KR20180051981A - The plasma generating module and the plasma process apparatus having that - Google Patents

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박우종
정석철
최정수
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인베니아 주식회사
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Abstract

The present invention provides a plasma generating module capable of coping with enlargement of a substrate and ensuring uniformity of a plasma density, and a plasma processing device including the same. The plasma generating module comprises: a high frequency power supply supplying a high frequency power; an antenna capable of generating plasma toward a process space based on the high frequency power; and a non-magnetic body located between the process space and the antenna. The antenna differs in the height from the non-magnetic body depending on a region which is set so that the plasma density generated in the process space is uniform. Therefore, the substrate can be enlarged and the more uniform plasma can be generated, thereby manufacturing the high quality substrate.

Description

플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치{THE PLASMA GENERATING MODULE AND THE PLASMA PROCESS APPARATUS HAVING THAT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a plasma generating module and a plasma processing apparatus including the plasma generating module.

본 발명은 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판이 배치되는 공정공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating module and a plasma processing apparatus including the plasma generating module, and more particularly, to a plasma generating module for generating a plasma in a process space in which a substrate is disposed, and a plasma processing apparatus including the same.

일반적으로 플라즈마 처리장치는 플라즈마를 기반으로 기판을 처리하는 장치를 의미한다. 플라즈마 처리장치는 증착, 식각 또는 이온 주입 등 다양한 방식으로 기판의 처리를 수행한다. 특히, 최근에는 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있는 유도 결합 플라즈마 처리장치에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.Generally, a plasma processing apparatus refers to a plasma processing apparatus for processing a substrate. The plasma processing apparatus performs processing of the substrate by various methods such as vapor deposition, etching, or ion implantation. Particularly, in recent years, research and development of an inductively coupled plasma processing apparatus capable of obtaining a high density plasma has been actively conducted.

유도결합 플라즈마 처리장치에 대한 종래 기술은 이미 "대한민국 공개특허공보 제2016-0068254호(플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치, 2016.06.15.)"에 의해 공개된 바 있다. 상기 공개발명은 기판이 배치된 챔버 내부에 유도결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생모듈을 포함한다. 여기서, 플라즈마 발생모듈은 기판의 대형화에 대응 가능하도록 복수 개의 안테나 및 복수 개의 안테나 각각에 대응되도록 배치되는 유전체 윈도우를 포함한다. The prior art for an inductively coupled plasma processing apparatus has already been disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0068254 (Plasma Generating Module and Plasma Processing Apparatus Including the Same, June, 2016). The disclosed invention includes a plasma generating module for generating inductively coupled plasma in a chamber in which a substrate is disposed. Here, the plasma generating module includes a plurality of antennas and a dielectric window arranged to correspond to each of the plurality of antennas so as to cope with the enlargement of the substrate.

다만, 종래의 플라즈마 발생모듈은 안테나 하부에 배치되는 유전체 윈도우의 낮은 강도로 인해 대형화에 어려움이 있었다. 또한, 종래의 플라즈마 발생모듈은 기판의 중앙영역과, 가장자리영역에서 발생되는 플라즈마의 밀도 차이로 인해 기판 처리의 균일성이 저하되는 문제점이 있었다. However, the conventional plasma generating module has difficulty in enlarging due to the low strength of the dielectric window disposed under the antenna. In addition, the plasma generation module of the related art has a problem that the uniformity of the substrate processing is lowered due to the density difference of the plasma generated in the central region and the edge region of the substrate.

대한민국 공개특허공보 제2016-0068254호(플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치, 2016.06.15.)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0068254 (Plasma Generating Module and Plasma Processing Apparatus Including the Same, June 26, 2015)

본 발명의 목적은 기판 대형화에 대응 가능한 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a plasma generating module capable of coping with the enlargement of a substrate and a plasma processing apparatus including the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은 플라즈마 밀도의 균일성이 확보되는 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a plasma generating module and a plasma processing apparatus including the plasma generating module, in which uniformity of plasma density is ensured.

본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈은 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 및 상기 고주파 전력을 기반으로 공정공간을 향해 플라즈마를 발생시킬 수 있는 안테나 및 상기 공정공간과 상기 안테나 사이에 배치되는 비자성체를 포함하고, 상기 안테나는 상기 공정공간에서 발생되는 상기 플라즈마의 밀도가 균일하도록 상기 비자성체로부터의 높이가 설정된 영역별로 상이하다.The plasma generating module according to the present invention includes a high frequency power source for supplying high frequency power, an antenna capable of generating plasma toward the processing space based on the high frequency power, and a nonmagnetic material disposed between the processing space and the antenna, The antenna differs in height from the non-magnetic body in an area where the density of the plasma generated in the processing space is uniform.

상기 안테나는 상기 비자성체의 중앙영역 상부에 배치되는 제1 안테나 및 상기 비자성체의 가장자리영역 상부에 배치되는 제2 안테나를 포함하고, 상기 비자성체는 상기 비자성체를 구획하여 상기 비자성체가 중앙영역에 배치되는 제1 윈도우 및 가장자리영역에 배치되는 제2 윈도우로 분리되도록 하는 프레임을 포함할 수 있다.Wherein the antenna includes a first antenna disposed above a central region of the nonmagnetic body and a second antenna disposed above the edge region of the nonmagnetic body, the nonmagnetic body defining the nonmagnetic body such that the non- And a second window disposed in an edge area of the first window.

상기 제1 및 제2 윈도우는 상호 동일한 두께로 갖도록 마련되고, 상기 제1 안테나와 상기 제1 윈도우의 거리는 상기 제2 안테나와 상기 제2 위도우의 거리보다 멀 수 있다.The first and second windows may have the same thickness, and the distance between the first antenna and the first window may be greater than the distance between the second antenna and the second window.

상기 제1 및 제2 안테나는 상호 동일한 높이를 갖도록 배치되고, 상기 제1 윈도우의 두께는 상기 제2 윈도우의 두께보다 얇을 수 있다.The first and second antennas may be disposed to have the same height, and the thickness of the first window may be smaller than the thickness of the second window.

상기 프레임은 상기 제1 및 제2 윈도우가 상호 절연되도록 할 수 있다.The frame may allow the first and second windows to be insulated from each other.

상기 프레임은 외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와, 상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함할 수 있다.The frame may include a gas supply part forming a space through which a process gas supplied from the outside is diffused, and a gas discharge hole through which the process gas is discharged into the process space.

상기 비자성체는 내부에 중공을 가질 수 있다.The non-magnetic body may have a hollow inside.

상기 비자성체는 외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와, 상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함할 수 있다.The nonmagnetic body may include a gas supply part for forming a space through which a process gas supplied from the outside is diffused, and a gas discharge hole for discharging the process gas into the process space.

상기 플라즈마 발생모듈은 상기 공정공간에 마주하는 상기 비자성체의 저면에 인접하도록 배치되는 보호 플레이트를 더 포함할 수 있다.The plasma generating module may further include a protection plate disposed adjacent to a bottom surface of the nonmagnetic body facing the process space.

상기 보호 플레이트는 메탈 재질로 마련될 수 있다.The protection plate may be made of a metal material.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 기판의 공정공간을 형성하는 챔버 및 상기 공정공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생모듈을 포함하고, 상기 플라즈마 발생모듈은 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 및 상기 고주파 전력을 기반으로 상기 공정공간을 향해 플라즈마를 발생시킬 수 있는 안테나 및 상기 공정공간과 상기 안테나 사이에 배치되는 비자성체를 포함하며, 상기 안테나는 상기 공정공간에서 발생되는 상기 플라즈마의 밀도가 균일하도록 상기 비자성체로부터의 높이가 설정된 영역별로 상이하다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus including a chamber for forming a process space of a substrate, and a plasma generation module for generating plasma in the process space, wherein the plasma generation module includes a high frequency power supply for supplying high frequency power, And a non-magnetic substance disposed between the process space and the antenna, wherein the antenna is disposed between the process space and the antenna so that the density of the plasma generated in the process space is uniform, The height from the adult differs depending on the set area.

상기 안테나는 상기 비자성체의 중앙영역 상부에 배치되는 제1 안테나 및 상기 비자성체의 가장자리영역 상부에 배치되는 제2 안테나를 포함하고, 상기 비자성체는 상기 비자성체를 구획하여 상기 비자성체가 중앙영역에 배치되는 제1 윈도우 및 가장자리영역에 배치되는 제2 윈도우로 분리되도록 하는 프레임을 포함할 수 있다.Wherein the antenna includes a first antenna disposed above a central region of the nonmagnetic body and a second antenna disposed above the edge region of the nonmagnetic body, the nonmagnetic body defining the nonmagnetic body such that the non- And a second window disposed in an edge area of the first window.

상기 제1 및 제2 윈도우은 상호 동일한 두께로 갖도록 마련되고, 상기 제1 안테나와 상기 제1 윈도우의 거리는 상기 제2 안테나와 상기 제2 위도우의 거리보다 멀 수 있다.The first and second windows may have the same thickness and the distance between the first antenna and the first window may be greater than the distance between the second antenna and the second window.

상기 제1 및 제2 안테나는 상호 동일한 높이를 갖도록 배치되고, 상기 제1 윈도우의 두께는 상기 제2 윈도우의 두께보다 얇을 수 있다.The first and second antennas may be disposed to have the same height, and the thickness of the first window may be smaller than the thickness of the second window.

상기 프레임은 상기 제1 및 제2 윈도우가 상호 절연되도록 할 수 있다.The frame may allow the first and second windows to be insulated from each other.

상기 프레임은 외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와, 상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함할 수 있다.The frame may include a gas supply part forming a space through which a process gas supplied from the outside is diffused, and a gas discharge hole through which the process gas is discharged into the process space.

상기 비자성체는 내부에 중공을 가질 수 있다.The non-magnetic body may have a hollow inside.

상기 비자성체는 외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와, 상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함할 수 있다.The nonmagnetic body may include a gas supply part for forming a space through which a process gas supplied from the outside is diffused, and a gas discharge hole for discharging the process gas into the process space.

상기 플라즈마 처리장치는 상기 공정공간에 마주하는 상기 비자성체의 저면에 인접하도록 배치되는 보호 플레이트를 더 포함할 수 있다.The plasma processing apparatus may further include a protection plate disposed adjacent to a bottom surface of the non-magnetic body facing the processing space.

상기 보호 플레이트는 메탈 재질로 마련될 수 있다.The protection plate may be made of a metal material.

본 발명에 따른 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치는 대형 기판의 처리가 가능하고, 보다 균일한 플라즈마 생성이 가능하여 양질의 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.The plasma generating module and the plasma processing apparatus including the plasma generating module according to the present invention are capable of processing a large-sized substrate, and more uniform plasma can be generated, thereby producing a high-quality substrate.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other technical effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이고,
도 2는 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈을 나타낸 단면도이고,
도 3은 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈을 나타낸 단면도이고,
도 4는 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈을 나타낸 단면도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 메탈윈도우를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to a first embodiment,
2 is a cross-sectional view of the plasma generating module according to the first embodiment,
3 is a cross-sectional view of the plasma generating module according to the second embodiment,
4 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating module according to a third embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a metal window of the plasma generating module according to the third embodiment.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be implemented in various forms, and the present embodiments are not intended to be exhaustive or to limit the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know completely. The shape and the like of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings.

도 1은 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈을 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a plasma processing apparatus according to a first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating module according to a first embodiment.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1실시예에 따른 플라즈마 처리장치(100, 이하, 처리장치라 칭한다.)는 챔버(110)를 포함한다.1 and 2, a plasma processing apparatus 100 (hereinafter, referred to as a processing chamber) according to the first embodiment includes a chamber 110.

챔버(110)는 처리장치(100)의 외형을 형성한다. 여기서, 챔버(110)는 내부에 기판(S)을 처리하기 위한 공정공간을 형성한다. 챔버(110)는 내벽이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 마련될 수 있다. The chamber 110 forms the contour of the processing apparatus 100. Here, the chamber 110 forms a processing space for processing the substrate S therein. The chamber 110 may be formed of aluminum whose inner wall is anodized.

그리고 챔버(110)의 일측에는 기판(S)이 반입 및 반출되는 경로를 형성하는 게이트 밸브(111)가 장착될 수 있다. 다만, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일 실시예로 하부챔버, 및 하부챔버로부터 승강되는 상부챔버로 분리되어 기판(S)의 반입 및 반출 경로를 형성할 수 있다.A gate valve 111 may be mounted on one side of the chamber 110 to form a path through which the substrate S is carried in and out. However, this embodiment may be divided into a lower chamber and an upper chamber which is lifted and lowered from the lower chamber, to form a carry-in and carry-out path of the substrate S.

한편, 챔버(110) 내부에는 기판(S)을 지지하는 스테이지(113)가 배치된다. 스테이지(113)는 챔버(110) 내부 하부에 배치되며 바이어스용 고주파 전원(P1)이 연결될 수 있다. 여기서, 스테이지(113)에는 기판의 온도를 제어하기 위한 히터, 또는 쿨러 등이 장착될 수 있다. 또한, 스테이지(113)는 스테이지 지지부(113a)에 지지될 수 있다. 여기서, 스테이지 지지부(113a)는 도시되지 않았지만 챔버(110) 외부로 연장되어 스테이지(113)가 챔버(110) 내부에서 승강되도록 할 수 있다.Meanwhile, a stage 113 supporting the substrate S is disposed inside the chamber 110. The stage 113 is disposed under the chamber 110 and can be connected to a bias high-frequency power supply P1. Here, a heater or a cooler for controlling the temperature of the substrate may be mounted on the stage 113. Further, the stage 113 can be supported by the stage support portion 113a. Here, although not shown, the stage support 113a may extend outside the chamber 110 to allow the stage 113 to be moved up and down within the chamber 110. [

한편, 챔버(110) 상부영역에는 플라즈마 발생모듈(200)이 배치된다. 플라즈마 발생모듈(200)은 안테나(210)를 포함한다. Meanwhile, a plasma generating module 200 is disposed in an upper region of the chamber 110. The plasma generation module 200 includes an antenna 210.

안테나(210)는 챔버(110) 내부 상부영역에 배치될 수 있다. 여기서, 안테나(210)에는 고주파 전력을 인가하는 고주파전원(P2)이 연결되며, 외부에 접지된 상태일 수 있다. 그리고 안테나(210)와 고주파전원(P2) 사이에는 임피던스 정합을 수행하는 정합기(A)가 마련된다. 안테나(210)는 고주파전력을 기반으로 챔버(110) 내부에 유도전계를 형성한다. The antenna 210 may be disposed in an upper area inside the chamber 110. Here, the antenna 210 may be connected to a high frequency power source P2 for applying high frequency power and may be grounded to the outside. A matching device A for performing impedance matching is provided between the antenna 210 and the high frequency power source P2. The antenna 210 forms an induction field inside the chamber 110 based on the high-frequency power.

한편, 안테나(210) 하측에는 비자성체인 메탈윈도우(230)가 배치된다. 메탈윈도우(230)는 안테나(210)와 스테이지(113) 사이에서 챔버(110)와 절연된 상태로 배치된다. 이에, 메탈윈도우(230) 상부에는 안테나실(10)이 형성되고 하부에는 공정영역, 즉 공정실(30)이 형성될 수 있다. 여기서, 메탈윈도우(230)는 비자성체이며 도전성을 갖는 재질로 마련되며, 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 재질로 마련될 수 있다.On the other hand, a metal window 230, which is a non-magnetic material, is disposed below the antenna 210. The metal window 230 is disposed between the antenna 210 and the stage 113 so as to be insulated from the chamber 110. An antenna chamber 10 may be formed on the metal window 230 and a process region 30 may be formed on the lower portion of the metal window 230. Here, the metal window 230 is made of a non-magnetic material having electrical conductivity, and may be made of, for example, aluminum or aluminum.

이러한 메탈윈도우(230)는 안테나(210)에 고주파전력이 인가될 경우에 공정실(30)에 유도전계가 형성되도록 한다. 예컨대, 안테나(210)에 고주파전력이 인가될 경우 챔버(110)와 절연된 메탈윈도우(230)에는 와전류 루프가 형성된다. 즉, 메탈윈도우(230)의 상부면에는 와전류가 형성되고, 와전류는 메탈윈도우(230) 표면을 따라 맴돌며 와전류 루프를 형성한다. 여기서, 메탈윈도우(230)의 하부면, 즉 기판(S)에 마주하는 면에 형성되는 전류는 공정실(30) 내부에 유도전계가 형성되도록 할 수 있다.The metal window 230 allows the induction field to be formed in the process chamber 30 when high frequency power is applied to the antenna 210. For example, when high frequency power is applied to the antenna 210, an eddy current loop is formed in the metal window 230 insulated from the chamber 110. In other words, an eddy current is formed on the upper surface of the metal window 230, and the eddy current hobbles along the surface of the metal window 230 to form an eddy current loop. Here, the current formed on the lower surface of the metal window 230, that is, the surface facing the substrate S, may induce an induction field in the process chamber 30. [

한편, 메탈윈도우(230)는 리드 프레임(250)에 의해 챔버(110)에 지지될 수 있다. 리드 프레임(250)은 메탈윈도우(230)의 테두리영역을 지지한다. 여기서, 리드 프레임(250)은 유전체로 마련되어 메탈윈도우(230)와 챔버(110)가 상호 절연되도록 할 수 있다. 또한, 리드 프레임(250)은 메탈윈도우(230)를 복수 개로 분리시킬 수 있다. 예컨대, 리드 프레임(250)은 격자형태로 마련될 수 있으며, 격자공간 각각에는 메탈윈도우(230)가 배치될 수 있다.Meanwhile, the metal window 230 may be supported by the chamber 110 by the lead frame 250. The lead frame 250 supports the edge region of the metal window 230. Here, the lead frame 250 may be formed of a dielectric material so that the metal window 230 and the chamber 110 are insulated from each other. In addition, the lead frame 250 can separate the metal window 230 into a plurality of metal windows 230. For example, the lead frame 250 may be provided in a lattice shape, and a metal window 230 may be disposed in each of the lattice spaces.

이러한 리드 프레임(250)은 내부 중공을 갖도록 마련될 수 있으며, 챔버(110) 외부에 배치된 가스공급유닛(50)과 연결될 수 있다. 이에, 리드 프레임(250)은 공정실(30) 내부에 공정가스가 유입되도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 리드 프레임(250)은 가스 공급부(251) 및 가스 토출공(253)을 포함할 수 있다.The lead frame 250 may be provided with an internal hollow and may be connected to a gas supply unit 50 disposed outside the chamber 110. Accordingly, the lead frame 250 can allow the process gas to flow into the process chamber 30. [ More specifically, the lead frame 250 may include a gas supply part 251 and a gas discharge hole 253. [

가스 공급부(251)는 리드 프레임(250)의 외형이 형성되도록 한다. 여기서, 가스 공급부(251)는 가스공급유닛(50)과 연결되어, 가스공급유닛(50)으로부터 공정가스가 유입된다. 이에, 가스 공급부(251) 내부에서는 공정가스가 1차적으로 확산되고, 공정가스는 가스 공급부(251) 바닥면에 형성된 가스 토출공(253)을 통해 공정실(30)로 토출될 수 있다.The gas supply unit 251 allows the outer shape of the lead frame 250 to be formed. Here, the gas supply unit 251 is connected to the gas supply unit 50, and the process gas flows from the gas supply unit 50. Thus, the process gas is primarily diffused in the gas supply unit 251, and the process gas can be discharged to the process chamber 30 through the gas discharge hole 253 formed on the bottom surface of the gas supply unit 251.

한편, 리드 프레임(250)에 의해 분리된 복수 개의 메탈윈도우(230) 각각의 상부에 배치되는 안테나(210)들은 상호 높이가 상이할 수 있다. Meanwhile, the antennas 210 disposed above the plurality of metal windows 230 separated by the lead frame 250 may have different heights.

예컨대, 메탈윈도우(230)는 스테이지(113)의 중앙영역에 대응되도록 배치되는 제1 메탈윈도우(231) 및 스테이지(113)의 가장자리영역에 대응되도록 배치되는 제2 메탈윈도우(233)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 메탈윈도우(231, 233)는 동일한 두께를 갖도록 마련되어 상부면과 하부면이 상호 동일 선상에 배치될 수 있다. For example, the metal window 230 may include a first metal window 231 disposed to correspond to a central region of the stage 113 and a second metal window 233 disposed to correspond to an edge region of the stage 113 . Here, the first and second metal windows 231 and 233 are provided to have the same thickness so that the upper surface and the lower surface can be arranged on the same line.

이때, 제1 메탈윈도우(231) 상부에 배치되는 안테나(이하, 제1 안테나라 칭한다.)와, 제2 메탈윈도우(233) 상부에 배치되는 안테나(이하, 제2 안테나라 칭한다.)는 메탈윈도우(230)로부터의 높이가 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 안테나(211)와 제1 메탈윈도우(231) 간의 거리(D1)는 제2 안테나(213)와 제2 메탈윈도우(233) 간의 거리(D2)보다 멀게 형성될 수 있다. An antenna (hereinafter, referred to as a first antenna) disposed on the first metal window 231 and an antenna disposed on the second metal window 233 (hereinafter referred to as a second antenna) The height from the window 230 may be different. For example, the distance D1 between the first antenna 211 and the first metal window 231 may be greater than the distance D2 between the second antenna 213 and the second metal window 233.

이에, 제1 메탈윈도우(231)와 제2 메탈윈도우(233)를 기반으로 공정실(30) 내부에 플라즈마를 발생시킬 경우에 제1 메탈윈도우(231) 하부에 형성되는 플라즈마 밀도보다 제2 메탈윈도우(233) 하부에 형성되는 플라즈마 밀도가 높게 형성된다. When the plasma is generated in the process chamber 30 based on the first metal window 231 and the second metal window 233, the second metal window 231 may have a plasma density lower than the plasma density formed below the first metal window 231, The plasma density formed under the window 233 is formed to be high.

즉, 종래의 안테나의 경우 기판(S)의 중앙영역과 가장자리영역에서 발생되는 플라즈마 밀도가 상이하며, 특히 가장자리의 플라즈마 밀도가 상대적으로 중앙의 플라즈마 밀도보다 떨어져 기판(S)의 균일한 처리가 어려운 문제점이 있었다. 그러나 본 실시에서는 제1 안테나(211)와 제1 메탈윈도우(231)의 간격과, 제2 안테나(213)와 제2 메탈윈도우(233)의 간격을 상이하게 하여 기판(S)의 중앙영역과 가장자리영역에서 발생되는 플라즈마 밀도가 균일하도록 할 수 있다. That is, in the case of the conventional antenna, the plasma density generated at the central region and the edge region of the substrate S are different from each other. Particularly, the plasma density at the edge is less than the plasma density at the center, There was a problem. However, in this embodiment, the distance between the first antenna 211 and the first metal window 231 and the distance between the second antenna 213 and the second metal window 233 are different from each other, The plasma density generated in the edge region can be made uniform.

한편, 메탈윈도우(230) 상부에는 안테나 지지부(240)가 배치된다. 안테나 지지부(240)는 절연체로 마련되어, 안테나(210)의 하부면을 지지한다. 이에, 안테나 지지부(240)는 복수 개의 메탈윈도우(230) 상부에 각각 배치되는 안테나(210)가 메탈윈도우(230)로부터 절연된 상태로 이격되도록 할 수 있다.An antenna support 240 is disposed on the metal window 230. The antenna support portion 240 is provided as an insulator to support the lower surface of the antenna 210. Accordingly, the antenna supporting part 240 may be spaced apart from the metal window 230 in a state insulated from the antenna 210 disposed on the plurality of metal windows 230.

그리고 플라즈마 발생모듈(200)의 하부면, 즉 메탈윈도우(230)와 리드 프레임(250) 저면에는 보호플레이트(270)가 장착된다. 보호플레이트(270)는 가스 토출공(253)에 연통되는 가스 분사홀(271)이 형성되어 공정가스가 공정실(30) 내부로 유입되도록 할 수 있다. 이러한 보호플레이트(270)는 메탈 재질 또는 유전체로 마련될 수 있으며, 볼팅 등과 같은 체결 방법에 의해 메탈윈도우(230)와 리드 프레임(250) 저면으로부터 탈착 가능하게 마련될 수 있다.A protection plate 270 is mounted on the lower surface of the plasma generation module 200, that is, the bottom surface of the metal window 230 and the lead frame 250. The protection plate 270 may be formed with a gas injection hole 271 communicating with the gas discharge hole 253 to allow the process gas to flow into the process chamber 30. The protection plate 270 may be formed of a metal material or a dielectric material and may be detachably attached to the bottom surface of the lead frame 250 and the metal window 230 by a fastening method such as bolting.

이에, 보호플레이트(270)는 공정실(30) 내부에서 발생되는 유도결합 플라즈마에 의해 메탈윈도우(230)와 리드 프레임(250)이 훼손되는 것을 저지할 수 있으며, 바람직하게 챔버(110)에 접촉되지 않도록 마련될 수 있다. 다만, 보호플레이트(270)의 측면과, 챔버(110) 내벽 사이에 절연체를 삽입하여 보호플레이트(270)와 챔버(110)를 절연시키는 실시예도 가능할 수 있다. The protective plate 270 may prevent the metal window 230 and the lead frame 250 from being damaged by inductively coupled plasma generated in the process chamber 30, . However, it is also possible to insulate the protection plate 270 and the chamber 110 by inserting an insulator between the side surface of the protection plate 270 and the inner wall of the chamber 110.

한편, 이하에서는 본 실시예 따른 플라즈마 발생모듈의 다양한 실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 다만, 상술된 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 동일한 참조부호를 부여하여 설명하도록 한다.Hereinafter, various embodiments of the plasma generating module according to the present embodiment will be described in detail. However, the above-described components will not be described in detail and will be denoted by the same reference numerals.

도 3은 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating module according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈(200)은 메탈윈도우(230) 각각의 상부에 배치되는 안테나(210)들의 상호 높이가 동일할 수 있다. 즉, 제1 메탈윈도우(231) 상측에 배치되는 제1 안테나(211)와 제2메탈윈도우(230) 상측에 배치되는 제2 안테나(213)는 상호 동일 선상에 배치될 수 있다. As shown in FIG. 3, in the plasma generating module 200 according to the second embodiment, the mutual heights of the antennas 210 disposed on each of the metal windows 230 may be the same. That is, the first antenna 211 disposed on the first metal window 231 and the second antenna 213 disposed on the second metal window 230 may be disposed on the same line.

여기서, 제1 안테나(211)와 제2 안테나(213)가 동일 선상에 배치될 경우, 제1 메탈윈도우(231)와 제2 메탈윈도우(233)의 두께는 상이하게 형성될 수 있다. 즉, 제1 메탈윈도우(231)의 두께가 제2 메탈윈도우(233)의 두께보다 얇게 형성되어, 제1 안테나(211)와 제1 메탈윈도우(231) 간의 거리(D1)가 제2 안테나(213)와 제2 메탈윈도우(233) 간의 거리(D2)보다 멀게 형성될 수 있다. Here, when the first antenna 211 and the second antenna 213 are disposed on the same line, the thicknesses of the first metal window 231 and the second metal window 233 may be different. That is, the first metal window 231 is formed to be thinner than the second metal window 233 so that the distance D1 between the first antenna 211 and the first metal window 231 is smaller than the thickness of the second antenna 233, 213) and the second metal window (233).

이에, 제1 메탈윈도우(231)와 제2 메탈윈도우(233)를 기반으로 공정실(30) 내부에 플라즈마를 발생시킬 경우에 제1 메탈윈도우(231) 하부에 형성되는 플라즈마 밀도보다 제2 메탈윈도우(233) 하부에 형성되는 플라즈마 밀도가 높게 형성된다. 이에, 종래의 중앙영역과 가장자리영역에서 발생되는 플라즈마의 밀도차가 해결되며, 균일한 플라즈마 밀도에 의해 양질의 기판(S)을 제조할 수 있는 이점이 있다. When the plasma is generated in the process chamber 30 based on the first metal window 231 and the second metal window 233, the second metal window 231 may have a plasma density lower than the plasma density formed below the first metal window 231, The plasma density formed under the window 233 is formed to be high. Accordingly, there is an advantage in that the density difference of the plasma generated in the conventional central region and the edge region is solved, and the substrate S of good quality can be manufactured by the uniform plasma density.

도 4는 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈을 나타낸 단면도이고, 도 5는 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈의 메탈윈도우를 나타낸 단면도이다. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating module according to a third embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a metal window of the plasma generating module according to the third embodiment.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 플라즈마 발생모듈(200)은 메탈윈도우(230)가 내부 중공을 가질 수 있으며, 메탈윈도우(230)가 가스 공급경로를 형성할 수 있다. 예컨대, 내부 중공을 갖는 메탈윈도우(230)는 가스 공급부(230a) 및 가스 토출공(230c)을 포함할 수 있다.3 and 4, the plasma generating module 200 according to the third embodiment has a structure in which the metal window 230 can have an internal hollow, and the metal window 230 can form a gas supply path have. For example, the metal window 230 having an internal hollow may include a gas supply portion 230a and a gas discharge hole 230c.

가스 공급부(230a)는 메탈윈도우(230)의 외형이 형성되도록 한다. 여기서, 가스 공급부(230a)는 가스공급유닛(50)과 연결되어, 가스공급유닛(50)으로부터 공정가스가 유입된다. 이에, 가스 공급부(230a) 내부에서는 공정가스가 1차적으로 확산되고, 공정가스는 가스 공급부(230a) 바닥면에 형성된 가스 토출공(230c)을 통해 공정실(30)로 토출될 수 있다.The gas supply unit 230a allows the outer shape of the metal window 230 to be formed. Here, the gas supply unit 230a is connected to the gas supply unit 50, and the process gas flows from the gas supply unit 50. [ Thus, the process gas is primarily diffused in the gas supply unit 230a, and the process gas can be discharged to the process chamber 30 through the gas discharge hole 230c formed on the bottom surface of the gas supply unit 230a.

이와 같이, 본 실시예서는 메탈윈도우(230)가 가스 공급경로를 형성하여 챔버(110) 내부에 별도의 가스 공급부를 장착할 필요가 없다. 그리고 메탈윈도우(230) 내부에 중공이 형성되는 바, 메탈윈도우(230) 자체 무게가 줄어 유지보수가 용이하고 대형 기판 처리에 유리한 효과가 있다. As described above, in the present embodiment, the metal window 230 does not need to form a gas supply path to mount a separate gas supply unit in the chamber 110. In addition, since hollow is formed in the metal window 230, the weight of the metal window 230 itself is reduced, which facilitates maintenance and is advantageous for large-sized substrate processing.

그리고 메탈윈도우(230)는 분해 및 재조립 가능한 복수 개의 파트로 마련될 수 있다. 예컨대, 메탈윈도우(230)는 상부 플레이트(W1), 하부 플레이트(W2), 연결플레이트(W3) 및 실링부재(R)를 포함할 수 있다.The metal window 230 may be provided as a plurality of parts that can be disassembled and reassembled. For example, the metal window 230 may include an upper plate W1, a lower plate W2, a connecting plate W3, and a sealing member R. [

상부 플레이트(W1)는 메탈윈도우(230)의 상부를 형성하고, 하부 플레이트(W2)는 상부 플레이트(W1) 하부에 이격 배치되어 메탈윈도우(230)의 하부를 형성한다. 그리고 연결 플레이트(W3)는 상부 플레이트(W1)와 하부 플레이트(W2) 사이에서 상부 플레이트(W1)와 하부 플레이트(W2)가 연결되도록 한다. The upper plate W1 forms the upper part of the metal window 230 and the lower plate W2 is disposed below the upper plate W1 to form the lower part of the metal window 230. [ The connection plate W3 allows the upper plate W1 and the lower plate W2 to be connected between the upper plate W1 and the lower plate W2.

여기서, 상부 플레이트(W1), 하부 플레이트(W2), 및 연결 플레이트(W3)는 분해 가능하도록 마련되며, 예컨대 볼팅 또는 브레이징 등과 같은 체결방법으로 상호 탈착될 수 있다. 그리고 실링부재(R)는 상부 플레이트(W1)와 연결 플레이트(W3) 사이, 연결 플레이트(W3)와 하부 플레이트(W2) 사이에 각각 배치될 수 있다. Here, the upper plate W1, the lower plate W2, and the connection plate W3 are disassemblable and can be desorbed from each other by a fastening method such as bolting or brazing. The sealing member R may be disposed between the upper plate W1 and the connecting plate W3 and between the connecting plate W3 and the lower plate W2.

이에, 플라즈마 발생모듈(200)은 분해 및 재조립이 가능하여 유지보수 효율이 향상되도록 할 수 있다.Accordingly, the plasma generating module 200 can be disassembled and reassembled to improve the maintenance efficiency.

이와 같이, 플라즈마 발생모듈 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치는 대형 기판의 처리가 가능하고, 보다 균일한 플라즈마 생성이 가능하여 양질의 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, the plasma generating module and the plasma processing apparatus including the plasma generating module are capable of processing a large-sized substrate, more uniform plasma can be generated, and a high-quality substrate can be manufactured.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

100 : 플라즈마 처리장치
110 : 챔버
200 : 플라즈마 발생모듈
210 : 안테나
230 : 메탈윈도우
250 : 리드 프레임
270 : 보호플레이트 100: Plasma processing device
110: chamber
200: Plasma generating module
210: antenna
230: Metal window
250: Lead frame
270: Protective plate

Claims (20)

고주파 전력을 공급하는 고주파 전원;
상기 고주파 전력을 기반으로 공정공간을 향해 플라즈마를 발생시킬 수 있는 안테나; 및
상기 공정공간과 상기 안테나 사이에 배치되는 비자성체를 포함하고,
상기 안테나는 상기 공정공간에서 발생되는 상기 플라즈마의 밀도가 균일하도록 상기 비자성체로부터의 높이가 설정된 영역별로 상이한 플라즈마 발생모듈.
A high frequency power supply for supplying high frequency power;
An antenna capable of generating plasma toward the process space based on the high frequency power; And
And a non-magnetic body disposed between the processing space and the antenna,
Wherein the antenna is different in height from the non-magnetic body in a predetermined region so that the density of the plasma generated in the processing space is uniform.
제1 항에 있어서,
상기 안테나는
상기 비자성체의 중앙영역 상부에 배치되는 제1 안테나 및 상기 비자성체의 가장자리영역 상부에 배치되는 제2 안테나를 포함하고,
상기 비자성체는
상기 비자성체를 구획하여 상기 비자성체가 중앙영역에 배치되는 제1 윈도우 및 가장자리영역에 배치되는 제2 윈도우로 분리되도록 하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
The method according to claim 1,
The antenna
A first antenna disposed on a central region of the nonmagnetic body, and a second antenna disposed on an edge region of the nonmagnetic body,
The non-
And a frame dividing the non-magnetic body into a first window disposed in a central region and a second window disposed in an edge region.
제2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 윈도우는 상호 동일한 두께로 갖도록 마련되고,
상기 제1 안테나와 상기 제1 윈도우의 거리는
상기 제2 안테나와 상기 제2 위도우의 거리보다 먼 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
3. The method of claim 2,
Wherein the first and second windows are provided to have the same thickness,
The distance between the first antenna and the first window is
Wherein the distance between the second antenna and the second widow is longer than the distance between the second antenna and the second widow.
제2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 안테나는 상호 동일한 높이를 갖도록 배치되고,
상기 제1 윈도우의 두께는
상기 제2 윈도우의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
3. The method of claim 2,
Wherein the first and second antennas are arranged to have the same height,
The thickness of the first window
Wherein the thickness of the second window is smaller than the thickness of the second window.
제2 항에 있어서,
상기 프레임은
상기 제1 및 제2 윈도우가 상호 절연되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
3. The method of claim 2,
The frame
So that the first and second windows are mutually insulated.
제2 항에 있어서,
상기 프레임은
외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와,
상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
3. The method of claim 2,
The frame
A gas supply unit for forming a space in which a process gas supplied from the outside is diffused,
And a gas discharge hole for discharging the process gas into the process space.
제1 항에 있어서,
상기 비자성체는 내부에 중공을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
The method according to claim 1,
And the non-magnetic body has a hollow inside.
제7 항에 있어서,
상기 비자성체는
외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와,
상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
8. The method of claim 7,
The non-
A gas supply unit for forming a space in which a process gas supplied from the outside is diffused,
And a gas discharge hole for discharging the process gas into the process space.
제1 항에 있어서,
상기 공정공간에 마주하는 상기 비자성체의 저면에 인접하도록 배치되는 보호 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
The method according to claim 1,
Further comprising a protection plate disposed adjacent to a bottom surface of the nonmagnetic body facing the process space.
제9 항에 있어서,
상기 보호 플레이트는
메탈 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생모듈.
10. The method of claim 9,
The protection plate
Wherein the plasma generating module is formed of a metal material.
기판의 공정공간을 형성하는 챔버; 및
상기 공정공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생모듈을 포함하고,
상기 플라즈마 발생모듈은
고주파 전력을 공급하는 고주파 전원;
상기 고주파 전력을 기반으로 상기 공정공간을 향해 플라즈마를 발생시킬 수 있는 안테나; 및
상기 공정공간과 상기 안테나 사이에 배치되는 비자성체를 포함하며,
상기 안테나는 상기 공정공간에서 발생되는 상기 플라즈마의 밀도가 균일하도록 상기 비자성체로부터의 높이가 설정된 영역별로 상이한 플라즈마 처리장치.
A chamber defining a process space of the substrate; And
And a plasma generation module for generating a plasma in the process space,
The plasma generation module
A high frequency power supply for supplying high frequency power;
An antenna capable of generating a plasma toward the process space based on the high frequency power; And
And a non-magnetic body disposed between the processing space and the antenna,
Wherein the antenna is different in height from the non-magnetic body in a predetermined region so that the density of the plasma generated in the processing space is uniform.
제11 항에 있어서,
상기 안테나는
상기 비자성체의 중앙영역 상부에 배치되는 제1 안테나 및 상기 비자성체의 가장자리영역 상부에 배치되는 제2 안테나를 포함하고,
상기 비자성체는
상기 비자성체를 구획하여 상기 비자성체가 중앙영역에 배치되는 제1 윈도우 및 가장자리영역에 배치되는 제2 윈도우로 분리되도록 하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
12. The method of claim 11,
The antenna
A first antenna disposed on a central region of the nonmagnetic body, and a second antenna disposed on an edge region of the nonmagnetic body,
The non-
And a frame dividing the non-magnetic body into a first window disposed in a central region and a second window disposed in an edge region.
제12 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 윈도우은 상호 동일한 두께로 갖도록 마련되고,
상기 제1 안테나와 상기 제1 윈도우의 거리는
상기 제2 안테나와 상기 제2 위도우의 거리보다 먼 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
13. The method of claim 12,
The first and second windows are provided so as to have the same thickness,
The distance between the first antenna and the first window is
And the distance between the second antenna and the second wide-angle is longer than the distance between the second antenna and the second wide-angle.
제12 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 안테나는 상호 동일한 높이를 갖도록 배치되고,
상기 제1 윈도우의 두께는
상기 제2 윈도우의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the first and second antennas are arranged to have the same height,
The thickness of the first window
Wherein the thickness of the second window is smaller than the thickness of the second window.
제12 항에 있어서,
상기 프레임은
상기 제1 및 제2 윈도우가 상호 절연되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
13. The method of claim 12,
The frame
So that the first and second windows are mutually insulated.
제12 항에 있어서,
상기 프레임은
외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와,
상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
13. The method of claim 12,
The frame
A gas supply unit for forming a space in which a process gas supplied from the outside is diffused,
And a gas discharge hole for discharging the process gas into the process space.
제11 항에 있어서,
상기 비자성체는 내부에 중공을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the non-magnetic body has a hollow inside.
제17 항에 있어서,
상기 비자성체는
외부로부터 제공되는 공정가스가 확산되는 공간을 형성하는 가스 공급부와,
상기 공정가스가 상기 공정공간으로 토출되도록 하는 가스 토출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
18. The method of claim 17,
The non-
A gas supply unit for forming a space in which a process gas supplied from the outside is diffused,
And a gas discharge hole for discharging the process gas into the process space.
제11 항에 있어서,
상기 공정공간에 마주하는 상기 비자성체의 저면에 인접하도록 배치되는 보호 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
12. The method of claim 11,
Further comprising a protection plate disposed adjacent to a bottom surface of the non-magnetic body facing the process space.
제19 항에 있어서,
상기 보호 플레이트는
메탈 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
20. The method of claim 19,
The protection plate
Wherein the plasma processing apparatus is formed of a metal material.
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