KR20180040957A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 가지는 챔버 및 각각이 상기 챔버의 외측 둘레를 감싸도록 권선된 형태이며，챔버의 연장 방향으로 나열 배치된 복수의 유도 코일을 구비하는 코일부를 포함하고, 복수의 유도 코일은, 챔버 내부에서，상기 기판의 중앙 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 에지형 유도 코일 및 챔버 내부에서，상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 센터 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 센터형 유도 코일을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 플라즈마의 공간적 균일도가향상되며, 이에 따라 기판 처리 균일도가 향상되는 효과가 있다. 또한，복수의 유도 코일을 상하 방향으로 적층 설치함으로써 기판 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며, 이에 따라，기판의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다.

Description

기판 처리 장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 균일도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치는 진공 상태에서 플라즈마 현상 등 물리적 또는 화학적 반응을 이용하여 기판을 세정，식각하거나，증착하는 등의 기판 처리를 수행하는 장치이다. 일반적으로 기판 처리 장치에 의한 기판 처리 공정은 기판 처리를 수행하기 위해 챔버 내에 반응가스가 주입되며，주입된 반응가스는 전원 인가에 의하여 챔버 내에 플라즈마를 형성하게 되고，챔버 내에 형성된 레디칼(radical) 등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면에서 기판 처리의 목적에 따라 식각되거나, 증착되는 등의 기판 처리가 수행된다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 중，유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP)처리 장치는，전자를 가속시키는 원형(vortex) 전계를 생성하여 처리 기체를 이온화하고，플라즈마 방전을 유지하는 유도 자계를 통하여 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 장치이다.
보다 구체적으로 살펴보면，유도 결합 플라즈마 처리 장치는，내부 공간을 가지는 실린더형의 하우징，하우징 내부에 설치되며，내부에 처리 대상물인 기판이 안치되는 기판 안착대가 설치되고，내부로 공정가스가 분사되는 챔버, 하우징과 챔버 사이에 위치되며, 챔버의 외측 둘레를 따라 설치된 유도 코일을 포함한다. 이러한 기판 처리 장치에 의하면，유도 코일 및 기판 지지부에 RF 전원을 인가하면，공급되는 공정가스가 인가되는 전원에 의해 플라즈마화 된다. 그리고，챔버 내에 형성된 레디칼(radical)등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면에서 기판 처리의 목적에 따라 세정，식각되거나 증착되는 등의 기판 처리가 수행된다.
한편，유도 코일에 의해 생성된 플라즈마는 기판 처리면의 연장 방향에 대해 균일도가 좋지 않은 문제가 있다. 즉，유도 코일에 의해 생성된 플라즈마는 그 전원 인가 위치 및 접지 위치에 의해，챔버 내부에서 기판의 중앙 영역에 대응하는 영역에서의 플라즈마 밀도와 기판의 에지 영역에 대응하는 영역에서의 플라즈마 밀도 차가 크도록 플라즈마가 형성된다. 다시 말하면，기판의 폭 방향과 대응하는 방향으로 플라즈마 밀도의 공간적 분포를 볼 때，크게는 기판의 중앙 영역과 에지 영역의 플라즈마 밀도의 차이가 크도록 형성된다. 이는 기판 처리면을 세정，식각 또는 증착하는 공정 시에，처리 균일도를 떨어뜨리는 요인이 된다.
또한，종래에는 플라즈마 용량을 높이기 위해，유도 코일로 인가되는 전원 파워를 증가시켰다. 그런데 이러한 방법의 경우，유도 코일이 과도하게 가열되어 열화에 의한 손상이 발생되며, 이에 따라 유도 코일의 성능 또는 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 문제가 발생된다.
한국등록특허공보 제10-0550931호
본 발명은 플라즈마 균일도가 향상된 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 기판면적에서의 플라즈마 밀도 증가가 용이한 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 가지는 챔버; 및 각각이 상기 챔버의 외측 둘레를 감싸도록 권선된 형태이며，상기 챔버의 연장 방향으로 나열 배치된 복수의 유도 코일을 구비하는 코일부;를 포함하고, 상기 복수의 유도 코일은, 상기 챔버 내부에서，상기 기판의 중앙 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 에지형 유도 코일; 및 상기 챔버 내부에서，상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 센터 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 센터형 유도 코일;을 포함한다.
상기 에지형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결된 제 1 전원 공급 단자; 및 상기 센터형 유도 코일의 양 끝단 중，일 단에 연결된 제 2 전원 공급 단자;를 더 포함하고, 상기 에지형 유도 코일의 양 끝단인 일단 및 타단 각각은 접지되고, 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙이 접지된다.
상기 에지형 유도 코일 및 센터형 유도 코일 각각은 교류 전원의 파장 길이의 (1/4)λ 배수이며, 상기 에지형 유도 코일의 길이가 상기 센터형 유도 코일의 길이에 비해 길다.
상기 코일부는, 상기 에지형 유도 코일에 비해，상기 센터형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 센터 강화형이거나, 상기 센터형 유도 코일에 비해，상기 에지형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 에지 강화형이다.
상기 코일부는, 상기 센터형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 센터형 유도 코일이 상기 에지형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 센터 보강형이거나, 상기 에지형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 에지형 유도 코일이 상기 센터형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 에지 보강형이다.
상기 제 1 전원 공급 단자는 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치되고, 상기 제 2 전원 공급 단자는 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치된다.
상기 챔버 외측 둘레를 감싸도록 형성되며，접지된 하우징을 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각은 상기 하우징을 관통하도록 설치되며, 상기 하우징의 외측에 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 타단이 연결되는 진원 공급 부재가 설치된다.
상기 하우징 중，상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각이 관통되는 부위에 설치되어，상기 하우징을 관통하는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 주위를 둘러싸는 절연 부재를 포함한다.
각각의 일단이 상기 에지형 유도 코일의 일단 및 타단에 연결되고，타단이 상기 하우징에 연결된 제 1 접지 단자; 및 일단이 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결되고，타단이 상기 하우징에 연결된다.
상기 제 1 접지 단자가 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치되며, 상기 제 2 접지 단자가 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치된다.
상기 챔버의 일측에는 상기 기판이 이동하는 게이트 홀이 마련되고, 기판 처리 공정 시에 상기 챔버 내부에서 상기 게이트 홀과 대향하도록 위치되며，승하강 가능한 차단 부재를 포함한다.
본 발명의 실시형태들에 따른 코일부에 의하면 플라즈마의 공간적 균일도가향상되며, 이에 따라 기판 처리 균일도가 향상되는 효과가 있다. 또한，복수의 유도 코일을 상하 방향으로 적층 설치함으로써 기판 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며, 이에 따라，기판의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다. 이에，종래와 같이 유도 코일로 인가되는 RF 파워(Power)를 증가시키지 않고도，용이하게 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 RF 파워 증가로 인한 불안정한 플라즈마 형성 및 유도 코일이 과도하게 가열되는 문제를 발생시키지 않으면서 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도
도 2는 플라즈마의 밀도를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 전원 공급부의 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 접지 단자와 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면
도 9는 하부 챔버 내부에서 게이트 홀에 이한 플라즈마의 공간적 불균일을 설명하기 위한 도면
도 10은 제 1 내지 제 4 실험예에 따른 코일부를 이용한 기판 식각 시의 식각 두께를 나타낸 그래프，도 11은 균일도 및 식각율을 나타낸 맵(map)
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중，동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고，도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며，도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것 으로，보다 상세하게는 플라즈마의 공간적 균일도를 향상시키고，플라즈마의 밀도 또는 용량 증가가 용이한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 그리고，실시예에 따른 기판 처리 장치는 보다 구체적으로，전자를 가속시키는 원형(vortex) 전계를 생성하여 처리 기체를 이온화하고，플라즈마 방전을 유지하는 유도 자계를 통해 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 유도 결합 플라즈마(inductively Coupled Plasma; ICP)를 발생시키는 장치로서 형성된 레디칼(radical)등의 플라즈마 상태 물질에 의하여 기판의 표면에서 기판 처리의 목적에 따라 세정，식각되거나 증착되는 등의 기판 처리가 수행되는 장치이다.
이하，도 1 내지 도 9를 참조하여，본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다. 도 2
는 플라즈마의 밀도를 나타낸 그래프이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이고，도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이고，도 6은 제 2 실시예의 변형예에 따른 코일부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 전원 공급부의 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 코일부와 접지 단자와 연결 및 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 하부 챔버 내부에서 게이트 홀에 의한 플라즈마의 공간적 불균일을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면，본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100)의 외측 둘레에 설치된 하우징(200), 각각이 챔버(100)와 하우징(200) 사이에 위치되어，복층으로 이격 배치된 복수의 유도 코일(300a，300b)을 구비하는 코일부(300), 유도 코일(300a，300b)에 전원을 인가하는 제 1 전원 공급부(400)를 포함한다. 또한，기판 처리 장치는 챔버(100) 내에 설치되어，챔버(100) 내부로 기판 처리 공정을 위한 공정가스를 공급하는 공정가스 분사부(600), 챔버(100) 내부에서 공정가스 분사부(600)와 대향 위치되며，공정가스 분사부(600)와 대향하는 면에 기판(S)이 안착 지지되는 기판 지지부(700), 기판 지지부(700)에 전원을 인가하는 제 2 전원 공급부(900), 챔버(100)의 일부에 마련되어，기판(S)의 출입을 위해 개방 또는 폐쇄되는 게이트 홀(111), 챔버(100) 내부에서 기판 지지부(700)와 게이트 홀(111) 사이에 위치되며 승하강이 가능한 셔터(800)를 포함한다.
챔버(100)는 내부에 플라즈마의 생성이 가능하고，기판(S) 처리 공정 예컨대，식각 또는 박막 증착 공정 등을 수행할 수 내부 공간을 가지는 통 형상이다. 실시예에 따른 챔버(100)는 내부에 공정가스 분사부(600)가 설치되는 상부 챔버(110)와，상부 챔버(110)의 하측에 위치하며, 내부에 기판 지지부(700)가 설치되는 하부 챔버(120)를 포함한다. 그리고，상부 챔버(110)와 하우징(200) 사이에서 코일부(300)가 설치된다.
상부 챔버(110)는 내부 공간을 가지는 통 형상이며，예컨대，그 횡단면의 형상이 원형인 형상일 수 있다. 물론 상부 챔버(110)의 형상은 이에 한정되지 않고, 내부 공간을 가지는 다양한 통 형상 예컨대，직사각형，다각형，돔형 또는 실린더형의 통 형상일 수 있다. 이러한，상부 챔버(110)는 사파이어(sapphire), 석영(quartz)，세라믹(ceramic)등의 재질로 제작될 수 있다.
하부 챔버(120)는 상부 챔버(110)의 하측에 설치되는데，그 내부 공간이 상부 챔버(110)의 내부 공간과 연통되도록 설치된다. 이러한 하부 챔버(120)는 금속，세라믹，유리，폴리머 및 합성물을 포함하는 다양한 재료로 제조될 수 있고，그 형상은 어느 하나에 한정되지 않고，내부공간을 가지는 다양한 통 형상 예컨대, 직사각형，돔형，실린더형 등 다양한 통 형상으로 구성될 수 있다.
공정가스 분사부(600)는 상부 챔버(110) 내 상측에 위치하도록 설치되어, 기판 처리를 위한 공정가스 예컨대，세정 가스，식각 가스 또는 증착 가스 등을 공급한다. 실시예에 따른 공정가스 분사부(600)는 상부 챔버(110)의 폭 방향으로 복수의 분사홀이 이격되어 나열 형성된 형상 예컨대，샤워헤드일 수 있으며，복수의 분사홀을 통해 공정가스가 기판(S)을 향해 분사된다. 그리고，식각용，세정용 또는 박막 증착용 공정가스와 함께 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 산소(02) 등의 불활성 가스와 반응성 가스가 공급될 수도 있다.
기판 지지부(700)는 하부 챔버(120) 내부에 설치되어，공정가스 분사부(600)와 대향하는 면에 기판(S)을 안치기는 안착대(710)，안착대(710)를 승하강 및 회전중 적어도 하나로 동작시키는 구동부(720)를 포함한다. 안착대(710)에는 RF 전원을 인가하는 제 2 전원 공급부(900)가 연결된다. 그리고，구동부(720)는 그 일단이 안착대(710)에 연결되도록 설치되며, 타단이 하부 챔버(120)의 하측 외부에 위치하도록 설치될 수 있다.
실시예에 따른 기판 처리 장치는 상부 챔버(110)와 하부 챔버(120) 사이에 다른 구조물을 배치하지 않고，상부 챔버(110)의 하측과 하부 챔버(120)의 상측이 상호 연통된 형태이다. 하지만，이에 한정되지 않고，공정가스 분사부(600)와 기판 지지부(700) 사이 즉，상부 챔버(110)와 하부 챔버(120) 사이에 분배판(미도시)이 더 설치될 수 있다. 분배판은 개구 형태의 복수의 홀이 상호 이격 설치된 형상으로，상술한 공정가스 분사부(600)와 유사한 형상일 수 있다. 그리고 분배판의 복수의 홀을 통해 상부 챔버(110) 내 플라즈마 및 공정가스가 통과되며，이에 따라 하부 챔버(120) 내에서 플라즈마 및 공정가스가 균일하게 분포될 수 있다.
하우징(200)은 내부 공간을 가지는 통 형상으로，그 내부에 상부 챔버(110)가 수용되도록 설치된다. 이때，적어도 하우징(200) 내 측벽이 상부 챔버(110)의 외주면의 측벽과 이격되도록 설치된다. 이에 하우징(200)과 상부 챔버(110)사이에 이격 공간이 마련되며，이 공간에 후술되는 코일부(300)가 설치된다. 실시예에 따른 하우징(200)은 도전성의 재료 예컨대，금속을 포함하는 재료로 형성되며，접지 된다.
코일부(300)는 챔버(100) 내부에 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 수단으로，복층 또는 다단으로 설치된 복수의 유도 코일(300a，300b)을 포함한다. 복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 상부 챔버(110)의 외부에서，상기 상부 챔버(110)의 외측 둘레를 감싸도록 설치된다. 보다 구체적으로 설명하면，유도 코일(300a, 300b)은 상부 챔버(110)의 외측 측벽과，하우징(200) 내 측벽 사이의 이격 공간에 위치하며，상부 챔버(1l0)의 외부 측벽을 둘러싸도록 설치된다. 그리고，복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 라인(line) 형상의 와이어(wire)가 상부 챔버(110)의 외측 둘레를 따라 감듯이 올라가거나 내려가도록 형성된다. 즉，복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 라인(line) 형상의 와이어가 상부 챔버(110)의 외측 둘레를 감으면서，상부 챔버(110)의 상측 또는 하측 방향으로 연장되도록 형성된 나선형이다. 또한，유도 코일(300a, 300b)이 권선하면서 상하 방향으로 연장되는데 있어서，코일부(300)의 폭 방향의 일 지점을 중심으로 하여 형성된다. 이에, 폭 방향 중심 위치가 중첩되도록 상하 방향으로 연장 형성된 형태가 된다. 이에, 복수의 유도 코일(300a, 300b) 각각은 라인 형상의 와이어가 상부 챔버(110)와 대응하는 형상으로 감긴 권선 코일이고，감긴 또는 권선된 형상이 상부 챔버(110)와 대응하는 형상 또는 원형일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 코일부(300)는 복수의 유도 코일(300a, 300b)을 포함하고，이들을 복층 즉，상하 방향으로 설치하는데, 복수의 유도 코일(300a, 300b)은 적어도 서로 다른 플라즈마 밀도 분포 특성을 가지는 2가지 타입의 유도 코일(300a, 300b)을 포함한다.
먼저，기판(S)을 기준으로 한 플라즈마 밀도 분포에 대해 설명한다.
처리하고자 하는 기판(S)의 처리면은 공정가스 분사부(600)와 대응하는 일면인 상부면과，측면을 포함할 수 있다. 그리고，기판(S)의 상부면은 폭 방향(또는 직경 방향)의 중심(C)과，상기 중심(C) 주위의 영역인 센터 영역(CA)과，센터 영역(CA)의 외측 영역인 에지 영역(EA1，EA2)으로 구분될 수 있다. 또한，에지 영역은 기판 상부면의 에지 영역(EA1，EA2) 뿐만아니라，기판 측면(EA3，EA4)을 포함할 수 있다. 그리고 이러한 기판(S)은 하부 챔버(120) 내에 설치된 안착대(710) 내에 안착되며, 안착대(710) 및 유도 코일(300a，300b)에 RF 전원이 인가되면，기판(S) 주위에 플라즈마가 생성된다. 즉，공정가스 분사부(600)와 대향하는 기판(S)의 상부면과，기판(S) 측면 주위에 플라즈마가 생성된다.
이때，플라즈마는 도 2에 도시된 바와 같이，기판(S) 에지 영역(EA1，EA2, EA3, EA4)과 대응하는 영역과，기판(S) 센터 영역(CA)과 대응하는 영역 간에 플라즈마 밀도가 다를 수 있다. 예컨대，도 2의 A와 같이，기판(S)의 에지 영역(EA1，EA2, EA3, EA4)과 대응하는 영역의 플라즈마 밀도가 상대적으로 기판(S)의 센터 영역(CA)에 대응하는 영역의 플라즈마 밀도에 비해 높을 수 있으며，이러한 플라즈마 밀도 분포 형태를 '에지형 분포'라 명명한다. 반대로，도 2의 B와 같이, 기판(S)의 센터 영역(CA)과 대응하는 영역의 플라즈마 밀도가 기판(S)의 에지 영역(EA1，EA2, EA3, EA4)에 대응하는 영역에 비해 상대적으로 플라즈마 밀도가 높을 수 있으며, 이러한 플라즈마 밀도 분포 형태를 '센터형 분포'라 명명한다.
이러한 플라즈마의 에지형 분포 및 센터형 분포는 유도 코일(300a，300b)의전원 공급 연결 위치 및 접지 위치에 따라 달라진다.
플라즈마의 에지형 분포는 유도 코일의 연장 방향의 중앙에 RF 전원을 인가하고，양 끝단 즉，일단 및 타단을 접지 연결함으로써 구현한다. 이하에서는 플라즈마 밀도를 에지형 분포로 생성하는 유도 코일을 '에지형 유도 코일(300a)' 이라 명명한다. 또한，플라즈마의 센터형 분포는 유도 코일의 연장 방향의 중앙을 접지연결하고，유도 코일의 일단 및 타단 중 어느 하나 예컨대 일단에 전원을 인가함으로써 구현된다. 이하에서는 플라즈마 밀도를 센터형 분포로 생성하는 유도 코일을 '센터형 유도 코일(300b)' 이라 명명한다.
본 발명에 따른 코일부(300)는 동일한 또는 거의 유사한 형상의 복수의 유도코일(300a，300b)을 포함하는데，전원 인가 위치 및 접지 위치에 따라，적어도 어느 하나의 유도 코일은 에지형 유도 코일(300a)이 되고，적어도 다른 하나는 센터형 유도 코일(300b)이 된다. 이를 다른 말로 하면，본 발명의 실시예에 따른 코일부(300)는 에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일(300b)을 포함하며，에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일(300b)이 복층 또는 다단 구조로 설치된다. 이를 또 다른 말로 설명하면，코일부(300)는 서로 다른 밀도 분포를 가지는 2가지 형태의 유도 코일(300a，300b)이 복층으로 배치된 멀티(Multi) 타입의 코일부이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 코일부(300)가 설치되면，에지형 유도 코일(300a)에 의한 에지형 분포 타입의 플라즈마(도 2의 A)와，센터형 유도 코일(300b)에 의한 센터형 분포 타입의 플라즈마가 생성된다(도 2의 B). 그리고，본 발명에서는 에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일이 복층으로 병렬 배치됨으로써，에지형 분포와 센터형 분포가 융합 또는 합쳐짐에 따라，부족한 영역의 플라즈마 밀도를 채워준다. 즉，에지형 유도 코일(300a)에 의한 플라즈마 형성 영역에 있어서，상대적으로 밀도가 낮은 센터 영역은 센터형 유도 코일에 의한 센터 영역 플라즈마에 의해 보강 또는 보완된다. 반대로，센터형 유도 코일(300b)에 의한 플라즈마 형성 영역에 있어서，상대적으로 밀도가 낮은 에지 영역은 에지형 유도 코일(300a)에 의한 에지 영역 플라즈마에 의해 보강 또는 보완된다. 이러한 상호 보완에 의해 예컨대 도 2의 C와 같이 균일도가 향상된 플라즈마가 생성된다. 즉，하나의 유도 코일이 설치될 때에 비해 센터 영역과 에지 영역 간의 밀도 차이가 줄어들거나，최소화되어，플라즈마 밀도 균일도가 높은 플라즈마가 형성된다. 그리고 플라즈마 균일도 향상은 기판 처리면에 대해 처리 균일도를 높이는 요인이 된다. 또한，본 발명과 같이 복수의 유도 코일(300a，300b)을 상하 방향으로 적층 설치함으로써，기판(S) 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며，이에 따라，기판(S)의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다. 이에，종래와 같이 유도 코일(300a，300b)로 인가되는 RF 파워(Power)를 증가시키지 않고도, 용이하게 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 RF 파워 증가로 인한 불안정한 플라즈마 형성 및 유도 코일이 과도하게 가열되는 문제를 발생시키지 않으면서 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 코일부(300)는 에지형 유도 코일(300a)과 센터형 유도 코일(300b)의 설치 위치에 따라 에지 강화형, 센터 강화형으로 설계할 수 있다. 즉，코일부(300)는 센터형 유도 코일(300b)과 에지형 유도 코일(300a)을 상하 방향으로 배치하는데 있어서，센터형 유도 코일(300b) 및 에지형 유도 코일(300a) 중 상대적으로 기판(S)과 인접한 위치에 어느 타입의 유도 코일이 설치되느냐에 따라 에지 강화형 또는 센터 강화형이 된다.
예컨대，기판(S)이 상부 챔버(110)의 하측에 위치하는 경우，도 3에 도시된 제 1 실시예와 같이，상측에 에지형 유도 코일(300a)이 위치하고，하측에 센터형 유도 코일(300b)이 위치하여, 에지형 유도 코일(300a)에 비해 센터형 유도 코일(300b)이 기판(S)과 인접하여 위치할 때，기판(S)의 센터 영역은 에지형 유도 코일(300a)에 의해 발생된 플라즈마에 비해，인접하여 위치된 센터형 유도 코일(300b)에 의해 발생된 플라즈마의 영향이 상대적으로 크며，이러한 코일부를 센터 강화형 코일부라 한다.
반대로，도 4에 도시된 제 2 실시예와 같이，상측에 센터형 유도 코일(300b)이 위치하고，하측에 에지형 유도 코일(300a)이 위치하여, 센터형 유도 코일(300b)에 비해 에지형 유도 코일(300a)이 기판과 인접하여 위치한 경우，기판(S)의 에지 영역은 센터형 유도 코일(300b)에 의해 발생된 플라즈마에 비해，인접하여 위치된 에지형 유도 코일(300a)에 의해 발생된 플라즈마의 영향이 상대적으로 크며，이러한 코일부를 에지 강화형 코일부라 한다.
상술한 센터 강화형(제 1 실시예) 및 에지 강화형(제 2 실시예) 각각의 코일부는 기판 처리 공정 조건，챔버(100) 내부의 환경에 등에 따라 어느 하나를 선택하여 설치할 수 있다.
그리고, 에지형 유도 코일(300a)의 경우 상술한 바와 같이, 중앙에 전원이 인가되고, 양 끝단이 접지됨에 따라, 에지형 유도 코일(300a)의 중앙 영역을 중심으로 서로 반대 방향의 전위를 형성한다. 이에, 에지형 유도 코일(300a)의 중앙 영역에 전계가 집중되며, 이에 따라 센터형 유도 코일(300b)에 비해 상대적으로 밀도가 높은 플라즈마가 형성된다. 그런데, 플라즈마 밀도가 너무 높을 경우, 기판이 손상되는 문제가 발생될 수 있다. 이에, 플라즈마의 공간적 균일도 향상, 플라즈마 밀도의 증가 및 기판 손상 방지를 모두 위해서는 제 1 실시예와 같이, 기판과 상대적으로 인접한 위치에 센터형 유도 코일이 배치되고, 상기 센터형 유도 코일(300b)에 비해 기판과 멀리 이격 되도록 에지형 유도 코일(300a)이 설치되는 센터 강화형 코일부를 사용하는 것이 바람직하다.
또한，제 1 실시예에 따른 센터 강화형 코일부 또는 제 2 실시예에 따른 에지 강화형 코일부를 설치하였어도，챔버(100) 내부의 환경，온도 등에 따라 균일도가 부족할 수 있다. 이에，예를 들어，플라즈마의 공간적 균일도 향상을 위해，기판(S)의 센터 영역과 대응한 영역에 플라즈마 밀도의 향상이 더 필요한 경우，도 5에 도시된 바와 같이，기판(S)과 인접한 방향으로 센터형 유도 코일(300b)이 연속하여 복수개로 설치되도록 구성하며, 이를 센터 보강형 코일부라 명명한다.
다른 예로，플라즈마의 공간적 균일도 향상을 위해，기판(S)의 에지 영역과 대응한 영역에 플라즈마 밀도의 향상이 더 필요한 경우，도 6에 도시된 바와 같이，기판(S)과 인접한 방향으로 에지형 유도 코일(300a)이 연속하여 복수개로 설치되도록 구성하며, 이를 에지 보강형 코일부라 명명한다.
실시예에 따른 제 1 전원 공급부(400)는 에지형 유도 코일(300a) 및 센터형 유도 코일(300b) 각각으로 교류(RF) 전원을 인가하며，이때 상술한 에지형 유도 코일(300a) 및 센터형 유도 코일(300b) 각각의 길이는 특별히 한정되지는 않으나，교류 전원의 파장 길이의 1/4)λ 배수 예컨대, (1/2)λ, (1/4 )λ, 1λ 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 에지형 유도 코일의 길이가 상기 센터형 유도 코일의 길이에 비해 길다.
제 1 전원 공급부(400)는 코일부(300)에 RF 전원을 인가하는 수단으로서, 실시예에 따른 제 1 전원 공급부(400)는 하우징(200)을 관통하도록 삽입 설치되어, 일단이 에지형 유도 코일(300a)의 중앙에 연결된 전원 공급 단자(이하，제 1 전원 공급 단자)와，하우징(200)을 관통하도록 삽입 설치되어，일단이 센터형 유도 코일(300b)의 중앙에 연결된 전원 공급 단자(이하，제 2 전원 공급 단자(420b))，하우징(200)의 외부에 위치하며, 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a, 420b) 각각의 타단이 연결된 전원 공급 부재(410)를 포함한다.
제 1 전원 공급 단자(420a)는 에지형 유도 코일(300a)에 RF 전원을 인가하는 수단으로서, 일단이 에지형 유도 코일(300a)의 연장 방향 또는 길이의 중앙에 연결되고，타단이 전원 공급 부재(410)와 연결된다. 그리고 제 1 전원 공급 단자(420a)는 에지형 유도 코일(300a)이 권선되는 방향과 교차하는 또는 직교하는 방향(예컨대, 상하 방향)과 나란한 기준선(SL)과 교차，보다 바람직하게는 수직을 이루도록 연장 형성 및 설치되어, 상기 에지형 유도 코일(300a)과 연결된다. 즉，제 1 전원 공급 단자(420a)는 그 연장 방향과 대응하는 단자 연장선(Ll)이 상술한 기준선(SL)과 교차，보다 바람직하게는 수직을 이루도록 설치된다. 실시예에 따른 에지형 유도 코일(300a)은 상부 챔버(10)의 외측 둘레 방향으로 감기면서, 상하 방향으로 연장 형성되므로，에지형 유도 코일(300a)의 상하 연장선과 나란한 또는 평행한 기준선(SL)에 대해 제 1 전원 공급 단자(420a)의 단자 연장선(Ll)이 교차 또는 직교하도록 연장 형성 및 설치된다.
또한，제 1 전원 공급 단자(420a)는 상술한 바와 같이 접지된 하우징(200)을관통하여 에지형 유도 코일(300a)과 연결되는데，제 1 전원 공급 단자(420a)와 하우징(200) 간의 전기적 단락을 위해，하우징(200)을 관통하는 제 1 전원 공급 단자(420a)의 주위를 둘러싸도록 절연성의 절연 부재(이하，제 1 절연 부재(430a))가설치된다. 즉，하우징(200)을 관통하도록 제 1 절연 부재(430a)가 삽입 설치되고，제 1 절연 부재(430a)를 관통하도록 제 1 전원 공급 단자(420a)가 삽입 설치된다.
제 2 전원 공급 단자(420b)는 센터형 유도 코일에 RF 전원을 인가하는 수단으로서，일단이 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향 또는 길이의 중앙에 연결되고，타단이 전원 공급 부재(410)와 연결된다. 이러한 제 2 전원 공급 단자(420b)는 제 1 전원 공급 단자(420a)와 동일한 형상 및 설치 구조를 가진다. 즉，제 2 전원 공급 단자(420b)는 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)과 교차 보다 바람직하게는 수직을 이루도록 연장 형성 및 설치되어 상기 센터형 유도 코일(300b)과 연결된다. 즉，제 2 전원 공급 단자(420b)는 그 연장 방향과 대응하는 단자 연장선(L2)이 상술한 기준선(SL)과 교차，보다 바람직하게는 수직을 이루도록 설치된다. 실시예에 따른 센터형 유도 코일(300b)은 상부 챔버(110)의 외측 둘레 방향으로 감기면서，상하 방향으로 연장 형성되므로，센터형 유도 코일(300b)의 상하 연장선과 나란한 또는 평행한 기준선(SL)에 대해 제 2 전원 공급 단자(420b)의 단자 연장선(L2)이 교차 또는 직교하도록 연장 형성 및 설치된다.
또한，제 2 전원 공급 단자(420b)는 상술한 바와 같이 접지된 하우징(200)을관통하여 센터형 유도 코일(300b)과 연결되는데，제 2 전원 공급 단자(420b)와 하우징(200) 간의 전기적 단락을 위해, 하우징(200)을 관통하는 제 2 전원 공급 단자(420b)의 주위를 둘러싸도록 절연성의 절연 부재(이하，제 2 절연 부재(430b))가설치된다. 즉，하우징(200)을 관통하도록 제 2 절연 부재(430b)가 삽입 설치되고, 제 2 절연 부재(430b)를 관통하도록 제 2 전원 공급 단자(420b)가 삽입 설치된다. 전원 공급 부재(410)는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)로 RF 전원을 인가하는 수단으로서，하우징(200)의 외부에 설치된다. 이를 위해，전원 공급 부재(410)의 일면에는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)의 타단이 연결되고，이면에는 매칭 박스 전원 출력 단자(440)가 연결될 수 있다. 그리고 매칭 박스 전원 출력 단자(440)는 매칭 박스(미도시)와 연결되고，매칭 박스는 RF 전원을 제공하는 전원 발생부(미도시)와 연결된다.
전원 공급 부재(410)는 전기가 흐를 수 있는 도전체로 이루어지며，예를 들어 금속을 포함하는 재료를 이용하여 이루어질 수 있다. 그리고，실시예에 따른 전원 공급 부재(410)는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)의 배치 방향과 대응하는 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 길이가 최소 제 1 전원 공급 단자(420a)와 제 2 전원 공급 단자(420b)간의 이격 거리 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 설명하면，실시예에 따른 전원 공급 부재(410)는 상하 방향으로 연장 형성되며, 그 상하 연장 길이가 적어도 제 1 전원 공급 단자(420a)와 제 2전원 공급 단자(420b) 간의 상하 방향 이격 거리 이상이 되도록 한다. 이는 전원 공급 부재(410)의 일면에 제 1 전원 공급 단자(420a)와 제 2 전원 공급 단자(420b)가 상하 이격되어 동시에 연결될 수 있도록 하기 위함이다.
상술한 바와 같이，본 발명에 따른 제 1 전원 공급부(400)는 에지형 유도 코일(300a) 및 센터형 유도 코일(300b) 각각으로 전원을 인가하는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)가 상기 에지형 유도 코일(300a)및 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)에 대해 수직하는 방향으로 연장 형성 및 연결된다. 이는 하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)로 인한 전자 밀도 왜곡이 발생되지 않거나，줄이거나，최소화시켜, 플라즈마의 공간적 균일도를 향상시키기 위함이다.
만약，전원 공급 부재(410)가 하우징(200)과 상부 챔버(110)사이에 위치되고，여기에 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)가 연결된다면，상하 방향으로 길게 연장된 전원 공급 부재(410)에 의해 전자밀도의 공간적 분포의 차이가 발생된다. 즉，하우징(200)과 상부 챔버(110)사이 공간에서 전원 공급 부재(410) 주위에 전자밀도의 왜곡이 발생되며，이를 공간적 분포로 설명하면，전자밀도의 공간적 분포 형상이 찌그러진 형태가 된다. 그리고 이러한 전자 밀도의 왜곡은 플라즈마의 공간적 분포의 왜곡을 야기시키며，이에 따라 플라즈마가 기판(S)처리면에 대하여 불균일하게 발생되는 원인이 된다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)로 전원을 전달하는 전원 공급 부재(410)를 하우징(200)의 외부에 설치하고，제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420b)가 유도 코일(300a，300b)의 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 연장 설치되도록 한다. 이때，전원 공급 부재(410)는 하우징(200)의 외측에 위치하고 있기 때문에，하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 상기 전원 공급 부재(410)의 상하 연장 방향과，유도 코일(300a，300b)의 상하 연장 방향에서 상호 간섭되지 않는다. 그리고，하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)와 유도 코일(300a, 300b)이 각기 연결되나，제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a, 420b) 각각의 상하 연장 방향과，유도 코일(300a，300b)의 상하 연장 방향에서 상호 간섭되는 영역이 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자(420a，420b)의 일단의 직경만큼으로 적다. 다시 말해，본 발명의 실시예에 따른 전원 공급부(400)는 비교예(전원 공급 부재가 하우징과 상부 챔버 사이에 위치되는 경우)에 비해 하우징(200)과 상부 챔버(110) 사이에서 유도 코일(300a，300b)과 간섭되는 영역이 작다. 따라서 전원 공급부(400)에 의한 플라즈마 왜곡 현상을 줄이거나 최소화시킬 수 있으며，이에 따라 플라즈마의 공간적 균일도가 향상된다.
상술한 바와 같이，에지형 유도 코일(300a)의 중앙에는 상술한 바와 같은 제 1 전원 공급 단자(420a)가 연결되고，도 8에 도시된 바와 같이，양 끝단인 일단 및 타단에는 접지 단자(이하，제 1 접지 단자(500a))가 연결된다. 즉，2개의 제 1 접지 단자(500a)가 마련되어，각각의 일단이 에지형 유도 코일(300a)의 일단 및 타단에 연결되고，타단이 접지된 하우징(200)에 연결된다. 실시예에 따른 제 1 접지 단자(500a)는 에지형 유도 코일(300a)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)에 대해 수직하도록 연장 형성 및 설치되는 것이 바람직하다.
또한，센터형 유도 코일(300b)의 양 끝단 중 어느 하나 예컨대，일단에는 상술한 바와 같은 제 2 전원 공급 단자(420b)가 연결되고，중앙에는 접지 단자(이하，제 2 접지 단자(500b))가 연결된다. 이때，제 2 접지 단자(500b)는 그 일단이 센터형 유도 코일(300b)의 중앙에 연결되고，타단이 접지된 하우징(200)에 연결된다. 실시예에 따른 제 2 접지 단자(500b)는 센터형 유도 코일(300b)의 연장 방향과 나란한 기준선(SL)에 대해 수직하도록 연장 형성 및 설치되는 것이 바람직하다.
도 9를 참조하면，하부 챔버(120)에는 기판(S)이 하부 챔버(120) 내부로 장입되거나，처리가 종료된 기판(S)을 반출하는 게이트 홀(111)이 마련되며, 게이트 홀(111)의 내부와 하부 챔버(120)는 상호 연통되어 있다. 이때 게이트 홀(111)은 통상적으로 하부 챔버(120)로부터 외측 방향으로 더 돌출되도록 마련되는 것이 일반적이다. 이에，게이트 홀(111)이 설치된 하부 챔버(120)의 내부 공간의 형상을 개략적으로 보면，게이트 홀(111)이 위치된 방향에서 외측으로 더 돌출된 또는 외측으로 더 확장된 형상의 내부 공간을 가지게 된다. 이는 하부 챔버(120)의 내부 공간의 형상이 게이트 홀(111)이 위치된 영역에서 공간적 변화가 생김을 의미한다.
이에, 하부 챔버(120)의 내부 공간은 안착대(710)의 폭 방향 중심을 기준으로 양방향이 대칭되는 구조가 아니게 된다. 그리고，이러한 하부 챔버(120) 내부의 비대칭은 플라즈마를 비대칭으로 발생시키는 요인이 된다. 즉，도 9에 도시된 바와 같이, 안착대의 양 방향 중，게이트 홀(111)이 위치하지 않은 영역(도 9에서 좌측)에서의 플라즈마가 형성된 영역에 비해，게이트 홀(111)이 위치된 영역(도 9에서 우측)에서 플라즈마 형성된 영역이 넓다. 이에，플라즈마가 공간적으로 불균일하게 형성되므로，기판(S)처리 불균일을 초래하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 게이트 홀(111)에 인한 영향을 줄이고，이로 인해 플라즈마 불균일 문제를 방지 또는 최소화하기 위하여，하부 챔버(120) 내부에서 게이트 홀(111)과 대응하는 위치에 셔터(800)를 설치한다. 셔터(800)는 하부 챔버(120) 내부에서 안착대(710)와 게이트 홀(111)사이에 마련된 차단 부재(810), 차단 부재(810)를 승하강 시키는 셔터 구동부(820)를 포함한다.
차단 부재(810)는 상술한 바와 같이 안착대(710)와 게이트 홀(111) 사이에 마련되는데，보다 구체적으로는 하부 챔버(120)에서 게이트 홀(111)로 이어지는 영역에서，게이트 홀(111)의 전단에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고，차단 부재(810)는 적어도 게이트 홀(111)의 면적과 동일하거나, 그 보다 큰 면적을 가지도록 형성된다. 셔터 구동부(820)는 차단 부재(810)를 승하강시킬 수 있는 어떠한 수단이 사용되어도 무방하며，예를 들어 모터(motor)와 리니어 엑츄에이터(linear actuator)를 포함하는 수단일 수 있다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여，본 발명의 실시예에 따른 멀티형 코일부에 의한 플라즈마 균일도 향상에 대해 설명한다.
실험을 위하여, 동일 사이즈의 4개의 기판을 마련하고，각각에 동일한 종류의 박막을 동일한 두께로 형성한다. 그리고 제 1 및 제 2 실험예에 따른 코일부와，제 3 실험예에 따른 코일부를 적용하여 각각을 동일한 시간 동안 식각한다. 이때，제 1 실험예는 센터형 유도 코일만을 구비하는 코일부이고，제 2 실험예는 에지형유도 코일만을 구비하는 코일부이다. 그리고，제 3 실험예는 에지형 유도 코일과 센터형 유도 코일을 가지는 구조로，보다 상세하게는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터형 강화 코일부이다.
상술한 제 1 및 제 2 실험예에 따른 코일부 및 제 3 실험예에 따른 코일부를 각각 적용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 식각 처리하였을 때，기판의 영역 또는 위치 별 식각된 두께를 나타내면，예컨대 도 10과 같으며，식각된 두께에 따라 서로 다른 색으로 표현하여 나타낸 것(map)이 도 11 이다. 도 11에서 균일도(%)는 식각된 두께 편차를 의미하는 것으로，그 값(%)이 클수록 균일도가 좋지 않은 것을 의미한다.
이때，폭이 300mm인 기판에 있어서，양 끝단 중 일단을 0mm 지점，타단을 300mm 지점으로 정의한다. 그리고，이때 300mm의 중심인 150mm의 지점이 중심 지점이 된다.
제 1 및 제 2 실험 예에 따른 코일부 및 제 3 실험 예에 따른 코일부 각각에 의해 식각 처리된 기판에 대해서 동일한 영역에서 식각된 두께를 측정하였다. 이는 식각 처리의 두께와 식각 공정 후에 두께 차를 통해 산출할 수 있다.
이때，기판 처리면인 기판의 상부면 중 3개의 영역에 대해 측정하였는데，제 1 영역은 예컨대，100mm 지점 주위의 영역으로서，보다 상세히 설명하면，100mm 지점과，100mm 지점으로부터 일측 및 타측 방향 각각으로 소정거리 이격된 지점까지의 영역일 수 있다. 마찬가지로 제 2 영역은 예를 들어，200mm 지점 주위의 영역으로서, 보다 상세히 설명하면，200mm 지점과，200mm 지점으로부터 일측 및 타측 방향 각각으로 소정거리 이격된 지점까지의 영역일 수 있다. 여기서 제 1 영역 및 제 2 영역은 기판의 센터 영역에 포함하는 영역이다. 마찬가지로 제 3 영역은 기판의 에지 영역에 해당하는 297mm 지점 주위의 영역으로서，보다 상세히 설명하면，297mm 지점과，297mm 지점으로부터 일 측 및 타측 방향 각각으로 소정거리 이격된 지점까지의 영역일 수 있다.
도 10을 참조하면，제 1 실험예의 경우，제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 대략 3000Å 이지만，제 3 영역에서 식각된 두께는 1500Å 로서，제 1 및 제 2 영역에서의 식각된 두께가 제 3 영역에서의 식각된 두께에 비해 두껍고，그 편차가 크다. 그리고 도 11을 보더라도，제 1 실험예의 경우，센터 영역과 에지 영역간의 식각된 두께 편차가 큼을 확인할 수 있으며, 식각된 두께에 대한 균일도(%)가 30.85%로 나쁘다. 이는 제 1 실험예의 경우，센터형 유도 코일만을 구비하는 코일부로서, 기판의 센터 영역의 플라즈마 밀도가 에지 영역에 비해 높고，그 차이가 큰 센터형 분포를 나타내기 때문이다.
또한，제 2 실험예의 경우，제 1 영역에서 식각된 두께는 대략 1200Å 내외，제 2 영역에서 식각된 두께는 1500Å 내외，제 3 영역에서 식각된 두께는 2000Å 이상 3000Å 이하이며，이때，제 3 영역 중 일부 위치에서는 식각된 두께의 최대값이 거의 3000Å 이다. 이렇듯 제 2 실험예의 경우，제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께에 비해 제 3 영역에서 식각된 두께가 두꺼우며，그 편차가 크다. 그리고 도 11을 보면，제 2 실험예의 경우，센터 영역과 에지 영역 간의 식각된 두께 편차가 큼을 확인할 수 있으며, 식각된 두께에 대한 균일도(%)도가 제 1 실험예에 비해 큰 43.22%를 가져, 균일도가 나쁨을 확인할 수 있다. 이는 제 2 실험예의 경우，에지형 유도 코일만을 구비하는 코일부로서，기판의 에지 영역의 플라즈마 밀도가 센터 영역에 비해 높고，그 차이가 큰 에지형 분포를 나타내기 때문이다.
반면，제 3 실험예에 따른 코일부를 이용하여 식각 처리하는 경우，제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 2500Å 내외이고，제 3 영역에서 식각된 두께는 2500Å 내지 4000Å 이다. 그리고 도 11을 참조하면，에지 영역 중 일부 영역을 제외하면，제 1 및 제 2 실험예에 비해 식각된 두께 편차가 작으며，균일도가 향상되었음을 알 수 있다. 여기서，제 3 영역 중 일부 영역(도 1의 D 영역)에서 식각된 두께가 2500Å 초과, 4000Å 이하로 식각되어, 다른 영역에 비해 식각된 두께가 두꺼운데，이는 하부 챔버에 마련된 게이트 홀에 의한 것이다.
따라서，하부 챔버(120)와 게이트 홀(111)사이에 차단 부재(810)를 설치한 후에 동일한 조건으로 식각 공정을 실시하였으며，이것이 도 10의 제 4 실험예이다. 도 10의 제 4 실험예를 보면，제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 대략 2300Å 내외이고，제 3 영역에서 식각된 두께는 2300Å 내지 2500Å 이다. 이로부터, 차단 부재의 설치를 통해 게이트 홀에 의한 플라즈마 불균일 문제가 최소화 되었음을 확인할 수 있다. 또한，제 4 실시예의 경우，제 1 영역，제 2 영역 및 제 3 영역 각각에서 식각된 두께 간의 편차가 제 1 및 제 2 실험예에 비해 현저히 작음을 알 수 있으며(도 10 및 도 11 참조). 균일도(%) 역시 제 1 내지 제 3 실험예에 비해 현저히 작음을 확인할 수 있다. 이로부터，본 발명의 실시예에 따른 코일부를 적용할 경우，플라즈마 균일도가 향상됨을 알 수 있다.
이하에서는 도 12을 참조하여，본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 멀티형 코일부에 의한 플라즈마 균일도 및 균일도 향상에 대해 설명한다.
실험을 위하여, 동일 사이즈의 3개의 기판을 마련하고，각각에 동일한 종류의 박막을 동일한 두께로 형성한다. 그리고 제 1 내지 제 3 실험예에 따른 코일부를 적용하여 각각을 동일한 시간 동안 식각한다. 이때 제 1 실험예는 3 개의 센터형 센터형 유도 코일을 마련하고，이를 상하 방향으로 배치한 코일부이고，제 2 실험예는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터 강화형 코일부이며，제 3 실험예는 제 1 실시예의 변형예에 따른 센터 보강형 코일부이다. 상술한 제 1 내지 제 3 실험예에 따른 코일부 각각 적용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 식각 처리하였을 때 기판의 영역 또는 위치 별 식각된 두께를 나타내면，예컨대 도 12와 같다.
제 1 내지 제 3 실험예에 따라 식각 처리된 기판에 대하여 식각된 두께를 측정하는데，3 개의 기판에 대하여，앞에서 상술한 동일한 영역 제 1 영역，제 2 영역 및 제 3 영역 각각에서 식각된 두께를 측정하였다.
도 12를 참조하면，제 1 실험예의 경우，제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께는 대략 2800Å 이지만，제 3 영역에서 식각된 두께는 1700Å로서，제 1 및 제 2 영역에서의 식각된 두께가 제 3 영역에서의 식각된 두께에 비해 두껍고，그 편차가 상당히 크다. 그러나，제 2 실험예의 경우，제 1 영역 내지 제 3 영역에서 식각된 두께는 대략 2200Å 내외로서，상기 제 1 영역 내지 제 3 영역에서 식각된 두께의 편차가 작다. 즉，기판의 센터 영역과 에지 영역 간의 플라즈마 밀도 균일도가 좋다.
또한，제 3 실험예의 경우，제 1 영역 및 제 2 영역에서 식각된 두께가 대략 2800Å 내외이며，제 3 영역에서 식각된 두께는 대략 2000Å 내지 2800Å 이다. 이러한 제 3 실험예의 식각 두께 결과 편차는 제 1 실험예에 비해 작으며，이를 통해，제 3 실험예 코일부에 따른 플라즈마의 균일도가 제 1 실험예에 비해 좋음을 알 수 있다. 그리고，도 12의 제 1 내지 제 3 실험예 각각의 식각 두께 균일도는 대략 28.6%, 6.4%, 13.8%로서，이를 통해，본 발명의 제 1 실시예(제 2 실험예)및 변형예(제 3 실험예)에 따른 코일부의 사용시에 비교예(제 1 실험예)에 비해 플라즈마 균일도가 좋음을 알 수 있다.
또한，제 1 실시예(제 2 실험예)와 변형예(제 3 실험예)를 비교하면，에지 강화형 코일부인 변형예(제 3 실험예)를 사용할 경우，식각된 두께가 제 1 실시예(제 2 실험예)에 비해 높으며，이를 통해 강화형 코일부인 변형예(제 3 실험예)가 제 1 실시예(제 2 실험예)에 비해 식각 속도，식각율이 높음을 알 수 있다. 이와 같이，본 발명의 실시형태들에 따른 코일부에 의하면，플라즈마의 공간적 균일도가 향상되며，이에 따라 기판 처리 균일도가 향상되는 효과가 있다. 또한，복수의 유도 코일(300a，300b)을 상하 방향으로 적층 설치함으로써, 기판(S) 처리면과 대응하여 형성된 플라즈마 용량이 증가되며，이에 따라，기판(S)의 처리 면적에 따른 플라즈마 밀도가 증가되는 효과가 있다. 이에，종래와 같이 유도 코일(300a，300b)로 인가되는 RF 파워(Power)를 증가시키지 않고도，용이하게 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서 RF 파워 증가로 인한 불안정한 플라즈마 형성 및 유도 코일이 과도하게 가열되는 문제를 발생시키지 않으면서 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다.
100: 챔버
1l0: 상부 챔버 120: 하부 챔버
200: 하우징 300: 코일부
300a: 에지형 유도 코일 300b: 센터형 유도 코일
410: 전원 공급 부재 420a: 제 1 전원 공급 단자
420b: 제 2 전원 공급 단자

Claims (10)

  1. 기판 처리 공간을 가지는 챔버; 및
    각각이 상기 챔버의 외측 둘레를 감싸도록 권선된 형태이며，상기 챔버의 연장 방향으로 나열 배치된 복수의 유도 코일을 구비하는 코일부;
    를 포함하고
    상기 복수의 유도 코일은,
    상기 챔버 내부에서，상기 기판의 중앙 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 에지형 유도 코일; 및
    상기 챔버 내부에서，상기 기판의 에지 영역과 대응하는 영역에 비해 상기 기판의 센터 영역과 대응하는 영역의 밀도가 상대적으로 높도록 플라즈마를 형성하는 센터형 유도 코일;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 l에 있어서，
    상기 에지형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결된 제 1 전원 공급 단자; 및
    상기 센터형 유도 코일의 양 끝단 중，일 단에 연결된 제 2 전원 공급 단자;
    를 더 포함하고,
    상기 에지형 유도 코일의 양 끝단인 일단 및 타단 각각은 접지되고, 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙이 접지된 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 에지형 유도 코일 및 센터형 유도 코일 각각은 교류 전원의 파장 길이의 (1/4)λ 배수이며,
    상기 에지형 유도 코일의 길이가 상기 센터형 유도 코일의 길이에 비해 긴 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서
    상기 코일부는,
    상기 에지형 유도 코일에 비해，상기 센터형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 센터 강화형이거나,
    상기 센터형 유도 코일에 비해，상기 에지형 유도 코일이 상기 기판과 상대적으로 인접하도록 배치된 에지 강화형인 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서，
    상기 코일부는,
    상기 센터형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 센터형 유도 코일이 상기 에지형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 센터 보강형이거나,
    상기 에지형 유도 코일이 복수개로 마련되어, 상기 복수개의 에지형 유도 코일이 상기 센터형 유도 코일에 비해 상기 기판과 인접하도록 연속 배치되는 에지 보강형인 기판 처리 장치.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서
    상기 제 1 전원 공급 단자는 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치되고,
    상기 제 2 전원 공급 단자는 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 대응하는 기준선과 수직한 방향으로 연장 형성되어 설치되는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서，
    상기 챔버 외측 둘레를 감싸도록 형성되며，접지된 하우징을 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각은 상기 하우징을 관통하도록 설치되며,
    상기 하우징의 외측에 상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 타단이 연결되는 진원 공급 부재가 설치된 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서，
    상기 하우징 중，상기 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각이 관통되는 부위에 설치되어，상기 하우징을 관통하는 제 1 및 제 2 전원 공급 단자 각각의 주위를 둘러싸는 절연 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    각각의 일단이 상기 에지형 유도 코일의 일단 및 타단에 연결되고，타단이 상기 하우징에 연결된 제 1 접지 단자; 및
    일단이 상기 센터형 유도 코일의 길이의 중앙에 연결되고，타단이 상기 하우징에 연결된 제 2 접지 단자;
    를 포함하고,
    상기 제 1 접지 단자가 상기 에지형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치되며,
    상기 제 2 접지 단자가 상기 센터형 유도 코일의 연장 방향과 수직을 이루도록 연장되어 설치된 기판 처리 장치.
  10. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 챔버의 일측에는 상기 기판이 이동하는 게이트 홀이 마련되고,
    기판 처리 공정 시에 상기 챔버 내부에서 상기 게이트 홀과 대향하도록 위치되며，승하강 가능한 차단 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
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