실질적으로 유사한 긴 형상을 가지며, 상기 돌기들의 집합은 돌기들의 일부가 적어도 하나의 다른 돌기에 의해 둘러싸이도록 상기 표면에 배치되고, 각각의 주어진 긴 돌기는 인근의 긴 돌기로부터 미리 정해진 거리만큼 이격되어 배치된 것인, 플라즈마 처리 장치.
In the plasma processing apparatus,
A processing chamber forming a processing space sufficient to accommodate a target substrate;
A processing gas supply unit configured to supply a processing gas to the processing chamber;
An exhaust unit connected to an exhaust port of the treatment chamber for evacuating gas from the inside of the treatment chamber;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the process chamber; And
A first RF power applying unit configured to apply a first radio frequency (RF) power to the second electrode,
/ RTI >
Wherein the first electrode is an upper electrode and the second electrode is a lower electrode, the second electrode is configured to support the target substrate, and the first electrode includes an electrode plate having a surface facing the second electrode Wherein the surface has a substantially flat outer surface with a predetermined shape and the surface comprises a set of elongated protrusions, each elongated protrusion extending from the surface a predetermined height, Wherein at least some of the elongated protrusions have a long shape substantially similar to an outer boundary of the surface, the set of protrusions being such that a portion of the protrusions is at least one other Each of the long protrusions being provided with a predetermined distance from the adjacent long protrusion In that the spacing is arranged, the plasma processing apparatus.
제11항에 있어서, 상기 전극판 위의 상기 긴 돌기들의 집합에 배치된 유전체 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합을 덮기에 충분한 크기를 가지며, 상기 유전체 부재는 상기 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 갖고, 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합과 플라즈마 생성 공간 사이에 장벽을 제공하는 것인, 플라즈마 처리 장치.12. The apparatus of claim 11, further comprising a dielectric member disposed on the set of elongate protrusions on the electrode plate, the dielectric member having a size sufficient to cover a collection of the elongated protrusions, Wherein the dielectric member has a substantially flat surface facing the electrode, the dielectric member providing a barrier between the set of elongated protrusions and the plasma generating space. 제12항에 있어서, 상기 유전체 부재는 상기 긴 돌기들의 집합에 면하는 대략 평평한 표면을 갖는 것인, 플라즈마 처리 장치.13. The plasma processing apparatus of claim 12, wherein the dielectric member has a substantially flat surface facing the set of elongated protrusions. 제12항에 있어서, 상기 유전체 부재는 긴 돌기들 사이의 갭으로 컨포멀하게 연장하고 상기 긴 돌기들 사이의 갭을 채우는 것인, 플라즈마 처리 장치.13. The plasma processing apparatus of claim 12, wherein the dielectric member conformally extends into a gap between the elongated protrusions and fills a gap between the elongated protrusions. 제12항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 제2 전극에 제2 RF 전력을 인가하도록 구성된 제2 RF 전력 인가 유닛을 더 포함한 것인, 플라즈마 처리 장치.13. The plasma processing apparatus of claim 12, wherein the plasma processing apparatus further comprises a second RF power applying unit configured to apply a second RF power to the second electrode. 제12항에 있어서, 상기 긴 돌기들의 집합은 상기 전극판과 접촉하는 플라즈마로부터의 손상을 금지하는 컨포멀 보호 코팅을 포함한 것인, 플라즈마 처리 장치.13. The plasma processing apparatus of claim 12, wherein the set of elongate protrusions comprises a conformal protective coating that inhibits damage from plasma contacting the electrode plate. 제12항에 있어서, 각 돌기의 상기 미리 정해진 높이 및 각 돌기의 단면 폭은, 상기 플라즈마 처리 장치를 통해 생성된 플라즈마가 상기 제1 전극 전역에 걸쳐 실질적으로 균일한 전자 밀도를 갖도록 상기 제1 RF 전력의 주파수 범위에 기초하여 선택되는 것인, 플라즈마 처리 장치.13. The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein the predetermined height of each projection and the sectional width of each projection are set so that plasma generated through the plasma processing apparatus has a substantially uniform electron density over the entire first electrode, And is selected based on the frequency range of power. 플라즈마 처리 장치에서 사용하는 전극 어셈블리에 있어서,
평행판 용량 결합형 플라즈마 처리 장치에서 사용하도록 구성된 전극판;
상기 전극판 위의 동심 링들의 집합에 배치되고 상기 동심 링들의 집합을 덮기에 충분한 크기를 가진 유전체 부재
를 포함하고,
상기 플라즈마 처리 장치는,
타겟 기판을 수용하기에 충분한 처리 공간을 형성하는 처리실;
상기 처리실에 처리 가스를 공급하도록 구성된 처리 가스 공급 유닛;
상기 처리실의 내측으로부터 가스를 진공 배기하기 위해 상기 처리실의 배기 포트에 연결된 배기 유닛;
상기 처리실 내에서 서로 대향하게 배치된 제1 전극 및 제2 전극 - 상기 제1 전극은 상부 전극이고 상기 제2 전극은 하부 전극이며, 상기 제2 전극은 탑재 테이블을 통해 상기 타겟 기판을 지지하도록 구성됨 -;
상기 제1 전극에 제1 무선 주파수(RF) 전력을 인가하도록 구성된 제1 무선 주파수(RF) 전력 인가 유닛; 및
상기 제2 전극에 제2 RF 전력을 인가하도록 구성된 제2 RF 전력 인가 유닛
을 포함하며,
상기 전극판은 상기 제1 전극에 탑재 가능하고, 상기 전극판은 상기 제1 전극에 탑재된 때 상기 제2 전극에 면하는 표면 영역을 가지며, 상기 표면 영역은 실질적으로 평평하고 동심 링들의 집합을 구비하며, 각각의 동심 링은 미리 정해진 단면 형상을 갖고, 각각의 동심 링은 인근 동심 링으로부터 미리 정해진 갭 간격만큼 이격된 것인, 전극 어셈블리.
An electrode assembly for use in a plasma processing apparatus,
An electrode plate configured to be used in a parallel plate capacitively coupled plasma processing apparatus;
A dielectric member disposed in the set of concentric rings on the electrode plate and having a size sufficient to cover the set of concentric rings,
Lt; / RTI >
The plasma processing apparatus includes:
A processing chamber forming a processing space sufficient to accommodate a target substrate;
A processing gas supply unit configured to supply a processing gas to the processing chamber;
An exhaust unit connected to an exhaust port of the process chamber for evacuating gas from the inside of the process chamber;
A first electrode and a second electrode arranged opposite to each other in the process chamber, the first electrode is an upper electrode, the second electrode is a lower electrode, and the second electrode is configured to support the target substrate through a mount table -;
A first radio frequency (RF) power application unit configured to apply a first radio frequency (RF) power to the first electrode; And
A second RF power applying unit configured to apply a second RF power to the second electrode,
/ RTI >
Wherein the electrode plate is mountable to the first electrode, the electrode plate has a surface area facing the second electrode when mounted on the first electrode, the surface area is substantially flat and the set of concentric rings Wherein each concentric ring has a predetermined cross sectional shape and each concentric ring is spaced from a neighboring concentric ring by a predetermined gap distance.
제18항에 있어서, 상기 유전체 부재는 상기 동심 링들의 집합에 면하는 대략 평평한 표면 및 상기 제2 전극에 면하는 대략 평평한 표면을 갖는 것인, 전극 어셈블리.19. The electrode assembly of claim 18, wherein the dielectric member has a substantially flat surface facing the set of concentric rings and a substantially flat surface facing the second electrode. 제18항에 있어서, 상기 유전체 부재는 동심 링들 사이의 갭으로 컨포멀하게 연장하고 상기 동심 링들 사이의 갭을 채우는 것인, 전극 어셈블리.19. The electrode assembly of claim 18, wherein the dielectric member conformally extends into a gap between the concentric rings and fills a gap between the concentric rings.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023068698A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-27 (주)아이씨디 Capacitively coupled plasma substrate processing apparatus
WO2023068696A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-27 (주)아이씨디 Dc pulse plasma substrate treatment apparatus

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6616365B2 (en) * 2017-09-11 2019-12-04 株式会社Kokusai Electric Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, program, and recording medium
JP2019109980A (en) * 2017-12-15 2019-07-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus
JP7142551B2 (en) * 2018-12-03 2022-09-27 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
US11881384B2 (en) * 2019-09-27 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Monolithic modular microwave source with integrated process gas distribution
JP2022041742A (en) * 2020-09-01 2022-03-11 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus
JPWO2023013352A1 (en) * 2021-08-04 2023-02-09
WO2023105682A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 東芝三菱電機産業システム株式会社 Active gas generation apparatus
JP2023115472A (en) * 2022-02-08 2023-08-21 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0922798A (en) * 1995-07-03 1997-01-21 Anelva Corp Electrode for high-frequency discharge and high-frequency plasma substrate processing device
JP3812966B2 (en) * 1996-02-07 2006-08-23 沖電気工業株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP4601104B2 (en) * 1999-12-20 2010-12-22 キヤノンアネルバ株式会社 Plasma processing equipment
JP2002246368A (en) * 2001-02-14 2002-08-30 Anelva Corp System for processing a wafer using radially uniform plasma over wafer surface
US6706138B2 (en) * 2001-08-16 2004-03-16 Applied Materials Inc. Adjustable dual frequency voltage dividing plasma reactor
JP3519066B2 (en) * 2001-08-27 2004-04-12 忠弘 大見 Equipment for plasma processing
JP4472372B2 (en) * 2003-02-03 2010-06-02 株式会社オクテック Plasma processing apparatus and electrode plate for plasma processing apparatus
JP4220316B2 (en) * 2003-06-24 2009-02-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
JP5168907B2 (en) * 2007-01-15 2013-03-27 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, plasma processing method, and storage medium
TWI440405B (en) * 2007-10-22 2014-06-01 New Power Plasma Co Ltd Capacitively coupled plasma reactor
US8573152B2 (en) * 2010-09-03 2013-11-05 Lam Research Corporation Showerhead electrode

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023068698A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-27 (주)아이씨디 Capacitively coupled plasma substrate processing apparatus
KR20230056228A (en) * 2021-10-20 2023-04-27 (주)아이씨디 Capacitively Coupled Plasma Substrate Processing Apparatus
WO2023068696A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-27 (주)아이씨디 Dc pulse plasma substrate treatment apparatus

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