KR20170035650A - 유전체 윈도우, 그 윈도우를 포함한 플라즈마 공정 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

유전체 윈도우, 그 윈도우를 포함한 플라즈마 공정 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 플라즈마 공정에의 플라즈마의 밀도 분포를 균일하게 할 수 있는 유전체 윈도우, 그 윈도우를 포함한 플라즈마 공정 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법을 제공한다. 그 유전체 윈도우는 제1 유전체 물질로 형성되고, 플라즈마 챔버의 내부로 향하는 제1 면과 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 구비하며, 상기 제2 면에 자기장 조절용 홈이 형성된다.

Description

유전체 윈도우, 그 윈도우를 포함한 플라즈마 공정 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법{Dielectric window, plasma processing system comprising the window, and method for fabricating semiconductor device using the system}
본 발명의 기술적 사상은 반도체 소자 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마 공정을 수행하는 플라즈마 공정 시스템 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마(Plasma)는 반도체, PDP(Plasma Display Panel: PDP), LCD(Liquid Crystal Display: LCD), 태양전지(solar cell) 등의 제조공정에 널리 이용되고 있다. 대표적인 플라즈마 공정으로는 건식 식각(Dry Etching), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering), 에싱(Ashing) 등이 있다. 통상적으로 CCP(Capacitively Coupled Plasma), ICP(Inductively Coupled Plasma), 헬리콘(Helicon) 플라즈마, 마이크로파(Microwave) 플라즈마 등이 사용되고 있다. 플라즈마 공정은 플라즈마 변수(예컨대, 전자 밀도, 전자 온도, 이온 선속, 이온 에너지)에 직접적인 연관이 있고, 특히, 플라즈마 밀도와 플라즈마 균일도는 생산량(throughput)과 밀접한 관계가 있다고 알려져 있다. 이에 따라, 높은 플라즈마 밀도를 가지는 플라즈마 소스의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 공정에의 플라즈마의 밀도 분포를 균일하게 할 수 있는 유전체 윈도우, 그 윈도우를 포함한 플라즈마 공정 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 제1 유전체 물질로 형성되고, 플라즈마 챔버의 내부로 향하는 제1 면과 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 구비하며, 상기 제2 면에 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈은 바닥 부분이 노출된 구조로 형성되고, 상기 바닥 부분은 상기 유전체 윈도우의 상기 자기장 조절용 홈이 형성되지 않은 부분보다 얇을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 균일한 두께를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈은 상기 제1 유전체보다 낮은 유전율의 유전체 물질 또는 높은 투자율의 물질로 채워질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우가 상기 플라즈마 챔버에 결합하여 사용될 때, 상기 제2 면 상부의 중앙에 나선형의 내부(inner) 코일이 배치되고 상기 제2 면 상부의 외곽에 상기 내부 코일을 둘러싸는 나선형의 외부(outer) 코일이 배치되며, 상기 자기장 조절용 홈은 상기 내부 코일과 외부 코일 사이에 대응하는 부분에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 원형 평판 또는 돔 구조를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈은 원형 링 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈은 원형 링의 형태를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈의 위치, 상기 링의 내측 지름과 외측 지름, 및 깊이 중 적어도 하나가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈의 위치는 상기 제2 면 상부에 배치된 내부 코일과 외부 코일에 의해 각각 발생한 자기장들 간의 간섭을 최소로 하는 위치로 결정되며, 상기 홈의 깊이는 상기 자기장의 세기를 균일하게 하는 깊이로 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 플라즈마가 형성되는 반응공간을 한정하는 외벽, 및 외벽의 상부를 덮고 제1 유전체 물질로 형성되며 외면에 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우를 구비한 챔버; 상기 유전체 윈도우의 상부에 배치되고 내부 코일과 외부 코일을 구비한 코일 안테나; 및 상기 코일 안테나에 RF 전력을 공급하는 RF 전원 장치;를 포함하는 플라즈마 공정 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈은 바닥이 노출된 구조를 갖거나, 또는 상기 제1 유전체보다 낮은 유전율의 유전체 물질 또는 높은 투자율의 물질로 채워진 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내부 코일은 상기 유전체 윈도우의 상부의 중앙 부분에 배치되고, 상기 외부 코일은 상기 유전체 윈도우의 상부의 외곽 부분에 상기 내부 코일을 둘러싸는 구조로 배치되며, 상기 자기장 조절용 홈은 상기 내부 코일과 외부 코일 사이에 대응하는 부분에 링 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 원형 평판 구조를 가지며, 상기 내부 코일 및 외부 코일은 동일 평면상에 나선형 구조로 형성되거나, 또는 원통형으로 상부로 확장하는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 돔(dome) 구조를 가지며, 상기 내부 코일 및 외부 코일은 상기 돔의 외곽을 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내부 코일은 상기 챔버 내부의 중앙 부분의 자기장을 조절하는데 이용되고, 상기 외부 코일은 상기 챔버 내부의 외곽 부분의 자기장을 조절하는데 이용되며, 상기 중앙 부분과 외곽 부분 사이에 상기 내부 코일 및 외부 코일을 통해 자기장이 조절되지 않은 데드(dead) 존이 존재하며, 상기 자기장 조절용 홈은 상기 데드 존에 대응하는 부분에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈 부분의 두께가 얇게 형성됨으로써, 상기 데드 존의 자기장 세기가 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈은 원형 링의 형태를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈의 위치, 상기 링의 내측 지름과 외측 지름, 및 깊이 중 적어도 하나가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈의 위치는 상기 내부 코일과 외부 코일에 의해 각각 발생한 자기장들 간의 간섭을 최소로 하는 위치로 결정되며, 상기 홈의 깊이는 상기 챔버 내부의 상기 자기장의 세기를 균일하게 하는 깊이로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우는 원형 평판 구조를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈은 원형 링의 형태를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈의 단면은 직사각형 형태를 가질 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 플라즈마를 한정하는 외벽, 및 외벽의 상부를 덮고 제1 유전체 물질로 형성된 유전체 윈도우를 구비한 챔버의 내부에 웨이퍼를 배치하는 단계; 상기 챔버에 공정 가스를 주입하고 RF 전력을 인가하여 상기 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 챔버 내의 상기 플라즈마 균일도를 분석하는 단계; 및 상기 플라즈마 균일도가 허용 범위를 벗어나 경우에, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서, 외면에 자기장 조절용 홈이 형성된 상기 유전체 윈도우를 이용하여 상기 플라즈마 균일도를 제어하는, 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서, 상기 챔버 내부의 자기장의 세기가 약한 부분에 대응하여 상기 자기장 조절용 홈이 형성된 상기 유전체 윈도우로 교체할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 균일도를 분석하는 단계에서, 상기 챔버 내의 상기 유전체 윈도우 하부에서의 자기장의 분포를 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우 상부의 중앙에 내부 코일이 배치되고 상기 유전체 윈도우 상부의 외곽에 상기 내부 코일을 둘러싸는 외부 코일이 배치되며, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서, 상기 내부 코일 및 외부 코일 중 적어도 어느 하나에 인가되는 RF 전력을 조절하여 상기 플라즈마 균일도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내부 코일은 상기 챔버 내부의 중앙 부분의 자기장을 조절하는데 이용되고, 상기 외부 코일은 상기 챔버 내부의 외곽 부분의 자기장을 조절하는데 이용되며, 상기 중앙 부분과 외곽 부분 사이에, 상기 RF 전력 조절을 통해 자기장 세기가 조절되지 않은 데드 존이 존재하며, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서, 상기 데드 존에 대응하는 부분에 상기 자기장 조절용 홈이 형성된 상기 유전체 윈도우로 교체할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈은 바닥이 노출된 구조로 형성되거나, 또는 상기 제1 유전체보다 낮은 유전율의 유전체 물질 또는 높은 투자율의 물질로 채워진 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우 상부의 중앙에 내부 코일이 배치되고 상기 유전체 윈도우 상부의 외곽에 상기 내부 코일을 둘러싸는 외부 코일이 배치되며, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서, 상기 내부 코일과 외부 코일 사이에 대응하는 부분에 상기 자기장 조절용 홈이 링 형태로 형성된 상기 유전체 윈도우로 교체할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 조절용 홈은 원형 링의 형태를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈의 위치, 상기 링의 내측 지름과 외측 지름, 및 깊이 중 적어도 하나가 조절하여 상기 유전체 윈도우가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 윈도우 상부의 중앙에 내부 코일이 배치되고 상기 유전체 윈도우 상부의 외곽에 상기 내부 코일을 둘러싸는 외부 코일이 배치되며, 상기 홈의 위치는 상기 내부 코일과 외부 코일에 의해 각각 발생한 자기장들 간의 간섭을 최소로 하는 위치로 결정되며, 상기 홈의 깊이는 상기 챔버 내부의 상기 자기장의 세기를 균일하게 하는 깊이로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마를 발생시키는 단계에서 상기 웨이퍼에 상기 식각, 증착, 및 확산 공정 중 어느 하나가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마의 상태가 허용 범위 내인 경우에, 상기 웨이퍼에 대한 후속 반도체 공정을 수행하는 단계; 상기 웨이퍼를 각각의 반도체 칩으로 개별화하는 단계; 및 상기 반도체 칩을 패키징하는 단계;를 수행할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 유전체 윈도우는 몸체의 외면에 자기장 조절용 홈이 형성됨으로써, 플라즈마 공정에서 챔버 내부의 자기장 분포를 최적화하여 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 유전체 윈도우는, 자기장 조절용 홈이 유전체 윈도우의 외면에 형성되어 챔버 내부의 플라즈마에 의해 영향을 받지 않고 또한 플라즈마에 영향을 미치지 않으므로, 안정적인 플라즈마 공정에 기여할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 플라즈마 공정 시스템은 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우를 채용한 챔버를 포함함으로써, 플라즈마 공정에서 챔버 내부의 자기장 분포 및, 그에 따른 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 플라즈마 공정 시스템은 플라즈마 균일도에 기인하여 플라즈마 공정을 안정적으로 수행할 수 있고, 또한, 안정적인 플라즈마 공정에 의해 우수하고 신뢰성 있는 반도체 소자를 제조할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 소자 제조방법은 상기 플라즈마 공정 시스템을 이용하여 플라즈마 균일도 제어를 수행함으로써, 플라즈마 공정을 최적화할 수 있고, 또한 최적화된 플라즈마 공정에 기초하여 반도체 소자들을 제조함에 따라 우수하고 신뢰성 높은 반도체 소자를 구현할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 윈도우에 대한 평면도 및 단면도이다.
도 2는 트랜스포머 모델(Transformer Model)을 통해 전력이 플라즈마로 전달하는 원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 챔버 내의 데드 존(dead zone)을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4 내지 도 6b는 유전체 윈도우에 대한 단면도 및 상기 유전체 윈도우 하부에서 자기장 조절용 홈의 위치와 사이즈에 따른 자기장 세기에 대한 그래프들이다.
도 7 내지 도 8b는 유전체 윈도우에 대한 단면도 및 상기 유전체 윈도우 하부에서 자기장 조절용 홈의 깊이에 따른 자기장 세기에 대한 그래프들이다.
도 9는 자기장 조절용 홈이 없는 유전체 윈도우와 최적의 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우의 하부에서의 자기장 세기에 대한 그래프이다.
도 10은 자기장 조절용 홈이 없는 기존 유전체 윈도우와 자기장 조절용 홈이 형성된 본 실시예의 유전체 윈도우를 채용한 챔버 내부에서의 자기장 세기에 대한 시뮬레이션 사진들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 윈도우에 대한 평면도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 유전체 윈도우에 대한 평면도 및 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 윈도우에 대한 단면도들로서, 도 1b에 대응하는 단면도들이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 윈도우를 구비한 플라즈마 공정 시스템을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 15a 및 도 15b는 도 14의 플라즈마 공정 시스템에서, 챔버와 코일 안테나 부분을 보여주는 사시도 및 단면도이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 윈도우를 구비한 플라즈마 공정 시스템을 개략적으로 보여주는 구성도들이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 균일도를 분석하여 플라즈마 균일도를 제어하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 19의 플라즈마 균일도 제어 방법을 통해 반도체 소자를 제조하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 통상의 기술자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 유사하게, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 윈도우에 대한 평면도 및 단면도로서, 도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ' 부분을 절단한 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 실시예의 유전체 윈도우(100)는 원형 평판 구조를 가지며 몸체(110)와 자기장 조절용 홈(120)을 포함할 수 있다. 유전체 윈도우(100)의 구조가 원형 평판 구조에 한정되는 것은 아니다. 유전체 윈도우(100)의 구조는 유전체 윈도우를 채용하는 챔버(도 14의 500 참조)의 구조에 따라, 다양한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 도 18에 예시된 바와 같이 유전체 윈도우는 돔(dome) 구조를 가질 수 있다.
몸체(110)는 유전체 윈도우(100)의 전체 외형을 구성하며, 유전체 윈도우(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 유전체 윈도우(100)는 자기장 조절용 홈(120)을 포함하는 개념인 반면 몸체(110)는 자기장 조절용 홈(120)을 제외한 부분만을 의미할 수 있다.
유전체 윈도우(100)의 명칭에서 알 수 있듯이, 몸체(110)는 유전체 물질로 형성될 수 있다. 몸체(110)는 비교적 낮은 유전율을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 몸체(110)는 알루미나(Al2O3), 석영(quartz), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘산화물(SiO2), TEFLON, G10 epoxy, 또는 다른 유전체, 비도전체, 반도전체 물질 등으로 제조될 수 있다. 본 실시예의 유전체 윈도우(100)에서, 몸체(110)는 알루미나 또는 석영으로 제조될 수 있다. 몸체(110)가 알루미나로 제조되는 경우, 몸체(110)는 약 20㎜ 정도의 두께를 가질 수 있고, 몸체(110)가 석영으로 제조되는 경우 몸체(110)는 약 30㎜ 정도의 두께를 가질 수 있다. 또한, 몸체(110)의 지름은 400 내지 500㎜ 정도일 수 있다. 물론, 유전체 윈도우(100)를 구성하는 몸체(110)의 재질이나 두께, 그리고 지름이 상기 물질들 및 수치들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 유전체 윈도우(100)가 채용된 챔버의 기능이나 구조에 따라 몸체(110)의 재질이나 사이즈는 다양하게 변경될 수 있다.
몸체(110)가 유전체 윈도우(100)의 외형을 구성하므로, 몸체(110)는 원형 평판 구조를 가질 수 있다. 또한, 유전체 윈도우(100)에 대해 언급한 바와 같이, 몸체(110)의 구조는 유전체 윈도우(100)를 채용하는 챔버의 구조에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 예컨대, 몸체(110)는 원형 평판 이외에 타원형 평판이나 다각형 평판 구조를 가질 수 있고, 또한 상부로 볼록한 돔 구조를 가질 수도 있다. 몸체(110)가 돔 구조를 형성되는 경우에, 몸체(110)의 수평 단면은 원형 링, 타원형 링, 또는 다각형 링 구조를 가질 수 있다.
몸체(110)는 도 17의 챔버(500a)에 채용된 몸체와 같이 측면과 상면 부분이 평평한 원뿔대 구조를 가질 수도 있다. 또한, 몸체(110)는 도 18의 챔버(500b)에 채용된 몸체와 같이 측면과 상면 부분 전체가 곡면 형태를 갖는 전형적인 돔 구조를 가질 수도 있다.
한편, 도시하지는 않았지만 몸체(110)의 정중앙에 관통 홀이 형성될 수 있다. 유전체 윈도우(100)가 챔버 외벽에 결합하여 챔버를 구성할 때, 상기 관통 홀에 공정 가스 배출용 헤드가 결합할 수 있다. 상기 공정 가스 배출용 헤드는 상기 관통 홀을 관통하는 구조로 몸체(110)와 결합하며, 상기 공정 가스 배출용 헤드의 하면과 측면에는 다수의 미세 분사공들이 형성되어 있고 그러한 분사공들을 통해 공정 가스들이 챔버 내부로 분사될 수 있다.
자기장 조절용 홈(120)은 몸체(110)의 상면(S2)에 원형 링의 구조로 형성될 수 있다. 유전체 윈도우(100)가 챔버(도 14의 500 참조)의 외벽에 결합하여 챔버를 구성할 때, 몸체(110)의 하면(S1)이 상기 챔버의 내부를 향하고 상면(S2)이 상기 챔버의 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)은 챔버 내부에 발생하는 플라즈마에 의해 전혀 영향을 받지 않을 수 있다. 또한, 자기장 조절용 홈(120)은 상기 챔버 내부의 플라즈마의 흐름 등에 영향을 미치지 않을 수 있다.
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이 자기장 조절용 홈(120)은 단면이 직사각형 구조를 가질 수 있다. 그러나 자기장 조절용 홈(120)의 단면이 직사각형 구조에 한정되는 것은 아니다. 자기장 조절용 홈(120)의 단면 구조의 다양한 실시예들에 대해서는 도 13의 설명 부분에서 좀더 상세히 기술한다.
자기장 조절용 홈(120)의 배치 위치, 사이즈(또는 폭), 깊이 등은 챔버 내부의 플라즈마의 균일도 향상을 위해 적절히 조절될 수 있다. 플라즈마의 균일도의 향상은 코일 안테나(도 4의 400 참조)에 의해 유전체 윈도우(100) 하부에 발생하는 자기장의 분포를 최적화하는 것에 대응할 수 있다. 예컨대, 코일 안테나는 내부 코일(도 4의 410 참조) 및 외부 코일(도 4의 420 참조)을 포함할 수 있는데, 상기 내부 코일과 외부 코일에 의해 발생하는 자기장들이 서로 간섭하여 상기 내부 코일과 외부 코일 사이의 중간 부분에서 자기장 세기가 약할 수 있다. 또한 이러한 자기장 세기가 약한 부분에서 플라즈마의 밀도가 낮을 수 있다.
따라서, 자기장 세기가 약한 부분에 대응하는 몸체(110) 부분에 자기장 조절용 홈(120)을 형성하고, 그러한 자기장 조절용 홈(120)에 기인하여 그 하부의 자기장 세기를 증가시킬 수 있다. 자기장 조절용 홈(120)에 의한 자기장 세기의 증가는 해당 부분의 플라즈마의 밀도의 증가로 이어지고, 그에 따라, 챔버 내부의 플라즈마의 균일도를 향상시키는데 기여할 수 있다. 자기장 조절용 홈(120)의 배치 위치, 사이즈(또는 폭), 깊이 등에 따른 자기장 분포의 최적화와 관련해서 도 4 내지 도 9의 설명 부분에서 상세하게 설명한다.
본 실시예의 유전체 윈도우(100)는, 몸체(110)의 상면(S2)에 자기장 조절용 홈(120)이 형성됨으로써, 플라즈마 공정에서 챔버 내부의 자기장 분포를 최적화하여 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예의 유전체 윈도우(100)는 향상된 플라즈마 균일도에 기인하여 안정적인 플라즈마 공정을 수행 및 우수하고 신뢰성 있는 반도체 소자의 제조에 기여할 수 있다.
도 2는 트랜스포머 모델(Transformer Model)을 통해 전력이 플라즈마로 전달하는 원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 플라즈마 공정에서 패턴의 불균일에 영향을 주는 인자로서 코일 안테나의 코일 구조에 의해 발생한 자기장이 하나의 원인임을 알 수 있다. 자기장이 원인인 이유는 ICP 소스에서 플라즈마 발생에 필요한 에너지를 전자들이 얻게 되는데, 주요한 에너지 소스는 유도 자기장(Induced Magnetic Field)의 시간 변화에 따른 유도 전기장(Induced Electric Field)이다. 여기서, 상기 유도 자기장은 코일 안테나에 흐르는 전류에 의해 발생할 수 있다. 따라서, 챔버 내 플라즈마의 밀도 분포는 자기장의 분포를 따르게 된다.
특정 위치에서 발생하는 자기장은 하기 식들과 같이 트랜스포머 모델에 의해 전력이 플라즈마로 전달될 때 이용될 수 있다.
Vrf = iωL11Irf + iωL12Ip +RlossIrf ..................................식(1)
Vp = iωL21Irf + iωL22Ip ..........................................식(2)
Vp = -Ip(Rp + iωLp) .............................................식(3)
Zs = Vrf/Irf = iωL11 + ω2L12L21/(Rp + iω(L22 + Lp)) + Rloss .........식(4)
Pabs = 1/2│Irf│2Re(Zs) = 1/2│Irf│2[Rloss + ω2L12L21Rp/(Rp 2 + ω2(L22 + Lp)2)] ................................................................식(5)
여기서, Rp는 플라즈마 저항, Lp는 플라즈마의 인덕턴스, Rloss는 코일 안테나의 저항, L12와 L21는 코일 안테나와 플라즈마의 상호 인덕턴스, L11은 코일 안테나의 셀프 인덕턴스, 그리고 L22는 플라즈마 내에 흐르는 전류에 의한 셀프 인덕턴스를 의미할 수 있다. 한편, 플라즈마 저항 Rp는 νeffLp로 나타나는데, νeff는 유효 충돌 주파수(collision frequency)에 해당할 수 있다.
상기 식들 중 마지막 식(5)의 Pabs는 RF 전원 장치(도 14의 600 참조)에서 공급된 전력을 의미하며, 식 (5)를 간단히 해석하면, 공급된 전력은 크게 안테나 저항에 의해 소비된 전력 부분, 즉 1/2│Irf│2Rloss과 플라즈마로 전달되어 소비된 전력 부분, 즉, 1/2│Irf│2ω2L12L21Rp/(Rp 2 + ω2(L22 + Lp)2)으로 구분될 수 있다. 또한, 플라즈마로 전력 전달과 관련이 있는 인자들 중 코일 안테나와 플라즈마 사이의 상호 인덕턴스인 L21, L12 가 직접 영향을 주는 것을 알 수 있다. 이에 근거하여 자기장이 왜곡되어 있는 구간을 찾아서 자기장의 투과 효율과 관련이 있는 유전체 윈도우의 형상 변형을 함으로써, 챔버 내의 자기장의 균일도를 향상시킬 수 있다. 예컨대, 자기장의 세기가 약한 부분을 찾아 유전체 윈도우의 해당 부분의 두께를 얇게 함으로써, 자기장의 세기를 증가시켜 챔버 내의 자기장의 균일도를 향상시킬 수 있다. 자기장이 왜곡되어 있는 구간을 찾아 유전체 윈도우의 형상 변형을 통해 챔버 내에서 균일한 자기장 분포를 얻기 위한 분석, 및 그에 따른 유전체 윈도우의 형상을 최적화하는 것에 대해서 도 4 및 도 9 부분에서 상세히 설명한다.
도 3은 챔버 내의 데드 존(dead zone)을 설명하기 위한 그래프로서, x 축은 300㎜ 웨이퍼를 기준으로 중심에서부터 거리로서 단위는 ㎜이고, y축은 식각률을 나타내고 단위는 Å/min일 수 있다. 한편, 원형 점의 0.9, 세모 점의 1.4, 및 네모 점의 1.9는 내부 코일과 외부 코일을 구비한 코일 안테나(도 15b의 400 참조)에서 외부 코일에 인가되는 전류(Iout)에 대한 내부 코일에 인가되는 전류(Iin)의 비, 즉 Iin/Iout을 의미할 수 있다.
도 3을 참조하면, 그래프에 도시된 바와 같이, Iin/Iout가 낮을 때, 다시 말해서 외부 코일에 인가되는 전류(Iout)가 클 때(원형 점 그래프), 웨이퍼의 중심과 외곽에서 식각률이 낮은 M자 형태가 나타남을 알 수 있다. 또한, Iin/Iout가 높을 때, 다시 말해서 내부 코일에 인가되는 전류(Iout)가 클 때(네모 점 그래프), 웨이퍼의 중심에서 식각률이 가장 높고 외곽으로 갈수록 식각률이 감소하는 포물선 형태가 나타남을 알 수 있다.
세 개의 그래프를 통해 알 수 있듯이, Iin/Iout를 증가시키면, 웨이퍼의 중심에서의 식각률이 높아지는 반면 외곽에서의 식각률이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 내부 코일과 외부 코일에 인가되는 전류를 조절함으로써, 웨이퍼의 중심 부분과 외곽 부분의 식각률을 조절할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는, 식각률이 플라즈마 밀도에 비례하고, 또한 플라즈마 밀도는 자기장에 세기에 비례한다는 사실에서 유추될 수 있다. 예컨대, 내부 코일에 인가되는 전류를 증가시키면 내부 코일이 배치된 부분의 자기장의 세기가 증가하고, 세기가 증가한 자기장은 플라즈마 밀도를 증가시키며, 증가한 플라즈마 밀도에 기인하여 해당 부분의 웨이퍼에 대한 식각률이 증가할 수 있다.
한편, 중심에서 양쪽 100㎜ 정도의 지점의 경우, Iin/Iout에 상관없이 거의 일정한 식각률을 유지함을 알 수 있다. 다시 말해서, 내부 코일과 외부 코일에 인가되는 전류 조절에 의해 플라즈마 밀도, 또는 자기장의 세기를 변경시킬 수 없는 데드 존이 존재할 수 있다. 이러한 데드 존은 내부 코일에 의해 발생하는 자기장과 외부 코일에 의해 발생하는 자기장이 서로 간섭하여 세기가 약해지는 구간일 수 있다. 결국, 상기 데드 존의 존재로 인해 내부 코일과 외부 코일에 인가되는 전류 조절을 통해서 자기장의 분포를 균일하게 하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 만약 데드 존의 자기장의 세기가 약한 경우에는 내부 코일 또는 외부 코일에 인가되는 전류 조절에 의해서가 아니라, 앞서 식(5)의 해석에 기초하여, 도 1a 및 도 1b의 유전체 윈도우(100)의 구조와 같이 자기장 세기가 약한 부분에 자기장 조절용 홈(120)을 형성하여 유전체의 두께를 얇게 함으로써, 해당 부분의 자기장의 세기를 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 전체적인 자기장 분포를 균일하게 할 수 있고, 균일한 자기장 분포에 기인하여 챔버 내의 플라즈마의 밀도 분포를 균일하게 할 수 있다.
도 4 내지 도 6b는 유전체 윈도우에 대한 단면도 및 상기 유전체 윈도우 하부에서 자기장 조절용 홈의 위치와 사이즈에 따른 자기장 세기에 대한 그래프들로서, 도 4는 도 1b의 유전체 윈도우(100)에 코일 안테나(400) 부분이 추가된 구조를 보여준다.
도 4 내지 도 6b를 참조하면, 도 4에서, 코일 안테나(400)는 내부 코일(410)과 외부 코일(420)을 포함할 수 있다. 내부 코일(410)은 도 15b에 도시된 바와 같이 유전체 윈도우(100) 상부의 중앙 부분에 나선형 형태로 배치되며, 연결 단자(430)를 통해 상부 RF 전원 장치(도 14의 600 참조)에 연결되어 상기 RF 전원 장치로부터 RF 전력을 공급받을 수 있다. 외부 코일(420)은 유전체 윈도우(100) 상부의 외곽 부분에 나선형 형태로 배치되고, 내부 코일(410)로부터 이격되어 내부 코일(410)을 둘러싸는 구조로 배치될 수 있다. 외부 코일(420) 역시 연결 단자(430)를 통해 상기 상부 RF 전원 장치에 연결되어 RF 전력을 공급받을 수 있다.
내부 코일(410)과 외부 코일(420)의 사이에 해당하는 유전체 윈도우(100)의 하부 부분에 자기장들 간의 간섭이 발생하여 자기장의 세기가 약할 수 있다. 그에 따라, 내부 코일(410)과 외부 코일(420)의 사이에 해당하는 유전체 윈도우(100)의 몸체(110) 부분에 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다. 한편, 자기장 조절용 홈(120)의 위치, 사이즈, 및 깊이 등은 유전체 윈도우(100) 하부에 생성되는 자기장의 분포에 따라 결정될 수 있다.
도 5a는 도 4의 유전체 윈도우(100)에서 자기장 조절용 홈(120)의 내측 지름(Din)의 변화에 따른 유전체 윈도우(100) 하부 부분에서의 자기장의 세기를 보여준다. 예컨대, 자기장 조절용 홈(120)의 내측 지름(Din)이 140㎜, 190㎜, 그리고 240㎜일 때의 자기장 세기를 보여주며, 이때 자기장 조절용 홈(120)의 외측 지름(Dout)은 320㎜로 고정될 수 있다. 참고로, 실선의 그래프는 자기장 조절용 홈이 형성되지 않은 기존 유전체 윈도우에 대한 자기장 세기 그래프이다.
도시된 바와 같이, 내측 지름(Din)이 190mm일 때 다른 경우보다는 비교적 균일한 자기장 세기가 나타나고, 또한 기존 유전체 윈도우에 대한 그래프와 비교하여 전 영역에 걸쳐 높은 자기장 세기가 나타남을 확인할 수 있다. 한편, 기존 유전체 윈도우에 대한 자기장 세기 그래프는 W자 형태를 나타내고, 자기장 세기가 가장 낮은 부분 또는 그 인접한 부분이 데드 존에 해당할 수 있다.
도 5b는 도 5a의 자기장 세기 그래프들 각각에서 최대값과 최소값 차이(Max-Min)를 보여준다. 이러한 최대값과 최소값의 차이는 자기장 분포의 균일도를 어느 정도 대변한다고 할 수 있다. 즉, 최대값과 최소값의 차이가 작을수록 자기장 분포의 균일도가 좋다고 볼 수 있겠다.
예컨대, 기존 유전체 윈도우의 경우 최대값과 최소값 차이가 21.64μT이고, 내측 지름이 140㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 25.50μT이며, 내측 지름이 190㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 16.05μT이며, 내측 지름이 240㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 16.78μT 정도로 나타나고 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)의 구조 중에 내측 지름이 190mm인 경우가 자기장의 균일도가 가장 좋은 것으로 파악될 수 있다.
도 6a는 도 4의 유전체 윈도우(100)에서 자기장 조절용 홈(120)의 외측 지름(Dout)의 변화에 따른 유전체 윈도우(100) 하부 부분에서의 자기장의 세기를 보여준다. 예컨대, 자기장 조절용 홈(120)의 외측 지름(Dout)이 270㎜, 320㎜, 345㎜, 360㎜, 그리고 370㎜일 때의 자기장 세기를 보여주며, 이때 자기장 조절용 홈(120)의 내측 지름(Din)은 도 5a 및 도 5b에서 균일도가 가장 좋은 190㎜로 고정될 수 있다. 여기서도, 실선의 그래프는 자기장 조절용 홈이 형성되지 않은 기존 유전체 윈도우에 대한 자기장 세기 그래프이다. 도시된 바와 같이, 외측 지름(Dout)이 360㎜와 370㎜일 때 다른 경우보다는 비교적 균일한 자기장 세기가 나타나고, 또한 다른 그래프들과 비교하여 전 영역에 걸쳐 높은 자기장 세기가 나타남을 확인할 수 있다.
도 6b는 도 6a의 자기장 세기 그래프들 각각에서 최대값과 최소값 차이(Max-Min)를 보여준다. 예컨대, 기존 유전체 윈도우의 경우 최대값과 최소값 차이가 21.64μT이고, 외측 지름이 270㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 16.05μT이며, 외측 지름이 320㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 24.11μT이며, 외측 지름이 345㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 8.80μT이며, 외측 지름이 360㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 7.80μT이며, 외측 지름이 370㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 8.50μT 정도로 나타나고 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)의 구조 중에 외측 지름이 360㎜인 경우가 자기장의 균일도가 가장 좋은 것으로 파악될 수 있다.
도 5a 내지 도 6b의 자기장 세기 그래프 및 최대값과 최소값 차이에 대한 그래프의 해석 결과, 내측 지름이 190㎜이고 외측 지름이 360㎜인 구조의 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)가 자기장 분포의 균일도가 가장 좋으며, 또한 자기장 세기도 기존 유전체 윈도우보다는 상당히 높음을 알 수 있다. 한편, 자기장 조절용 홈(120)의 내측 지름과 외측 지름이 결정되면 자기장 조절용 홈(120)의 폭은 자동으로 결정될 수 있다. 예컨대, 내측 지름이 190㎜이고 외측 지름이 360㎜인 경우, 자기장 조절용 홈(120)의 폭은 (360-190)/2 = 85㎜ 정도로 결정될 수 있다.
도 7 내지 도 8b는 유전체 윈도우에 대한 단면도 및 상기 유전체 윈도우 하부에서 자기장 조절용 홈의 깊이에 따른 자기장 세기에 대한 그래프들로서, 도 7은 도 4와 유사하게 도 1b의 유전체 윈도우(100)에 코일 안테나(400) 부분이 추가된 구조를 보여준다.
도 7 내지 도 8b를 참조하면, 도 7에서, 유전체 윈도우(100)에 형성된 자기장 조절용 홈(120)의 내측 지름(Din)과 외측 지름(Dout)은 도 5a 내지 도 6b에 결정된 190㎜와 360㎜로 고정될 수 있다. 그에 따라, 내측 지름(Din) 부분에 φ190이, 그리고 외측 지름(Dout) 부분에 φ360이 표시되어 있다.
도 8a는 도 7의 유전체 윈도우(100)에서 자기장 조절용 홈(120)의 깊이(Dth)의 변화에 따른 유전체 윈도우(100) 하부 부분에서의 자기장의 세기를 보여준다. 예컨대, 자기장 조절용 홈(120)의 깊이(Dth)가 5㎜, 10㎜, 13㎜, 15㎜, 그리고 20㎜일 때의 자기장 세기를 보여준다. 여기서도, 실선의 그래프는 자기장 조절용 홈이 형성되지 않은 기존 유전체 윈도우에 대한 자기장 세기 그래프이다.
도시된 바와 같이, 자기장 조절용 홈(120)의 깊이(Dth)가 15㎜일 때 다른 경우보다는 비교적 균일한 자기장 세기가 나타나고, 또한 기존 유전체 윈도우에 대한 그래프와 비교해서 자기장 세기가 높게 나타남을 확인할 수 있다. 한편, 자기장 조절용 홈(120)의 깊이(Dth)가 20㎜일 때, 자기장의 세기는 다른 경우들에 비해 높으나 자기장 분포의 균일도는 좋지 않음을 알 수 있다. 각각의 깊이에서의 자기장 분포의 균일도의 좋고 나쁨은 도 8b의 그래프에서 좀더 명확해질 수 있다.
도 8b는 도 8a의 자기장 세기 그래프들 각각에서 최대값과 최소값 차이(Max-Min)를 보여준다. 예컨대, 기존 유전체 윈도우의 경우 최대값과 최소값 차이가 21.64μT이고, 깊이가 5㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 18.33μT이며, 깊이가 10㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 13.36μT이며, 깊이가 13㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 10.42μT이며, 깊이가 15㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 7.80μT이며, 깊이가 20㎜인 경우 최대값과 최소값 차이가 15.07μT 정도로 나타나고 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)의 구조 중에 깊이가 15㎜인 경우가 자기장의 균일도가 가장 좋은 것으로 파악될 수 있다.
도 5a 내지 도 6b, 도 8a 및 도 8b의 그래프들에 기초한 분석결과는 상기 도 9의 그래프에 종합적으로 도시되고 있다.
참고로, 챔버 내의 자기장 세기 및 자기장 분포의 균일도는 시뮬레이션을 통해 계산될 수 있다. 또한, 자기장 세기 및 자기장 분포의 균일도에 대한 시뮬레이션은 챔버 내부의 플라즈마의 검출 데이터에 기초하거나, 또는 웨이퍼에 대한 플라즈마 공정 후에 웨이퍼에 대한 계측 데이터를 기초로 수행될 수 있다.
도 9는 자기장 조절용 홈이 없는 유전체 윈도우와 최적의 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우의 하부에서의 자기장 세기에 대한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 도 5a 내지 도 6b, 도 8a 및 도 8b의 그래프들에 기초하여, 자기장 조절용 홈(120)의 내측 지름은 190㎜이고, 외측 지름은 360㎜이며, 깊이는 15㎜일 때, 점선 그래프로 도시된 바와 같이 유전체 윈도우(100) 하부의 전 영역에 걸쳐 자기장 분포가 균일하고, 또한, 기존 유전체 윈도우의 그래프(실선 그래프)와 비교하여 전반적으로 자기장 세기가 높음을 알 수 있다. 또한, 유전체 윈도우(100) 하부에서 자기장 세기의 최대값과 최소값의 차이는 7.80μT 정도로 비교적 낮게 나타남을 알 수 있다.
본 실시예의 유전체 윈도우(100)는 자기장의 균일도를 최적화하고 또한 자기장의 세기가 전반적으로 증가하도록 몸체(110)의 상면(S2)에 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다. 또한, 도 4 내지 도 8b에서 설명한 바와 같이 유전체 윈도우(100)의 하부에서의 자기장 세기를 분석함으로써, 자기장의 균일도를 최적화하고 자기장의 세기를 증가시킬 수 있도록 자기장 조절용 홈(120)의 위치, 사이즈 및 깊이 등이 적절히 결정될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 유전체 윈도우(100)는 최적화된 자기장 균일도 및 증가한 자기장 세기에 기인하여 챔버 내에 플라즈마의 균일도와 밀도를 증가시킬 수 있고, 또한 챔버 내에서 안정적인 플라즈마 공정을 수행할 수 있도록 한다.
도 10은 자기장 조절용 홈이 없는 기존 유전체 윈도우와 자기장 조절용 홈이 형성된 본 실시예의 유전체 윈도우를 채용한 챔버 내부에서의 자기장 세기에 대한 시뮬레이션 사진들로서, (a)는 기존 유전체 윈도우를 채용한 챔버에 대한 시뮬레이션 사진이고, (b)는 본 실시예의 유전체 윈도우를 채용한 챔버에 대한 시뮬레이션 사진이다. 또한, (a) 및 (b) 각각에서 상부 쪽은 챔버 내의 수직 단면에 대한 시뮬레이션 사진이고, 하부 쪽은 유전체 윈도우 하면에서 10㎜ 이내의 거리에서 수평 단면에 대한 시뮬레이션 사진이다.
도 10을 참조하면, 도시된 바와 같이 300㎜ 웨이퍼를 기준으로 할 때, 자기장 조절용 홈이 형성되지 않은 기존 유전체 윈도우를 채용한 챔버 내에서 자기장의 세기가 중앙과 외곽 부분이 높고(밝게 나타난 부분), 중앙과 외곽 사이 중간 부분에서는 낮은(어둡게 나타난 부분) 것을 확인할 수 있다. 그에 반해, 자기장 조절용 홈이 형성된 본 실시예의 유전체 윈도우를 채용한 챔버 내에서 자기장 세기는 중앙에서 외곽부분까지 거의 균일하고 또한 높게 나타나고 있음을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 윈도우에 대한 평면도이다. 도 1a 및 도 1b에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 유전체 윈도우(100a)는 자기장 조절용 홈(120a)의 구조에서, 도 1a의 유전체 윈도우(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 유전체 윈도우(100a)는 몸체(110)의 중심 부분으로 자기장 조절용 홈(120a)이 타원형 고리 형태로 형성될 수 있다. 유전체 윈도우에 형성되는 자기장 조절용 홈의 형태가 원형 고리나 타원형 고리 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 자기장 조절용 홈은 사각형 고리나 오각형 고리 등의 다각형 고리 형태로 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 9의 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 자기장 조절용 홈의 형태나 위치 등은 유전체 윈도우 하부에 형성되는 자기장의 분포 및 그에 따른 플라즈마 밀도 분포를 고려하여 다양하게 조절될 수 있다. 예컨대, x-y 평면 상에서 y축을 따라 중심에 인접한 부분에 큰 플라즈마 밀도가 요구되는 경우에, 도 11에 도시된 구조와 유사하게, x축을 장축으로 그리고 x축을 단축으로 하는 타원형 고리 형태의 자기장 조절용 홈이 형성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 유전체 윈도우에 대한 평면도 및 단면도로서, 도 12b는 도 12a의 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단한 단면도이다. 도 1a 및 도 1b에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 실시예의 유전체 윈도우(100b)는 자기장 조절용 홈(120)에 몸체(110)를 구성하는 유전체 물질과 다른 유전체 물질이 채워진다는 점에서, 도 1a의 유전체 윈도우(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 도 1a의 유전체 윈도우(100)의 경우, 몸체(110)에 자기장 조절용 홈(120)이 형성되며, 이러한 자기장 조절용 홈(120)은 빈 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120) 내의 바닥면과 측면들이 외부로 노출될 수 있다.
그에 반해, 본 실시예의 유전체 윈도우(100b)의 경우, 자기장 조절용 홈(120)에 몸체(110)와는 다른 유전율을 갖는 물질층(130)이 형성될 수 있다. 물질층(130)은 몸체(110)를 구성하는 유전체 물질보다 낮은 유전율 또는 높은 투자율을 가질 수 있다. 예컨대, 몸체(110)가 유전율 9 내지 10 정도인 알루미나로 형성된 경우에, 그보다 낮은 유전율을 갖는 물질, 예컨대 석영, 유리, teflon, 플라스틱 등이나 높은 투자율을 갖는 물질, 예컨대 철, Permalloy, Ferrite 등을 통해 자기장 조절용 홈(120)이 채워져 물질층(130)이 형성될 수 있다. 참고로, 자기장 세기와 관련하여, 유전율의 경우 유전율이 낮을수록 자기장이 증가하는 반면, 투자율의 경우 투자율이 높을수록 자기장이 증가할 수 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)에 유전율이 낮은 물질 또는 투자율이 높은 물질을 채워 자기장을 증가시킬 수 있다.
한편, 공기의 유전율은 거의 1로서 진공에 가까운 유전율을 가질 수 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)을 다른 유전체 물질로 채우지 않고 빈 상태로 유지시키는 것이 몸체(110)와 비교해서 가장 낮은 유전율을 갖는 물질로 채우는 것에 해당할 수 있다. 전술한 바와 같이, 유전율이 높은 유전체 윈도우보다는 유전율이 낮은 유전체 윈도우의 하부 부분에서 자기장 세기가 더 클 수 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)을 형성하고, 자기장 조절용 홈(120) 부분을 빈 상태로 유지하거나 몸체(110)보다 낮은 유전율의 물질로 채움으로써, 해당 부분의 자기장의 세기를 증가시킬 수 있다.
자기장 조절용 홈(120) 부분에서 자기장 세기를 급격히 변경하고자 하는 경우에, 자기장 조절용 홈(120) 부분을 빈 상태로 유지시킴으로써 몸체(110)와 자기장 조절용 홈(120) 부분의 유전율의 차이를 크게 할 수 있다. 반대로, 자기장 조절용 홈(120) 부분에서 자기장 세기를 미세하게 변경하고자 하는 경우에, 자기장 조절용 홈(120) 부분을 유전체 물질로 채움으로써 몸체(110)와 자기장 조절용 홈(120) 부분의 유전율 차이가 크지 않도록 할 수 있다.
또한, 자기장 조절용 홈(120)을 형성하여 자기장 세기를 조절하려고 할 때, 자기장 조절용 홈(120)을 얇은 깊이로 형성하여 빈 상태로 유지시키는 방법 또는 자기장 조절용 홈(120)을 깊은 깊이로 형성하고 적절한 유전율의 물질층(130)을 형성하는 방법을 통해, 자기장 세기를 실질적으로 동일하게 조절할 수 있다. 따라서, 자기장 조절용 홈(120)을 빈 상태로 유지할 것인지 아니면 유전체 물질로 채워 물질층(130)을 형성할 것인지는 유전체 윈도우 형성 공정 중에 재료의 비용이나 공정의 난이도 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
덧붙여, 자기장 조절용 홈(120)에 유전체 물질이 채워져 물질층(130)이 형성되는 경우, 물질층(130)이 자기장 조절용 홈(120)의 바닥면과 측면 등의 외부 노출을 차단함으로써, 자기장 조절용 홈(120)에 이물질들이 침투하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 윈도우에 대한 단면도들로서, 도 1b에 대응하는 단면도들이다. 도 1a 및 도 1b에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 13을 참조하면, 본 실시예들의 유전체 윈도우들(100c, 100d, 100e)은 자기장 조절용 홈들(120b, 120c, 120d)의 단면의 구조에서, 도 1a의 유전체 윈도우(100)와 다를 수 있다. 예컨대, 도 1a의 유전체 윈도우(100)의 자기장 조절용 홈(120)의 단면은 도 1b에서 알 수 있듯이 직사각형 형태를 가질 수 있다. 그에 반해, (a)의 실시예의 유전체 윈도우(100c)의 경우, 도시된 바와 같이 자기장 조절용 홈(120b)의 단면은 반원의 형태를 가질 수 있다. 또한, (b)의 실시예의 유전체 윈도우(100d)의 경우, 자기장 조절용 홈(120c)의 단면은 사다리꼴의 형태를 가질 수 있다. 물론, 본 실시예의 유전체 윈도우들에서 자기장 조절용 홈의 단면이 상기 직사각형, 반원, 또는 사다리꼴 형태에 한정되는 것은 아니다.
한편, (c)의 실시예의 유전체 윈도우(100e)의 경우, 자기장 조절용 홈(120d)은 2개의 미세 홈들로 형성될 수 있다. 자기장 조절용 홈(120d)을 구성하는 미세 홈들의 개수가 2개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 3개 이상의 미세 홈들이 자기장 조절용 홈(120d)을 구성할 수도 있다. 이와 같이, 다수의 미세 홈들을 몸체(110)에 형성함으로써, 자기장 조절용 홈(120d)을 유전체 윈도우(100e)에 구현할 수도 있다.
(a) 내지 (c)의 유전체 윈도우들(100c, 100d, 100e)의 자기장 조절용 홈들(120b, 120c, 120d)의 수평 단면은 도 1a의 자기장 조절용 홈(120)과 같이 원형 고리 형태를 가질 수 있다. 그러나 자기장 조절용 홈들(120b, 120c, 120d)의 수평 단면이 원형 고리 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 자기장 조절용 홈들(120b, 120c, 120d)의 수평 단면은 타원형 고리 또는 다각형 고리 형태를 가질 수도 있다.
한편, 도 12a의 유전체 윈도우(100b)와 같이, (a) 내지 (c)의 유전체 윈도우들(100c, 100d, 100e)의 경우도, 자기장 조절용 홈들(120b, 120c, 120d)에 몸체(110)와 다른 유전체 물질이 채워져 물질층이 형성될 수도 있다.
지금까지 다양한 형태의 자기장 조절용 홈들이 형성된 유전체 윈도우의 구조들이 예시되었다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 플라즈마 공정의 챔버에 채용되는 유전체 윈도우의 상면(도 1b의 S2 참조)에 홈이 형성되고 그러한 홈을 통해 챔버 내부의 자기장 세기 및/또는 자기장의 분포의 균일도를 조절하는 경우, 홈을 포함한 유전체 윈도우의 구조는 홈의 형태나 사이즈 등에 관계없이 본 발명의 기술적 사상에 속한다고 할 것이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 윈도우를 구비한 플라즈마 공정 시스템을 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 1a 내지 도 13에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 14를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 챔버(500), 코일 안테나(400), 상부 RF 전원 장치(600) 및 하부 RF 전원 장치(700)를 포함할 수 있다.
챔버(500)는 유전체 윈도우(100), 외벽(200), 및 정적 척(300, Electro-Static Chuck: ESC)을 포함할 수 있다. 외벽(200)은 플라즈마가 형성되는 반응 공간을 한정하여 반응 공간을 외부로부터 밀폐할 수 있다. 외벽(200)은 일반적으로 금속 재질로 형성되고, 플라즈마 공정 시에 외부로부터 노이즈를 차단하기 위하여 접지 상태를 유지할 수 있다. 외벽(200)의 내측에는 절연 라이너가 배치될 수 있다. 상기 절연 라이너는 외벽(200)을 보호하고, 외벽(200)에 돌출된 금속 구조물들을 덮어 챔버(500) 내부에서의 아킹(arcing) 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 절연 라이너는 세라믹 또는 석영 등으로 형성될 수 있다.
도시하지는 않았지만 외벽(200)에는 적어도 하나의 뷰-포트(viewport)가 형성되고 이러한 뷰-포트를 통해 챔버(500) 내부가 모니터링 될 수 있다. 예컨대, 뷰-포트에는 탐침이나 OES(Optical Emission Spectroscopy) 장치 등이 결합함으로써, 챔버(500) 내부의 플라즈마 밀도 등이 검출될 수 있다.
정전 척(300)은 챔버(500) 내부의 하부 부분에 배치되고, 정전 척(300)의 상면에 웨이퍼(2000)가 배치되어 고정될 수 있다. 정전 척(300)은 정전기적 힘에 의해 웨이퍼(2000)를 고정할 수 있다. 정전 척(300)은 웨이퍼의 처킹 및 디처킹을 위한 정전 전극들을 포함하고, DC 클램프 전력 장치로부터 전력을 공급받을 수 있다. 한편, 정전 척(300)으로 또는 정전 척(300)으로부터 웨이퍼(2000)를 로딩 또는 언로딩을 위한 다른 제어 시스템들이 챔버(500)의 내외부에 제공될 수 있다.
유전체 윈도우(100)는 외벽(200)의 상부를 덮는 구조로 외벽(200)과 결합할 수 있다. 이러한 유전체 윈도우(100)는 예컨대, 도 1a의 설명 부분에서 설명한 유전체 윈도우(100)일 수 있다. 물론, 챔버(500)에 채용되는 유전체 윈도우가 도 1a의 유전체 윈도우(100)에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 11 내지 도 13의 유전체 윈도우(100a ~ 100e)가 외벽(200)에 결합하여 챔버(500)를 구성할 수도 있다.
유전체 윈도우(100)는 도 1a의 설명 부분에서 설명한 바와 같이 상면(S2)에 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다. 유전체 윈도우(100)의 하면(S1)은 챔버(500)의 내부를 향하고 상면(S2)은 챔버(500)의 외부를 향할 수 있다. 그에 따라, 자기장 조절용 홈(120)은 챔버(500) 내부에 발생하는 플라즈마와 접촉되지 않으므로 플라즈마에 의한 손상이나 오염 등이 방지될 수 있다.
한편, 유전체 윈도우(100)의 정중앙에는 관통 홀이 형성될 수 있다. 유전체 윈도우(100)가 외벽(200)에 결합하여 챔버(500)를 구성할 때, 상기 관통 홀에 공정 가스 배출용 헤드가 결합할 수 있다. 상기 공정 가스 배출용 헤드는 상기 관통 홀을 관통하는 구조로 결합하며, 상기 공정 가스 배출용 헤드의 하면과 측면에는 다수의 미세 분사공들이 형성되어 있고 그러한 분사공들을 통해 공정 가스들이 챔버(500) 내부로 분사될 수 있다. 유전체 윈도우(100)의 자기장 조절용 홈(120)에 대해서는 도 1a 내지 도 9 부분에서 상세하게 설명하였으므로 그에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.
코일 안테나(400)는 내부 코일(410)과 외부 코일(420)을 포함할 수 있다. 코일 안테나(400)는 도시된 바와 같이 유전체 윈도우(100)의 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 내부 코일(410)은 유전체 윈도우(100)의 중앙 부분의 상부에 배치되고 외부 코일(420)은 유전체 윈도우(100)의 외곽 부분의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 외부 코일(420)은 내부 코일(410)로부터 이격되어 내부 코일을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 내부 코일(410)과 외부 코일(420)의 사이에 해당하는 유전체 윈도우(100)의 상면(S2) 부분에 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다.
코일 안테나(400)의 내부 코일(410)과 외부 코일(420)은 배선 회로들을 통해 상부 RF 전원 장치(600)에 연결될 수 있다. 예컨대, 외부 코일(420)의 내측 연결 단자들(도 15a의 430 참조)은 노드(446)에 접속되고, 가변 커패시터(456) 및 노드(444)를 거쳐 매처(620) 및 RF 전원 장치(600)에 접속될 수 있다. 가변 커패시터(456)는 도시된 바와 같이 노드들(446, 444) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 외부 코일(420)의 외측 연결 단자들은, 커패시터(452)에 접속된 노드(442)에 접속될 수 있다. 도시된 바와 같이 커패시터(452)는 접지와 노드(442) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 내부 코일(410)의 경우, 내측 연결 단자들이 노드(440)에 접속되고, 가변 커패시터(454), 인덕터(450) 및 노드(444)를 거쳐 RF 전원 장치(600)에 접속될 수 있다. 가변 커패시터(454)와 인덕터(450)는 노드들(440, 444) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 내부 코일(410)의 외측 연결 단자들은 접지로 연결된 노드(448)에 접속될 수 있다.
RF 전원 장치(600)는 가변 커패시터들(454, 456)의 동적 튜닝을 통해 내부 코일(410)과 외부 코일(420)에 제공되는 전력을 튜닝할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 코일 안테나(400), 및 배선 회로들은 내부 코일(410) 및 외부 코일(420) 중 어느 하나에 더 많은 전력을 제공하거나 또는 균등하게 전력을 제공하도록 튜닝될 수 있다. 또한, 일부 실시예에 있어서, 가변 커패시터들(454, 456)을 통해 내부 코일(410) 및 외부 코일(420)에서 미리 결정된 비율의 전류들이 흐르도록 조정될 수 있다.
한편, 도시된 배선 회로들은 단지 예시적이며, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)의 배선 회로들의 구성이 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 요구되는 비율의 전류들에 대한 튜닝 및 조정 등을 위하여 다른 다양한 구성의 배선 회로들이 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에 채용될 수 있다.
상부 RF 전원 장치(600)는 RF 생성기(610) 및 매처(620)를 포함할 수 있다. RF 생성기(610)는 RF 전원을 생성하고, 매처(620)는 임피던스를 조절하여 플라즈마를 안정화할 수 있다. RF 생성기(610)는 둘 이상 복수 개 배치될 수도 있고, 복수 개의 RF 생성기들(610)이 제공되는 경우, 다양한 튜닝 특징을 구현하기 위해 상이한 주파수들이 사용될 수 있다. 매처(620)는 상기 배선 회로들을 통해 코일 안테나(400)에 연결될 수 있다. 경우에 따라, 매처(620)는 상기 배선 회로들을 포함하는 개념으로 설명될 수도 있다.
하부 RF 전원 장치(700)는 역시 RF 생성기(710) 및 매처(720)를 포함하며, 웨이퍼(2000)에 RF 전력을 인가할 수 있다. RF 전력은 정전 척(300)을 통하여 웨이퍼(2000)에 인가될 수도 있고, 웨이퍼(2000)에 바로 인가될 수도 있다. RF 생성기(710) 역시 둘 이상 복수 개 배치될 수도 있고, 다양한 튜닝 특징을 구현하기 위해 상이한 주파수들이 사용될 수 있다. 매처(720)는 정전 척(300)과 RF 생성기(710) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 챔버(500)에 가스 공급원들이 가스 인렛을 통해 결합하고, 상기 가스 공급원들은 상기 가스 인렛을 통해 플라즈마 공정에 필요한 공정 가스를 공정 가스 배출용 헤드로 공급할 수 있다. 여기서, 공정 가스는 소스 가스, 반응 가스, 퍼지 가스 등 해당 플라즈마 공정에서 요구되는 모든 가스들을 의미할 수 있다. 경우에 따라, 상기 가스 인렛은 챔버(500) 내부로 바로 연결되어 챔버(500) 내부로 바로 특정 공정 가스가 공급될 수도 있다. 또한, 챔버(500)에 펌핑 장치가 배기관을 통해 결합하고, 상기 펌핑 장치는 진공 펌핑을 통해 플라즈마 공정 동안 챔버(500) 내부에 발생한 가스의 부산물들을 외부로 배기시킬 수 있다. 상기 펌핑 장치는 챔버(500) 내부의 압력을 조절하는 기능을 할 수도 있다.
한편, 챔버(500)의 뷰-포트에는 탐침 또는 OES 장치들이 결합하고, 상기 탐침 또는 OES 장치는 분석 장치에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 분석 장치는 탐침 또는 OES 장치로부터 전달받은 플라즈마에 대한 데이터에 기초하여 분석 프로그램을 이용하여 챔버(500) 내부의 플라즈마 밀도나 균일도 등의 플라즈마 상태를 분석할 수 있다. 이와 같이 플라즈마 상태 분석을 통해 챔버(500) 내부 유전체 윈도우(100) 하부의 자기장 세기 및 분포를 분석할 수 있다. 경우에 따라, 플라즈마 공정 후에 웨이퍼(2000)를 계측하고 계측된 데이터에 기초하여 챔버(500) 내부 유전체 윈도우(100) 하부의 자기장 세기 및 분포를 분석할 수도 있다.
본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 상면에 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)를 채용한 챔버(500)를 포함함으로써, 플라즈마 공정에서 챔버(500) 내부의 자기장 분포 및, 그에 따른 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 향상된 플라즈마 균일도에 기인하여 플라즈마 공정을 안정적으로 수행되도록 할 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 안정적인 플라즈마 공정에 의해 우수하고 신뢰성 있는 반도체 소자를 제조할 수 있도록 한다. 덧붙여, 자기장 조절용 홈(120)은 유전체 윈도우(100)의 상면에 형성되므로, 챔버 내부의 플라즈마에 의해 손상, 오염 또는 변형되지 않을 수 있다. 또한, 자기장 조절용 홈(120)은 챔버(500) 내부의 플라즈마 흐름 등에 물리적인 영향을 미치지 않을 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 도 14의 플라즈마 공정 시스템에서, 챔버와 코일 안테나 부분을 보여주는 사시도 및 단면도이다. 도 15b는 도 15a의 Ⅲ-Ⅲ' 부분을 절단한 단면도이다. 도 1a 내지 도 14에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 챔버(500)는 외벽(200) 상부로 배치된 유전체 윈도우(100)를 포함하고, 유전체 윈도우(100)의 상면(S2)에는 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다.
코일 안테나(400)는 유전체 윈도우(100) 상부에 배치되고, 내부 코일(410)과 외부 코일(420)을 포함할 수 있다. 내부 코일(410)과 외부 코일(420) 각각은 나선형 구조를 가질 수 있다. 내부 코일(410)은 유전체 윈도우(100)의 중앙 부분 상부에 배치되고 외부 코일(420)은 유전체 윈도우(100)의 외곽 부분 상부에 내부 코일(410)을 둘러싸는 구조로 배치될 수 있다. 한편, 내부 코일(410)과 외부 코일(420)의 사이에 해당하는 유전체 윈도우(100)의 상면 부분에 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다.
내부 코일(410)과 외부 코일(420)은 연결 단자들(430)을 통해 상부 RF 전원 장치(도 14의 600 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 내부 코일(410)과 외부 코일(420)은 각각 4개의 연결 단자(430)와 연결될 수 있다. 외부 코일(420)에 연결된 4개의 연결 단자들(430) 중 외측의 2개의 연결 단자(430)는 접지로 연결되고, 내측의 2개의 연결 단자(430)는 매처(도 14의 620 참조)로 연결될 수 있다. 또한, 내부 코일(410)에 연결된 4개의 연결 단자들(430) 중 외측의 2개의 연결 단자(430)는 접지로 연결되고, 내측의 2개의 연결 단자(430)는 매처로 연결될 수 있다. 한편, 도 14의 플라즈마 공정 시스템에 도시된 바와 같이 연결 단자(430)와 접지 또는 매처 사이에는 커패시터, 가변 커패시터, 인덕터 등이 배치될 수 있다. 물론, 내부 코일(410)과 외부 코일(420)의 연결 단자들(430)과 상부 RF 전원 장치(도 14의 600 참조) 사이의 회로 구조가 도 14에 예시된 회로 구조에 한정되는 것은 아니다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 윈도우를 구비한 플라즈마 공정 시스템을 개략적으로 보여주는 구성도들이다. 도 1a 내지 도 14에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 16을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000a)은 코일 안테나(400a)의 구조에서, 도 14의 플라즈마 공정 시스템(1000)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000a)에서, 코일 안테나(400a)는 도 14의 플라즈마 공정 시스템(1000)과 같이 유전체 윈도우(100)의 상부에 배치되고 내부 코일(410a)과 외부 코일(420a)을 포함할 수 있다. 그러나 내부 코일(410a)과 외부 코일(420a) 각각은 평면상의 나선형 구조가 아닌 상방으로 연장하는 3 차원적인 구조를 가질 수 있다.
구체적으로 설명하면, 내부 코일(410a)은 원기둥의 외면을 감으면서 상부로 연장하는 원통형 스프링 구조를 가질 수 있다. 물론, 원기둥과 같은 구성물은 별도로 없고, 내부 코일(410a)이 공간에서 원통형 스프링 구조로 상방으로 연장할 수 있다. 예컨대, 내부 코일(410a)은 유전체 윈도우(100)의 중심 부분으로 배치되고, 제1 지름(D1)의 내측 지름을 가질 수 있다.
외부 코일(420a) 역시 원통형 스프링 구조를 가지고 상방으로 연장하는 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 외부 코일(420a)은 유전체 윈도우(100)의 외곽 부분으로 배치되고, 외부 코일(420a)은 제2 지름(D2)의 내측 지름을 가질 수 있다. 또한, 외부 코일(420a)은 도시된 바와 같이 내부 코일(410a)을 둘러싸는 구조로 배치되고, 또한 내부 코일(410a)로부터 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 그에 따라, 외부 코일(420a)의 제2 지름(D2)은 내부 코일(410a)의 제1 지름(D1)보다는 클 수 있다. 예컨대, 외부 코일(420a)의 제2 지름(D2)은 내부 코일(410a)의 제1 지름(D1)보다 2배 이상 클 수 있다. 물론, 제2 지름(D2)과 제1 지름(D1)과의 대소 관계가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000a) 역시, 유전체 윈도우(100)는 상면(S2)에 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다. 자기장 조절용 홈(120)은 내부 코일(410a)과 외부 코일(420a)에 의해 발생하는 자기장들 간의 간섭이 일어나는, 유전체 윈도우(100)의 상면 부분에 형성될 수 있다. 예컨대, 자기장 조절용 홈(120)은 내부 코일(410a)과 외부 코일(420a) 사이에 해당하는 유전체 윈도우(100)의 상면(S2) 부분에 형성될 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000b)은 유전체 윈도우(100f) 및 코일 안테나(400b)의 구조에서, 도 14의 플라즈마 공정 시스템(1000)과 다를 수 있다. 먼저, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000b)에서, 유전체 윈도우(100f)는 평판형이 아니라 상부로 볼록한 원뿔대 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 유전체 윈도우(100f)는 원뿔대 구조와 같이 경사진 측면과 평평한 상면 부분을 포함할 수 있다. 그러나 유전체 윈도우(100f)는 일반적인 원뿔대 구조와 달리 내부가 빈 뚜껑과 같은 구조를 가지며, 측면과 상면 부분에서 두께가 동일할 수 있다. 이러한 유전체 윈도우(100f) 구조는 일종의 돔 구조에 해당할 수 있다.
원뿔대 구조의 유전체 윈도우(100f)의 구조에 기인하여 코일 안테나(400b)의 배치 구조가 달라질 수 있다. 코일 안테나(400b)는 내부 코일(410b)과 외부 코일(420b)을 포함하되, 내부 코일(410b)은 유전체 윈도우(100f)의 상면에 배치되고, 외부 코일(420b)은 유전체 윈도우(100f)의 측면으로 배치될 수 있다. 또한, 내부 코일(410b)은 유전체 윈도우(100f)의 상면에 배치되므로 평면상의 나선형 구조를 가질 수 있다. 그에 반해, 외부 코일(420b)은 유전체 윈도우(100f)의 측면을 둘러싸는 구조를 가지므로, 상방으로 연장하면서 좁아지는 3차원 스프링 구조를 가질 수 있다.
유전체 윈도우(100f)의 자기장 조절용 홈(120e)은 내부 코일(410b)과 외부 코일(420b)에 의해 발생하는 자기장들 간의 간섭이 발생하는 곳에 형성될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 자기장 조절용 홈(120e)은 유전체 윈도우(100f)의 상면과 측면이 접하는 곳에 형성될 수 있다. 물론, 자기장 조절용 홈(120e)의 위치나 형태가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 4 내지 도 9의 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 챔버(500a) 내부의 자기장 분포 또는 플라즈마 밀도 분포를 분석하여 적절한 위치에 적절한 형태로 자기장 조절용 홈(120e)이 형성될 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)은 유전체 윈도우(100g) 및 코일 안테나(400c)의 구조에서, 도 14의 플라즈마 공정 시스템(1000)과 다를 수 있다. 먼저, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)에서, 유전체 윈도우(100g)는 평판형이 아니라 상부로 볼록한 돔(dome) 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 유전체 윈도우(100g)는 반구형과 같이 외면이 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 유전체 윈도우(100g)는 내부가 빈 구조를 가지고, 균일한 두께로 형성될 수 있다. 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)에서, 유전체 윈도우(100g) 구조는 전형적인 돔 구조에 해당할 수 있다.
돔 구조의 유전체 윈도우(100g)의 구조에 기인하여 코일 안테나(400c)의 배치 구조가 달라질 수 있다. 코일 안테나(400c)는 역시 내부 코일(410c)과 외부 코일(420c)을 포함할 수 있다. 내부 코일(410c)은 유전체 윈도우(100g)의 상부 부분에 배치되고, 외부 코일(420c)은 유전체 윈도우(100g)의 하부 부분으로 배치될 수 있다. 내부 코일(410c)과 외부 코일(420c) 모두 유전체 윈도우(100g)의 외면을 둘러싸는 구조를 가지므로, 상방으로 연장하면서 좁아지는 스프링 구조를 가질 수 있다. 즉, 내부 코일(410c)과 외부 코일(420c) 둘 다 3 차원 스프링 구조를 가질 수 있다.
유전체 윈도우(100g)의 자기장 조절용 홈(120f)은 내부 코일(410c)과 외부 코일(420c)에 의해 발생하는 자기장들 간의 간섭이 발생하는 곳에 형성될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 자기장 조절용 홈(120f)은 내부 코일(410c)과 외부 코일(420c) 사이에 해당하는 유전체 윈도우(100f)의 외면 부분에 형성될 수 있다. 물론, 자기장 조절용 홈(120f)의 위치나 형태가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 자기장 조절용 홈(120f)은 챔버(500a) 내부의 자기장 분포 또는 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 되도록 다양한 위치에 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 균일도를 분석하여 플라즈마 균일도를 제어하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 도 14를 함께 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 18에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 19를 참조하면, 먼저, 챔버(500) 내부의 정전 척(300) 상에 웨이퍼(2000)를 배치한다(S110). 챔버(500)는 도 14의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서 설명한 챔버(500)일 수 있다. 그에 따라, 외벽(200) 상부에 배치된 유전체 윈도우(100)에는 자기장 조절용 홈(120)이 형성될 수 있다. 자기장 조절용 홈(120)은 유전체 윈도우(100)의 상면(S2)에 형성되며, 그 위치나 사이즈 등은 해당 플라즈마 공정을 고려하여 결정될 수 있다. 물론, 플라즈마 공정 시스템은 도 14의 플라즈마 공정 시스템(1000)에 한정되지 않고, 도 16 내지 도 18의 플라즈마 공정 시스템(1000a, 1000b, 1000c) 등이 이용될 수도 있다. 또한, 도 1a의 유전체 윈도우(100) 대신 도 11 내지 도 13의 유전체 윈도우(100a ~ 100e)가 이용될 수도 있다.
예컨대, 일단 해당 플라즈마 공정에서 요구되는 플라즈마 밀도를 고려하여 코일 안테나(400)에 인가되는 RF 전력이 결정될 수 있다. 또한, 도 4 내지 도 9에서와 같은 분석을 통해 자기장 분포 또는 플라즈마 밀도 분포의 균일성 향상을 위해 자기장 조절용 홈(120)의 위치나 사이즈 등이 결정될 수 있다. 경우에 따라서는 RF 전력과 자기장 분포의 균일도가 함께 분석되어 자기장 조절용 홈(120)의 위치나 사이즈 등이 결정될 수도 있다.
이와 같이, 적절한 구성의 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)가 외벽의 상부로 결합하여 챔버(500)를 구성한 후, 챔버(500) 내부에 플라즈마 공정이 요구되는 웨이퍼가 배치될 수 있다. 경우에 따라, 웨이퍼는 챔버 내부의 자기장 세기 또는 플라즈마 밀도를 계산하기 위한 더미 웨이퍼일 수 있다. 즉, 더미 웨이퍼를 통해 챔버(500) 내부의 플라즈마 밀도, 및 그에 따른 플라즈마 균일도가 확인된 후에 정상적인 소자 웨이퍼가 챔버(500)에 투입되어 플라즈마 공정이 수행될 수 있다.
다음, 챔버(500)에 공정 가스 주입 및 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 생성한다(S120). 공정 가스 주입은 가스 공급원들로부터 전달된 공정 가스들이 가스 인렛을 거쳐 공정 가스 배출용 헤드를 통해 분사되는 식으로 챔버(500)에 주입될 수 있다. 또한, RF 전력 인가는 상부 RF 전원 장치(600)를 통해 코일 안테나(400)로 RF 전력이 인가되고, 또한 하부 RF 전원 장치(700)를 통해 웨이퍼(2000)로 RF 전력을 인가하는 식으로 수행될 수 있다.
한편, 본 단계에서 플라즈마를 생성한다는 것은 생성된 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(2000)에 대한 플라즈마 공정을 진행한다는 의미일 수 있다. 플라즈마 공정은 예컨대, 웨이퍼(2000)에 대한 식각, 증착, 확산, 표면처리 등일 수 있다. 경우에 따라, 플라즈마는 광원이나 신물질 합성 공정 등에 이용될 수도 있다.
참고로, 플라즈마는 온도에 따라 저온 플라즈마와 열 플라즈마로 나눌 수 있는데, 저온 플라즈마는 반도체 제조, 금속 및 세라믹 박막제조, 물질합성 등 반도체 공정에서 주로 사용되고, 열 플라즈마는 금속의 절단 등에 응용되고 있다. 저온 플라즈마는 다시 응용 분야별로 대기압 플라즈마, 진공 플라즈마, 차세대 플라즈마 등으로 구별될 수 있다. 대기압 플라즈마 기술은 기체의 압력을 100 Torr에서 대기압(760 Torr)까지 유지하면서 저온 플라즈마를 발생시키는 기술을 의미하며, 표면 개질, 디스플레이 평판 세척, LCD용 광원 등에 이용될 수 있다. 진공 플라즈마 기술은 기체의 압력을 100 Torr 이하로 유지하면서 저온 플라즈마를 발생시키는 기술을 의미하며, 반도체 공정에서 건식 식각, 박막 증착, PR 에싱(ashing), ALD 성장 등에 이용되고, 디스플레이 공정에서는 디스플레이 평판에 대한 식각이나 박막 증착 등에 이용될 수 있다. 차세대 플라즈마 기술은 신개념 저온 플라즈마 발생 및/또는 차세대 신기술에 사용할 수 있는 저온 플라즈마를 발생시키는 기술을 의미할 수 있다.
덧붙여, 플라즈마는 플라즈마를 발생시키는 방법에 따라, CCP(Capacitively Coupled Plasma), ICP(Inductively Coupled Plasma), ECR(Electron Cyclotron Resonance), SWP(Surface Wave Plasma), 헬리콘파(Helicon Wave) 플라즈마, 전자빔(e-beam) 플라즈마 등으로 구별될 수 있다. 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템은 ICP 공정 시스템에 해당하고, 따라서, 발생하는 플라즈마는 ICP일 수 있다. ICP 공정 시스템에서 코일 안테나에 의해 발생한 자기장이 플라즈마 발생에 크게 기여하고, 또한 전술한 바와 같이 자기장의 분포가 플라즈마 밀도 분포에 크게 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 실시예의 플라즈마 균일도 제어 방법에서, 도 1a과 같은 유전체 윈도우(100)를 채용한 챔버(500)를 이용하여 플라즈마 공정을 수행함으로써, 챔버(500) 내의 자기장 분포의 균일도 및 플라즈마 균일도가 향상되고, 그에 따라, 안정적인 플라즈마 공정이 수행될 수 있다.
이후, 플라즈마 균일도를 분석한다(S130). 플라즈마 균일도에 대한 분석은 플라즈마 공정 중에 수행되거나 또는 플라즈마 공정 후에 수행될 수 있다. 플라즈마 균일도는 분석 장치에서 분석 프로그램을 이용하여 분석될 수 있다. 좀더 구체적으로, 플라즈마 균일도 분석은 챔버(500)의 뷰-포트 부분으로 결합한 탐침 또는 OES 장치 등을 이용하여 챔버 내의 플라즈마를 검출하고, 검출된 플라즈마 데이터에 기초하여 분석 장치가 분석 프로그램을 이용하여 플라즈마 밀도와 균일성을 분석하는 식으로 진행될 수 있다.
또한, 플라즈마 균일도 분석은 플라즈마 공정 이후 해당 웨이퍼(2000)에 대한 계측을 통해 이루어질 수도 있다. 예컨대, 플라즈마를 통해 식각 또는 증착 공정을 진행하는 경우에, 웨이퍼의 식각 또는 증착 상태를 계측하고, 그러한 계측된 데이터를 기초로 분석 장치가 분석 프로그램을 이용하여 챔버 내부의 플라즈마 밀도를 계산하여 플라즈마 균일성을 분석할 수도 있다.
한편, 분석 장치는 플라즈마 균일도 이외에도 플라즈마 상태를 전반적으로 분석할 수 있다. 예컨대, 플라즈마의 밀도가 기준 플라즈마 밀도에 비해 너무 낮거나 높은지에 대하여 분석할 수 있다.
플라즈마 균일도 분석 후에, 플라즈마 균일도가 허용 범위 내에 있는지 판단한다(S140). 플라즈마 균일도가 허용 범위 내인지는 분석 장치를 통해 이루어질 수 있다. 예컨대, 분석 장치는 해당 플라즈마 공정에서의 플라즈마 밀도 분포에 대한 기준 데이터를 준비하고, 상기 기준 데이터를 분석된 플라즈마 밀도 분포와 비교하여 플라즈마 균일도가 허용 범위 내에 있지는 판단할 수 있다. 더 나아가, 분석 장치는 플라즈마 상태 자체에 이상이 있는 경우에 그 원인을 파악하여 해당 플라즈마 공정에 대한 새로운 공정 조건들을 제시할 수도 있다.
플라즈마 균일도가 허용 범위 내이면(Yes), 플라즈마 균일도 제어 방법을 종료한다. 한편, 플라즈마 균일도가 허용 범위 밖이면(No), 유전체 윈도우(100)의 형상 변형을 통해 플라즈마 균일도를 제어한다(S170). 예컨대, 유전체 윈도우(100)의 자기장 조절용 홈(120)의 위치나 구조, 사이즈 등을 변경하고, 자기장 조절용 홈(120)이 변경된 유전체 윈도우(100)를 이전 유전체 윈도우와 교체하여 챔버(500)에 결합시키는 식으로 플라즈마 균일도를 제어할 수 있다. 한편, 자기장 조절용 홈(120)의 위치나 구조, 사이즈 등의 변경은 분석 장치로부터 분석된 플라즈마 균일도 및 그에 따른 자기장 분포에 기초할 수 있다. 플라즈마 균일도 제어 후, 챔버 내부에 웨이퍼를 배치하는 단계(S120)로 다시 돌아가, 다시 플라즈마 공정 수행 및 그에 대한 균일도 분석을 수행한다.
덧붙여, 플라즈마 상태 자체가 불량인 경우에, 플라즈마 균일도 제어 단계(S170)에서, 플라즈마 공정의 다른 공정 변수들을 조절할 수도 있다. 예컨대, RF 전력이나 주입되는 공정 가스들의 양이 조절될 수 있다.
한편, 플라즈마 균일도가 허용 범위 내이면 웨이퍼에 대한 별도의 계측 공정이 생략될 수 있다. 예컨대, 측정된 플라즈마 균일도가 허용 범위 밖이면 해당 웨이퍼에 대한 계측 공정이 시행되고, 이러한 계측 공정을 통해 웨이퍼에 대한 플라즈마 공정, 예컨대, 증착, 에칭, 확산 등의 공정 불량을 확인하게 된다. 이러한 웨이퍼에 대한 계측 공정은 플라즈마의 균일도 이상에 대한 확인 작업일 수 있다. 그러나 플라즈마 균일도가 정상이라고 판단된 경우에는 웨이퍼에 대한 별도의 계측 공정이 수행되지 않을 수 있다.
본 실시예의 플라즈마 균일도 제어 방법은, 자기장 조절용 홈(120)을 구비한 유전체 윈도우(100)를 채용한 챔버(500)를 통해 플라즈마 공정을 진행하고 또한 플라즈마 균일도를 제어함으로써, 플라즈마 공정에서 플라즈마 균일도를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 예컨대, 기존의 유전체 윈도우를 채용한 챔버의 경우, 챔버 내에 데드 존이 존재하고 그러한 데드 존의 자기장의 세기를 제어하기 힘들어 챔버 내의 플라즈마 균일도를 향상시키는데 한계가 있다. 그에 반해, 본 실시예의 유전체 윈도우를 채용한 챔버의 경우, 자기장 조절용 홈을 통해 데드 존의 자기장 세기를 조절할 수 있고, 따라서 기존 챔버의 문제점을 해결하여 보다 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있다. 본 실시예의 플라즈마 균일도 제어 방법은 향상된 플라즈마 균일도에 기인하여 안정적인 플라즈마 공정 및 그에 따른 우수하고 신뢰성 있는 반도체 소자를 제조하는 데에 기여할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 19의 플라즈마 균일도 제어 방법을 통해 반도체 소자를 제조하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 19에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 20을 참조하면, 먼저, 도 19의 설명 부분에서 설명한, 플라즈마 균일도 제어 방법을 수행한다. 상기 플라즈마 균일도 제어 방법 방법은 웨이퍼(2000)에 대한 플라즈마 공정을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 19의 설명 부분에서, 플라즈마를 생성하는 단계(S120)가 웨이퍼(2000)에 대한 플라즈마 공정에 해당할 수 있다.
참고로, 도 20에서 "S140"은, 도 19의 플라즈마 균일도 제어 방법을 수행함을 의미하고, "S140"로부터의 화살표는 플라즈마 균일도 제어 방법을 종료하여 다음 단계로 이행함을 의미할 수 있다. 좀더 정확히 말하자면, 도 19의 플라즈마 균일도의 허용 범위 판단 단계(S140)에서, 플라즈마 균일도가 허용 범위 내에 속하여(Yes), 플라즈마 균일도 제어 방법을 종료하고 다음 단계로 이행함을 의미할 수 있다. 덧붙여, 상기 플라즈마 균일도 제어 방법은 정상적인 소자 웨이퍼 대한 플라즈마 균일도 제어 방법에 대한 것일 수 있다. 만약, 플라즈마 밀도 또는 자기장 세기 계산을 위한 더미 웨이퍼에 대한 플라즈마 균일도 제어 방법의 경우는 플라즈마의 균일도가 허용 범위 내라도, 챔버 내부에 웨이퍼를 배치하는 단계(S110)로 돌아가 정상적인 소자 웨이퍼에 대한 플라즈마 균일도 제어 방법이 수행된 후에 다음 단계로 진행할 수 있다. 경우에 따라, 플라즈마 균일도는 이미 확인되었으므로, 정상적인 소자 웨이퍼에 대하여 플라즈마를 생성하는 단계(S120)만을 진행하고 다음 단계로 진행할 수도 있다.
웨이퍼(2000)에 대한 후속 반도체 공정을 수행한다(S210). 웨이퍼(2000)에 대한 후속 반도체 공정은 다양한 공정들을 포함할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(2000)에 대한 후속 반도체 공정은 증착 공정, 식각 공정, 이온 공정, 세정 공정 등을 포함할 수 있다. 상기 증착 공정, 식각 공정, 이온 공정, 세정 공정 등은 플라즈마를 이용한 공정일 수도 있고, 플라즈마를 이용하지 않은 공정일 수도 있다. 만약, 플라즈마를 이용하는 공정인 경우에는, 전술한 플라즈마 균일도 제어 방법을 다시 적용할 수 있다. 이러한 웨이퍼(2000)에 대한 후속 반도체 공정을 수행하여 해당 반도체 소자에서 요구되는 집적 회로들 및 배선들을 형성할 수 있다. 한편, 웨이퍼에 대한 후속 반도체 공정에는 웨이퍼 레벨의 반도체 소자에 대한 테스트 공정을 포함할 수도 있다.
웨이퍼(2000)를 각각의 반도체 칩으로 개별화 한다(S220). 각각의 반도체 칩으로의 개별화는 블레이드나 레이저에 의한 소잉 공정을 통해 이루어질 수 있다.
이후, 반도체 칩에 대한 패키징 공정을 수행한다(S230). 패키징 공정은 반도체 칩들을 PCB 상에 실장하고 밀봉재로 밀봉하는 공정을 의미할 수 있다. 한편, 상기 패키징 공정은 PCB 상에 다수의 반도체를 다층으로 적층하여 스택 패키지를 형성하거나, 또는 스택 패키지 상에 스택 패키지를 적층하여 POP(Package On Package) 구조를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 반도체 칩에 대한 패키징 공정을 통해 반도체 소자 또는 반도체 패키지가 완성될 수 있다. 한편, 패키징 공정 후에 반도체 패키지에 대한 테스트 공정이 수행될 수 있다.
본 실시예의 반도체 소자 제조방법은, 도 14 내지 도 18의 플라즈마 공정 시스템(1000, 1000a, 1000b, 1000c)을 이용하여 플라즈마 균일도 제어를 수행함으로써, 플라즈마 공정을 최적화할 수 있다. 즉, 자기장 조절용 홈(120)이 형성된 유전체 윈도우(100)를 채용함 챔버를 포함한 플라즈마 공정 시스템을 이용함으로써, 플라즈마 공정에서 챔버(500) 내의 플라즈마 균일도를 향상시켜 플라즈마 공정을 최적화할 수 있다. 또한, 본 실시예의 반도체 소자 제조방법은, 최적화된 플라즈마 공정에 기초하여 반도체 소자들을 제조함에 따라 우수하고 신뢰성 높은 반도체 소자를 구현할 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a ~ 100g: 유전체 윈도우, 110: 몸체, 120, 120a ~ 120f: 자기장 조절용 홈. 130: 물질층, 200: 외벽, 300: 정전 척, 400, 400a ~ 400c: 코일 안테나, 410, 410a ~ 410c: 내부 코일, 420, 420a ~ 420c: 외부 코일, 500, 500a, 500b: 챔버, 430: 연결 단자, 440, 442, 444, 446, 448: 노드, 452: 커패시터, 454, 456: 가변 커패시터, 450: 인덕터, 600: 상부 RF 전원 장치, 610, 710: RF 생성기, 620, 720: 매처, 1000, 1000a ~ 1000c: 플라즈마 공정 시스템, 2000: 웨이퍼

Claims (20)

  1. 제1 유전체 물질로 형성되고, 플라즈마 챔버의 내부로 향하는 제1 면과 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 구비하며, 상기 제2 면에 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 자기장 조절용 홈은 바닥 부분이 노출된 구조로 형성되고,
    상기 바닥 부분은 상기 유전체 윈도우의 상기 자기장 조절용 홈이 형성되지 않은 부분보다 얇은 것을 특징으로 하는 유전체 윈도우.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 균일한 두께를 가지며, 상기 자기장 조절용 홈은 상기 제1 유전체보다 낮은 유전율의 유전체 물질 또는 높은 투자율의 물질로 채워진 것을 특징으로 하는 유전체 윈도우.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우가 상기 플라즈마 챔버에 결합하여 사용될 때, 상기 제2 면 상부의 중앙에 나선형의 내부(inner) 코일이 배치되고 상기 제2 면 상부의 외곽에 상기 내부 코일을 둘러싸는 나선형의 외부(outer) 코일이 배치되며,
    상기 자기장 조절용 홈은 상기 내부 코일과 외부 코일 사이에 대응하는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 윈도우.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 자기장 조절용 홈은 원형 링의 형태를 가지며,
    상기 자기장 조절용 홈의 위치, 상기 링의 내측 지름과 외측 지름, 및 깊이 중 적어도 하나가 조절되는 것을 특징으로 하는 유전체 윈도우.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 홈의 위치는 상기 제2 면 상부에 배치된 내부 코일과 외부 코일에 의해 각각 발생한 자기장들 간의 간섭을 최소로 하는 위치로 결정되며,
    상기 홈의 깊이는 상기 자기장의 세기를 균일하게 하는 깊이로 결정되는 것을 특징으로 하는 유전체 윈도우.
  7. 플라즈마가 형성되는 반응공간을 한정하는 외벽, 및 외벽의 상부를 덮고 제1 유전체 물질로 형성되며 외면에 자기장 조절용 홈이 형성된 유전체 윈도우를 구비한 챔버;
    상기 유전체 윈도우의 상부에 배치되고 내부 코일과 외부 코일을 구비한 코일 안테나; 및
    상기 코일 안테나에 RF 전력을 공급하는 RF 전원 장치;를 포함하는 플라즈마 공정 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 자기장 조절용 홈은 바닥이 노출된 구조를 갖거나, 또는 상기 제1 유전체보다 낮은 유전율의 유전체 물질 또는 높은 투자율의 물질로 채워진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 내부 코일은 상기 유전체 윈도우의 상부의 중앙 부분에 배치되고,
    상기 외부 코일은 상기 유전체 윈도우의 상부의 외곽 부분에 상기 내부 코일을 둘러싸는 구조로 배치되며,
    상기 자기장 조절용 홈은 상기 내부 코일과 외부 코일 사이에 대응하는 부분에 링 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우는 원형 평판 구조를 가지며,
    상기 내부 코일 및 외부 코일은 동일 평면상에 나선형 구조로 형성되거나, 또는 원통형으로 상부로 확장하는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 내부 코일은 상기 챔버 내부의 중앙 부분의 자기장을 조절하는데 이용되고, 상기 외부 코일은 상기 챔버 내부의 외곽 부분의 자기장을 조절하는데 이용되며,
    상기 중앙 부분과 외곽 부분 사이에 상기 내부 코일 및 외부 코일을 통해 자기장이 조절되지 않은 데드(dead) 존이 존재하며,
    상기 자기장 조절용 홈은 상기 데드 존에 대응하는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 자기장 조절용 홈 부분의 두께가 얇게 형성됨으로써, 상기 데드 존의 자기장 세기가 증가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 자기장 조절용 홈은 원형 링의 형태를 가지며,
    상기 자기장 조절용 홈의 위치, 상기 링의 내측 지름과 외측 지름, 및 깊이 중 적어도 하나가 조절되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 홈의 위치는 상기 내부 코일과 외부 코일에 의해 각각 발생한 자기장들 간의 간섭을 최소로 하는 위치로 결정되며,
    상기 홈의 깊이는 상기 챔버 내부의 상기 자기장의 세기를 균일하게 하는 깊이로 결정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  15. 플라즈마를 한정하는 외벽, 및 외벽의 상부를 덮고 제1 유전체 물질로 형성된 유전체 윈도우를 구비한 챔버의 내부에 웨이퍼를 배치하는 단계;
    상기 챔버에 공정 가스를 주입하고 RF 전력을 인가하여 상기 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 챔버 내의 상기 플라즈마 균일도를 분석하는 단계; 및
    상기 플라즈마 균일도가 허용 범위를 벗어나 경우에, 상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서,
    외면에 자기장 조절용 홈이 형성된 상기 유전체 윈도우를 이용하여 상기 플라즈마 균일도를 제어하는, 반도체 소자 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서,
    상기 챔버 내부의 자기장의 세기가 약한 부분에 대응하여 상기 자기장 조절용 홈이 형성된 상기 유전체 윈도우로 교체하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 자기장 조절용 홈은 바닥이 노출된 구조로 형성되거나, 또는 상기 제1 유전체보다 낮은 유전율의 유전체 물질 또는 높은 투자율의 물질로 채워진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우 상부의 중앙에 내부 코일이 배치되고 상기 유전체 윈도우 상부의 외곽에 상기 내부 코일을 둘러싸는 외부 코일이 배치되며,
    상기 플라즈마 균일도를 제어하는 단계에서,
    상기 내부 코일과 외부 코일 사이에 대응하는 부분에 상기 자기장 조절용 홈이 링 형태로 형성된 상기 유전체 윈도우로 교체하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 발생시키는 단계에서 상기 웨이퍼에 상기 식각, 증착, 및 확산 공정 중 어느 하나가 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 상태가 허용 범위 내인 경우에,
    상기 웨이퍼에 대한 후속 반도체 공정을 수행하는 단계;
    상기 웨이퍼를 각각의 반도체 칩으로 개별화하는 단계; 및
    상기 반도체 칩을 패키징하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180126642A (ko) * 2017-05-17 2018-11-28 세메스 주식회사 기판 지지 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치
WO2022081535A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 Lam Research Corporation Systems for controlling plasma density distribution profiles including multi-rf zoned substrate supports

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130015053A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Inductively coupled rf plasma source with magnetic confinement and faraday shielding
US11056321B2 (en) 2019-01-03 2021-07-06 Lam Research Corporation Metal contamination reduction in substrate processing systems with transformer coupled plasma
WO2020146189A1 (en) * 2019-01-09 2020-07-16 Lam Research Corporation Fibonacci coil for plasma processing chamber
US20220157576A1 (en) * 2019-07-29 2022-05-19 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus
WO2021194935A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-30 Lam Research Corporation Dielectric window for substrate processing chamber
WO2022197691A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-22 Lam Research Corporation Adjustable dielectric constant ceramic window
US20230282446A1 (en) * 2022-02-03 2023-09-07 Tokyo Electron Limited Apparatus for plasma processing

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08203873A (ja) * 1995-01-25 1996-08-09 Sony Corp プラズマ処理装置
KR20010040750A (ko) * 1998-12-11 2001-05-15 바르드와야 자이 플라즈마 처리 장치
KR100564087B1 (ko) * 1997-01-02 2006-11-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 비균일자계를갖는자기적으로보강된플라즈마챔버
KR20120031241A (ko) * 2009-08-21 2012-03-30 맷슨 테크놀로지, 인크. 유도 플라즈마 소스
KR20120091063A (ko) * 2009-09-08 2012-08-17 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 안정한 표면파 플라즈마 소스
KR20130028873A (ko) * 2011-09-12 2013-03-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 건식 금속 에칭 방법
KR20130129243A (ko) * 2010-12-17 2013-11-27 맷슨 테크놀로지, 인크. 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 소스
KR20140036208A (ko) * 2011-04-28 2014-03-25 램 리써치 코포레이션 외부 내측 및 외측 ｔｃｐ 코일에 관한 분배된 셰브론 패턴들 및 상관된 위치결정을 갖는 내부 패러데이 쉴드
KR20140099219A (ko) * 2013-02-01 2014-08-11 램 리써치 코포레이션 플라즈마 처리 챔버 컴포넌트의 온도 제어된 윈도우
JP2014527685A (ja) * 2011-07-12 2014-10-16 ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド 磁気的閉じ込め及びファラデーシールド付き誘導結合型プラズマ源

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6308654B1 (en) * 1996-10-18 2001-10-30 Applied Materials, Inc. Inductively coupled parallel-plate plasma reactor with a conical dome
US6447637B1 (en) 1999-07-12 2002-09-10 Applied Materials Inc. Process chamber having a voltage distribution electrode
US6694915B1 (en) * 2000-07-06 2004-02-24 Applied Materials, Inc Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna
JP2004200307A (ja) * 2002-12-17 2004-07-15 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP4563729B2 (ja) 2003-09-04 2010-10-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR20070066365A (ko) 2005-12-22 2007-06-27 주식회사 케이씨텍 플라즈마 발생용 안테나 및 그 제조방법, 이를 이용한플라즈마 처리장치
US8753475B2 (en) * 2008-02-08 2014-06-17 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
WO2011125524A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置用誘電体窓、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置用誘電体窓の取り付け方法
GB201021865D0 (en) 2010-12-23 2011-02-02 Element Six Ltd A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material
GB201021860D0 (en) 2010-12-23 2011-02-02 Element Six Ltd A microwave plasma reactor for diamond synthesis
JP5377587B2 (ja) 2011-07-06 2013-12-25 東京エレクトロン株式会社 アンテナ、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101969611B1 (ko) * 2011-10-07 2019-04-16 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
US9947512B2 (en) 2011-10-25 2018-04-17 Lam Research Corporation Window and mounting arrangement for twist-and-lock gas injector assembly of inductively coupled plasma chamber
US9048070B2 (en) * 2011-11-11 2015-06-02 Tokyo Electron Limited Dielectric window for plasma treatment device, and plasma treatment device
US9437400B2 (en) 2012-05-02 2016-09-06 Lam Research Corporation Insulated dielectric window assembly of an inductively coupled plasma processing apparatus

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08203873A (ja) * 1995-01-25 1996-08-09 Sony Corp プラズマ処理装置
KR100564087B1 (ko) * 1997-01-02 2006-11-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 비균일자계를갖는자기적으로보강된플라즈마챔버
KR20010040750A (ko) * 1998-12-11 2001-05-15 바르드와야 자이 플라즈마 처리 장치
KR20120031241A (ko) * 2009-08-21 2012-03-30 맷슨 테크놀로지, 인크. 유도 플라즈마 소스
KR20120091063A (ko) * 2009-09-08 2012-08-17 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 안정한 표면파 플라즈마 소스
KR20130129243A (ko) * 2010-12-17 2013-11-27 맷슨 테크놀로지, 인크. 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 소스
KR20140036208A (ko) * 2011-04-28 2014-03-25 램 리써치 코포레이션 외부 내측 및 외측 ｔｃｐ 코일에 관한 분배된 셰브론 패턴들 및 상관된 위치결정을 갖는 내부 패러데이 쉴드
JP2014527685A (ja) * 2011-07-12 2014-10-16 ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド 磁気的閉じ込め及びファラデーシールド付き誘導結合型プラズマ源
KR20130028873A (ko) * 2011-09-12 2013-03-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 건식 금속 에칭 방법
KR20140099219A (ko) * 2013-02-01 2014-08-11 램 리써치 코포레이션 플라즈마 처리 챔버 컴포넌트의 온도 제어된 윈도우

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180126642A (ko) * 2017-05-17 2018-11-28 세메스 주식회사 기판 지지 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치
WO2022081535A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 Lam Research Corporation Systems for controlling plasma density distribution profiles including multi-rf zoned substrate supports

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Publication number Publication date
US9812293B2 (en) 2017-11-07
KR102334378B1 (ko) 2021-12-02
US20170084427A1 (en) 2017-03-23

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