KR20230172716A - 안테나 부재 및 기판 처리 장치와 방법 - Google Patents

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이상정
신재원
조현우
박종원
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Abstract

본 발명은 안테나 부재 및 기판 처리 장치와 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재는 서로 회전 대칭을 이루는 제1 코일과 제2 코일을 포함하되, 상기 제1 코일은, 전류가 인가되는 제1 공급단, 접지에 연결되는 제1 접지단 및 상기 제1 공급단과 상기 제1 접지단 사이에서 분류된 제1 션트 커패시터를 포함하고, 상기 제2 코일은, 전류가 인가되는 제2 공급단, 접지에 연결되는 제2 접지단 및 상기 제2 공급단과 상기 제2 접지단 사이에서 분류된 제2 션트 커패시터를 포함하고, 상기 제1 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며, 상기 제2 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 상대적으로 높이가 낮으며, 상기 제1 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제2 코일의 제2 부분이 배치되고, 상기 제2 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제1 코일의 제2 부분이 배치될 수 있다.

Description

안테나 부재 및 기판 처리 장치와 방법{ANTENNA MEMBER AND APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 플라즈마를 이용하는 기판 처리 장치와 이에 제공되는 안테나 부재 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 기판에 증착, 에칭, 세정 공정 등을 수행한다. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 전기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 CCP(Capacitively Coupled Plasma)타입과, 자기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 ICP(Inductively Coupled Plasma)타입이 있다. ICP타입의 장치는 플라즈마 소스로 안테나 부재를 이용한다. ICP타입의 장치는 안테나 부재에 전류를 흘려 자기장을 발생시킨다.
종래의 안테나 부재에 의하면, 안테나 부재에 걸리는 전위가 원하지 않는 CCP 소스가 되어, 윈도우와 같은 장치의 구성에 데미지(damage, 이러한 데미지를 'CCP 데미지'라 한다)를 준다. 안테나 부재에서 전위가 높은 부분이 윈도우에 가깝게 배치될 수록 이로 인한 CCP 데미지가 크고, 발생되는 자기장 분포가 대칭적(symmetric)이지 않음에 따라, 플라즈마 유니포미티(Plasma uniformity)가 좋지 못한 문제가 있다. 따라서, 종래에는 가변 커패시터를 병렬로 연결하는 것에 의하여 기판 처리면 상에서의 플라즈마 균일성을 개선시키고 있었으나, 안테나 부재에 흐르는 전류를 전체 방위에 대해 세밀하게 조정하는 것이 복잡하여 챔버 내에 유도되는 자기장의 세기를 디테일하게 조절하기가 어려웠으며, 전압(voltage) 분배를 하는데 있어서도 한계가 있다.
(특허문헌 1) KR 10-2081686 B1
본 발명은 전압 분배를 효율적으로 수행하고 안테나 부재에 흐르는 전류를 세밀하게 조절할 수 있는 안테나 부재와 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재는 서로 회전 대칭을 이루는 제1 코일과 제2 코일을 포함하되, 상기 제1 코일은, 전류가 인가되는 제1 공급단, 접지에 연결되는 제1 접지단 및 상기 제1 공급단과 상기 제1 접지단 사이에서 분류된 제1 션트 커패시터를 포함하고, 상기 제2 코일은, 전류가 인가되는 제2 공급단, 접지에 연결되는 제2 접지단 및 상기 제2 공급단과 상기 제2 접지단 사이에서 분류된 제2 션트 커패시터를 포함하고, 상기 제1 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며, 상기 제2 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 상대적으로 높이가 낮으며, 상기 제1 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제2 코일의 제2 부분이 배치되고, 상기 제2 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제1 코일의 제2 부분이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 처리 공간을 제공하는 챔버; 상기 처리 공간에 제공되어 기판을 지지 하는 척 부재; 상기 척 부재 보다 상부에 배치되는 윈도우; 상기 윈도우의 상부에 배치되는 안테나 부재를 포함하고, 상기 안테나 부재는, 서로 회전 대칭을 이루는 제1 코일과 제2 코일을 포함하되, 상기 제1 코일은, 전류가 인가되는 제1 공급단, 접지에 연결되는 제1 접지단 및 상기 제1 공급단과 상기 제1 접지단 사이에서 분류된 제1 션트 커패시터를 포함하고, 상기 제2 코일은, 전류가 인가되는 제2 공급단, 접지에 연결되는 제2 접지단 및 상기 제2 공급단과 상기 제2 접지단 사이에서 분류된 제2 션트 커패시터를 포함하고, 상기 제1 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며, 상기 제2 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 상대적으로 높이가 낮으며, 상기 제1 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제2 코일의 제2 부분이 배치되고, 상기 제2 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제1 코일의 제2 부분이 배치될 수 있다.
또한, 상술한 기판 처리 장치가 기판 처리하는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 제1 션트 커패시터 또는 제2 션트 커패시터의 커패시턴스에 따라 안테나 부재에 흐르는 좌측 전류 또는 우측 전류를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 단계는, 상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터의 비율이 동일하여 상기 좌측 전류 또는 우측 전류에 변화가 없는 단계; 상기 제1 션트 커패시터는 변화가 없고, 상기 제2 션트 커패시터의 커패시턴스 크기를 상기 제1 션트 커패시터의 커패시턴스 크기보다 크게 조절하여 상기 우측 전류는 고정하고 상기 좌측 전류의 크기만 조절하는 단계; 및 상기 제2 션트 커패시터는 변화가 없고, 상기 제1 션트 커패시터의 커패시턴스 크기를 상기 제2 션트 커패시터의 커패시턴스 크기보다 크게 조절하여 상기 좌측 전류는 고정하고 상기 우측 전류의 크기만 조절하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 안테나 부재에 대한 전압 분배를 효율적으로 할 수 있으며 션트 커패시터를 조절하는 것만으로 챔버 내에 유도되는 자기장의 크기를 세밀하게 조절하여 상기 자기장에 의해 유도되는 전기장을 조절하고, 챔버 내 좌우의 플라즈마 밀도를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재의 일 사용 양태에 대해 설명하는 것으로, 제1 코일과 제2 코일을 분해하여 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재의 등가 회로도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재의 각 지점에 따른 전류를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재의 각 지점에 따른 전류를 설명하는 것으로, 제1 코일과 제2 코일을 분해하여 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 제1 코일과 제2 코일의 전류를 합산한 안테나 부재의 좌측 전류 및 우측 전류를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재를 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법을 도시한 플로우 차트이다.
발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(100)는 챔버(110), 척 부재(120), 윈도우(130), 가스 공급부(140), 안테나 부재(150), 전력 공급부(160), 배기구(170)를 포함한다.
챔버(110)는 처리 공간(105)을 제공한다. 처리 공간(105)에는 플라즈마(P)에 의해 처리되는 피처리 기판(W)이 배치된다. 척 부재(120)는 기판(W)을 지지한다. 척 부재(120)는 챔버(110) 내에 배치된다. 기판(W)은 척 부재(120)의 상면에 위치되고 척 부재(120)에 의해 지지된다.
윈도우(130)는 척 부재(120) 보다 상부에 배치된다. 통상적으로 윈도우(130)는 처리될 기판(W)의 상부에 배치된다. 윈도우(130)는 유전체로 제공된다. 예컨대, 윈도우(130)는 쿼츠 소재로 제공된다. RF에너지는 윈도우(130)를 통해서 소스 가스에 커플링하여서 기판 처리를 위한 적합한 플라즈마를 점화 및 유지한다.
가스 공급부(140)는 처리 공간(105)으로 기판(W)의 처리를 위한 소스 가스를 공급한다.
안테나 부재(150)는 유전체 윈도우 (130) 위에 배치되며 전력 공급부(160)에 의해서 전력을 공급받는다. 안테나 부재(150)는 공급받은 전력으로부터 자기장을 형성한다. 형성된 자기장은 소스 가스로부터 플라즈마(P)를 발생시킨다. 안테나 부재(150)에 대해서는 도 2 내지 도 6의 설명에서 상세하게 설명한다.
전력 공급부(160)는 안테나 부재(150)에 전력을 인가한다. 전력 공급부(160)가 인가하는 전력은 RF(Radio Frequency) 전력일 수 있다. RF 전력이 전력공급부(160)로부터 안테나 부재(150)에 피딩될 때, 안테나 부재(150)에 의해 생성된 자기장으로부터 유도 결합 플라즈마가 프로세스 챔버 내부에 형성될 수 있다.
도시하지 않았으나, 전력 공급부(160)와 안테나 부재(150)가 연결되는 케이블에는 임피던스 매칭회로가 포함될 수 있다. 챔버(110)의 아래쪽에는 배기구(170)가 제공된다. 배기구(170)는 펌프(미도시)와 연결된다. 처리 공간(105)에서 생성된 플라스마 및 반응부산물 등은 배기구(170)를 통해 처리 공간(105)의 외부로 배출된다. 펌프(미도시)는 처리공간(105)에서 생성된 플라스마 및 반응부산물들을 강제 배출한다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 안테나 부재(150)에 대해서 설명한다.
안테나 부재(150)는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)을 포함한다. 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)은 서로 회전 대칭을 이룬다. 실시예에 있어서, 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)은 서로 180° 회전 대칭을 이룬다.
제1 코일(1510)은 전류가 인가되는 제1 공급단(1519)과 접지에 연결되는 제1 접지단(1518)을 포함한다. 제1 코일(1510)은 하나의 선재로서 코일형으로 제공된다. 제1 공급단(1519)은 제1 코일(1510)의 일단이고, 제1 접지단(1518)은 제1 코일(1510)의 타단이다. 제1 공급단(1519)과 제1 접지단(1518)은 서로 인접한 위치에 마련된다.
또한, 제1 코일(1510)은 제1 공급단(1519)과 제1 접지단(1518) 사이에서 분류된 제1 션트 커패시터(C1, 1571)를 포함한다.
제1 코일(1510)은 제1 부분(1511, 1513)과, 측면에서 바라볼 때 제1 부분(1511, 1513)보다 상대적으로 높이가 낮은 제2 부분(1512)을 포함한다. 제1 부분(1511, 1513)과 제2 부분(1512)은 서로 조합되어 전체로서 1회 권선을 이룬다. 제1 부분(1511, 1513)은 제1-1 부분(1511)과 제1-2 부분(1513)으로 구성된다. 제1 코일(1510)의 1회 권선은 제1 접지단(1518)에서 연장된 제1-1 부분(1511)이 중심각이 90°를 이루도록 감긴 후, 높이를 낮추어 제2 부분(1512)으로 연장된다. 제2 부분(1512)은 중심각이 180°를 이루도록 감긴 후, 다시 높이를 높여 제1-2 부분(1513)으로 연장된다. 제1-2부분(1513)은 중심각이 90°를 이루도록 감긴다. 위 90° 및 180°라는 각도의 표시는 높이가 변화하는 부분을 고려하여 실질적으로 90° 및 180°임을 의미하는 것이지, 수학적으로 정확하게 90° 및 180°임을 의미하는 것이 아니다.
제1 코일(1510)의 제1 공급단(1519)은 제1 부분(1511, 1513)에 제공될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 공급단(1519)은 제1-2 부분(1513)에 제공될 수 있다.
제1 코일(1510)의 제1 션트 커패시터(1571)는 제2 부분(1512)에 제공될 수 있다.
제2 코일(1520)은 전류가 인가되는 제2 공급단(1529)과 접지에 연결되는 제2 접지단(1528)을 포함한다. 제2 코일(1520)은 하나의 선재로서 코일형으로 제공된다. 제2 공급단(1529)은 제2 코일(1520)의 일단이고, 제2 접지단(1528)은 제2 코일(1520)의 타단이다. 제2 공급단(1529)과 제2 접지단(1528)은 서로 인접한 위치에 마련된다.
또한, 제2 코일(1520)은 제2 공급단(1529)과 제2 접지단(1528) 사이에서 분류된 제2 션트 커패시터(C2, 1572)를 포함한다.
제2 코일(1520)은 1회 권선된 제1 부분(1521, 1523)과, 측면에서 바라볼 때 제1 부분(1521, 1523)보다 상대적으로 높이가 낮은 제2 부분(1522)을 포함한다. 제1 부분(1521, 1523)과 제2 부분(1522)은 서로 조합되어 전체로서 1회 권선을 이룬다. 제1 부분(1521, 1523)은 제1-1 부분(1521)과 제1-2 부분(1523)으로 구성된다. 제2 코일(1520)의 1회 권선은 제2 접지단(1528)에서 연장된 제1-1 부분(1521)이 중심각이 90°를 이루도록 감긴 후, 높이를 낮추어 제2 부분(1522)으로 연장된다. 제2 부분(1522)은 중심각이 180°를 이루도록 감긴 후, 다시 높이를 높여 제1-2 부분(1523)으로 연장된다. 제1-2부분(1523)은 중심각이 90°를 이루도록 감긴다. 위 90° 및 180°라는 각도의 표시는 높이가 변화하는 부분을 고려하여 실질적으로 90° 및 180°임을 의미하는 것이지, 수학적으로 정확하게 90° 및 180°임을 의미하는 것이 아니다.
제2 코일(1510)의 제2 공급단(1529)은 제 1부분(1521, 1523)에 제공될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 공급단(1529)은 제1-2 부분(1523)에 제공될 수 있다.
제2 코일(1520)의 제2 션트 커패시터(1572)는 제2 부분(1522)에 제공될 수 있다.
제1 코일(1510)의 제1 부분(1511,1513)의 아래에 제2 코일(1520)의 제2부분(1522)이 배치된다. 제2 코일(1520)의 제1 부분(1521, 1523)의 아래에 제1 코일(1510)의 제2 부분(1512)이 배치된다.
실시예에 있어서, 제1 평면, 제2 평면이 순서대로 더 낮은 위치의 평면이라고 할 때, 제1 평면에는 제1 코일(1510)의 제1 부분(1511, 1513)과 제2 코일(1520)의 제1 부분(1521, 1523)이 위치된다. 제2 평면에는 제1코일(1510)의 제2 부분(1512)과 제2코일(1520)의 제2 부분(1522)이 위치된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재(150)는 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520)을 대칭적으로 배치하여 각 코일이 병렬로 연결되는 듀얼 ICP 안테나이며, 전력 공급부(160)에 의해 RF 전력이 공급되면 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520)의 전류 방향이 같도록 매치될 수 있다.
제1 접지단(1518)과 제2 접지단(1528)에는 각각 가변 커패시터(variable capacitor)(1570)가 제공된다. 가변 커패시터(1570)은 밸런스 커패시터로 기능한다. 가변 커패시터(1570)는 전위를 조정한다.
도 3은 제1 실시예에 따른 안테나 부재(150)의 일 사용 양태에 대하여 설명하는 것으로, 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)을 분해하여 설명하는 도면이다.
예시적으로 안테나(150)의 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520) 각각에 RF 전압을 200V를 인가한다. 가변 커패시터(1570)를 통해 제1 코일(1510) 및 제2코일(1520) 각각에 중성점(전위가 0V인 부분)이 가운데에 위치되도록 조절한다. 실시예에 있어서, 가변 커패시터(1570)는 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520) 각각의 길이에 대하여 1/2가 되는 위치에 전위의 중성점이 위치되도록 조정하는 것이다. 제1 공급단(1519)및 제2 공급단(1529)에서의 전위가 100V이고, 제1 접지단(1518) 및 제2접지단(1528)에서의 전위가 -100V가 되도록 조정될 수 있다.
RF 전압이 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)에 인가되면, 제1 코일(1510)의 중간 지점에 걸리는 전위와, 제2 코일(1520)의 중간 지점에 걸리는 전위는 서로 상쇄되면서 캔슬아웃(Cancel out)된다.
또한, 상기 제1 코일(1510)의 중간 지점에 제1 션트 커패시터(C1, 1571), 제2 코일(1520)의 중간 지점에 제2 션트 커패시터(C2, 1572) 연결할 수 있으며, 제1 션트 커패시터(1571) 및 제2 션트 커패시터(1572)는 가변 커패시터일 수 있다.
상기 션트 커패시터들을 통해 안테나 부재(150)에 흐르는 전류를 상기 제1 션트 커패시터(1571)와 제2 션트 커패시터(1572)의 각각의 전후로 조절할 수 있다.
이를 통해 플라즈마 유니포미티를 조정할 수 있어 상기 안테나 부재(150)에 흐르는 전류의 크기가 곧 챔버 내에 유도되는 자기장의 크기가 되어 챔버 내의 플라즈마 균일도를 세밀하게 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재(150)의 등가 회로도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 전력 공급부(160)의 일단에 인덕터가 연결되어 있으며, 제1 코일(1510)이 인덕터 L1, L2이고, 제2 코일(1520)이 인덕터 L3, L4의 등가 회로 소자이다. 제1 코일(1510)의 중간 지점에서 분류된 커패시터 C1이 제1 션트 커패시터(1571)이며, 제2 코일(1520)의 중간 지점에서 분류된 커패시터 C2가 제2 션트 커패시터(1572)이다. 접지(ground)와 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520) 사이에 배치된 커패시터 C3는 밸런스 커패시터의 등가 회로 소자이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재(150)의 각 지점에 따른 전류를 도시한 것이다. 도 5 내지 7에서 각각의 위치에 기재된 영문 A1 내지 A6는 해당 위치의 전류 값을 의미한다.
도 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520) 각각에서 제1 부분에서 제2 부분이 연장되는 부분, 즉, 제1-1부분(1511)에서 제2 부분(1512)이 연장되는 부분을 0°로 기준할 때 제1 공급단(1519)은 0°에 대하여 90° 위치의 제1 부분에 제공되며, 또한 제1-1 부분(1521)에서 제2 부분(1522)로 연장되는 부분을 0°로 기준할 때 제2 공급단(1529)는 0°에 대하여 90° 위치의 제2 부분에 제공된다. 위 0° 및 90°라는 각도의 표시는 높이가 변화하는 부분을 고려하여 실질적으로 0° 및 90°임을 의미하는 것이지, 수학적으로 정확하게 0° 및 90°임을 의미하는 것이 아니다.
상기 제1 션트 커패시터(1571) 또는 상기 제2 션트 커패시터(1572)의 커패시턴스 변화량에 따라 상기 안테나 부재(150)에 흐르는 전류가 상기 제1 션트 커패시터(1571)와 상기 제2 션트 커패시터(1572) 각각의 전후로 조절될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 듀얼 코일을 포함하는 안테나 부재(150)에서, 제1 션트 커패시터(C1, 1571)에 흐르는 전류를 A5, 제1 션트 커패시터(1571)의 분기점과 제1 공급단(1519) 사이에 흐르는 전류를 A1, 제1 션트 커패시터(1571)의 분기점과 제1 접지단(1518) 사이에 흐르는 전류를 A3라 정의한다.
또한, 제2 션트 커패시터(C2, 1572)에 흐르는 전류를 A6, 제2 션트 커패시터(1572)의 분기점과 제2 공급단(1529) 사이에 흐르는 전류를 A2, 제2 션트 커패시터(1572)의 분기점과 제2 접지단(1528) 사이에 흐르는 전류를 A4라 정의한다.
특히, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 안테나 부재(150)을 상부에서 바라본 평면도를 간략하게 도시한 것으로, 좌측에 제1 코일(1510), 우측에 제2 코일(1520)을 도시하고 가운데 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520)에 흐르는 전류를 합한 등가 코일을 도시한 것이다. 안테나 부재(150)의 좌측 전류 및 우측 전류는 상기 등가 코일의 좌측 전류 및 우측 전류를 의미할 수 있다.
아래 표1과 같이 제1 션트 커패시터(1571)와 제2 션트 커패시터(1572)의 값을 같은 비율로 변화시키면 A1 내지 A6의 전류는 다음과 같다.
No. Shunt C1 Shunt C2 A1(A) A2(A) A3(A) A4(A) A5(A) A6(A)
1 1p 1p 761m 761m 761m 761m 9.6u 9.6u
2 100p 100p 761m 761m 761m 761m 964u 964u
3 500p 500p 761m 761m 765m 765m 4.9m 4.9m
4 1n 1n 761m 761m 770m 770m 9.8m 9.8m
5 10n 10n 761m 761m 871m 871m 110m 110m
6 20n 20n 760m 760m 1.02 1.02 258m 258m
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 안테나 부재(150)의 좌측 전류와 우측 전류에 흐르는 등가 전류를 연산하면, 1번부터 6번까지 좌우 대칭성에 변화 없이 안테나 부재(150)의 좌측 전류와 우측 전류 모두 1.52A가 흐른다. 즉, 제1 션트 커패시터(1571)와 제2 션트 커패시터(1572)의 값을 같이 변화시키면 좌우 대칭성(symmetry)에 변화가 없다.또한, 아래 표2와 같이 제1 션트 커패시터(1571)는 고정하고, 제2 션트 커패시터(1572)의 값을 변화시키면 A1 내지 A6의 전류는 다음과 같다.
No. Shunt C1 Shunt C2 A1(A) A2(A) A3(A) A4(A) A5(A) A6(A)
1 1p 100p 761m 760m 761m 762m 7.5u 1.2m
2 1p 500p 774m 747m 774m 802m 90u 55m
3 1p 530p 799m 722m 799m 876m 269u 154m
4 1p 540p 848m 673m 847m 1 623u 350m
5 1p 560p; 698m 823m 699m 574m 460u 249m
6 1p 600p 745m 776m 746m 715m 120u 61m
도 7(b)에 도시된 바와 같이, 안테나 부재(150)의 좌측 전류와 우측 전류에 흐르는 등가 전류를 연산하면, 2번에서 4번은 좌측 전류가 우측 전류보다 크고, 5번 및 6번은 좌측 전류가 우측 전류보다 작다. 우측 전류는 1번에서 6번 모두 1.51 내지 1.52A로 동일하다.또한, 아래 표3과 같이 제2 션트 커패시터(1572)는 고정하고, 제1 션트 커패시터(1571)의 값을 변화시키면 A1 내지 A6의 전류는 다음과 같다.
No. Shunt C1 Shunt C2 A1(A) A2(A) A3(A) A4(A) A5(A) A6(A)
1 10p 10p 761m 761m 762m 762m 96u 96u
2 500p 10p 744m 777m 809m 776m 64.9m 1.1m
3 520p 10p 726m 796m 863m 793m 138m 2.4m
4 530p 10p 686m 834m 978m 830m 292m 5.3m
5 550p 10p 827m 694m 566m 699m 261m 4.9m
6 600p 10p 773m 748m 723m 749m 50m 1m
도 7(c)에 도시된 바와 같이, 안테나 부재(150)의 좌측 전류와 우측 전류에 흐르는 등가 전류를 연산하면, 2번에서 4번은 우측 전류가 좌측 전류보다 크고, 5번 및 6번은 우측 전류가 좌측 전류보다 작다. 좌측 전류는 1번에서 6번 모두 1.52 내지 1.53 A로 동일하다.따라서, 제1 션트 커패시터(1571)를 변화시키면 안테나 부재(150)의 우측 전류는 고정한 채로 좌측 전류를 조절할 수 있으며, 제2 션트 커패시터(1572)를 변화시키면 안테나 부재(150)의 좌측 전류는 고정한 채로 우측 전류를 조절할 수 있다.
따라서, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 부재(150)를 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법을 도시한 플로우 차트이며, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)가 기판 처리하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제1 션트 커패시터(1571) 또는 상기 제2 션트 커패시터(1572)의 커패시턴스에 따라 상기 안테나 부재(150)에 흐르는 좌측 전류 또는 우측 전류를 조절하는 단계(S810)를 포함할 수 있다.
상기 단계(S810)는, 상기 제1 션트 커패시터(1571)와 상기 제2 션트 커패시터(1572)의 비율이 동일하여 상기 좌측 전류 또는 우측 전류에 변화가 없는 단계, 상기 제1 션트 커패시터(1571)는 변화가 없고, 상기 제2 션트 커패시터(1572)의 커패시턴스 크기를 상기 제1 션트 커패시터(1571)의 커패시턴스 크기보다 크게 조절하여 상기 우측 전류는 고정하고 상기 좌측 전류의 크기만 조절하는 단계 및 상기 제2 션트 커패시터(1572)는 변화가 없고, 상기 제1 션트 커패시터(1571)의 커패시턴스 크기를 상기 제2 션트 커패시터(1572)의 커패시턴스 크기보다 크게 조절하여 상기 좌측 전류는 고정하고 상기 우측 전류의 크기만 조절하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520)의 하부에 걸리는 전위를 캔슬 아웃시켜 윈도우(130)에 가해지는 CCP 데미지를 줄일 수 있으며, 전압(voltage) 분배를 효율적으로 할 수 있다. 대칭적(symmetric)인 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)의 배치를 통해서 안테나 부재(150)에 흐르는 전류를 세밀하게 조절할 수 있어 플라즈마의 유니포미티를 디테일하게 제어할 수 있다.
구체적으로, 제1 션트 커패시터(1571)와 제2 션트 커패시터(1572)의 전후 안테나 부재(150)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다. 일 실시예로서 제1 션트 커패시터(1571)와 제2 션트 커패시터(1572)가 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)의 중심에 중성점을 형성할 경우, 제1 공급단(1519)과 제2 공급단(1529) 사이, 또는 제1 접지단(1518)과 제2 접지단(1528) 사이 좌측 안테나 부재 및 우측 안테나 부재에 흐르는 전류를 조절할 수 있으며, 상기 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520)이 도 1에 도시된 안테나 부재(150) 위치에 배치될 경우, 상기 전류가 유도하는 자기장이 챔버(110) 내에 수직하게 형성되며, 전류의 크기 변화에 따라 자기장의 크기도 변화하여 챔버(110) 내에 유도되는 자기장의 크기를 좌우하게 된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 좌측 안테나 부재 및 우측 안테나 부재의 전류를 조절하여 유도되는 전기장을 조절함으로써 챔버(110) 내에 형성되는 플라즈마의 좌우 유니포미티(uniformity)를 조정할 수 있고, 더하여 가변 커패시터(1570)을 조절하여 전체 플라즈마의 밀도를 세밀하게 조절할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 플라즈마 처리 장치 110: 챔버
120: 척 부재 130: 윈도우
140: 가스 공급부 150: 안테나 부재
160: 전력 공급부 170: 배기구
1510: 제1 코일
1511, 1513: 제1 코일의 제1 부분
1512: 제1 코일의 제2 부분
1520: 제2 코일
1521, 1523: 제2 코일의 제1 부분
1522: 제2 코일의 제2 부분
1518: 제1 접지단 1519: 제1 공급단
1528: 제2 접지단 1529: 제2 공급단

Claims (20)

  1. 서로 회전 대칭을 이루는 제1 코일과 제2 코일을 포함하되,
    상기 제1 코일은, 전류가 인가되는 제1 공급단, 접지에 연결되는 제1 접지단 및 상기 제1 공급단과 상기 제1 접지단 사이에서 분류된 제1 션트 커패시터를 포함하고,
    상기 제2 코일은, 전류가 인가되는 제2 공급단, 접지에 연결되는 제2 접지단 및 상기 제2 공급단과 상기 제2 접지단 사이에서 분류된 제2 션트 커패시터를 포함하고,
    상기 제1 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며,
    상기 제2 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 상대적으로 높이가 낮으며,
    상기 제1 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제2 코일의 제2 부분이 배치되고,
    상기 제2 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제1 코일의 제2 부분이 배치되는
    안테나 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전 대칭은 180° 대칭인 안테나 부재.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 부분과, 상기 제2 부분의 중심각은 180° 인 안테나 부재.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공급단과 상기 제2 공급단은 각각 상기 제1 부분에 제공되는 안테나 부재.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일 각각에서, 상기 제1 부분에서 상기 제2 부분이 연장되는 부분을 0°로 기준할 때, 상기 제1 공급단과 상기 제2 공급단은 상기 0°에 대하여 90° 위치의 상기 제1 부분에 제공되는 안테나 부재.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터는 각각 상기 제2 부분에 제공되는 안테나 부재.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일 각각에서, 상기 제1 부분에서 상기 제2 부분이 연장되는 부분을 0°로 기준할 때, 상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터는 상기 0°에 대하여 90° 위치의 상기 제2 부분에 제공되는 안테나 부재.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접지단과 상기 제2 접지단 각각에 연결되는 가변 커패시터를 더 포함하는 안테나 부재.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공급단과 상기 제1 접지단은 서로 인접한 위치에 마련되고,
    상기 제2 공급단과 상기 제2 접지단은 서로 인접한 위치에 마련되는 안테나 부재.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터는 가변 커패시터인 안테나 부재.
  11. 처리 공간을 제공하는 챔버;
    상기 처리 공간에 제공되어 기판을 지지 하는 척 부재;
    상기 척 부재 보다 상부에 배치되는 윈도우;
    상기 윈도우의 상부에 배치되는 안테나 부재를 포함하고,
    상기 안테나 부재는,
    서로 회전 대칭을 이루는 제1 코일과 제2 코일을 포함하되,
    상기 제1 코일은, 전류가 인가되는 제1 공급단, 접지에 연결되는 제1 접지단 및 상기 제1 공급단과 상기 제1 접지단 사이에서 분류된 제1 션트 커패시터를 포함하고,
    상기 제2 코일은, 전류가 인가되는 제2 공급단, 접지에 연결되는 제2 접지단 및 상기 제2 공급단과 상기 제2 접지단 사이에서 분류된 제2 션트 커패시터를 포함하고,
    상기 제1 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며,
    상기 제2 코일은 호 형상의 제1 부분과 호 형상의 제2 부분을 포함하고 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 전체로서 1회 권선을 이루며,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 상대적으로 높이가 낮으며,
    상기 제1 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제2 코일의 제2 부분이 배치되고,
    상기 제2 코일의 제1 부분의 아래에 상기 제1 코일의 제2 부분이 배치되는
    기판 처리 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 회전 대칭은 180° 대칭인 기판 처리 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 공급단과 상기 제2 공급단은 각각 상기 제1 부분에 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일 각각에서, 상기 제1 부분에서 상기 제2 부분이 연장되는 부분을 0°로 기준할 때, 상기 제1 공급단과 상기 제2 공급단은 각각은 상기 0°에 대하여 90° 위치의 상기 제1 부분에 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터는 각각 상기 제2 부분에 제공되는 기판 처리 장치.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일 각각에서, 상기 제1 부분에서 상기 제2 부분이 연장되는 부분을 0°로 기준할 때, 상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터는 상기 0°에 대하여 90° 위치의 상기 제2 부분에 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 접지단과 상기 제2 접지단 각각에 연결되는 가변 커패시터를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터는 가변 커패시터인 기판 처리 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 션트 커패시터 또는 상기 제2 션트 커패시터의 커패시턴스 변화량에 따라 상기 안테나 부재에 흐르는 전류가 상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터 각각의 전후로 조절되는 기판 처리 장치.
  20. 제11 항에 따른 상기 기판 처리 장치가 기판 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    제1 션트 커패시터 또는 제2 션트 커패시터의 커패시턴스에 따라 안테나 부재에 흐르는 좌측 전류 또는 우측 전류를 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 단계는,
    상기 제1 션트 커패시터와 상기 제2 션트 커패시터의 비율이 동일하여 상기 좌측 전류 또는 우측 전류에 변화가 없는 단계;
    상기 제1 션트 커패시터는 변화가 없고, 상기 제2 션트 커패시터의 커패시턴스 크기를 상기 제1 션트 커패시터의 커패시턴스 크기보다 크게 조절하여 상기 우측 전류는 고정하고 상기 좌측 전류의 크기만 조절하는 단계; 및
    상기 제2 션트 커패시터는 변화가 없고, 상기 제1 션트 커패시터의 커패시턴스 크기를 상기 제2 션트 커패시터의 커패시턴스 크기보다 크게 조절하여 상기 좌측 전류는 고정하고 상기 우측 전류의 크기만 조절하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 방법.
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