KR20220132849A

KR20220132849A - Apparatus for processing substrate

Info

Publication number: KR20220132849A
Application number: KR1020210037902A
Authority: KR
Inventors: 김영학
Original assignee: 인베니아 주식회사
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2022-10-04

Abstract

According to the present invention, a substrate processing apparatus comprises: a chamber forming a process space in which a substrate is processed; a lower electrode assembly disposed at a lower part in the process space of the chamber and electrically connected to an external power source; a plurality of upper electrode assemblies disposed at regular intervals at an upper part of the chamber facing the lower electrode assembly and each independently forming a gas receiving part for process gas sprayed into the process space; a plurality of variable capacitors each individually connected to the plurality of upper electrode assemblies and selectively adjusting a capacitance value corresponding to the each upper electrode assembly; and a dielectric assembly covering a mutually spaced space of the plurality of upper electrode assemblies, which are spaced apart from each other, to insulate the plurality of upper electrode assemblies from each other and separate the upper part of the chamber and the process space thereof based on the upper electrode assembly. Accordingly, processing efficiency of a substrate can be improved.

Description

Substrate processing equipment {APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 공정 공간에서 공정 가스와 반응하는 전기장 및 플라즈마를 생성하여 기판을 공정 처리하는 기판 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus for processing a substrate by generating an electric field and plasma reacting with a process gas in a processing space of a substrate.

기판 처리장치는 기판의 면에 막을 형성하는 증착, 기판의 세정, 기판의 식각 등 다양한 기판 공정 처리에 사용하는 장치이다. 기판 처리장치에서 공정 처리되는 기판은 TV, 모니터, 스마트폰 등과 같은 다양한 디스플레이 장치에서 사용되는 글라스 또는 플렉서블 기판뿐만 아니라 반도체 장치에 사용되는 웨이퍼 등을 포함한다.A substrate processing apparatus is an apparatus used for various substrate processing processes such as deposition of forming a film on the surface of a substrate, cleaning of a substrate, and etching of a substrate. The substrate processed in the substrate processing apparatus includes a glass or flexible substrate used in various display devices such as TV, monitor, smart phone, etc., as well as a wafer used in semiconductor devices.

여기서, 기판 처리장치 중 식각 공정을 수행하는 기판 처리장치는 습식과 건식 식각 방식으로 구분된다. 대표적으로 디스플레이는 점진적으로 대면적화 또는 식각 처리 효율을 고려하여 습식 식각 방식 보다는 주로 건식 식각 방식을 사용한다. 건식 식각 방식을 사용하는 기판 처리장치는 용량 결합형 플라즈마 처리장치 및 유도 결합 플라즈마 처리장치를 포함한다.Here, among the substrate processing apparatuses, a substrate processing apparatus performing an etching process is divided into a wet etching method and a dry etching method. Typically, the display uses a dry etching method rather than a wet etching method in consideration of the gradual increase in area or etching process efficiency. A substrate processing apparatus using a dry etching method includes a capacitively coupled plasma processing apparatus and an inductively coupled plasma processing apparatus.

구체적으로 용량 결합형 플라즈마 처리장치는 공정 공간에 수용된 기판을 사이에 두고 상부 및 하부에 배치된 전극 사이에서 전기장을 형성하고, 공정 공간에 공급된 공정 가스와 전기장의 반응에 의해 플라즈마를 생성하여 기판을 공정 처리하는 기판 처리장치이다. 유도 결합형 플라즈마 처리장치는 공정 공간에 수용된 기판을 사이에 두고 상하부에 각각 안테나와 전극이 배치되며 안테나로 제공된 고주파 전원에 따른 유도 전계에 의해 공정 공간에 플라즈마를 생성하여 기판을 공정 처리하는 기판 처리장치이다.Specifically, the capacitively coupled plasma processing apparatus forms an electric field between electrodes disposed on the upper and lower portions with a substrate accommodated in the process space interposed therebetween, and generates plasma by reaction of the electric field with the process gas supplied to the process space to generate plasma to the substrate. It is a substrate processing apparatus that processes the In an inductively coupled plasma processing apparatus, an antenna and an electrode are respectively disposed on the upper and lower parts with a substrate accommodated in the process space therebetween, and a plasma is generated in the process space by an induction electric field according to the high frequency power provided to the antenna to process the substrate. it is a device

한편, 용량 결합형 플라즈마 처리장치는 공정 가스를 수용하여 공정 공간으로 분사하는 샤워헤드를 상부 전극으로 사용함과 함께 상부 전극에 가변형 커패시터를 연결하고 커패시턴스 값을 조절하여 공정 공간의 플라즈마 균일도를 제어하는 ECCP(Enhanced Capcitively Coupled Plasmas)로 발전하였다.On the other hand, the capacitively coupled plasma processing apparatus uses a showerhead that receives a process gas and sprays it into the process space as an upper electrode, connects a variable capacitor to the upper electrode, and controls the capacitance value to control the plasma uniformity of the process space. (Enhanced Capcitively Coupled Plasmas).

그런데, 종래의 용량 결합형 플라즈마 처리장치 중 ECCP는 샤워헤드에 복수 개의 가변형 커패시터를 연결하여 공정 공간에서의 플라즈마 균일도를 조절하였으나, 샤워헤드 및 샤워헤드와 챔버 사이의 공간 및 샤워헤드 내부에 기생 capacitor라 지칭되는 전하가 축전되어 공정 공간의 플라즈마 균일도를 제어하기 어려울 뿐만 아니라 공정 가스의 분사 제어도 어려운 문제점이 있다.However, in the conventional capacitively coupled plasma processing apparatus, ECCP connects a plurality of variable capacitors to the showerhead to control plasma uniformity in the process space, but parasitic capacitors in the showerhead and the space between the showerhead and the chamber and inside the showerhead. Since electric charges are stored, it is difficult to control the plasma uniformity of the process space, and it is also difficult to control the injection of the process gas.

일본 등록특허공보 제4831853호; 용량결합형 평행평판 플라즈마 에칭 장치 및 그것을 이용한 플라즈마 에칭방법Japanese Patent Publication No. 4831853; Capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus and plasma etching method using same

본 발명의 목적은 가변형 커패시터에 의해 E-field(전기장)를 정밀하게 제어함과 함께 공정 가스의 분사량을 제어하도록 구조가 개선된 기판 처리장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus having an improved structure to control an injection amount of a process gas while precisely controlling an E-field (electric field) by a variable capacitor.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 기판이 처리되는 공정 공간을 형성하는 챔버와, 상기 공정 공간의 상기 챔버 하부에 배치되며 외부의 전원과 전기적으로 연결되는 하부 전극 조립체와, 상기 하부 전극 조립체와 대향된 상기 챔버 상부에 일정 간격을 두고 복수 개로 배치되며 상기 공정 공간으로 분사되는 공정 가스의 가스 수용부를 각각 독립적으로 형성하는 상부 전극 조립체와, 복수 개의 상기 상부 전극 조립체에 각각 개별적으로 연결되며 각각의 상기 상부 전극 조립체에 대응되어 커패시턴스 값을 선택적으로 조절하는 복수 개의 가변형 커패시터와, 복수 개로 이격 배치된 상기 상부 전극 조립체의 상호 이격 공간을 커버하여 복수 개의 상기 상부 전극 조립체를 상호 절연하고 상기 상부 전극 조립체를 기준으로 상기 챔버의 상부와 상기 공정 공간을 상호 분리하는 유전체 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치에 의해 이루어진다.A means for solving the above problems is a chamber forming a process space in which a substrate is processed according to the present invention, a lower electrode assembly disposed under the chamber in the process space and electrically connected to an external power source, and the lower electrode assembly an upper electrode assembly disposed in plurality at a predetermined interval on the upper part of the chamber opposite to the upper electrode assembly, each independently forming a gas receiving part of the process gas injected into the process space, and each of the plurality of upper electrode assemblies being individually connected to each other a plurality of variable capacitors corresponding to the upper electrode assembly of Based on the assembly, the substrate processing apparatus comprising a dielectric assembly separating the upper portion of the chamber and the process space from each other.

여기서, 복수 개의 상기 상부 전극 조립체 및 복수 개의 상기 가변형 커패시터는 각각 1:1 대응 배치되고 복수 개의 상기 상부 전극 조립체마다 개별적으로 커패시턴스 값을 조절하여 복수 개의 상기 상부 전극 조립체 영역별로 플라즈마 균일도를 제어할 수 있다.Here, the plurality of upper electrode assemblies and the plurality of variable capacitors are arranged in a 1:1 correspondence, respectively, and by individually adjusting capacitance values for each of the plurality of upper electrode assemblies, plasma uniformity can be controlled for each area of the plurality of upper electrode assemblies. have.

상기 상부 전극 조립체는 외부로부터 공급된 공정 가스를 수용하는 상기 가스 수용부를 형성하는 상부 전극부와, 상기 상부 전극부를 둘러싸며 상기 가스 수용부에 히팅 열을 제공하는 히터부를 포함할 수 있다.The upper electrode assembly may include an upper electrode part forming the gas accommodating part accommodating the process gas supplied from the outside, and a heater part surrounding the upper electrode part and providing heating heat to the gas accommodating part.

상기 유전체 조립체는 복수 개의 상기 상부 전극 조립체의 상호 이격 공간의 하부를 커버하는 유전체 플레이트와 복수 개의 상기 상부 전극 조립체의 상호 이격 공간을 폐색하는 유전체 블록 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The dielectric assembly may include at least one of a dielectric plate covering the lower portions of the mutually spaced spaces of the plurality of upper electrode assemblies and a dielectric block blocking the mutually spaced spaces of the plurality of upper electrode assemblies.

상기 유전체 조립체는 세라믹과 테플론 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The dielectric assembly may include any one of ceramic and Teflon.

한편, 상기 기판 처리장치는 상기 챔버의 상부와 각각의 상기 상부 전극 조립체에 연결되어 상기 챔버의 상부와 복수 개의 상기 상부 전극 조립체 사이에 일정 간격을 두고 상기 상부 전극 조립체를 지지하는 서포터를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the substrate processing apparatus may further include a supporter connected to the upper portion of the chamber and each of the upper electrode assemblies to support the upper electrode assembly with a predetermined interval between the upper portion of the chamber and the plurality of upper electrode assemblies. can

상기 챔버의 상부와 복수 개의 상기 상부 전극 조립체 사이의 상하 방향으로 이격된 이격 공간은 상기 공정 공간과 상기 가변형 커패시터 사이에서의 전하 축전을 방지하는 축전 방지부를 형성할 수 있다.The spaced space between the upper portion of the chamber and the plurality of upper electrode assemblies in the vertical direction may form a power storage preventing unit that prevents charge accumulation between the process space and the variable capacitor.

상기 축전 방지부의 상하 방향의 높이는 상기 가스 수용부의 상하 방향의 높이보다 상대적으로 큰 것이 바람직하다.It is preferable that the vertical height of the electric storage preventing part is relatively larger than the vertical height of the gas accommodating part.

상기 축전 방지부의 상하 방향의 높이는 80mm 이상이고 상기 가스 수용부의 상하 방향의 높이는 20mm 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the vertical height of the electric storage preventing part is 80 mm or more, and the vertical height of the gas accommodating part is 20 mm or less.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따른 기판 처리장치의 효과는 다음과 같다.The effects of the substrate processing apparatus according to the present invention are as follows.

첫째, 하부 전극 조립체에 대응되는 상부 전극 조립체를 복수 개로 배치하고 각각의 상부 전극 조립체는 상호 절연하는 유전체 조립체를 배치함과 함께 각각의 상부 전극 조립체에 독립적으로 가변형 커패시터를 연결하고 선택적으로 커패시턴스 값을 조절하여 공정 공간의 플라즈마 균일도를 제어할 수 있으므로, 기판의 공정 처리 효율을 향상할 수 있다.First, a plurality of upper electrode assemblies corresponding to the lower electrode assemblies are arranged, and dielectric assemblies that insulate each upper electrode assembly from each other are arranged, and a variable capacitor is independently connected to each upper electrode assembly, and a capacitance value is selectively applied. By adjusting the plasma uniformity of the process space, it is possible to improve the processing efficiency of the substrate.

둘째, 복수 개의 상부 전극 조립체는 각각 독립적으로 공정 가스를 수용하는 가스 수용부를 형성하고 공정 공간 영역별로 공정 가스의 분사량을 조절할 수 있음에 따라 공정 공간의 플라즈마 균일도를 향상할 수 있으므로, 기판의 공정 처리 효율을 향상할 수 있다.Second, since the plurality of upper electrode assemblies each independently form a gas accommodating part for accommodating the process gas, and the injection amount of the process gas can be adjusted for each process space region, the plasma uniformity of the process space can be improved. efficiency can be improved.

셋째, 챔버의 상부와 상부 전극 조립체 사이에 전하의 축전을 방지하는 축전 방지부를 형성하여 가변형 커패시터의 커패시턴스 값의 오류를 방지할 수 있으므로, 공정 공간의 플라즈마 균일도를 확보하여 기판 공정 처리 효율을 향상할 수 있다.Third, it is possible to prevent an error in the capacitance value of the variable capacitor by forming a power storage prevention part to prevent the accumulation of electric charge between the upper part of the chamber and the upper electrode assembly, so that the plasma uniformity of the process space is ensured to improve the substrate processing efficiency. can

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 개략 구성 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 도 1에 도시된 상부 전극 조립체, 가변형 커패시터 및 유전체 조립체의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 상부 전극 조립체, 가변형 커패시터 및 유전체 조립체의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선의 단면도,
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 E-filed에 대한 제어 평면도이다.1 is a schematic structural cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of an upper electrode assembly, a variable capacitor, and a dielectric assembly shown in FIG. 1 according to a first embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2;
4 is a perspective view of an upper electrode assembly, a variable capacitor, and a dielectric assembly according to a second embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view taken along the line V-V shown in FIG. 4;
6 (a) and (b) are control plan views of the E-filed of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명하기에 앞서, 도 2 내지 도 5에 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 따른 기판 처리장치에 구성에 대한 도면 부호는 동일한 구성 명칭에 대해서는 동일한 도면 부호로 기재하였음을 미리 밝혀둔다.Prior to the description, reference numerals for the components in the substrate processing apparatus according to the first and second embodiments of the present invention shown in FIGS. 2 to 5 are indicated by the same reference numerals for the same component names. .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 개략 구성 단면도이다.1 is a schematic structural cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 챔버(10), 하부 전극 조립체(70), 상부 전극 조립체(130), 가변형 커패시터(150) 및 유전체 조립체를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 게이트(30), 배기구(50), 기판 척(90), 전원부(110), 서포터(180) 및 축전 방지부(200)를 더 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 하부 전극 조립체(70)와 상부 전극 조립체(130) 사이에 생성된 전기장과 공정 가스의 반응에 의해 기판(S)의 공정 공간(13)에서 플라즈마를 생성하여 기판(S)의 식각 공정을 수행한다.As shown in FIG. 1 , the substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a chamber 10 , a lower electrode assembly 70 , an upper electrode assembly 130 , a variable capacitor 150 , and a dielectric assembly. include In addition, the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention further includes a gate 30 , an exhaust port 50 , a substrate chuck 90 , a power supply unit 110 , a supporter 180 , and a power storage prevention unit 200 . include In the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, in the process space 13 of the substrate S by the reaction of the electric field and the process gas generated between the lower electrode assembly 70 and the upper electrode assembly 130 . An etching process of the substrate S is performed by generating plasma.

챔버(10)는 챔버몸체(11) 및 공정 공간(13)을 포함한다. 챔버몸체(11)는 기판(S)이 처리되는 공정 공간(13)을 형성함과 함께 기판(S)이 공정 공간(13)으로 인입 및 공정 공간(13)으로부터 인출되는 기판(S)의 인출입로를 형성한다. 챔버몸체(11)에는 본 발명과 같이, 기판(S)의 인출입로가 1개가 형성 또는 기판(S)의 인입로와 인출로가 각각 별도로 형성될 수도 있다. 공정 공간(13)에는 하부 전극 조립체(70)와 하부 전극 조립체(70) 사이에 생성된 전기장과 상부 전극 조립체(130)로부터 공급된 공정 가스의 반응에 의해 플라즈마가 생성된다.The chamber 10 includes a chamber body 11 and a process space 13 . The chamber body 11 forms a process space 13 in which the substrate S is processed, and the substrate S is drawn into the process space 13 and the substrate S is drawn out from the process space 13 . form a mouth In the chamber body 11 , as in the present invention, one draw-out path for the substrate S may be formed, or the lead-in path and the lead-out path for the substrate S may be formed separately. Plasma is generated in the process space 13 by a reaction between the electric field generated between the lower electrode assembly 70 and the lower electrode assembly 70 and the process gas supplied from the upper electrode assembly 130 .

게이트(30)는 챔버몸체(11)의 일측에 배치된다. 게이트(30)는 챔버몸체(11)에 형성된 기판(S)의 인출입로의 개수에 대응되어 배치된다. 게이트(30)는 챔버몸체(11) 내부에 형성된 공정 공간(13)으로 기판(S)을 인입 및 공정 공간(13)에서 공정 처리된 기판(S)을 인출하도록 기판(S)의 인출입로를 선택적으로 개폐한다.The gate 30 is disposed on one side of the chamber body 11 . The gate 30 is disposed to correspond to the number of inlet and out passages of the substrate S formed in the chamber body 11 . The gate 30 is a draw-out path of the substrate S to draw the substrate S into the process space 13 formed inside the chamber body 11 and take out the processed substrate S from the process space 13 . open and close selectively.

배기구(50)는 챔버몸체(11)에 관통 형성되어 챔버몸체(11) 내부에 형성된 공정 공간(13)의 진공 분위기 형성을 위하여 외부의 진공 펌프 등과 연결된다.The exhaust port 50 is formed through the chamber body 11 and is connected to an external vacuum pump to form a vacuum atmosphere in the process space 13 formed inside the chamber body 11 .

하부 전극 조립체(70)는 공정 공간(13)의 챔버(10) 하부에 배치되며 외부의 전원과 전기적으로 연결, 즉 전원부(110)와 전기적으로 연결된다. 하부 전극 조립체(70)는 본 발명의 일 실시 예로서, 하부 전극부(71), 베이스(73), 절연부(75) 및 냉각부(77)를 포함한다.The lower electrode assembly 70 is disposed under the chamber 10 of the process space 13 and is electrically connected to an external power source, that is, electrically connected to the power source unit 110 . The lower electrode assembly 70 according to an embodiment of the present invention includes a lower electrode part 71 , a base 73 , an insulating part 75 , and a cooling part 77 .

하부 전극부(71)는 챔버(10)의 외부에 배치된 전원부(110)에 전기적으로 연결되어 전원부(110)로부터 제공된 전원에 따라 상부 전극 조립체(130)와의 사이에 전기장을 형성한다.The lower electrode unit 71 is electrically connected to the power source unit 110 disposed outside the chamber 10 to form an electric field between the lower electrode unit and the upper electrode assembly 130 according to the power provided from the power source unit 110 .

베이스(73)는 공정 공간(13)의 하부 영역에 배치된다. 베이스(73)는 하부 전극부(71)를 지지한다. 상세하게 베이스(73)는 절연부(75), 냉각부(77) 및 기판 척(90)을 지지한다.The base 73 is disposed in the lower region of the process space 13 . The base 73 supports the lower electrode part 71 . In detail, the base 73 supports the insulating part 75 , the cooling part 77 , and the substrate chuck 90 .

절연부(75)는 하부 전극부(71)와 베이스(73) 사이에 배치되어 하부 전극부(71)와 베이스(73) 사이를 상호 절연한다. 냉각부(77)는 하부 전극부(71)와 절연부(75) 사이에 배치되어 전원부(110)로부터 공급된 전원에 의해 발열된 하부 전극부(71)의 발열을 방열한다. 구체적으로 냉각부(77)는 기판(S)의 공정 처리 중 발생된 하부 전극부(71)의 발열을 냉각한다. 냉각부(77)의 내부에는 하부 전극부(71)의 발열을 냉각하기 위한 냉매가 유동되는 냉매유로(미도시)가 형성되어 있다. 냉각부(77)의 형상 및 구조는 한정되지 않고 설계 변경에 따라 하부 전극부(71)와 분리되지 않고 하부 전극부(71)와 일체형으로도 제작될 수 있다.The insulating part 75 is disposed between the lower electrode part 71 and the base 73 to insulate the lower electrode part 71 and the base 73 from each other. The cooling unit 77 is disposed between the lower electrode unit 71 and the insulating unit 75 to dissipate heat generated by the lower electrode unit 71 generated by the power supplied from the power supply unit 110 . Specifically, the cooling unit 77 cools the heat generated by the lower electrode unit 71 during the processing of the substrate S. A refrigerant passage (not shown) through which a refrigerant for cooling the heat generated by the lower electrode unit 71 flows is formed in the cooling unit 77 . The shape and structure of the cooling unit 77 are not limited and may be manufactured integrally with the lower electrode unit 71 without being separated from the lower electrode unit 71 according to a design change.

기판 척(90)은 기판(S)을 척킹하기 위해 하부 전극부(71)의 판면에 적층 배치된다. 즉, 기판 척(90)은 기판(S)과 하부 전극부(71) 사이에 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 기판 척(90)은 정전기력을 이용한 정전 척이 사용된다. 기판 척(90)은 상술한 전기적인 특성인 정전기력을 이용하여 기판(S)을 선택으로 척킹 한다. 기판 척(90)은 전기적으로 연결된 DC 전원의 공급에 따라 선택적으로 기판(S)과의 사이에 정전기력을 생성한다.The substrate chuck 90 is stacked on the plate surface of the lower electrode part 71 to chuck the substrate S. That is, the substrate chuck 90 is disposed between the substrate S and the lower electrode part 71 . As an embodiment of the present invention, an electrostatic chuck using electrostatic force is used as the substrate chuck 90 . The substrate chuck 90 selectively chucks the substrate S by using the electrostatic force, which is the above-described electrical characteristic. The substrate chuck 90 selectively generates an electrostatic force between the substrate S and the substrate S according to the supply of an electrically connected DC power.

다음으로 도 2는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 도 1에 도시된 상부 전극 조립체, 가변형 커패시터 및 유전체 조립체의 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 단면도, 도 4는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 상부 전극 조립체, 가변형 커패시터 및 유전체 조립체의 사시도, 그리고 도 5는 도 4에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선의 단면도이다.도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 E-filed에 대한 제어 평면도이다.Next, FIG. 2 is a perspective view of the upper electrode assembly, the variable capacitor and the dielectric assembly shown in FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2, and FIG. 4 is the present invention. A perspective view of an upper electrode assembly, a variable capacitor, and a dielectric assembly according to a second embodiment of the invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V shown in FIG. 4. FIGS. 6A and 6B are It is a control plan view for E-filed of a substrate processing apparatus according to an example.

상부 전극 조립체(130)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 전극 조립체(70)와 대향된 챔버(10) 상부에 일정 간격을 두고 복수 개로 배치된다. 복수 개의 상부 전극 조립체(130)는 각각 독립적으로 공정 가스를 공정 공간(13)에 분사한다. 본 발명의 일 실시 예로서 상부 전극 조립체(130)는 상호 일정 간격을 두고 9개로 배치되나, 공정 공간(13)에서 처리되는 기판(S)의 면적이 증가할 때 이에 대응되어 9개를 초과하여 배치될 수 있다.As shown in FIGS. 2 to 5 , a plurality of upper electrode assemblies 130 are disposed on the upper part of the chamber 10 opposite to the lower electrode assembly 70 at regular intervals. Each of the plurality of upper electrode assemblies 130 independently injects a process gas into the process space 13 . As an embodiment of the present invention, nine upper electrode assemblies 130 are arranged at regular intervals from each other. However, when the area of the substrate S processed in the process space 13 increases, the number of upper electrode assemblies 130 exceeds nine correspondingly. can be placed.

상부 전극 조립체(130)는 본 발명의 일 실시 예로서 상부 전극부(131), 가스 수용부(133) 및 히터부(135)를 포함한다. 상부 전극부(131)는 가변형 커패시터(150)와 연결되고 접지된다. 즉, 복수 개의 상부 전극부(131)는 각각의 가변형 커패시터(150)와 독립적으로 연결된다. 복수 개의 상부 전극부(131)는 상호 일정 간격을 두고 이격 배치된다. 가스 수용부(133)는 상부 전극부(131) 내부에 형성된다. 가스 수용부(133)는 상부 전극부(131)와 연결된 공정 가스 공급원(미도시)으로 공급된 공정 가스를 수용한다. 가스 수용부(133)에 수용된 공정 가스는 공정 공간(13)으로 분사된다. 여기서, 본 발명의 가스 수용부(133)의 상하 방향 높이(L1)는 상부 전극부(131)에 기생 capacitor를 방지하기 위해 20mm를 갖는다.The upper electrode assembly 130 includes an upper electrode part 131 , a gas accommodating part 133 , and a heater part 135 as an embodiment of the present invention. The upper electrode part 131 is connected to the variable capacitor 150 and is grounded. That is, the plurality of upper electrode units 131 are independently connected to each of the variable capacitors 150 . The plurality of upper electrode parts 131 are spaced apart from each other at a predetermined distance. The gas accommodating part 133 is formed inside the upper electrode part 131 . The gas accommodating part 133 receives the process gas supplied to the process gas supply source (not shown) connected to the upper electrode part 131 . The process gas accommodated in the gas accommodating part 133 is injected into the process space 13 . Here, the vertical height L1 of the gas accommodating part 133 of the present invention is 20 mm to prevent parasitic capacitors in the upper electrode part 131 .

히터부(135)는 상부 전극부(131)를 둘러싸며 가스 수용부(133)에 히팅 열을 제공한다. 구체적으로 히터부(135)는 사각통 형상을 가지며 육면체로 구성된 상부 전극부(131)의 상하부면을 제외한 둘레의 4면에 배치되는 것이 바람직하다. 히터부(135)는 가스 수용부(133)에 히팅 열을 제공하여 가스 수용부(133)에 수용된 공정 가스를 활성화, 즉 가스 수용부(133)에 수용된 공정 가스가 상 변화되는 것을 방지한다.The heater unit 135 surrounds the upper electrode unit 131 and provides heating heat to the gas receiving unit 133 . Specifically, it is preferable that the heater unit 135 has a rectangular cylindrical shape and is disposed on four peripheral surfaces except for the upper and lower surfaces of the upper electrode unit 131 composed of a hexahedron. The heater 135 provides heating heat to the gas accommodating part 133 to activate the process gas accommodated in the gas accommodating part 133 , that is, to prevent the process gas accommodated in the gas accommodating part 133 from being changed in phase.

가변형 커패시터(150)는 복수 개의 상부 전극 조립체(130)에 각각 개별적으로 연결된다. 복수 개의 상부 전극 조립체(130)에 각각 개별적으로 연결된 가변형 커패시터(150)는 각각 독립적으로 커패시턴스 값을 조절한다. 상세하게 복수 개의 상부 전극 조립체(130) 및 복수 개의 가변형 커패시터(150)는 각각 1:1 대응으로 배치됨에 따라 하부 전극 조립체(70)와 복수 개의 상부 전극 조립체(130) 사이의 전기장의 밀도는 복수 개의 상부 전극 조립체(130)에 개별적으로 연결되어 독립적으로 커패시턴스 값을 조절하는 가변형 커패시터(150)에 의해 세부적으로 조절될 수 있다. 이렇게 복수 개의 가변형 커패시터(150)가 독립적으로 하부 전극 조립체(70)와 상부 전극 조립체(130) 사이의 개별 영역의 전기장이 밀도를 조절함에 따라 공정 공간(13)에서의 플라즈마 균일도 확보할 수 있는 장점이 있다.The variable capacitor 150 is individually connected to each of the plurality of upper electrode assemblies 130 . Each of the variable capacitors 150 individually connected to the plurality of upper electrode assemblies 130 independently adjusts capacitance values. In detail, as the plurality of upper electrode assemblies 130 and the plurality of variable capacitors 150 are respectively arranged in a 1:1 correspondence, the density of the electric field between the lower electrode assembly 70 and the plurality of upper electrode assemblies 130 is plural. It can be controlled in detail by the variable capacitor 150 that is individually connected to the upper electrode assembly 130 and independently adjusts the capacitance value. As such, as the plurality of variable capacitors 150 independently control the density of the electric field in an individual region between the lower electrode assembly 70 and the upper electrode assembly 130 , it is possible to secure plasma uniformity in the process space 13 . There is this.

다음으로 유전체 조립체는 복수 개로 이격 배치된 복수 개의 상부 전극 조립체(130)의 상호 이격 공간을 커버하여 복수 개의 상부 전극 조립체(130)를 상호 절연한다. 또한, 유전체 조립체는 상부 전극 조립체(130)를 기준으로 챔버(10)의 상부와 공정 공간을 상호 분리한다. 즉, 유전체 조립체는 공정 공간(13)의 플라즈마 또는 파티클 등이 챔버(10)의 상부로 유입되는 것을 차단한다. 유전체 조립체는 상부 전극 조립체(130)를 기준으로 하부의 공정 공간(13)과 상부의 축전 방지부(200)로 챔버(10)의 내부 공간을 상호 구획한다. 유전체 조립체는 세라믹과 테프론 중 어느 하나를 포함한다.Next, the dielectric assembly covers the mutually spaced spaces of the plurality of upper electrode assemblies 130 spaced apart from each other to insulate the plurality of upper electrode assemblies 130 from each other. In addition, the dielectric assembly separates the upper portion of the chamber 10 and the process space with respect to the upper electrode assembly 130 . That is, the dielectric assembly blocks plasma or particles from the process space 13 from flowing into the upper portion of the chamber 10 . The dielectric assembly mutually partitions the inner space of the chamber 10 into a lower process space 13 and an upper power storage prevention unit 200 based on the upper electrode assembly 130 . The dielectric assembly includes either ceramic or Teflon.

도 2 및 도 3에 도시된 유전체 조립체는 본 발명의 제 1실시 예로서, 유전체 플레이트(161)가 사용된다. 유전체 플레이트(161)는 복수 개의 상부 전극 조립체(130)의 상호 이격 공간의 하부를 커버하여 복수 개의 상부 전극 조립체(130)를 상호 절연 및 공정 공간(13)과 축전 방지부(200)를 상호 구획한다. 반면, 도 4 및 도 5에 도시된 유전체 조립체는 본 발명의 제 2실시 예로서, 유전체 블록(163)이 사용된다. 유전체 블록(163)은 복수 개의 상부 전극 조립체(130)의 상호 이격 공간을 폐쇄한다. 즉, 유전체 블록(163)은 복수 개의 상호 이격 공간에 수용되어 복수 개의 상부 전극 조립체(130)의 상호 절연함과 함께 공정 공간(13)과 축전 방지부(200)를 상호 구획한다. 여기서, 유전체 플레이트(161)와 유전체 블록(163)은 함께 사용될 수 있다.The dielectric assembly shown in FIGS. 2 and 3 is a first embodiment of the present invention, and a dielectric plate 161 is used. The dielectric plate 161 covers the lower portion of the mutually spaced space of the plurality of upper electrode assemblies 130 to insulate the plurality of upper electrode assemblies 130 from each other and to mutually partition the process space 13 and the power storage prevention unit 200 from each other. do. On the other hand, in the dielectric assembly shown in FIGS. 4 and 5 , the dielectric block 163 is used as the second embodiment of the present invention. The dielectric block 163 closes the mutually spaced space of the plurality of upper electrode assemblies 130 . That is, the dielectric block 163 is accommodated in a plurality of mutually spaced spaces to mutually insulate the plurality of upper electrode assemblies 130 and partition the process space 13 and the power storage prevention unit 200 from each other. Here, the dielectric plate 161 and the dielectric block 163 may be used together.

서포터(180)는 챔버(10)의 상부와 각각 상부 전극 조립체(130)에 연결되어 챔버(10)의 상부와 복수 개의 상부 전극 조립체(130) 사이에 일정 간격을 두고 상부 전극 조립체(130)를 지지한다. 서포터(180)는 상부 전극 조립체(130)의 크기에 대응되어 다양하게 개수가 변경될 수 있다. 서포터(180)의 길이에 따라 상부 전극 조립체(130)를 기준으로 축전 방지부(200)의 상하 방향의 높이가 결정된다.The supporter 180 is connected to the upper part of the chamber 10 and to the upper electrode assembly 130, respectively, and holds the upper electrode assembly 130 at a predetermined distance between the upper part of the chamber 10 and the plurality of upper electrode assemblies 130 . support The number of the supporters 180 may be variously changed to correspond to the size of the upper electrode assembly 130 . The vertical height of the power storage prevention unit 200 is determined with respect to the upper electrode assembly 130 according to the length of the supporter 180 .

축전 방지부(200)는 챔버(10)의 상부와 복수 개의 상부 전극 조립체(130) 사이의 상하 방향으로 이격된 이격 공간으로 형성된다. 축전 방지부(200)는 공정 공간(13)과 가변형 커패시터(150) 사이에서의 전하 축전을 방지한다. 공정 공간(13)과 가변형 커패시터(150) 사이에 전하 축전이 발생될 경우, 가변형 커패시터(150)의 커패시턴스 값의 오류가 발생되어 플라즈마 균일도 제어의 어려움이 발생한다. 축전 방지부(200)는 공정 공간(13)과 가변형 커패시터(150)의 커패시턴스 값의 오류를 방지하도록 챔버(10)의 상부와 상부 전극 조립체(130) 사이에 형성된다.The power storage prevention unit 200 is formed as a spaced space between the upper portion of the chamber 10 and the plurality of upper electrode assemblies 130 in the vertical direction. The power storage prevention unit 200 prevents charge accumulation between the process space 13 and the variable capacitor 150 . When charge storage occurs between the process space 13 and the variable capacitor 150 , an error in the capacitance value of the variable capacitor 150 occurs, thereby making it difficult to control plasma uniformity. The power storage prevention part 200 is formed between the upper part of the chamber 10 and the upper electrode assembly 130 to prevent an error in the capacitance value of the process space 13 and the variable capacitor 150 .

축전 방지부(200)의 상하 방향의 높이(L2)는 상부 전극 조립체(130) 내부에 형성된 가스 수용부(133) 상하 방향의 높이 대비 상대적으로 더 높은 높이를 갖는다. 본 발명의 일 실시 예로서, 축전 방지부(200)의 상하 방향의 높이(L2)는 가스 수용부(133)의 상하 방향의 높이(L1)인 20mm 보다 높은 80mm 이상을 갖는다.The height L2 in the vertical direction of the power storage prevention part 200 is relatively higher than the height in the vertical direction of the gas accommodating part 133 formed inside the upper electrode assembly 130 . As an embodiment of the present invention, the height L2 in the vertical direction of the power storage prevention unit 200 is 80 mm or more, which is higher than 20 mm, which is the height L1 in the vertical direction of the gas accommodating part 133 .

도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 E-filed에 대한 제어 평면도이다.6 (a) and (b) are control plan views of the E-filed of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

이러한 구성에 의해 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)의 전기장 제어에 대한 해석은 다음과 같다.The analysis of the electric field control of the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention by this configuration is as follows.

우선적으로 복수 개의 상부 전극 조립체(130)에 각각 독립적으로 가변형 커패시터(150)를 연결한다. 독립적으로 각각의 상부 전극 조립체(130)에 연결된 가변형 커패시터(150)는 하부 전극 조립체(70)와의 사이에서 전기장 밀도를 조절할 수 있도록 선택적으로 커패시턴스 값을 조절한다.First, each of the variable capacitors 150 is independently connected to the plurality of upper electrode assemblies 130 . The variable capacitor 150 independently connected to each upper electrode assembly 130 selectively adjusts a capacitance value so as to control the electric field density between the variable capacitor 150 and the lower electrode assembly 70 .

도 6의 (a)와 같이 상부 전극 조립체(130)의 평면도 및 도 6의 (b)와 같이 기판(S)의 평면도를 분석해보면 균일한 전기장 밀도를 가짐을 알 수 있다. 이렇게 상부 전극 조립체(130)의 전기장 밀도를 균일하게 유지할 수 있음에 따라 실질적으로 공정 공간(13), 즉 하부 전극 조립체(70)와 상부 전극 조립체(130) 사이에서 플라즈마의 균일도를 제어할 수 있다.By analyzing the plan view of the upper electrode assembly 130 as shown in FIG. 6A and the plan view of the substrate S as shown in FIG. 6B, it can be seen that it has a uniform electric field density. As the electric field density of the upper electrode assembly 130 can be uniformly maintained in this way, the uniformity of plasma can be controlled substantially in the process space 13 , that is, between the lower electrode assembly 70 and the upper electrode assembly 130 . .

또한, 복수 개의 상부 전극 조립체(130)는 각각 개별적으로 공정 가스를 수용하는 가스 수용부(133)를 가짐으로써 공정 공간(13)의 영역별로 공정 가스 분사량을 조절할 수 있으므로, 공정 공간(13) 내의 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.In addition, since the plurality of upper electrode assemblies 130 each have the gas accommodating part 133 individually accommodating the process gas, the injection amount of the process gas can be adjusted for each region of the process space 13 . A uniform plasma can be generated.

이에, 하부 전극 조립체에 대응되는 상부 전극 조립체를 복수 개로 배치하고 각각의 상부 전극 조립체는 상호 절연하는 유전체 조립체를 배치함과 함께 각각의 상부 전극 조립체에 독립적으로 가변형 커패시터를 연결하고 선택적으로 커패시턴스 값을 조절하여 공정 공간의 플라즈마 균일도를 제어할 수 있으므로, 기판의 공정 처리 효율을 향상할 수 있다.Accordingly, a plurality of upper electrode assemblies corresponding to the lower electrode assemblies are arranged and dielectric assemblies insulated from each other are arranged, and a variable capacitor is independently connected to each upper electrode assembly, and a capacitance value is selectively applied. By adjusting the plasma uniformity of the process space, it is possible to improve the processing efficiency of the substrate.

또한, 복수 개의 상부 전극 조립체는 각각 독립적으로 공정 가스를 수용하는 가스 수용부를 형성하고 공정 공간 영역별로 공정 가스의 분사량을 조절할 수 있음에 따라 공정 공간의 플라즈마 균일도를 향상할 수 있으므로, 기판의 공정 처리 효율을 향상할 수 있다.In addition, since the plurality of upper electrode assemblies each independently form a gas accommodating part for accommodating the process gas and the injection amount of the process gas can be adjusted for each process space region, the plasma uniformity of the process space can be improved. efficiency can be improved.

더불어, 챔버의 상부와 상부 전극 조립체 사이에 전하의 축전을 방지하는 축전 방지부를 형성하여 가변형 커패시터의 커패시턴스 값의 오류를 방지할 수 있으므로, 공정 공간의 플라즈마 균일도를 확보하여 기판 공정 처리 효율을 향상할 수 있다.In addition, it is possible to prevent an error in the capacitance value of the variable capacitor by forming a power storage prevention part to prevent the storage of electric charge between the upper part of the chamber and the upper electrode assembly, so that the plasma uniformity of the process space is ensured to improve the substrate processing efficiency. can

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. can be understood as Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

1: 기판 처리장치 10: 챔버
70: 하부 전극 조립체 130: 상부 전극 조립체
131: 상부 전극부 133: 가스 수용부
135: 히터부 161: 유전체 플레이트
163: 유전체 블록 180: 서포터
200: 축전 방지부1: substrate processing apparatus 10: chamber
70: lower electrode assembly 130: upper electrode assembly
131: upper electrode part 133: gas receiving part
135: heater unit 161: dielectric plate
163: dielectric block 180: supporter
200: power storage prevention unit

Claims

a chamber defining a process space in which a substrate is processed;
a lower electrode assembly disposed under the chamber in the process space and electrically connected to an external power source;
an upper electrode assembly disposed in a plurality of upper portions of the chamber opposite to the lower electrode assembly at a predetermined interval and independently forming gas accommodating portions for the process gas injected into the process space;
a plurality of variable capacitors respectively connected to the plurality of upper electrode assemblies and selectively adjusting a capacitance value corresponding to each of the upper electrode assemblies;
a dielectric assembly covering the mutually spaced spaces of the plurality of upper electrode assemblies spaced apart from each other to insulate the plurality of upper electrode assemblies from each other and separating the upper part of the chamber and the process space based on the upper electrode assembly; A substrate processing apparatus, characterized in that.

The method of claim 1,
The plurality of upper electrode assemblies and the plurality of variable capacitors are arranged in a one-to-one correspondence, respectively, and the capacitance values are individually adjusted for each of the plurality of upper electrode assemblies to control plasma uniformity for each area of the plurality of upper electrode assemblies A substrate processing apparatus with

3. The method of claim 1 or 2,
The upper electrode assembly,
an upper electrode part forming the gas accommodating part for accommodating the process gas supplied from the outside;
and a heater unit surrounding the upper electrode unit and providing heating heat to the gas receiving unit.

3. The method of claim 1 or 2,
wherein the dielectric assembly includes at least one of a dielectric plate covering lower portions of the mutually spaced spaces of the plurality of upper electrode assemblies and a dielectric block blocking the mutually spaced spaces of the plurality of upper electrode assemblies Device.

5. The method of claim 4,
wherein the dielectric assembly includes any one of ceramic and Teflon.

4. The method of claim 3,
The substrate processing apparatus,
and a supporter connected to the upper portion of the chamber and each of the upper electrode assemblies to support the upper electrode assembly with a predetermined interval between the upper portion of the chamber and the plurality of upper electrode assemblies. Device.

7. The method of claim 6,
The spaced space between the upper part of the chamber and the plurality of upper electrode assemblies in the vertical direction forms a power storage preventing unit for preventing charge accumulation between the process space and the variable capacitor.

8. The method of claim 7,
A vertical height of the power storage preventing part is relatively larger than a vertical height of the gas accommodating part.

9. The method of claim 8,
A vertical height of the electric storage preventing part is 80 mm or more, and a vertical height of the gas accommodating part is 20 mm or less.