KR20210140927A - 대면적 건식 식각처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대면적화가 가능하고, 식각 균일성을 향상시킬 수 있는 대면적 건식 식각처리 장치가 개시된다. 이는 코일 형태의 다수의 헬리컬 안테나를 피처리 기판의 영역별로 각각 배치되도록 어레이 형태로 배치함으로써 건식 식각처리 장치를 대면적화 할 수 있다. 또한, 피처리 기판을 영역별로 구분하여 각각의 영역에 헬리컬 안테나가 배치되도록 하고, 헬리컬 안테나의 직경 또는 실린더에 장착되는 헬리컬 안테나의 높이를 조절함으로써 각각의 영역에 따른 피처리 기판의 식각률을 제어할 수 있기 때문에 피처리 기판의 전체 식각 균일성을 향상시킬 수 있다.

Description

대면적 건식 식각처리 장치{Large Area Dry Etching Device}
본 발명은 대면적 건식 식각처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대면적화가 가능하고, 식각 균일성을 향상시킬 수 있는 대면적 건식 식각처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 제조 분야 등에서는 처리 가스를 플라즈마화하여, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 피처리 기판을 소정의 처리, 예를 들면 에칭 처리나 성막 처리 등을 실시하는 건식 식각처리 장치가 알려져 있다.
일예로, 건식 식각처리 장치는 플라즈마화 하는 방법에 따라 통상적으로 용량성 플라즈마(CCP: capacitive coupled plasma) 타입과, 유도성 플라즈마(inductive coupled plasma) 타입으로 나눌 수 있다.
도 1은 종래의 유도성 플라즈마 타입의 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유도성 플라즈마 타입은 상부 덮개(11)와 하부 본체(21)로 구성되는 챔버 몸체(10)를 포함한다. 챔버 몸체(10) 내에는 피처리 기판(22)이 투입되며, 실링에 의해 밀폐된 채로 내부가 진공 상태로 유지될 수 있다.
챔버 몸체(10)는 유전체 창(31)을 포함하는 프레임(32)에 의해 상부의 플라즈마 발생부(12)와 하부의 처리실(23)로 구분될 수 있다.
플라즈마 발생부(12)에는 고주파 안테나(13)가 배치되고, 고주파 안테나(13)에는 고주파 전원(14)이 연결되어 플라즈마 발생을 위한 고주파 전력을 인가한다. 프레임(32)에는 처리가스를 공급하는 가스 공급라인(33)과 노즐(34)이 연결되어 처리실(23) 내부로 처리가스를 공급한다. 처리실(23)에는 또한 피처리 기판(22)을 지지하고, 피처리 기판(22)을 고정시키도록 배치되는 하부전극(24)이 포함된다.
처리실(23)로 처리 가스가 공급되고 고주파 전원(14)에서 안테나(13)로 전원이 인가되면, 안테나(13)에서 발생되는 자기장에 의해 유도되는 전기장이 처리 가스와 반응하여 고밀도 플라즈마를 발생하게 된다.
허나, 대면적 플라즈마를 발생시키기 위해서는 안테나가 대면적으로 커져야 하지만 안테나가 커지게 되면 안테나에 의한 저항이 증가 되어 전력 손실이 급격히 증가한다. 또한, 대면적으로 갈수록 챔버 내부의 진공을 유지하기 위한 프레임의 두께도 두꺼워져 전력 전달 효율이 저하되는 문제가 발생된다.
한국특허공개 10-2016-0125164
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대면적화가 가능하고, 식각 균일성을 향상시킬 수 있는 대면적 건식 식각처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 대면적 건식 식각처리 장치는 챔버 몸체, 상기 챔버 몸체에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실, 상기 처리실 상부에 배치된 실린더와 상기 실린더를 감싸도록 형성된 코일 형태의 헬리컬 안테나를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부 및 상기 처리실 내에 상기 피처리 기판을 지지하는 지지대부를 포함하고, 상기 헬리컬 안테나는 상기 피처리 기판을 다수개로 분할한 영역에 각각 배치되도록 어레이 형태를 갖을 수 있다.
상기 피처리 기판의 다수개로 분할한 영역은 모서리 영역, 변 영역 및 중앙 영역일 수 있다.
상기 피처리 기판은 비금속(Non-Metal)층 구조로 형성될 수 있다.
상기 모서리 영역, 상기 변 영역 및 상기 중앙 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 직경은 모두 동일할 수 있다.
상기 피처리 기판은 금속(Metal)층 구조로 형성될 수 있다.
상기 모서리 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 직경은 상기 변 영역 또는 상기 중앙 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 직경보다 작은 직경을 갖을 수 있다.
상기 헬리컬 안테나는 동일한 형태로 형성되되, 상기 실린더에 배치되는 높이가 각각 다른 높이를 갖도록 배치될 수 있다.
상기 모서리 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 높이가 상기 변 영역 또는 상기 중앙 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 높이보다 더 높게 배치될 수 있다.
상기 플라즈마 발생부는 각각의 상기 실린더 내에 가스를 공급하는 가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 헬리컬 안테나에 연결되고, 상기 헬리컬 안테나의 임피던스를 제어하는 가변 축전기를 포함할 수 있다.
상기 헬리컬 안테나는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
상기 코일 형태는 하나의 나선형 세그먼트가 상기 실린더를 감싸도록 형성되거나, 또는 둘 이상의 나선형 세그먼트가 서로 교대로 배치되어 상기 실린더를 감싸도록 형성될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 다수의 헬리컬 안테나를 피처리 기판의 영역별로 다수 배치되도록 어레이 형태로 배치함으로써 건식 식각처리 장치를 대면적화 할 수 있다.
또한, 피처리 기판을 영역별로 구분하여 각각의 영역에 헬리컬 안테나가 배치되도록 하고, 헬리컬 안테나의 직경 또는 실린더에 장착되는 헬리컬 안테나의 높이를 조절함으로써 각각의 영역에 따른 피처리 기판의 식각률을 제어할 수 있다. 따라서, 피처리 기판의 전체 식각 균일성을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 식각률 제어를 위한 별도의 가변 축전기를 사용하지 않고, 헬리컬 안테나만을 통해 피처리 기판의 식각률을 제어할 수 있기 때문에 설비에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 유도성 플라즈마 타입의 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬리컬 안테나 배치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 배치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건식 식각처리 장치는 챔버 몸체(1000), 처리실(100), 지지대부(200) 및 플라즈마 발생부(300)를 포함한다.
챔버 몸체(1000)는 피처리 기판(101)에 대해 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 환경을 조성하고 플라즈마가 생성 및 반응되는 공간을 제공한다. 이때, 챔버 몸체(1000)는 사각의 판면 형상을 갖는 피처리 기판(101)에 적합하도록 전체적으로 사각 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 발명에서 챔버 몸체(1000)의 형상은 플라즈마 처리 대상이 되는 피처리 기판(101)의 종류 및 형상에 따라 변경될 수 있다.
처리실(100)은 챔버 몸체(1000) 하부에 배치된다. 처리실(100)은 피처리 기판(101)이 유입되어 식각 공정이 수행될 수 있는 공간을 제공하며, 처리실(100) 하부에는 피처리 기판(101)을 지지하도록 배치된 지지대부(200)를 포함할 수 있다.
또한, 지지대부(200)는 정전척 전극부(210), 베이스 전극부(220), 절연부재(230) 및 포커스 링(240)을 포함할 수 있다.
정전척 전극부(210)는 피처리 기판(101)을 지지하는 동시에 피처리 기판(101)을 고정하며, 피처리 기판(101)의 온도를 유지시킨다. 피처리 기판(101)은 정전척 전극부(210)의 상면에 안착되며, 피처리 기판(101)이 안착되는 상면을 제외한 주변 영역은 상면이 돌출되도록 홈이 형성된다.
일반적으로 용량성 식각처리 장치는 플라즈마 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 대면적 기판의 공정 중에도 기판의 온도 유지에 큰 문제가 발생되지 않는다. 하지만 상대적으로 높은 공정 온도를 이용하는 용량성 식각처리 장치는 높은 온도에 의해 기판이 휘어지게 되며, 이를 방지하기 위해 기판의 전면적을 고정시키기 위한 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)을 사용한다. 따라서, 정전척 전극부(210) 하부에는 정전척을 발생시키기 위한 HVDC(High Voltage DC)가 인가될 수 있다.
또한, 정전척 전극부(210)에는 헬륨가스를 이용하여 피처리 기판(101)의 열전달 효율을 높이고 온도 분포를 향상시킬 수 있는 헬륨 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 헬륨 홀은 피처리 기판(101)을 향하여 헬륨 가스를 분사하며, 온도 분포를 높이기 위해 피처리 기판(101)에 균일하게 분사되도록 형성될 수 있다.
베이스 전극부(220)는 정전척 전극부(210)의 하부에 배치될 수 있다.
베이스 전극부(220)에는 정전척 전극부(210)의 온도 분포를 제어하기 위한 냉각제 패턴(221)이 형성될 수 있다. 냉각제 패턴(221)은 냉각제 주입구(222) 및 냉각제 배출구(223)와 연결되어 있으며, 냉각제 주입구(222)를 통해 냉각제가 주입되면 냉각제는 베이스 전극부(220)에 형성된 냉각제 패턴(221)을 따라 이동하여 정전척 전극부(210)를 냉각시킨 후 냉각제 배출구(223)로 배출된다. 여기서, 냉각제 패턴(221)은 정전척 전극부(210)의 온도 분포도를 향상시키기 위해 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 베이스 전극부(220) 하부면에는 일단이 베이스 전극부(220) 하부면과 연결되고, 타단이 제1 정합기(224)에 연결되어 제1 고주파전원(225)에 의해 바이어스 고주파 전력을 정전척 전극부(210)에 전달하는 연결부재(226)가 포함될 수 있다.
절연부재(230)는 정전척 전극부(210)와 베이스 전극부(220)의 하부 및 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 정전척 전극부(210)와 베이스 전극부(220)는 절연부재(230)에 의해 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
정전척 전극부(210)의 주변부 즉, 지지대부(200) 상부에는 포커스 링(240)이 배치될 수 있다. 포커스 링(240)은 정전척 전극부(210)를 플라즈마로부터 보호하고, 피처리 기판(101)에 플라즈마를 집중시키거나 식각의 균일성을 향상시키는 기능을 갖을 수 있다. 이러한 포커스 링(240)은 일반적인 세라믹 재질일 수 있다.
플라즈마 발생부(300)는 챔버 몸체(1000)의 상부에 배치되고, 피처리 기판(101)을 식각하기 위한 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 플라즈마 발생부(300)는 플라즈마를 발생시키기 위해 실린더(310), 헬리컬 안테나(320) 및 가스 공급부(330)를 포함할 수 있다.
실린더(310)는 처리실(100) 상부에 형성되되, 실린더(310) 내부가 처리실(100)과 연통되도록 형성될 수 있다. 실린더(310)는 내부가 빈 원통 형태를 가질 수 있으나, 삼각 기둥 또는 사각 기둥 형태 등 다양한 기둥 형태를 가질 수 있다.
또한, 실린더(310) 상부는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스가 공급되는 가스 공급부(330)와 연결될 수 있다. 따라서, 실린더(310) 내부에는 헬리컬 안테나(320)에 의해 유도된 전기장과 가스 공급부(330)로부터 공급된 가스가 반응하여 플라즈마가 발생될 수 있다.
헬리컬 안테나(320)는 실린더(310) 외부를 감싸는 코일 형태를 가질 수 있다. 코일 형태는 하나의 나선형 세그먼트가 실린더(310)를 감싸도록 형성되거나, 둘 이상의 나선형 세그먼트가 서로 교대로 배치되도록 실린더(310)를 감싸는 코일 형태를 가질 수 있다. 즉, 하나의 나선형 세그먼트를 연결하여 자기장에 유도되는 인덕턴스를 강하게 하거나, 둘 이상의 세그먼트를 병렬로 연결하여 인덕턴스를 감소시킬 수 있다.
또한, 헬리컬 안테나(320)는 실린더(310) 외부에 형성되되, 일단은 제2 고주파전원(340)과 연결되고 타단은 접지와 연결될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 제2 고주파전원(340)으로부터 공급되는 고주파 전력은 챔버 몸체(1000) 상부에 마련된 제2 정합기(350)를 거쳐 전력 인입선(360)을 통해 헬리컬 안테나(320)에 인가된다. 이때, 제2 정합기(350)는 헬리컬 안테나(320)에 의한 부하 임피던스와 헬리컬 안테나(320)에 의해 발생되는 플라즈마에 의한 플라즈마 임피던스를 제2 고주파전원(340)의 내부 임피던스와 임피던스 매칭(Impedance matching)시켜 제2 고주파전원(340)으로부터 헬리컬 안테나(320)로 인가되는 전력의 손실을 최소화시킨다.
일반적으로 플라즈마는 낮은 압력에서 고주파 전기장에 의해 가속된 가스 입자의 이온화에 의해 발생된 이온과 가스 입자의 연속된 충돌에 의해 발생된 자유 전자들에 의해 생성된다.
이러한 고주파 전기장에서 전자들을 가속하기 위해 본 발명에 따른 건식식각 장치는 실린더(310)를 감싸는 헬리컬 안테나(320)에 고주파 전력을 인가한다. 즉, 헬리컬 안테나(320)에 흐르는 전류에 의해 전기장이 변화하고 전기장의 변화에 따라 실린더(310) 내부에 유도 자기장이 발생된다. 유도 자기장은 실린더(310) 내부에 원형 전기장을 생성하여 전자들을 가속시키며 이러한 전자들의 가속에 의하여 처리 가스가 이온화되어 실린더(310) 내부에 플라즈마 방전이 유지된다. 실린더(310) 내부에서 플라즈마가 방전되면, 플라즈마 방전에 의해 생성된 이온 및 라디칼 등은 피처리 기판(101) 상으로 이동하여 피처리 기판(101)을 식각 또는 증착 기능을 수행한다.
이러한 실린더(310)를 감싸는 헬리컬 안테나(320)는 대면적 피처리 기판(101)을 처리하기 위해 플라즈마 발생부(300) 내에 다수 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헬리컬 안테나 배치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 건식식각 장치는 대면적의 피처리 기판(101)을 처리하기 위해 피처리 기판(101)을 다수개로 분할한 영역에 헬리컬 안테나(320)가 각각 배치되도록 헬리컬 안테나(320)를 어레이 형태로 배치할 수 있다.
즉, 피처리 기판(101)을 모서리 영역(102), 변 영역(103) 및 중앙 영역(104)으로 구분하고, 각각의 영역 상에 헬리컬 안테나(320)가 배치되도록 다수의 실린더(310)가 분할된 영역에 각각 형성될 수 있다. 따라서, 제2 고주파전원(340)으로부터 공급되는 고주파 전력은 병렬로 분기된 전력 인입선(360)을 통해 각각의 헬리컬 안테나(320)에 인가될 수 있다.
또한, 제2 고주파전원(340)과 각각의 헬리컬 안테나(320) 사이에는 헬리컬 안테나(320)의 임피던스를 제어함으로써 각각의 헬리컬 안테나(320)에 흐르는 전류를 제어할 수 있는 가변 축전기가 연결될 수 있다. 따라서, 다수개로 분할된 피처리 기판(101)의 영역은 가변 축전기의 제어를 통해 각각의 헬리컬 안테나(320)에 흐르는 전류를 제어함으로써 피처리 기판(101)의 식각 균일성을 조절할 수 있다.
이때, 각 영역에 형성된 헬리컬 안테나(320)의 직경과 피치(pitch)는 도 3에 도시한 바와 같이, 모두 동일한 직경과 피치를 가질 수 있다. 따라서, 실린더(310)의 외부 직경도 모두 동일한 크기가 되도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 배치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 건식 식각처리 장치는 제1 실시예에 따른 챔버 몸체(1000), 처리실(100), 지지대부(200) 및 플라즈마 발생부(300)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.
다만, 피처리 기판(101)의 모서리 영역(102), 변 영역(103) 및 중앙 영역(104) 상에 다른 크기를 갖는 헬리컬 안테나(320)가 배치될 수 있다. 즉, 각각의 영역에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경이 다른 크기를 가질 수 있다.
일예로, 피처리 기판(101)에 대해 플라즈마를 이용한 식각 공정시 금속(Metal)층 구조로 형성된 피처리 기판(101)은 비금속(Non-Metal)층 구조로 형성된 피처리 기판(101)에 비해 피처리 기판(101)의 외곽 영역이 중앙 영역(104)보다 더 빠르게 식각되는 특성을 갖는다. 즉, 피처리 기판(101)의 영역에 따라 식각률이 다르기 때문에 전체적으로 식각에 대해 불균일성이 발생된다.
따라서, 제2 실시예에 따른 헬리컬 안테나(320)는 금속층 구조로 형성된 피처리 기판(101)의 식각 균일성을 향상시키기 위해 도 5에 도시한 바와 같이, 피처리 기판(101)의 외곽 영역, 특히 모서리 영역(102)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경이 중앙 영역(104) 또는 변 영역(103)에 배치된 헬리컬 안테나(320)의 직경보다 작은 크기의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
즉, 중앙 영역(104)와 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경은 동일한 크기를 갖도록 하고, 모서리 영역(102)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경만 중앙 영역(104)과 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경보다 작은 크기의 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 실린더(310)도 중앙 영역(104)과 변 영역(103)에 형성되는 실린더(310)보다 모서리 영역(102)에 형성되는 실린더(310)의 외경이 작은 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
다른 실시예로써, 도 6에 도시한 바와 같이, 모서리 영역(102)과 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경은 서로 동일한 크기의 직경을 가지되, 중앙 영역(104)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경보다 작은 크기의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
이는, 피처리 기판(101)의 중앙 영역(104)보다 모서리 영역(102) 또는 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경을 작게 형성함으로써 헬리컬 안테나(320)에 의해 유도되는 자기장의 세기를 감소시켜 이에 따른 플라즈마의 세기를 감소시키기 위함이다.
따라서, 금속층 구조로 형성된 피처리 기판(101)의 식각 공정시 발생되는 식각 불균형을 제어함으로써 피처리 기판(101)의 식각 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 별도의 가변 축전기를 설치하지 않고, 헬리컬 안테나(320)의 직경을 달리하여 피처리 기판(101)의 특정 영역에 해당하는 식각률을 제어함으로써 가변 축전기에 의해 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건식 식각처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 건식 식각처리 장치는 제1 실시예에 따른 챔버 몸체(1000), 처리실(100), 지지대부(200) 및 플라즈마 발생부(300)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.
다만, 피처리 기판(101)의 모서리 영역(102), 변 영역(103) 및 중앙 영역(104) 상에 형성되는 헬리컬 안테나(320)의 직경은 모두 동일한 크기를 가지되, 실린더(310)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이가 피처리 기판(101)의 영역에 따라 다른 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
일예로, 금속층 구조로 형성된 피처리 기판(101)의 식각 균일성을 향상시키기 위해 피처리 기판(101)의 외곽 영역, 특히 모서리 영역(102)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이가 중앙 또는 변 영역(103)에 배치된 헬리컬 안테나(320)의 높이보다 높은 높이를 갖도록 배치될 수 있다. 즉, 모서리 영역(102), 변 영역(103) 및 중앙 영역(104)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 직경은 모두 동일하게 형성되되, 모서리 영역(102)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이를 중앙 영역(104)과 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이보다 높게 배치되도록 할 수 있다.
또한, 다른 실시예로써, 모서리 영역(102)과 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이를 중앙 영역(104)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이보다 높게 배치하되, 두 영역은 동일한 높이가 되도록 배치하거나, 모서리 영역(102)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이를 변 영역(103)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이보다 높게 배치되도록 할 수 있다. 즉, 헬리컬 안테나(320)는 피처리 기판(101)의 중앙 영역(104), 변 영역(103), 모서리 영역(102) 순으로 높은 높이를 갖도록 배치될 수 있다.
이는, 제2 실시예에 도시한 헬리컬 안테나(320)의 직경을 변경하여 피처리 기판(101)의 영역별 식각률을 제어하는 방식과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 헬리컬 안테나(320)는 모두 동일한 형태를 갖기 때문에 헬리컬 안테나(320)에 의해 유도되는 자기장의 세기가 동일하여 동일한 플라즈마가 발생될 수 있으나, 헬리컬 안테나(320)의 높이를 변경하여 각각의 실린더(310) 내부에서 발생되는 플라즈마와 피처리 기판(101)과의 거리를 다르게 형성함으로써 영역별로 피처리 기판(101)의 식각률을 제어할 수 있다.
일예로, 실린더(310) 내부에서 발생되는 플라즈마와 피처리 기판(101)과의 거리가 가까울수록 플라즈마에 의해 식각되는 식각률은 높아질 수 있으며, 거리가 멀어질수록 식각률은 낮아질 수 있다.
따라서, 금속층 구조로 형성된 피처리 기판(101)의 식각 균일성을 향상시키기 위해 피처리 기판(101)의 모서리 영역(102) 또는 모서리 영역(102) 및 변 영역(103) 상에 배치되는 헬리컬 안테나(320)를 중앙 영역(104) 상에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이보다 높게 배치하여 피처리 기판(101)의 중앙 영역(104)보다 모서리 영역(102) 및 변 영역(103)의 식각률을 낮춤으로써 피처리 기판(101)의 전체적인 식각 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 실시예와 동일하게 별도의 가변 축전기를 설치하지 않고, 실린더(310)에 배치되는 헬리컬 안테나(320)의 높이를 달리하여 피처리 기판(101)의 특정 영역에 해당하는 식각률을 제어함으로써 가변 축전기에 의해 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 다수의 헬리컬 안테나(320)를 피처리 기판(101)의 영역별로 다수 배치되도록 어레이 형태로 배치함으로써 건식 식각처리 장치를 대면적화 할 수 있다. 또한, 피처리 기판(101)을 영역별로 구분하여 각각의 영역에 헬리컬 안테나(320)가 배치되도록 하고, 헬리컬 안테나(320)의 직경 또는 실린더(310)에 장착되는 헬리컬 안테나(320)의 높이를 조절함으로써 각각의 영역에 따른 피처리 기판(101)의 식각률을 제어할 수 있다. 따라서, 피처리 기판(101)의 전체 식각 균일성을 향상시킬 수 있다. 더 나아가, 식각률 제어를 위한 별도의 가변 축전기를 사용하지 않고, 헬리컬 안테나(320)만을 통해 피처리 기판(101)의 식각률을 제어할 수 있기 때문에 설비에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000 : 챔버 몸체 100 : 처리실
200 : 지지대부 210 : 정전척 전극부
220 : 베이스 전극부 230 : 절연부재
240 : 포커스 링 300 : 플라즈마 발생부
310 : 실린더 320 : 헬리컬 안테나
330 : 가스 공급부

Claims (12)

  1. 챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체에 의해 제공되고, 수용된 피처리 기판의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실;
    상기 처리실 상부에 배치된 실린더와 상기 실린더를 감싸도록 형성된 코일 형태의 헬리컬 안테나를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 및
    상기 처리실 내에 상기 피처리 기판을 지지하는 지지대부를 포함하고,
    상기 헬리컬 안테나는 상기 피처리 기판을 다수개로 분할한 영역에 각각 배치되도록 어레이 형태를 갖는 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피처리 기판의 다수개로 분할한 영역은 모서리 영역, 변 영역 및 중앙 영역인 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피처리 기판은 비금속(Non-Metal)층 구조로 형성된 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모서리 영역, 상기 변 영역 및 상기 중앙 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 직경은 모두 동일한 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 피처리 기판은 금속(Metal)층 구조로 형성된 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모서리 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 직경은 상기 변 영역 또는 상기 중앙 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 직경보다 작은 직경을 갖는 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 헬리컬 안테나는 동일한 형태로 형성되되, 상기 실린더에 배치되는 높이가 각각 다른 높이를 갖도록 배치되는 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 모서리 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 높이가 상기 변 영역 또는 상기 중앙 영역 상에 배치된 상기 헬리컬 안테나의 높이보다 더 높게 배치되는 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 각각의 상기 실린더 내에 가스를 공급하는 가스 공급라인을 더 포함하는 대면적 건식 식각처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 안테나에 연결되고, 상기 헬리컬 안테나의 임피던스를 제어하는 가변 축전기를 포함하는 대면적 건식 식각처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 안테나는 서로 병렬로 연결되는 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코일 형태는 하나의 나선형 세그먼트가 상기 실린더를 감싸도록 형성되거나, 또는 둘 이상의 나선형 세그먼트가 서로 교대로 배치되어 상기 실린더를 감싸도록 형성되는 것인 대면적 건식 식각처리 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023129218A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Mks Instruments, Inc. Demagnetizing coils for linearity improvement of current ratio of plasma processing systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100980291B1 (ko) * 2008-01-29 2010-09-06 주식회사 뉴파워 프라즈마 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버
KR20150050066A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 삼성전기주식회사 플라즈마 발생 장치
KR20160125164A (ko) 2015-04-21 2016-10-31 부산대학교 산학협력단 대면적 고밀도 플라즈마 발생방법
KR20180024962A (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 인베니아 주식회사 유도 결합 플라즈마 발생용 안테나
KR20190051444A (ko) * 2017-11-07 2019-05-15 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20190104093A (ko) * 2018-02-28 2019-09-06 주식회사 인포비온 유도 결합형 플라즈마 소스용 안테나 구조

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100980291B1 (ko) * 2008-01-29 2010-09-06 주식회사 뉴파워 프라즈마 다중 방전관 브리지를 구비한 유도 플라즈마 챔버
KR20150050066A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 삼성전기주식회사 플라즈마 발생 장치
KR20160125164A (ko) 2015-04-21 2016-10-31 부산대학교 산학협력단 대면적 고밀도 플라즈마 발생방법
KR20180024962A (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 인베니아 주식회사 유도 결합 플라즈마 발생용 안테나
KR20190051444A (ko) * 2017-11-07 2019-05-15 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20190104093A (ko) * 2018-02-28 2019-09-06 주식회사 인포비온 유도 결합형 플라즈마 소스용 안테나 구조

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023129218A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Mks Instruments, Inc. Demagnetizing coils for linearity improvement of current ratio of plasma processing systems

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