KR20230072680A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230072680A
KR20230072680A KR1020210159175A KR20210159175A KR20230072680A KR 20230072680 A KR20230072680 A KR 20230072680A KR 1020210159175 A KR1020210159175 A KR 1020210159175A KR 20210159175 A KR20210159175 A KR 20210159175A KR 20230072680 A KR20230072680 A KR 20230072680A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
plasma
power
substrate
capacitor
Prior art date
Application number
KR1020210159175A
Other languages
English (en)
Inventor
윤성진
서형석
박종우
서효정
김범석
Original Assignee
피에스케이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 피에스케이 주식회사 filed Critical 피에스케이 주식회사
Priority to KR1020210159175A priority Critical patent/KR20230072680A/ko
Priority to PCT/KR2022/016640 priority patent/WO2023090685A1/ko
Priority to TW111143127A priority patent/TW202336807A/zh
Publication of KR20230072680A publication Critical patent/KR20230072680A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부 및 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 플라즈마 소스는 복수의 턴으로 권취된 코일을 가지는 안테나 및 상기 코일에 고주파 전력을 인가하는 전력 인가부를 포함하고, 상기 코일의 일단에는 제1접지 라인이 연결되고, 상기 코일의 타단에는 제2접지 라인이 연결되고, 상기 전력 인가부는 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 위치에서 상기 코일에 직접 고주파 전력을 인가하도록 상기 코일에 연결될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 기판 상의 박막을 제거하는 애싱 또는 식각 공정을 포함한다. 애싱 또는 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다.
이러한 플라즈마 장치 중 유도 결합형(Inductively Coupled Plasma, ICP) 장치는 코일 형상으로 제공되는 안테나에 의해 유도되는 유도 전기장을 이용하여 소스 물질을 플라즈마로 변환시킨다. 유도 결합형 장치는 안테나에 전원이 연결되는 출력단의 개수에 따라, 단일 출력 안테나와 복수 출력 안테나로 구분되며, 안테나에 제공되는 코일의 개수에 따라 단일 코일 안테나와 복수 코일 안테나로 구분된다.
단일 출력 안테나 구조를 가지는 유도 결합형 장치는 자기장의 세기에 대한 제어는 가능하나, 기판이 처리되는 공간 상의 자기장 분포 제어에는 어려움이 있다. 이로 인해, 처리 공간에서 플라즈마의 분포를 제어하여 공정의 균일도를 확보하는 것에 문제가 있다.
또한, 복수 코일 안테나 구조를 가지고, 각각의 코일에 출력단을 연결하는 유도 결합형 장치는 각각의 코일로부터 발생되는 자기장을 독립적으로 조절하여 플라즈마의 분포를 제어할 수 있다. 다만, 복수의 출력단을 제어할 수 있는 별도의 장치가 각각 요구된다. 이로 인해, 플라즈마 장치의 구조적 복잡성에 대한 문제를 수반한다.
본 발명은 플라즈마 소스로부터 발생되는 플라즈마의 세기를 효율적으로 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마 소스로부터 발생되는 플라즈마의 분포를 효율적으로 분배할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단일의 출력단을 가지고, 단일의 코일로 구성된 안테나를 제공하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부 및 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 플라즈마 소스는 복수의 턴으로 권취된 코일을 가지는 안테나 및 상기 코일에 고주파 전류를 인가하는 전력 인가부를 포함하고, 상기 코일의 일단에는 제1접지 라인이 연결되고, 상기 코일의 타단에는 제2접지 라인이 연결되고, 상기 전력 인가부는 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 위치에서 상기 코일에 직접 고주파 전류를 인가하도록 상기 코일에 연결될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1접지 라인 또는 상기 제2접지 라인에는 캐퍼시터(capacitor)가 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캐퍼시터는 가변 캐시시터이고, 상기 장치는 상기 캐퍼시터를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 캐퍼시터의 용량을 변경하여, 상기 제1접지 라인과 상기 제2접지 라인에 분배되는 전류 비를 조절하도록 상기 캐퍼시터를 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 장치는 상기 공정 처리부 상부에 상기 플라즈마가 발생하는 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버를 더 포함하고, 상기 안테나는 상기 플라즈마 챔버의 외부에서 상기 플라즈마 챔버를 복수의 턴으로 권취한 상기 코일을 가지고, 상기 코일은 상기 플라즈마 챔버를 홀수의 턴으로 권취할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 코일은 상부에서 바라볼 때 원형으로 제공되고, 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단은 상부에서 바라볼 때, 중첩되는 위치에 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 인가부는 상기 고주파 전류를 발생시키는 전원과 상기 전원이 발생시키는 상기 고주파 전류를 전달하는 전력 라인을 포함하고, 상기 전력 라인은 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 중간 위치에 연결되고, 상부에서 바라볼 때, 상기 제1접지 라인이 상기 코일에 연결된 제1접지단과 상기 전력 라인이 상기 코일에 연결된 전력 인가단을 연결한 가상의 직선은 상기 코일의 중심을 지날 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 안테나는 상기 공정 처리부 상부에 위치하고, 평면 상에서 나선 형상으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단을 이은 가상의 직선은 상기 코일의 중심을 지날 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 인가부는 상기 고주파 전류를 발생시키는 전원과 상기 전원이 발생시키는 상기 고주파 전류를 전달하는 전력 라인을 포함하고, 상기 전력 라인은 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이에 연결될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 안테나는 상부에서 바라볼 때, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과 마주보게 위치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캐퍼시터는 고정 캐퍼시터로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 복수의 턴으로 권취된 코일의 일단과 타단 사이에 위치한 전력 인가단을 통해 상기 코일에 직접 고주파 전류를 인가하여 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키되, 상기 고주파 전류는 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 일단을 향하는 제1전류와 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 타단을 향하는 제2전류로 분배되고, 상기 제1전류와 상기 제2전류의 분배비는 상기 코일의 일단 또는 상기 코일의 타단에 제공되는 캐퍼시터에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캐퍼시터의 용량을 변경하여 상기 제1전류와 상기 제2전류의 전류 비를 조절할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 코일은 상기 플라즈마가 발생하는 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버의 외부에서 상기 플라즈마 챔버를 홀수의 턴으로 권취되어 감싸고, 상부에서 바라볼 때 원형으로 제공되고, 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단은 상부에서 바라볼 때, 중첩되는 위치에 제공되고, 상기 전력 인가단은 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 중간에 위치할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 기판의 중심을 지나는 임의의 직선의 절반 영역은 제1크기의 플라즈마 밀도가 형성되고, 상기 절반 영역의 나머지 영역은 제2크기의 플라즈마 밀도가 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 코일은 평면 상에서 나선 형으로 제공되고, 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단을 이은 가상의 직선은 상기 코일의 중심을 지날 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 인가단이 상기 코일에 연결되는 위치를 변경할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 일단과 대향되는 영역은 상기 제1전류로부터 제1크기의 플라즈마 밀도가 형성되고, 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 타단과 대향되는 영역은 상기 제2전류로부터 제2크기의 플라즈마 밀도가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마 소스로부터 발생되는 플라즈마의 세기를 효율적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마 소스로부터 발생되는 플라즈마의 분포를 효율적으로 분배할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단일의 출력단을 가지고, 단일의 코일로 구성된 안테나를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 플라즈마 소스를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 플라즈마 소스를 상부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 플라즈마 소스를 하부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 기판 처리 장치의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버의 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 플라즈마 소스를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 6의 캐퍼시터의 값에 따른 챔버 내부의 자기장 분포를 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.
전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(Load port, 200) 및 이송 프레임(220)을 가진다. 로드 포트(200)는 제1방향(2)으로 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(200)는 복수 개의 지지부(202)를 가진다. 각각의 지지부(202)는 제2방향(4)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(C)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(C)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(220)은 로드 포트(200)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(220)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(200)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제1이송 로봇(222)을 포함한다. 제1이송 로봇(222)은 제2방향(4)으로 구비된 이송 레일(224)을 따라 이동하여 캐리어(C)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.
처리 모듈(30)은 로드락 챔버(300), 트랜스퍼 챔버(400), 그리고 프로세스 챔버(500)를 포함한다.
로드락 챔버(300)는 이송 프레임(220)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(300)는 트랜스퍼 챔버(400)와 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(300)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(500)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.
트랜스퍼 챔버(400)는 로드락 챔버(300)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(400)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 일 예로, 트랜스퍼 챔버(400)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖을 수 있다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(300)와 복수 개의 프로세스 챔버(500)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(400)와 로드락 챔버(300) 또는 프로세스 챔버(500)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다.
트랜스퍼 챔버(400)의 내부 공간에는 로드락 챔버(300)와 프로세스 챔버(500)들간에 기판(W)을 이송하는 제2이송 로봇(420)이 배치된다. 제2이송 로봇(420)은 로드락 챔버(300)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(500)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(300)로 이송한다. 그리고, 복수 개의 프로세스 챔버(500)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(500)간에 기판(W)을 이송한다. 일 예로, 도 1과 같이, 트랜스퍼 챔버(400)가 오각형의 몸체를 가질 때, 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(300)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(500)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(400)의 형상은 이에 한정되지 않고, 요구되는 공정 모듈에 따라 다양한 형태로 변형되어 제공될 수 있다.
프로세스 챔버(500)는 트랜스퍼 챔버(400)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(500)는 복수 개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(500)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 프로세스 챔버(500)는 제2이송 로봇(420)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제2이송 로봇(420)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(500)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다.
제어기(40)는 기판 처리 장치(1)를 제어할 수 있다. 제어기(40)는 기판 처리 장치(1)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
제어기(40)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(1)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(40)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 프로세스 챔버(500)에 제공되는 구성들을 제어할 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버를 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는, 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버(500)에 대하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 프로세스 챔버(500)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱(Ashing)할 수 있다. 박막은 폴리 실리콘막, 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 선택적으로, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
프로세스 챔버(500)는 공정 처리부(520), 플라즈마 발생부(540), 확산부(560), 그리고 배기부(580)를 포함할 수 있다.
공정 처리부(520)는 기판(W)이 놓이고, 기판(W)에 대한 처리가 수행되는 처리 공간(5200)을 제공한다. 후술하는 플라즈마 발생부(540)에서 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성시키고, 이를 공정 처리부(520)의 처리 공간(5200)으로 공급한다. 공정 처리부(520)의 내부에 머무르는 공정 가스 및/또는 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생한 반응 부산물 등은 후술하는 배기부(580)를 통해 프로세스 챔버(500)의 외부로 배출한다. 이로 인해, 공정 처리부(520) 내의 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.
공정 처리부(520)는 하우징(5220), 지지 유닛(5240), 배기 배플(5260), 그리고 배플(5280)을 포함할 수 있다.
하우징(5220)의 내부에는 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간(5200)이 제공될 수 있다. 하우징(5220)의 외벽은 도체로 제공될 수 있다. 일 예로, 하우징(5220)의 외벽은 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 제공될 수 있다. 하우징(5220)은 상부가 개방되고, 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통해 하우징(5220)의 내부로 출입한다. 개구(미도시)는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 하우징(5220)의 바닥면에는 배기홀(5222)이 형성된다.
배기홀(5222)을 통해 처리 공간(5200) 내를 유동하는 공정 가스 및/또는 부산물을 처리 공간(5200)의 외부로 배기할 수 있다. 배기홀(5222)은 후술하는 배기부(580)를 포함하는 구성들과 연결될 수 있다.
지지 유닛(5240)은 처리 공간(5200)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(5240)은 지지 플레이트(5242)와 지지 축(5244)을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 외부 전원과 연결될 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 외부 전원에서 인가된 전력에 의해 정전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 정전기가 가지는 정전기력은 기판(W)을 지지 유닛(5240)에 고정시킬 수 있다.
지지 축(5244)은 대상물을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 지지 축(5244)은 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 지지 축(5244)은 지지 플레이트(5244)와 결합되고, 지지 플레이트(5242)를 승하강시켜 기판(W)을 상하 이동시킬 수 있다.
배기 배플(5260)은 처리 공간(5200)에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(5260)은 상부에서 바라볼 때, 환형의 링 형상을 가진다. 배기 배플(5260)은 처리 공간(5200) 내에서 하우징(5220)의 내측벽과 지지 유닛(5240) 사이에 위치할 수 있다. 배기 배플(5260)에는 복수의 배기 홀(5262)들이 형성된다. 배기 홀(5262)들은 상하 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 배기 홀(5262)들은 배기 배플(5260)의 상단에서 하단까지 연장되는 홀들로 제공될 수 있다. 배기 홀(5262)들은 배기 배플(5260)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다.
배플(5280)은 공정 처리부(520)와 플라즈마 발생부(540) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 배플(5280)은 공정 처리부(520)와 확산부(560) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 배플(5280)은 지지 유닛(5240)과 확산부(560) 사이에 배치될 수 있다. 배플(5280)은 지지 유닛(5240)의 상부에 배치될 수 있다. 일 예로, 배플(5280)은 공정 처리부(520)의 상단에 배치될 수 있다.
배플(5280)은 플라즈마 발생부(540)에서 발생하는 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 균일하게 전달할 수 있다. 배플(5280)에는 배플 홀(5282)이 형성될 수 있다. 배플 홀(5282)은 복수 개로 제공될 수 있다. 배플 홀(5282)들은 서로 이격되게 제공될 수 있다. 배플 홀(5282)들은 배플(5280)의 상단에서 하단까지 관통할 수 있다. 배플 홀(5282)들은 플라즈마 발생부(540)에서 발생하는 플라즈마가 처리 공간(5200)으로 유동하는 통로로 기능할 수 있다.
배플(5280)은 판 형상을 가질 수 있다. 배플(5280)은 상부에서 바라볼 때, 원판 형상을 가질 수 있다. 배플(5280)은 단면에서 바라볼 때, 그 상면의 높이가 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 높아질 수 있다. 일 예로, 배플(5280)은 단면에서 바라볼 때, 그 상면이 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 상향 경사지는 형상을 가질 수 있다.
이에, 플라즈마 발생부(540)에서 발생하는 플라즈마는 배플(5280)의 경사진 단면을 따라 처리 공간(5200)의 가장자리 영역으로 유동할 수 있다. 상술한 예와 달리, 배플(5280)의 단면은 경사지게 제공되지 않을 수 있다. 일 예로, 배플(5280)은 소정의 두께를 가지는 원판 형상으로 제공될 수 있다.
플라즈마 발생부(540)는 후술하는 가스 공급 유닛(5440)으로부터 공급되는 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 공급할 수 있다.
플라즈마 발생부(540)는 공정 처리부(520)의 상부에 위치할 수 있다. 플라즈마 발생부(540)는 하우징(5220)과 후술하는 확산부(560)보다 상부에 위치할 수 있다. 공정 처리부(520), 확산부(560), 그리고 플라즈마 발생부(540)는 제1방향(2) 및 제2방향(4)과 모두 수직한 제3방향(6)을 따라 지면으로부터 순차적으로 위치할 수 있다.
플라즈마 발생부(540)는 플라즈마 챔버(5420), 가스 공급 유닛(5440), 그리고 플라즈마 소스(6000)를 포함할 수 있다.
플라즈마 챔버(5420)는 상면, 그리고 하면이 개방된 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 플라즈마 챔버(5420)는 상면, 그리고 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)의 상단 및 하단에는 개구가 형성될 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)는 플라즈마 발생 공간(5422)을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)는 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
플라즈마 챔버(5420)의 상면은 가스 공급 포트(5424)에 의해 밀폐될 수 있다. 가스 공급 포트(5424)는 후술하는 가스 공급 유닛(5440)과 연결될 수 있다. 공정 가스는 가스 공급 포트(5424)를 통해 플라즈마 발생 공간(5422)으로 공급될 수 있다. 플라즈마 발생 공간(5422)으로 공급된 공정 가스는 배플 홀(5282)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 균일하게 분배될 수 있다.
가스 공급 유닛(5440)은 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(5440)은 가스 공급 포트(5424)와 연결될 수 있다. 일 예로, 공정 가스는 플루오린(Fluorine) 및/또는 하이드러전(Hydrogen)을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 플라즈마 소스를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4는 도 2의 플라즈마 소스를 상부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5는 도 2의 플라즈마 소스를 하부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대한 플라즈마 소스를 상세히 설명한다.
플라즈마 소스(6000)는 가스 공급 유닛(5440)이 공급한 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 설명하는 플라즈마 소스(6000)는 유도 결합형 플라즈마(Inductively coupled plasma; ICP) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(6000)는 안테나(6200), 전력 인가부(6400), 제1접지 라인(6620), 제2접지 라인(6640), 그리고 캐퍼시터(6800)를 포함할 수 있다.
안테나(6200)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나로 제공된다. 안테나(6200)는 상부에서 바라볼 때, 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 안테나(6200)는 복수의 턴으로 권취된 코일을 가질 수 있다. 안테나(6200)는 플라즈마 챔버(5420)의 외부에서 플라즈마 챔버(5420)를 감싸도록 제공될 수 있다. 안테나(6200)는 플라즈마 발생 공간(5422)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(5420)에 감길 수 있다. 일 예로, 안테나(6200)는 플라즈마 챔버(5420)의 외부에서 플라즈마 챔버(5420)를 복수의 턴으로 권취한 코일을 가질 수 있다. 코일은 후술하는 전원(6420)으로부터 고주파 전력을 인가받아 플라즈마 챔버(5420)에 자기장을 유도할 수 있다. 이에, 플라즈마 발생 공간(5422)에 공급된 공정 가스는 플라즈마로 여기될 수 있다.
안테나(6200)를 구성하는 코일은 플라즈마 챔버(5420)를 홀수의 턴으로 권취할 수 있다. 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나(6200)를 구성하는 코일은 플라즈마 챔버(5420)를 5회 권취할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 코일은 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때, 코일의 일단과 코일의 타단은 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 코일의 일단은 플라즈마 챔버(5420)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(5420)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 코일의 타단은 플라즈마 챔버(5420)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(5420)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 코일의 일단은 후술하는 제1접지 라인(6620)과 연결된다. 코일의 일단과 제1접지 라인(6620)이 연결된 지점은 제1접지단(6001)으로 기능할 수 있다. 코일의 타단은 후술하는 제2접지 라인(6640)과 연결된다. 코일의 타단과 제2접지 라인(6640)이 연결된 지점은 제2접지단(6002)으로 기능할 수 있다.
전력 인가부(6400)는 전원(6420), 전력 라인(6440), 그리고 정합기(6460)를 포함할 수 있다. 전원(6420)은 전력을 발생시킨다. 전원(6420)은 고주파 전원일 수 있다. 예컨대, 전원(6420)은 고주파 전력을 발생시킬 수 있다. 전원(6420)은 후술하는 전력 라인(6440)을 통해 안테나(6200)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(6420)은 전력 라인(6440)을 통해 안테나(6200)에 고주파 전류를 인가할 수 있다. 안테나(6200)에 인가된 고주파 전류는 플라즈마 발생 공간(5422)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(5422) 내로 공급되는 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다.
전력 라인(6440)은 전원(6420)이 발생시킨 고주파 전력을 안테나(6200)에 전달할 수 있다. 전력 라인(6440)의 일단은 전원(6420)에 연결될 수 있다. 전력 라인(6440)의 타단은 코일의 일단과 타단 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, 전력 라인(6440)의 타단은 안테나(6200)를 구성하는 코일의 일단과 타단의 중간 지점에 연결될 수 있다. 코일의 일단과 타단의 중간 지점은 안테나(6200)에 고주파 전류를 인가하는 전력 인가단(6003)으로 기능할 수 있다. 전력 라인(6440)을 통해 공급되는 고주파 전류는 코일의 일단과 코일의 타단을 향해 분배될 수 있다. 전력 라인(6440)을 통해 공급되는 고주파 전류는 코일의 중간 지점에 연결된 전력 인가단(6003)을 기준으로, 코일의 일단과 코일의 타단으로 분배될 수 있다.
정합기(6460)는 전원(6420)으로부터 안테나(6200)로 인가되는 고주파 전력에 대한 정합을 수행할 수 있다. 정합기(6460)는 전원(6420)의 출력단에 연결되어 전원(6420) 측의 출력 임피던스와 입력 임피던스를 정합시킬 수 있다. 일 예로, 정합기(6460)는 전원(6420)과 안테나(6200) 사이의 전력 라인(6440) 상에 연결될 수 있다.
제1접지 라인(6620)은 안테나(6200)에 연결될 수 있다. 제1접지 라인(6620)은 안테나(6200)를 구성하는 코일의 일단에 연결될 수 있다. 코일의 일단과 제1접지 라인(6620)이 연결된 지점은 제1접지단(6001)으로 기능할 수 있다. 이에, 코일의 일단은 제1접지 라인(6620)과 연결되어 접지될 수 있다.
제2접지 라인(6640)은 안테나(6200)에 연결될 수 있다. 제2접지 라인(6640)은 안테나(6200)를 구성하는 코일의 타단에 연결될 수 있다. 코일의 타단과 제2접지 라인(6640)이 연결된 지점은 제2접지단(6002)으로 기능할 수 있다. 이에, 코일의 타단은 제2접지 라인(6640)과 연결되어 접지될 수 있다.
제1접지단(6001)과 제2접지단(6002)은 상부에서 바라볼 때, 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 제1접지단(6001)과 전력 인가단(6003)은 플라즈마 챔버(5420)를 기준으로 서로 대향되게 위치할 수 있다. 제2접지단(6002)과 전력 인가단(6003)은 플라즈마 챔버(5420)를 기준으로 서로 대향되게 위치할 수 있다. 제1접지단(6001)과 전력 인가단(6003)을 연결한 가상의 직선(L1)은 안테나(6200)의 중심(C)을 지날 수 있다. 또한, 제1접지단(6001)과 전력 인가단(6003)을 연결한 가상의 직선(L1)은 코일의 중심(C)을 지날 수 있다.
이하에서는, 상부에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(6420)에 코일이 감긴 영역 중 제1접지단(6001)과 전력 인가단(6003)을 연결한 가상의 직선(L1)의 상부를 상측 영역(A)이라 정의한다. 또한, 상부에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(5420)에 코일이 감긴 영역 중 제1접지단(6001)과 전력 인가단(6003)을 연결한 가상의 직선(L1)의 하부를 하측 영역(B)이라 정의한다.
캐퍼시터(6800, capacitor)는 가변 소자일 수 있다. 캐퍼시터(6800)는 제1접지 라인(6620) 및 제2접지 라인(6640) 중 어느 하나에 제공될 수 있다. 일 실시예에 따른 캐퍼시터(6800)는 용량이 변경되는 가변 캐퍼시터로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 일 실시예에 따른 캐퍼시터(6800)는 용량이 고정된 고정 캐퍼시터로 제공될 수도 있다. 캐퍼시터(6800)가 고정 캐퍼시터로 제공되는 경우, 공정의 종류 및 공정의 요구 조건에 따라 다양한 용량의 캐퍼시터로 변경되어 제공될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 캐퍼시터(6800)가 가변 캐퍼시터(6800)로 제공되는 경우를 예로 들어 설명한다.
캐퍼시터(6800)는 전력 인가단(6003)에서 공급되는 고주파 전류에 대해 코일의 일단과 코일의 타단으로 분배되는 고주파 전류의 분배비를 결정할 수 있다. 캐퍼시터(6800)는 그 용량을 변경하여 코일의 일단과 코일의 타단으로 분배되는 고주파 전류의 분배비를 변경할 수 있다. 일 예로, 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 일단을 향해 인가되는 제1전류와 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 타단을 향해 인가되는 제2전류의 크기는 캐퍼시터(6800)의 용량에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마 챔버(5420)를 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(5420)의 상부 영역에는 하측 영역(B)에 권취된 코일의 수가 상측 영역(A)에 권취된 코일의 수보다 많을 수 있다. 이에, 도 4와 같이 전력 인가단(6003)을 기준으로, 플라즈마 챔버(5420)의 상부 영역에는 하측 영역(B)에 형성되는 플라즈마의 밀도가 상측 영역(A)에 형성되는 플라즈마의 밀도보다 상대적으로 크게 조절할 수 있다. 또한, 도 5와 같이 전력 인가단(6003)을 기준으로, 플라즈마 챔버(5420)의 하부 영역에는 상측 영역(A)에 형성되는 플라즈마의 밀도가 하측 영역(B)에 형성되는 플라즈마의 밀도보다 상대적으로 클 수 있다. 이에, 플라즈마 챔버(5420)에 홀수의 턴으로 코일을 권취함으로써, 플라즈마 챔버(5420)의 상하 방향의 영역에 따라, 상측 영역(A), 그리고 하측 영역(B)에 형성되는 플라즈마의 밀도를 달리하여 플라즈마 형성 밀도를 세밀하게 조절할 수 있다.
또한, 도 3과 같이, 캐퍼시터(6800)는 제2접지 라인(6640)에 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 캐퍼시터(6800)는 제1접지 라인(6620)에 제공될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 캐퍼시터(6800)가 제2접지 라인(6640)에 제공되는 경우를 예로 들어 설명한다.
캐퍼시터(6800)의 용량을 제1크기에서 제1크기보다 낮은 제2크기로 변경하는 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류는 상대적으로 낮아질 수 있다. 또한, 캐퍼시터(6800)의 용량을 제3크기에서 제3크기보다 높은 제4크기로 변경하는 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류는 상대적으로 커질 수 있다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 제1접지단(6001)으로 분배되는 제1전류와 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류의 비가 변경될 수 있다. 코일의 일단 및 타단으로 분배되는 전류의 비를 변경함으로써, 이로 인해 플라즈마 챔버(5420)의 상하 방향에 따라 형성되는 전기장의 크기를 변경할 수 있다. 이에, 플라즈마 발생 공간(5422)에서 발생하는 플라즈마의 밀도 및/또는 크기를 변경할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 확산부(560)는 플라즈마 발생부(540)에서 발생된 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 확산시킬 수 있다. 확산부(560)는 확산 챔버(5620)를 포함할 수 있다. 확산 챔버(5620)는 플라즈마 챔버(5420)에서 발생된 플라즈마를 확산시키는 플라즈마 확산 공간(5622)을 제공한다. 플라즈마 발생부(540)에서 발생된 플라즈마는 플라즈마 확산 공간(5622)을 거치면서 확산될 수 있다. 플라즈마 확산 공간(5622)으로 유입된 플라즈마는 배플(5280)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 균일하게 분배될 수 있다.
확산 챔버(5620)는 플라즈마 챔버(5420)의 하부에 위치할 수 있다. 확산 챔버(5620)는 하우징(5220)과 플라즈마 챔버(5420) 사이에 위치할 수 있다. 하우징(5220), 확산 챔버(5620), 그리고 플라즈마 챔버(5420)는 제3방향(6)을 따라 지면으로부터 순차적으로 위치할 수 있다. 확산 챔버(5620)의 내주면은 부도체로 제공될 수 있다. 일 예로, 확산 챔버(5620)의 내주면은 석영(Quartz)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
배기부(580)는 처리부(520) 내부의 공정 가스 및 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기부(580)는 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생하는 불순물과 파티클 등을 프로세스 챔버(500)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부(580)는 처리 공간(5200) 내로 공급된 공정 가스를 프로세스 챔버(500)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부(580)는 배기 라인(5820)과 감압 부재(5840)를 포함할 수 있다. 배기 라인(5820)은 하우징(5220)의 바닥면에 형성된 배기 홀(5222)과 연결될 수 있다. 배기 라인(5820)은 감압을 제공하는 감압 부재(5840)와 연결될 수 있다.
감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)에 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)에 잔류하는 플라즈마, 불순물, 그리고 파티클 등을 하우징(5220)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5840)는 펌프일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 감압 부재(5840)는 음압을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 기판 처리 방법은 상술한 프로세스 챔버(500)가 수행할 수 있다. 또한, 상술한 제어기(40)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 프로세스 챔버(500)가 수행할 수 있도록, 프로세스 챔버(500)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(40)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 프로세스 챔버(500)가 가지는 구성들이 수행할 수 있도록, 전원(6420), 그리고 캐퍼시터(6800) 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판 반입 단계(S10), 기판 처리 단계(S20), 그리고 기판 반출 단계(S30)를 포함할 수 있다. 기판 반입 단계(S10)는 프로세스 챔버(500) 내부로 기판(W)을 반입하는 단계이다. 기판 반입 단계(S10)에서는 기판(W)이 하우징(5220)의 측벽에 형성된 개구(미도시)를 통해 하우징(5220)의 내부로 출입한다. 하우징(5220) 내부로 출입된 기판(W)은 지지 유닛(5240)에 안착될 수 있다. 지지 유닛(5240)에 안착된 기판(W)은 정전기력에 의해 지지 유닛(5240)에 고정 지지될 수 있다.
기판 처리 단계(S20)는 프로세스 챔버(500) 내부에 반입된 기판(W)에 대해 플라즈마를 이용하여 소정의 처리를 수행하는 단계이다. 일 예로, 기판 처리 단계(S20)에서는 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱(Ashing)할 수 있다. 기판 처리 단계(S20)에서는 플라즈마 발생부(540)에서 플라즈마를 발생시킨다. 예컨대, 기판 처리 단계(S20)에서는 가스 공급 유닛(5440)에 의해 플라즈마 발생 공간(5422)으로 공정 가스를 공급하고, 안테나(6200)에 고주파 전류를 인가할 수 있다. 안테나(6200)에 인가된 고주파 전류는 플라즈마 발생 공간(5422)에 자기장을 발생시킬 수 있다. 플라즈마 발생 공간(5422)에 형성된 자기장은 플라즈마 발생 공간(5422)를 유동하는 공정 가스를 여기시킬 수 있다.
기판 처리 단계(S20)에서는 안테나(6200)를 구성하는 코일의 일단과 타단 사이에 연결된 전력 인가단(6003)을 통해 코일에 직접 고주파 전류를 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 코일의 일단과 코일의 타단 사이의 중간 위치에 전력 인가단(6003)이 연결될 수 있다. 코일에 연결된 전력 인가단(6003)으로부터 인가되는 고주파 전류는 코일의 일단으로 향하는 제1전류와 코일의 타단을 향하는 제2전류로 분배될 수 있다. 즉, 전력 인가단(6003)에서 공급되는 고주파 전류는 전력 인가단(6003)을 기준으로 제1접지단(6001)으로 향하는 제1전류와 제2접지단(6002)을 향하는 제2전류로 분배될 수 있다.
제1전류와 제2전류의 분배 비는 제1접지 라인(6620) 또는 제2접지 라인(6640)에 연결된 캐퍼시터(6800)에 의해 결정될 수 있다. 일 예로, 캐퍼시터(6800)가 제2접지 라인(6640)에 연결될 수 있다. 캐퍼시터(6800)의 용량이 제1크기에서 제1크기보다 작은 제2크기로 변경된 경우, 코일의 타단을 향하는 제2전류의 크기는 감소할 수 있다. 이와 반대로, 캐퍼시터(6800)의 용량이 제3크기에서 제3크기보다 큰 제4크기로 변경된 경우, 코일의 타단을 향하는 제2전류의 크기는 증가할 수 있다. 이에 따라, 코일의 일단을 향하는 제1전류와 코일의 타단을 향하는 제2전류의 비가 변경될 수 있다. 이로 인해, 플라즈마 챔버(5420)의 상하 방향에 따라 형성되는 전기장의 크기를 변경시킬 수 있다. 이에, 플라즈마 발생 공간(5422)에서 발생하는 플라즈마의 밀도 및/또는 크기를 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(6200)를 구성하는 코일은 플라즈마 챔버(5420)의 외측에서 플라즈마 챔버(5420)를 홀수 회로 권취할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(6200)를 구성하는 코일의 일단과 타단은 상부에서 바라볼 때, 중첩되게 위치할 수 있다.
이에 따라, 전력 인가단(6003)을 기준으로, 플라즈마 챔버(5420)의 상부 영역에는 상측 영역(A)에 형성되는 제1크기의 플라즈마 밀도가 하측 영역(B)에 형성되는 제2크기의 플라즈마 밀도보다 상대적으로 작을 수 있다. 또한, 전력 인가단(6003)을 기준으로, 플라즈마 챔버(5420)의 하부 영역에는 상측 영역(A)에 형성되는 제3크기의 플라즈마 밀도가 하측 영역(B)에 형성되는 제4크기의 플라즈마 밀도보다 상대적으로 클 수 있다. 이에, 플라즈마 챔버(5420)의 상하 방향의 영역에 따라, 상측 영역(A), 그리고 하측 영역(B)에 형성되는 플라즈마의 밀도를 달리하여 플라즈마 형성 밀도를 세밀하게 조절할 수 있다.
기판 반출 단계(S30)는 기판 처리 단계(S20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 프로세스 챔버(500) 외부로 반출하는 단계이다. 기판 반출 단계(S30)에서는 기판(W)이 하우징(5220)의 측벽에 형성된 개구(미도시)를 통해 하우징(5220)의 외부로 반출된다.
도 6은 도 1의 기판 처리 장치의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버의 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 기판 처리 장치 중 프로세스 챔버(500)를 제외하고 유사하게 제공되므로, 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(500)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱(Ashing)할 수 있다. 박막은 폴리 실리콘막, 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 선택적으로, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
프로세스 챔버(500)는 하우징(5220), 윈도우 유닛(5230), 지지 유닛(5240), 가스 공급 유닛(5250), 배기 유닛(5800), 그리고 플라즈마 소스(6000)를 포함할 수 있다.
하우징(5220)은 기판(W)이 처리되는 처리 공간(5200)과 상부 공간(6100)을 가질 수 있다. 하우징(5220)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(5220)은 알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 하우징(5220)은 접지될 수 있다. 하우징(5220)은 하부 바디(5224)와 상부 바디(5226)를 포함할 수 있다.
하부 바디(5224)는 내부에 상면이 개방된 공간을 가질 수 있다. 일 예로, 하부 바디(5224)는 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 하부 바디(5224)는 후술하는 윈도우 유닛(5230)과 서로 조합되어 내부에 처리 공간(5200)을 가질 수 있다. 하부 바디(5224)와 윈도우 유닛(5230)이 서로 조합되어 기판(W)을 처리하는 처리 공간(5200)을 제공하는 공정 처리부로 정의될 수 있다.
상부 바디(5226)는 내부에 하면이 개방된 공간을 가질 수 있다. 예컨대, 상부 바디(5226)는 하부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 상부 바디(5226)는 후술하는 윈도우 유닛(5230)과 서로 조합되어 내부에 상부 공간(6100)을 가질 수 있다. 하부 바디(5224)의 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통해 하우징(5220)의 내부로 출입한다. 개구(미도시)는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다.
윈도우 유닛(5230)은 하부 바디(5224)의 상부에 배치될 수 있다. 윈도우 유닛(5230)은 하부 바디(5224)의 개방된 상면을 덮을 수 있다. 윈도우 유닛(5230)은 하부 바디(5224)와 서로 조합되어 처리 공간(5200)을 형성할 수 있다. 윈도우 유닛(5230)은 상부 바디(5226)의 하부에 배치되어 상부 바디(5226)의 개방된 하면을 덮을 수 있다. 윈도우 유닛(5230)은 상부 바디(5226)와 서로 조합되어 상부 공간(6100)을 형성할 수 있다.
상부 공간(6100)은 처리 공간(5200)보다 상부에 제공될 수 있다. 처리 공간(5200)은 후술하는 지지 유닛(5240)이 기판(W)을 지지하고, 기판(W)이 처리되는 공간으로 기능할 수 있다. 상부 공간(6100)은 후술하는 플라즈마 소스(6000)가 배치되는 공간으로 기능할 수 있다.
윈도우 유닛(5230)은 판 형상으로 제공될 수 있다. 윈도우 유닛(5230)은 처리 공간(5200)을 밀폐할 수 있다. 윈도우 유닛(5230)은 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다. 윈도우 유닛(5230)에는 개구가 형성될 수 있다. 일 예로, 윈도우 유닛(5230)의 중앙에는 개구가 형성될 수 있다. 윈도우 유닛(5230)에 형성된 개구에는 후술하는 가스 공급 노즐(5254)이 설치될 수 있다. 윈도우 유닛(5230)에 설치된 가스 공급 노즐은 탈착 가능하게 제공될 수 있다.
지지 유닛(5240)은 처리 공간(5200)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(5240)은 지지 플레이트(5242)를 포함할 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 정전 척으로 제공될 수 있다. 일 예로, 지지 플레이트(5242)는 외부의 전원과 연결될 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 외부의 전원에서 인가된 전력에 의해 정전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 정전기가 가지는 정전기력은 기판(W)을 지지 유닛(5240)에 고정시킬 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 연결 부재(5246)에 의해 하우징(5220)에서 이격되어 위치할 수 있다. 연결 부재(5246)는 하우징(5220)과 지지 플레이트(5242)를 연결할 수 있다. 연결 부재(5246)는 하우징(5220)의 내측벽과 지지 플레이트(5242)의 사이에 설치될 수 있다.
가스 공급 유닛(5250)은 처리 공간(5200)으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(5250)이 처리 공간(5200)으로 공급하는 공정 가스는 플루오린(Fluorine) 및/또는 하이드러전(Hydrogen)을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 가스 공급 유닛(5250)이 처리 공간(5200)으로 공급하는 공정 가스의 종류는 공지된 공정 가스로 다양하게 변형될 수 있다.
가스 공급 유닛(5250)은 가스 공급원(5252)과 가스 공급 노즐(5254)을 포함할 수 있다. 가스 공급원(5252)은 공정 가스를 저장하거나, 가스 공급 노즐(5254)에 공정 가스를 전달할 수 있다. 가스 공급 노즐(5254)은 처리 공간(5200)에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 노즐(5254)은 가스 공급원(5252)으로부터 공급받은 공정 가스를 처리 공간(5200)에 공급할 수 있다. 가스 공급 노즐(5254)은 윈도우 유닛(5230)에 설치될 수 있다. 일 예로, 가스 공급 노즐(5254)은 윈도우 유닛(5230)의 중앙에 형성된 개구에 설치될 수 있다.
배기 배플(5260)은 처리 공간(5200)에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(5260)은 상부에서 바라볼 때, 환형의 링 형상을 가진다. 배기 배플(5260)은 처리 공간(5200) 내에서 하우징(5220)의 내측벽과 지지 플레이트(5242) 사이에 위치할 수 있다.
배기 배플(5260)에는 복수의 배기 홀(5262)들이 형성된다. 배기 홀(5262)들은 상하 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 배기 홀(5262)들은 배기 배플(5260)의 상단에서 하단까지 연장되는 홀들로 제공될 수 있다. 배기 홀(5262)들은 배기 배플(5260)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다.
배기 유닛(5800)은 처리 공간(5200) 내부의 공정 가스 및 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기 유닛(5800)은 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생하는 불순물과 파티클 등을 프로세스 챔버(500)의 외부로 배기할 수 있다. 배기 유닛(5800)은 처리 공간(5200) 내로 공급된 공정 가스를 프로세스 챔버(500)의 외부로 배기할 수 있다. 배기 유닛(5800)은 배기 라인(5820)과 감압 부재(5840)를 포함할 수 있다. 배기 라인(5820)은 하우징(5220)의 바닥면에 형성된 배기 홀(5222)과 연결될 수 있다. 일 예로, 배기 라인(5820)은 하부 바디(5224)의 바닥면에 형성된 배기 홀(5222)과 연결될 수 있다. 배기 라인(5820)은 감압을 제공하는 감압 부재(5840)와 연결될 수 있다.
감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)에 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)에 잔류하는 플라즈마, 불순물, 그리고 파티클 등을 하우징(5220)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5840)는 펌프일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 감압 부재(5840)는 음압을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.
도 7은 도 6의 플라즈마 소스를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 이하에서는, 도 6과 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 소스에 대해 상세히 설명한다.
플라즈마 소스(6000)는 가스 공급 유닛(5250)으로부터 공급되는 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 일 예로, 플라즈마 소스(6000)는 처리 공간(5200)으로 공급된 공정 가스를 여기시켜 처리 공간(5200)에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 설명하는 플라즈마 소스(6000)는 유도 결합형 플라즈마(Inductively coupled plasma; ICP) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(6000)는 안테나(6200), 전력 인가부(6400), 제1접지 라인(6620), 제2접지 라인(6640), 그리고 캐퍼시터(6800)를 포함할 수 있다.
안테나(6200)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나로 제공될 수 있다. 안테나(6200)는 하부 바디(5224)와 윈도우 유닛(5230)이 서로 조합되어 기판(W)을 처리하는 처리 공간(5200)을 제공하는 공정 처리부의 상부에 위치할 수 있다. 일 예로, 안테나(6200)는 상부 공간(6100)에 위치할 수 있다. 또한, 안테나(6200)는 상부 공간(6100) 내의 평면 상에 위치할 수 있다. 안테나(6200)는 상부에서 바라볼 때, 나선 형상으로 제공될 수 있다. 안테나(6200)는 상부에서 바라볼 때, 지지 유닛(5240)과 마주보게 위치할 수 있다. 안테나(6200)는 상부에서 바라볼 때, 처리 공간(5200)에서 지지 유닛(5240)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(6200)는 단일 출력단을 가질 수 있다.
안테나(6200)는 복수의 턴으로 권취된 코일을 가질 수 있다. 코일은 후술하는 전원(6420)으로부터 고주파 전력을 인가받아 처리 공간(5200)에 자기장을 유도할 수 있다. 이에, 처리 공간(5200)에 공급된 공정 가스는 플라즈마로 여기될 수 있다.
코일의 일단과 코일의 타단은 상부에서 바라볼 때, 서로 대향되게 위치할 수 있다. 일 예로, 코일의 일단과 코일의 타단을 이은 가상의 직선(L1)은 안테나(6200)의 중심(C)을 지날 수 있다. 코일의 일단과 타단을 이은 가상의 직선(L1)은 복수 회로 권취된 코일의 중심(C)을 지날 수 있다.
코일의 일단은 후술하는 제1접지 라인(6620)과 연결된다. 코일의 일단과 제1접지 라인(6620)이 연결된 지점은 제1접지단(6001)으로 기능할 수 있다. 코일의 타단은 후술하는 제2접지 라인(6640)과 연결된다. 코일의 타단과 제2접지 라인(6640)이 연결된 지점은 제2접지단(6002)으로 기능할 수 있다. 코일의 일단과 연결된 제1접지단(6001)과 코일의 타단과 연결된 제2접지단(6002)을 이은 가상의 직선(L1)은 복수 회로 권취된 코일(C)의 중심을 지날 수 있다.
전력 인가부(6400)는 전원(6420), 전력 라인(6440), 그리고 정합기(6460)를 포함할 수 있다. 전원(6420)은 전력을 발생시킨다. 전원(6420)은 고주파 전원일 수 있다. 예컨대, 전원(6420)은 고주파 전력을 발생시킬 수 있다. 전원(6420)은 후술하는 전력 라인(6440)을 통해 안테나(6200)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(6420)은 전력 라인(6440)을 통해 안테나(6200)에 고주파 전류를 인가할 수 있다. 안테나(6200)에 인가된 고주파 전류는 플라즈마 발생 공간(5422)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(5422) 내로 공급되는 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다.
전력 라인(6440)은 전원(6420)이 발생시킨 고주파 전력을 안테나(6200)에 전달할 수 있다. 전력 라인(6440)의 일단은 전원(6420)에 연결될 수 있다. 전력 라인(6440)의 타단은 코일의 일단과 타단 사이에 연결될 수 있다. 전력 라인과 코일이 연결된 지점은 안테나(6200)에 고주파 전류를 인가하는 전력 인가단(6003)으로 기능할 수 있다. 전력 라인(6440)을 통해 공급되는 고주파 전류는 코일의 일단과 코일의 타단을 향해 분배될 수 있다. 전력 라인(6440)을 통해 공급되는 고주파 전류는 전력 인가단(6003)을 기준으로, 코일의 일단과 코일의 타단으로 분배될 수 있다.
정합기(6460)는 전원(6420)으로부터 안테나(6200)로 인가되는 고주파 전력에 대한 정합을 수행할 수 있다. 정합기(6460)는 전원(6420)의 출력단에 연결되어 전원(6420) 측의 출력 임피던스와 입력 임피던스를 정합시킬 수 있다. 일 예로, 정합기(6460)는 전원(6420)과 안테나(6200) 사이의 전력 라인(6440) 상에 연결될 수 있다.
제1접지 라인(6620)은 안테나(6200)에 연결될 수 있다. 제1접지 라인(6620)은 안테나(6200)를 구성하는 코일의 일단에 연결될 수 있다. 코일의 일단과 제1접지 라인(6620)이 연결된 지점은 제1접지단(6001)으로 기능할 수 있다. 이에, 코일의 일단은 제1접지 라인(6620)과 연결되어 접지될 수 있다.
제2접지 라인(6640)은 안테나(6200)에 연결될 수 있다. 제2접지 라인(6640)은 안테나(6200)를 구성하는 코일의 타단에 연결될 수 있다. 코일의 타단과 제2접지 라인(6640)이 연결된 지점은 제2접지단(6002)으로 기능할 수 있다. 이에, 코일의 타단은 제2접지 라인(6640)과 연결되어 접지될 수 있다.
제1접지단(6001)과 제2접지단(6002)은 상부에서 바라볼 때, 서로 대향되는 위치에 제공될 수 있다. 이에, 제1접지단(6001)과 제2접지단(6002)을 연결한 가상의 직선(L1)은 코일의 중심(C)을 지날 수 있다.
캐퍼시터(6800, capacitor)는 가변 소자일 수 있다. 캐퍼시터(6800)는 제1접지 라인(6620) 및 제2접지 라인(6640) 중 어느 하나에 제공될 수 있다. 일 실시예에 따른 캐퍼시터(6800)는 용량이 변경되는 가변 캐퍼시터로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 일 실시예에 따른 캐퍼시터(6800)는 용량이 고정된 고정 캐퍼시터로 제공될 수도 있다. 캐퍼시터(6800)가 고정 캐퍼시터로 제공되는 경우, 공정의 종류 및 공정의 요구 조건에 따라 다양한 용량의 캐퍼시터로 변경되어 제공될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 캐퍼시터(6800)가 가변 캐퍼시터(6800)로 제공되는 경우를 예로 들어 설명한다.
캐퍼시터(6800)는 전력 인가단(6003)에서 공급되는 고주파 전류에 대해 코일의 일단과 코일의 타단으로 분배되는 고주파 전류의 분배비를 결정할 수 있다. 캐퍼시터(6800)는 그 용량을 변경하여 코일의 일단과 코일의 타단으로 분배되는 고주파 전류의 분배비를 변경할 수 있다. 일 예로, 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 일단을 향해 인가되는 제1전류와 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 타단을 향해 인가되는 제2전류의 크기는 캐퍼시터(6800)의 용량에 의해 결정될 수 있다.
도 7과 같이, 캐퍼시터(6800)는 제2접지 라인(6640)에 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 캐퍼시터(6800)는 제1접지 라인(6620)에 연결될 수도 있다. 캐퍼시터(6800)의 용량을 제1크기에서 제1크기보다 낮은 제2크기로 변경하는 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류는 상대적으로 낮아질 수 있다.
또한, 캐퍼시터(6800)의 용량을 제3크기에서 제3크기보다 높은 제4크기로 변경하는 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류는 상대적으로 커질 수 있다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 제1접지단(6001)으로 분배되는 제1전류와 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류의 비가 변경될 수 있다.
도 8은 도 6의 캐퍼시터의 값에 따른 챔버 내부의 자기장 분포를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 캐퍼시터(6800)의 용량은 제1크기인 10pF, 제2크기인 100pF, 그리고 제3크기인 500pF으로 설정될 수 있다. 캐퍼시터(6800)의 용량을 제1크기에서 제3크기로 변경하는 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류의 크기는 증가한다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 공급되는 제2전류로부터 발생되는 자기장의 크기도 커진다. 일 예에 의하면, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)까지의 코일은 처리 공간(5200)의 중앙 영역과 대향되게 위치할 수 있다. 이에, 캐퍼시터(6800)의 용량을 제1크기에서 제3크기로 변경하는 경우, 처리 공간(5200)의 중앙 영역에서 자기장의 세기가 크게 형성될 수 있다.
또한, 캐퍼시터(6800)의 용량을 제3크기에서 제1크기로 변경하는 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류의 크기는 감소한다. 이에 따라, 제1전류로 분배되는 전류의 크기가 상대적으로 증가한다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 공급되는 제2전류로부터 발생되는 자기장의 크기는 작아진다. 또한, 전력 인가단(6003)으로부터 제1접지단(6001)으로 공급되는 제1전류로부터 발생되는 자기장의 크기는 커진다. 이에, 캐피시터(6800)의 용량을 제3크기에서 제1크기로 변경하는 경우, 처리 공간(5200)의 중앙 영역보다 가장자리 영역에서의 자기장의 세기를 크게 형성할 수 있다. 이에, 공정 요구 조건에 따라 캐퍼시터(6800)의 용량을 가변하여, 처리 공간 내(5200)에서 발생하는 플라즈마의 밀도 및/또는 크기를 변경할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 인가단(6800)을 코일의 일단과 타단 사이에 특정 지점에 연결함으로써, 전력 인가단(6800)을 기준으로 분배되는 제1전류 및 제2전류의 분배 지점을 결정할 수 있다. 이에, 공정 요구 조건에 따라 플라즈마의 밀도를 수월하게 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 8에서 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 기판 처리 방법은 상술한 프로세스 챔버(500)가 수행할 수 있다. 또한, 상술한 제어기(40)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 프로세스 챔버(500)가 수행할 수 있도록, 프로세스 챔버(500)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(40)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 프로세스 챔버(500)가 가지는 구성들이 수행할 수 있도록, 전원(6420), 그리고 캐퍼시터(6800) 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판 반입 단계(S10), 기판 처리 단계(S20), 그리고 기판 반출 단계(S30)를 포함할 수 있다. 기판 반입 단계(S10)는 프로세스 챔버(500) 내부로 기판(W)을 반입하는 단계이다. 기판 반입 단계(S10)에서는 기판(W)이 하우징(5220)의 측벽에 형성된 개구(미도시)를 통해 하우징(5220)의 내부로 출입한다. 하우징(5220) 내부로 출입된 기판(W)은 지지 유닛(5240)에 안착될 수 있다. 지지 유닛(5240)에 안착된 기판(W)은 정전기력에 의해 지지 유닛(5240)에 고정 지지될 수 있다.
기판 처리 단계(S20)는 프로세스 챔버(500) 내부에 반입된 기판(W)에 대해 플라즈마를 이용하여 소정의 처리를 수행하는 단계이다. 일 예로, 기판 처리 단계(S20)에서는 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱(Ashing)할 수 있다. 기판 처리 단계(S20)에서는 처리 공간(5200)으로 플라즈마를 발생시킨다. 예컨대, 기판 처리 단계(S20)에서는 가스 공급 유닛(5250)에 의해 처리 공간(5200)으로 공정 가스를 공급하고, 안테나(6200)에 고주파 전류를 인가할 수 있다. 안테나(6200)에 인가된 고주파 전류는 처리 공간(5200)에 자기장을 발생시킬 수 있다. 처리 공간(5200)에 형성된 자기장은 처리 공간(5200)를 유동하는 공정 가스를 여기시킬 수 있다.
기판 처리 단계(S20)에서는 안테나(6200)를 구성하는 코일의 일단과 타단 사이에 연결된 전력 인가단(6003)을 통해 코일에 직접 고주파 전류를 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 코일의 일단과 코일의 타단 사이에 전력 인가단(6003)이 연결될 수 있다. 코일에 연결된 전력 인가단(6003)으로부터 인가되는 고주파 전류는 코일의 일단으로 향하는 제1전류와 코일의 타단을 향하는 제2전류로 분배될 수 있다. 즉, 전력 인가단(6003)에서 공급되는 고주파 전류는 전력 인가단(6003)을 기준으로 제1접지단(6001)으로 향하는 제1전류와 제2접지단(6002)을 향하는 제2전류로 분배될 수 있다.
전력 인가단(6003)으로부터 코일의 일단과 대향되는 처리 공간(5200)의 영역은 제1전류로부터 제1크기의 플라즈마 밀도가 형성될 수 있다. 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 타단과 대향되는 처리 공간(5200)의 영역은 제2전류로부터 제2크기의 플라즈마 밀도가 형성될 수 있다.
제1전류와 제2전류의 분배 비는 제1접지 라인(6620) 또는 제2접지 라인(6640)에 연결된 캐퍼시터(6800)에 의해 결정될 수 있다. 일 예로, 캐퍼시터(6800)가 제2접지 라인(6640)에 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 캐퍼시터(6800)는 제1접지 라인(6620)에 연결될 수도 있다. 캐퍼시터(6800)의 용량이 제1크기에서 제1크기보다 작은 제2크기로 변경된 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류의 크기는 감소한다. 이에 따라, 제1전류로 분배되는 전류의 크기가 상대적으로 증가한다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 공급되는 제2전류로부터 발생되는 자기장의 크기는 작아진다. 또한, 전력 인가단(6003)으로부터 제1접지단(6001)으로 공급되는 제1전류로부터 발생되는 자기장의 크기는 커진다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 일단과 대향되는 처리 공간(5200)의 영역은 제1크기의 플라즈마 밀도가 형성될 수 있다. 또한, 전력 인가단(6003)으로부터 코일의 타단과 대향되는 처리 공간(5200)의 영역은 제1크기보다 작은 제2크기의 플라즈마 밀도가 형성될 수 있다. 캐피시터(6800)의 용량을 제3크기에서 제1크기로 변경하는 경우, 처리 공간(5200)의 중앙 영역보다 가장자리 영역에서의 자기장 및 플라즈마의 밀도를 크게 형성할 수 있다.
이와 반대로, 캐퍼시터(6800)의 용량이 제3크기에서 제3크기보다 큰 제4크기로 변경된 경우, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 분배되는 제2전류의 크기는 증가한다. 이에, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)으로 공급되는 제2전류로부터 발생되는 자기장의 크기도 커진다. 일 예에 의하면, 전력 인가단(6003)으로부터 제2접지단(6002)까지의 코일은 처리 공간(5200)의 중앙 영역과 대향되게 위치할 수 있다. 이에, 캐퍼시터(6800)의 용량을 제1크기에서 제3크기로 변경하는 경우, 처리 공간(5200)의 중앙 영역에서 자기장의 세기가 크게 형성될 수 있다.
이에, 공정 요구 조건에 따라 캐퍼시터(6800)의 용량을 가변하여, 처리 공간 내(5200)에서 발생하는 플라즈마의 밀도 및/또는 크기를 변경할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 인가단(6800)을 코일의 일단과 타단 사이에 특정 지점에 연결함으로써, 전력 인가단(6800)을 기준으로 분배되는 제1전류 및 제2전류의 분배 지점을 결정할 수 있다. 이에, 공정 요구 조건에 따라 플라즈마의 밀도를 수월하게 제어할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
20 : 전방 단부 모듈
30 : 처리 모듈
40 : 제어기
500 : 프로세스 챔버
6000 : 플라즈마 소스
6001 : 제1접지단
6002 : 제2접지단
6003 : 전력 인가단
6200 : 안테나
6400 : 전력 인가부
6420 : 전원
6440 : 전력 라인
6620 : 제1접지 라인
6640 : 제2접지 라인
6800 : 캐퍼시터

Claims (18)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부; 및
    공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 플라즈마 소스는,
    복수의 턴으로 권취된 코일을 가지는 안테나; 및
    상기 코일에 고주파 전력을 인가하는 전력 인가부를 포함하고,
    상기 코일의 일단에는 제1접지 라인이 연결되고,
    상기 코일의 타단에는 제2접지 라인이 연결되고,
    상기 전력 인가부는,
    상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 위치에서 상기 코일에 직접 고주파 전력을 인가하도록 상기 코일에 연결되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1접지 라인 또는 상기 제2접지 라인에는 캐퍼시터(capacitor)가 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐퍼시터는 가변 캐시시터이고,
    상기 장치는 상기 캐퍼시터를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 캐퍼시터의 용량을 변경하여, 상기 제1접지 라인과 상기 제2접지 라인에 분배되는 전력 비를 조절하도록 상기 캐퍼시터를 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 공정 처리부 상부에 상기 플라즈마가 발생하는 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버를 더 포함하고,
    상기 안테나는 상기 플라즈마 챔버의 외부에서 상기 플라즈마 챔버를 복수의 턴으로 권취한 상기 코일을 가지고,
    상기 코일은 상기 플라즈마 챔버를 홀수의 턴으로 권취하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코일은 상부에서 바라볼 때 원형으로 제공되고,
    상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단은 상부에서 바라볼 때, 중첩되는 위치에 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력 인가부는 상기 고주파 전력을 발생시키는 전원과 상기 전원이 발생시키는 상기 고주파 전력을 전달하는 전력 라인을 포함하고,
    상기 전력 라인은 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 중간 위치에 연결되고,
    상부에서 바라볼 때, 상기 제1접지 라인이 상기 코일에 연결된 제1접지단과 상기 전력 라인이 상기 코일에 연결된 전력 인가단을 연결한 가상의 직선은 상기 코일의 중심을 지나는 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 공정 처리부 상부에 위치하고, 평면 상에서 나선 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단을 이은 가상의 직선은 상기 코일의 중심을 지나는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 인가부는 상기 고주파 전력을 발생시키는 전원과 상기 전원이 발생시키는 상기 고주파 전력을 전달하는 전력 라인을 포함하고,
    상기 전력 라인은 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이에 연결되는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상부에서 바라볼 때, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과 마주보게 위치되는 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 캐퍼시터는 고정 캐퍼시터로 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    복수의 턴으로 권취된 코일의 일단과 타단 사이에 위치한 전력 인가단을 통해 상기 코일에 직접 고주파 전류를 인가하여 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키되,
    상기 고주파 전류는 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 일단을 향하는 제1전류와 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 타단을 향하는 제2전류로 분배되고, 상기 제1전류와 상기 제2전류의 분배비는 상기 코일의 일단 또는 상기 코일의 타단에 제공되는 캐퍼시터에 의해 결정되는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캐퍼시터의 용량을 변경하여 상기 제1전류와 상기 제2전류의 전류 비를 조절하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 플라즈마가 발생하는 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버의 외부에서 상기 플라즈마 챔버를 홀수의 턴으로 권취되어 감싸고, 상부에서 바라볼 때 원형으로 제공되고,
    상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단은 상부에서 바라볼 때, 중첩되는 위치에 제공되고,
    상기 전력 인가단은 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단 사이의 중간에 위치하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 기판의 중심을 지나는 임의의 직선의 절반 영역은 제1크기의 플라즈마 밀도가 형성되고, 상기 절반 영역의 나머지 영역은 제2크기의 플라즈마 밀도가 형성되는 기판 처리 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 코일은 평면 상에서 나선 형으로 제공되고, 상기 코일의 일단과 상기 코일의 타단을 이은 가상의 직선은 상기 코일의 중심을 지나는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전력 인가단이 상기 코일에 연결되는 위치를 변경하는 기판 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 일단과 대향되는 영역은 상기 제1전류로부터 제1크기의 플라즈마 밀도가 형성되고, 상기 전력 인가단으로부터 상기 코일의 타단과 대향되는 영역은 상기 제2전류로부터 제2크기의 플라즈마 밀도가 형성되는 기판 처리 방법.
KR1020210159175A 2021-11-18 2021-11-18 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 KR20230072680A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210159175A KR20230072680A (ko) 2021-11-18 2021-11-18 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
PCT/KR2022/016640 WO2023090685A1 (ko) 2021-11-18 2022-10-28 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TW111143127A TW202336807A (zh) 2021-11-18 2022-11-11 用於處理基板的設備及用於處理基板的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210159175A KR20230072680A (ko) 2021-11-18 2021-11-18 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230072680A true KR20230072680A (ko) 2023-05-25

Family

ID=86397309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210159175A KR20230072680A (ko) 2021-11-18 2021-11-18 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20230072680A (ko)
TW (1) TW202336807A (ko)
WO (1) WO2023090685A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW460610B (en) * 1999-03-03 2001-10-21 Anelva Corp A plasma processing system
US6447637B1 (en) * 1999-07-12 2002-09-10 Applied Materials Inc. Process chamber having a voltage distribution electrode
EP1377999A1 (en) * 2001-04-13 2004-01-07 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source with controllable power distribution
US7571697B2 (en) * 2001-09-14 2009-08-11 Lam Research Corporation Plasma processor coil
JP6623511B2 (ja) * 2014-11-05 2019-12-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023090685A1 (ko) 2023-05-25
TW202336807A (zh) 2023-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100238627B1 (ko) 플라즈마 처리장치
US9119282B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US8261691B2 (en) Plasma processing apparatus
KR20110046351A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP3254069B2 (ja) プラズマ装置
JP2017079127A (ja) 誘導性結合プラズマ発生装置、セルフバイアス印加装置、プラズマ処理装置、プラズマ生成方法、およびセルフバイアス印加方法
US7482757B2 (en) Inductively coupled high-density plasma source
JP6401839B1 (ja) 基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニット
US20190051498A1 (en) Substrate treating apparatus, substrate treating method, and plasma generating unit
US6824363B2 (en) Linear inductive plasma pump for process reactors
US6136140A (en) Plasma processing apparatus
KR20230072680A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP3294839B2 (ja) プラズマ処理方法
US20090137128A1 (en) Substrate Processing Apparatus and Semiconductor Device Producing Method
KR102553189B1 (ko) 기판 처리 장치
KR102548570B1 (ko) 기판 처리 장치 및 도어 어셈블리 구동 방법
JP7343226B2 (ja) プラズマ発生ユニット及びこれを含む基板処理装置
KR102665361B1 (ko) 기판 처리 장치
JP3205542B2 (ja) プラズマ装置
KR20230063745A (ko) 상부 전극 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR20220056640A (ko) 기판 처리 장치
JP2022123728A (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
KR20180046276A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
USRE40963E1 (en) Method for plasma processing by shaping an induced electric field

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal