KR100844150B1 - Plasma processing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart showing a plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법의 변형예를 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart showing a modification of the plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the present invention.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of the code | symbol about the principal part of drawings>
100: 챔버 110: 게이트100: chamber 110: gate
120: 배기부 200: 가스 분사부120: exhaust portion 200: gas injection portion
202: 소정 공간 204: 분사홀202: predetermined space 204: injection hole
210: 가스 공급부 300: 기판 지지대210: gas supply unit 300: substrate support
500: 자계 발생부 600: 자계 조절부500: magnetic field generating unit 600: magnetic field adjusting unit
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 플라즈마를 발생시켜 기판 처리 효율을 상승시키기 위한 플라즈마 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus and a method for generating a uniform plasma to increase substrate processing efficiency.
반도체 및 디스플레이 산업이 발전함에 따라 웨이퍼, 유리 등의 기판 가공도 한정된 면적에 원하는 패턴을 극미세화하고 고집적화하는 방향으로 진행되고 있다.As the semiconductor and display industries develop, processing of substrates such as wafers and glass is also progressing toward minimizing and integrating desired patterns in a limited area.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 같은 반도체 기판의 표면에 절연막 또는 금속막 등을 형성시킨 후, 이 막에 반도체 소자의 특성에 따른 패턴을 형성시킴으로써 제조된다.Generally, a semiconductor device is manufactured by forming an insulating film or a metal film on the surface of a semiconductor substrate such as a wafer, and then forming a pattern according to the characteristics of the semiconductor device on the film.
플라즈마를 생성시키기 위한 전극 형태에 의해 플라즈마 처리 장치는 용량 결합 플라즈마(CCP)와 유도 결합 플라즈마(ICP)로 구분된다.The plasma processing apparatus is classified into a capacitively coupled plasma (CCP) and an inductively coupled plasma (ICP) by an electrode type for generating a plasma.
상기 CCP는 평행 평판형 전극에 고주파를 인가하여 전극 사이의 공간에 형성되는 자기장에 의해 고밀도 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 방식으로서, 전극 간에 균일한 전계를 형성시킬 수 있으나, 상기 고밀도 플라즈마를 생성시키기 위해서는 고전력이 전원이 필요하다. 반면, ICP는 나선형의 코일에 고주파를 인가하여 상기 코일에 흐르는 고주파 전류에 의해 유도적으로 생성되는 전기장에 의해 플라즈마를 발생시키는 방식으로서, 상기 CCP에 비해 저전력으로 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있는 장점이 있다.The CCP is a method of processing a substrate by generating a high density plasma by a magnetic field formed in a space between the electrodes by applying a high frequency to the parallel plate type electrode, and can form a uniform electric field between the electrodes, but generates the high density plasma In order to do this, high power is needed. On the other hand, ICP is a method of generating a plasma by an electric field inductively generated by the high frequency current flowing through the coil by applying a high frequency to the spiral coil, and has the advantage of generating a high density plasma at a lower power than the CCP. have.
특히, 최근에는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 공정이 발달하면서 플라즈마 식각 공정의 비중이 갈수록 높아지고 있으며, 상기 MEMS은 3차원의 기구적인 미세 구조물을 형성하여 새로운 소자나 초소형 장치의 제작이 가능하기 때문에 미세패턴 식각에 주로 이용되며, 이를 위해 ICP가 사용되고 있다.In particular, as the MEMS (Micro Electro Mechanical System) process is recently developed, the specific gravity of the plasma etching process is increasing. The MEMS forms a three-dimensional mechanical microstructure, which enables the manufacture of new devices or micro devices. It is mainly used for pattern etching, and ICP is used for this.
또한, 대면적에 균일한 플라즈마 밀도를 얻기 위해서 다양한 형태의 안테나 가 사용되고 있으며, 자장을 이용하여 플라즈마의 밀도를 높이는 방법도 많이 사용되고 있다. In addition, various types of antennas are used to obtain a uniform plasma density in a large area, and a method of increasing the density of plasma using a magnetic field is also widely used.
즉, 상기와 같은 자계를 이용한 ICP에 대해서는 국내등록특허공보 제10-311234호에 개시되어 있다.That is, the ICP using the above magnetic field is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-311234.
상기 국내등록특허공보 제10-311234호에서는 챔버 외부에 상기 챔버를 둘러싸도록 이중 코일 즉, 상부 코일 및 하부 코일이 형성되어 있으며, 상기 상부 및 하부 코일에는 각각 교류 및 직류가 인가된다. 또한, 상기 챔버 내에 형성된 플라즈마의 밀도를 변화시키기 위해 코일의 턴수나 코일 간의 거리를 변화시켜 챔버 내부에 형성되는 자장을 조절하도록 되어 있다.In Korean Patent Publication No. 10-311234, a double coil, that is, an upper coil and a lower coil, is formed outside the chamber to surround the chamber, and alternating current and direct current are applied to the upper and lower coils, respectively. In addition, in order to change the density of the plasma formed in the chamber, the number of turns of the coil or the distance between the coils is changed to adjust the magnetic field formed in the chamber.
하지만, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 챔버 내부에 형성되는 자장을 조절하여 플라즈마의 밀도를 변화시킬 수 있지만, 상기 조립 장착된 코일의 턴수를 교체하기 위해서는 조립된 코일을 해체하여 재조립해야하며 이에 의해 교체하는 시간이 상당히 소요된다. 또한, 조립 장착된 이중 코일의 거리를 조절하기 위해서도 상기 코일을 재조립하거나, 상기 코일이 상하로 이동 가능한 구동부 및 구동부를 제어하는 제어부가 필요하다. 따라서, 이로 인해 교체 시간 및 추가적으로 들어가는 부품의 추가로 인해 플라즈마 처리 장치의 구조가 복잡해지고, 인력, 시간 및 비용 등이 상당히 소모되는 문제점을 야기시킨다.However, the conventional technique as described above may change the density of the plasma by adjusting the magnetic field formed in the chamber, but in order to replace the number of turns of the assembled coil, it is necessary to disassemble and reassemble the assembled coil. It takes quite a while to replace it. In addition, in order to adjust the distance of the assembled double coil, a control unit for reassembling the coil or controlling the driving unit and the driving unit to which the coil can move up and down is required. Therefore, this leads to a problem in that the structure of the plasma processing apparatus is complicated due to the replacement time and the addition of additional parts, and the manpower, time and cost are consumed considerably.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 플라즈마 처리 장치 및 방법은 자장을 발생시키는 이중 코일에 자장을 간단한 방법으로 제어하여 균일한 플라 즈마를 발생시켜 기판의 처리 효율을 높이기 위한 플라즈마 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the plasma processing apparatus and method of the present invention control the magnetic field in a dual coil generating a magnetic field by a simple method to generate a uniform plasma to increase the processing efficiency of the substrate and the method To provide that purpose.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 소정 공간이 마련된 챔버; 상기 챔버 내의 하부의 중앙에 마련되고 기판이 안착되는 기판 지지대; 상기 챔버의 상부 외주면을 따라 형성되어 상기 챔버에 고주파 전력을 공급하여 상기 챔버내에 플라즈마를 생성하기 위한 안테나; 상기 안테나 하부의 상기 챔버 외주면을 둘러싸도록 상부 및 하부 코일이 상하로 이격되어 형성된 자계 발생부; 및 상기 챔버의 외부 양측에 상기 챔버의 기판 지지면과 교차하는 방향으로 상기 자계 발생부의 상부 및 하부 코일을 덮도록 형성되어 상기 자계 발생부에서 발생된 자기장을 조절하기 위한 자계 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present invention comprises a chamber having a predetermined space; A substrate support provided in the center of the lower part of the chamber and on which the substrate is mounted; An antenna formed along an upper outer circumferential surface of the chamber to supply high frequency power to the chamber to generate a plasma in the chamber; A magnetic field generating unit formed with upper and lower coils spaced up and down so as to surround the chamber outer circumferential surface of the lower antenna; And a magnetic field controller configured to cover the upper and lower coils of the magnetic field generator in the direction intersecting the substrate support surface of the chamber, on both outer sides of the chamber to adjust the magnetic field generated by the magnetic field generator. It is done.
상기 자계 발생부는 상기 챔버 외주면을 둘러싸도록 서로 이격되어 형성되어 상기 플라즈마 밀도를 증가시키는 상부 코일 및 하전 입자의 운동 방향을 조절하는 하부 코일을 포함하고, 상기 자계 조절부는 상기 자계 발생부의 상기 하부 코일 및 상부 코일을 둘러싸도록 상기 챔버의 일측 및 타측에 상기 기판 지지면과 교차하는 방향으로 설치된 일측 및 타측 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The magnetic field generating unit is formed to be spaced apart from each other to surround the outer peripheral surface of the chamber includes an upper coil for increasing the plasma density and a lower coil for controlling the direction of movement of the charged particles, the magnetic field control unit the lower coil and It characterized in that it comprises one side and the other side coils installed in one direction and the other side of the chamber in the direction intersecting the substrate support surface to surround the upper coil.
상기 자계 조절부는 기판 지지면의 수평 방향으로 자기장을 형성시키는 것을 특징으로 한다.The magnetic field adjusting unit forms a magnetic field in a horizontal direction of the substrate support surface.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 플라즈마 처리 방법은 소정 공간이 마련된 챔버와, 상기 챔버 내의 하부의 중앙에 마련되고 기판이 안착되는 기판 지지대와, 상기 챔버의 상부 외주면을 따라 형성된 안테나와, 상기 안테나 하부의 상기 챔버 외주면을 둘러싸도록 상부 및 하부 코일이 상하로 이격되어 형성된 자계 발생부와, 상기 챔버의 외부 양측에 상기 챔버의 기판 지지면과 교차하는 방향으로 상기 자계 발생부의 상부 및 하부 코일을 덮도록 형성된 자계 조절부를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법에 있어서, 상기 안테나에 상기 고주파 전력을 인가하여 상기 챔버내에 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 자계 발생부의 상기 상부 및 하부 코일에 전원을 인가하여 상기 기판 지지면과 수직하는 방향으로 자기장을 발생하는 단계; 및 상기 자계 조절부에 전원을 인가하여 상기 자기 발생부에 의해 발생된 상기 자기장을 제어하는 단계를 포함한다.In addition, in order to achieve the above object, the plasma processing method of the present invention comprises a chamber provided with a predetermined space, a substrate support provided in the center of the lower part of the chamber and the substrate is seated, and an antenna formed along the upper outer peripheral surface of the chamber; A magnetic field generating unit having upper and lower coils spaced up and down so as to surround the chamber outer circumferential surface of the lower part of the antenna, and upper and lower magnetic field generating units intersecting the substrate supporting surface of the chamber on both outer sides of the chamber; A plasma processing method using a plasma processing apparatus including a magnetic field control unit formed to cover a coil, the method comprising: generating a plasma in the chamber by applying the high frequency power to the antenna; Generating a magnetic field in a direction perpendicular to the substrate support surface by applying power to the upper and lower coils of the magnetic field generating unit; And controlling the magnetic field generated by the magnetic generator by applying power to the magnetic field controller.
상기 자계 조절부에는 교류 또는 직류가 인가되는 것을 특징으로 한다.The magnetic field adjusting unit is characterized in that the alternating current or direct current is applied.
상기 직류에 의해 형성되는 자기장을 기판의 내측 또는 기판의 외측을 향하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The magnetic field formed by the direct current is controlled so as to face the inside of the substrate or the outside of the substrate.
자계 발생부에 전원을 인가하여 기판면과 수직하는 방향으로 자기장이 발생 하는 단계는 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 단계 이후 또는 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.The generating of the magnetic field in a direction perpendicular to the substrate surface by applying power to the magnetic field generating unit may be performed after or simultaneously with generating the plasma in the chamber.
자계 조절부에 전원을 인가하여 상기 자기장을 제어하는 단계는 자계 발생부에 전원을 인가하여 기판면과 수직하는 방향으로 자기장이 발생하는 단계 이후 또는 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.The controlling of the magnetic field by applying power to the magnetic field adjusting unit may be performed after or simultaneously with generating the magnetic field in a direction perpendicular to the substrate surface by applying power to the magnetic field generating unit.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타낸 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법의 변형예를 나타낸 순서도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a plasma processing using the plasma processing apparatus according to the present invention. A flowchart showing a variation of the method.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내의 상부에 마련된 가스 분사부(200)와, 상기 가스 분사부(200)와 대향하고 챔버(100) 내의 하부에 위치한 기판 지지대(300)와, 상기 챔버(100)의 외부에 마련되어 상기 챔버(100) 내에 고주파를 인가시키기 위한 안테나(400)와, 상기 챔버(100)의 측부에 마련되어 상기 챔버(100) 외부를 둘러싸도록 형성된 자계 발생 부(500)와, 상기 자계 발생부(500)의 상하부를 덮도록 형성되어 상기 자계 발생부(500)에서 발생된 자기장을 조절하는 자계 조절부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the plasma processing apparatus according to the present invention faces a
상기 챔버(100)는 원통형 형상으로 형성되고, 내부에는 기판 처리 영역을 기밀하게 유지시키기 위한 소정 공간이 형성되어 있다. 이때, 상기 챔버(100)의 표면은 아노다이징(Anodizing) 처리된 알루미늄으로 형성하고, 상기 챔버(100)의 형상은 한정되지 않으며, 기판(G)의 형상과 대응하도록 형성될 수 있다.The
상기 챔버(100)의 일측벽에는 기판(G)이 상기 챔버(100) 내로 인입 및 인출될 수 있도록 게이트(110)가 마련되고, 상기 게이트(110)는 처리되어질 기판(G)의 인입 또는 처리된 기판(G)이 인출되도록 개방 및 패쇄하는 역할을 한다. 이때, 상기 게이트(110)는 챔버(100)의 일측 외에도 타측에 형성될 수 있으며, 각각의 게이트는 기판(G)의 인입 또는 인출을 각각 담당할 수 있다.A
또한, 상기 챔버(100)의 하부에는 배기부(120)가 마련되고, 상기 배기부(120)는 식각 시 발생되는 파티클 등의 반응 부산물과 가스들을 챔버(100) 외부로 배기하는 역할을 한다. 이때, 상기 배기구(120)는 챔버(100)의 하부는 물론 챔버(100)의 측벽 하부에 형성될 수 있다.In addition, an
상기 가스 분사부(200)는 상기 챔버(100) 내의 상부에 마련되고, 상기 가스 분사부(200)에는 가스 공급원(210)이 연결된다. 상기 가스 분사부(200)의 내부에는 반응 가스가 유입될 수 있도록 소정 공간(202)이 마련되고, 상기 소정 공간(202)과 연결되어 상기 가스 분사부(200)의 상부에 가스 공급원(210)이 연결된다. 또한, 상기 가스 분사부(200)의 하부에는 상기 가스 분사부(200)의 내측에 형성된 소정 공 간(202)과 연결되는 분사홀(202)이 형성된다. 따라서, 반응 가스는 상기 가스 공급원(210)으로부터 가스 분사부(200)의 내측에 형성된 소정 공간(202)에 인입되고, 상기 소정 공간(202)에 인입된 반응 가스는 상기 가스 분사부(200)의 하부에 형성된 분사홀(204)을 통해 챔버(100) 내부에 분사된다. 이때, 상기 반응 가스로는 플로로카본 가스나 하이드로플로로카본 가스와 같은 할로겐 원소를 함유하는 가스가 적절히 사용될 수 있으며, 그 밖에도 Ar, He, C4F6, N2 가스가 사용될 수 있다. 또한, 상기의 반응 가스들은 각각 가스 분사부(200)에 유입될 수 있으며, 상기 가스들이 혼합되어 상기 가스 분사부(200)에 유입될 수도 있다.The
상기에서는 가스 공급원(210)이 상기 가스 분사부(200)의 상부에 연결된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 가스 분사부(200)의 측면에 연결될 수 있다. 또한, 상기 가스 분사부(200)는 챔버(100) 내의 상부 외에도 챔버(100)의 측벽에 형성될 수 있다.Although the
상기 기판 지지대(300)는 상기 챔버(100) 내의 하부의 중앙에 마련되고, 처리 되어질 기판(G)을 안착시키는 역할을 한다. 이때, 상기 기판 지지대(300)의 형상은 기판(G)과 대응되는 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 기판 지지대(300)의 하부에는 정합기(310) 및 하부 고주파 전원(320)이 연결되며, 이는 상기 하부 고주파 전원(320)에서 발생된 전압에 의해 챔버(100) 내부에 생성된 플라즈마의 양이온을 기판(G) 쪽으로 하강시키는 역할을 한다. 또한, 상기 기판 지지대(300)에는 과열된 플라즈마에 의해 상기 기판 지지대(300)의 상부에 안착된 기 판(G)의 파손을 방지하기 위한 냉각 라인(미도시), 기판 지지대의 높낮이를 조절하기 위한 승강 부재(330)가 더 설치될 수 있다.The
상기 안테나(400)는 상기 챔버(100)의 상부 외주면을 따라 다수개가 형성되어 있으며, 상기 안테나(400)에는 정합기(410) 및 상부 고주파 전원(420)이 연결되어 있다. 즉, 상기 상부 고주파 전원(420)에서 발생된 고주파는 상기 안테나(400)에 의해 상기 챔버(100) 내에 인가되고, 상기 챔버(100) 내로 인입된 반응 가스를 플라즈마화시키는 역할을 한다. 이때, 상기 안테나(400)로 둘러싸인 챔버(100)의 외벽은 고주파를 투과시키는 재질로 형성함이 바람직하고, 상기 재질로는 유전체인 세라믹, 석영 등이 바람직하다. 또한, 상기 안테나(400)의 외측으로 실드 케이스(미도시)가 더 구비될 수 있으며, 상기 실드 케이스는 안테나(400)에서 발생되는 고주파가 누설되지 않도록 하는 역할을 한다. 이때, 상기 실드 케이스로는 알루미늄 등의 고주파 차폐체로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 안테나(400)는 챔버(100)의 상부면에 형성될 수도 있다.A plurality of
상기 자계 발생부(500)는 안테나(400)의 하부에 마련되고, 구체적으로는 상기 챔버(100)의 외부 좌우를 둘러싸도록 상부 및 하부 코일(510, 520)이 상하로 이격되어 설치된다. 여기서, 상부 코일(510)은 안테나(400)로부터 생성되는 플라즈마의 밀도를 증가시키는 역할을 하고, 하부 코일(520)은 하전 입자의 운동방향을 조절하여 기판(G)의 손상을 감소시킨다.The magnetic
또한, 상기 상부 및 하부 코일(510, 520)에는 챔버(100) 내에 약한 자기장을 형성하기 위한 자계 발생 전원(530, 540)이 각각 연결되어 있으며, 상기 자계 발생 전원(530, 540)은 상기 상부 및 하부 코일(510, 520)의 각각에 교류 및 직류 전원을 인가할 수 있다. In addition, magnetic field generating
상기 자계 발생부(500)로부터 발생된 자기장은 기판 지지면의 수직 방향으로 형성된다. 즉, 상부 코일(510)에 형성되는 교번 자장에 의해 플라즈마 내에 존재하는 하전 입자의 충돌 횟수가 증가하여 플라즈마의 밀도를 증가시키고, 하부 코일(520)에 의해 형성되는 자기장에 의한 반발력으로 기판(G)의 손실을 줄일 수 있다. 상기에서는 챔버(100) 외부에 2개의 코일 즉, 상부 및 하부 코일(510, 520)을 형성하였지만, 그 수는 한정되지 않고, 다수개로 형성할 수 있다.The magnetic field generated from the
상기 자계 조절부(600)는 챔버(100)의 외부 양측에 챔버(100) 내의 기판 지지면과 교차하는 방향으로 설치된다. 즉, 자계 조절부(600)는 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)로 대향 형성되고, 구체적으로는 기판 지지면과 수직하는 방향으로 형성되어 있으며, 상기 자계 조절부(600)에는 자계 조절용 전원(630, 640)이 각각 연결되어 있다.The magnetic
상기 자계 조절부(600)로부터 형성된 자기장은 기판 지지면의 수평 방향으로 형성되고, 구체적으로 상기 자계 조절부(600)는 자계 발생부(500)에 의해 챔버(100) 내부에 형성되는 자기장의 운동 방향과 직각 방향에 힘을 전달하고, 상기 하전 입자의 운동 방향에 영향을 주므로 상기 자계 조절부(600)에 인가되는 전원을 조절하여 플라즈마를 제어할 수 있다. 이는 종래 자계 발생부(500)의 코일의 반경과 두 코일간의 거리를 변경시켜 주는 것에 비해 간단한 방법으로 플라즈마를 제어할 수 있다. 상기에서는 상기 자계 조절부(600)를 자계 발생부(500)의 양측에 하나 씩 형성하였지만, 이에 한정되지 않고 다수개가 형성될 수 있다. The magnetic field formed from the magnetic
이하에서는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a plasma processing method using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2.
도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 처리 방법은 챔버(100) 내에 플라즈마를 발생시키는 단계(S10)와, 자계 발생부에 전원을 공급하는 단계(S11)와, 자계 조절부에 교류를 인가하는 단계(S12)와, 기판을 처리하는 단계(S13)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the plasma processing method includes generating plasma in the chamber 100 (S10), supplying power to the magnetic field generating unit (S11), and applying alternating current to the magnetic field adjusting unit ( S12) and processing the substrate (S13).
플라즈마 처리 되어질 기판(G)이 챔버(100) 내로 인입되어 기판 지지대(300)에 안착되면, 상기 챔버(100) 내의 상부에 마련된 가스 분사부(200)는 상기 가스 분사부(200)에 연결된 가스 공급부(210)로부터 반응 가스를 공급받아, 상기 공급된 반응 가스를 상기 가스 분사부(200)의 하부에 형성된 분사홀(204)을 통해 챔버(100) 내부로 분사한다. 이때, 상기 챔버(100) 외부에 마련된 상부 고주파 전원(420)으로부터 고주파 전력이 챔버(100)의 외주면 상부를 둘러싸고 있는 안테나(400)로 인가되고, 상기 안테나(400)에 인가된 고주파는 챔버(100) 내부에 인입된 반응 가스를 플라즈마화시켜, 플라즈마를 발생시키는 단계(S10)를 수행한다.When the substrate G to be plasma treated is introduced into the
상기 과정에 이어서 혹은 이와 동시에, 상기 자계 발생부(500)에 연결된 자계 발생용 전원(530, 540)에 의해 상부 코일(510)에는 교류를 인가시키고, 하부 코일(520)에는 직류를 공급(AC & DC)하여 자계 발생부에 전원을 인가하는 단계(S11)를 수행한다. 즉, 상기 자계 발생부(500)에 의해 챔버(100) 내에 축 방향으로 즉, 기판 지지면에 수직하는 방향으로 약한 자기장을 생성하고, 상기 자기장은 챔버(100) 내에 발생되는 플라즈마 내부의 하전 입자의 운동에 영향을 미쳐 플라즈마 의 균일도를 증가시키고, 기판(G)의 손상을 감소시킬 수 있다. 이때, 상기에서는 상부 코일(510)에 교류를 인가하고, 하부 코일(520)에 직류를 인가(AC & DC)하였지만, 상기 상부 코일(510) 및 하부 코일(520)에 각각 교류(AC & AC)를 인가할 수 있음은 물론이고, 상기 상부 코일(510) 및 하부 코일(520)에 인가된 교류(AC & AC)는 서로 위상차가 다르도록 인가함이 바람직하다.Following or simultaneously with the above process, an alternating current is applied to the
이어서 혹은 이와 동시에, 자계 조절부(600)에 연결된 자계 조절용 전원(630, 640)에 의해 자계 조절부(600)에 교류를 인가하는 단계(S12)를 수행한다. 이때, 상기 자계 조절부(600)에는 당업자에 의해 다양한 범위의 주파수를 갖는 교류 전원을 인가할 수 있다. 즉, 상기 자계 조절부(600)의 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 교류를 인가하여 자계 발생부(500)에 의해 기판 지지면의 수직 방향으로 형성되는 하전 입자의 운동 방향에 기판 지지면과 수평 방향인 힘을 추가적으로 전달하여 충돌 횟수를 증가시킴으로써, 플라즈마의 밀도 및 균일도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다. 이때, 상기 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에는 서로 다른 위상차를 가지는 교류 주파수를 인가할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 자계 조절부(600)를 다수개로 형성할 경우, 자계 발생부(500)에 의해 발생된 자기장을 더욱 미세하게 제어함으로써, 플라즈마의 균일도를 높일 수 있는 효과가 있다.Subsequently or at the same time, the step S12 of applying alternating current to the magnetic
상기와 같이 제어되어 상기 챔버(100) 내에 형성된 플라즈마는 기판(G)을 처리하게 된다. 즉, 기판 지지대(300)에 연결된 하부 고주파 전원(바이어스 전원, 320)에 의해 기판 지지대(300)에 고주파가 인가되고, 이에 의해 챔버(100) 내에 발생된 플라즈마는 기판(G) 방향으로 더욱 가속되어 기판을 처리하고, 소정 시간 경 과 후 기판을 처리하는 단계(S13)를 마치게 된다.As described above, the plasma formed in the
또한, 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. In addition, a plasma processing method for processing a substrate may be performed as shown in FIG. 3.
도 3을 참조하면, 상기 플라즈마 처리 방법은 챔버(100) 내에 플라즈마를 발생시키는 단계(S20)와, 자계 발생부에 전원을 공급하는 단계(S21)와, 자계 조절부에 직류를 인가하는 단계(S22)와, 기판을 처리하는 단계(S23)를 포함한다. 이하, 상기 설명된 실시예와 중복된 설명은 생략한다.Referring to FIG. 3, the plasma processing method includes generating plasma in the chamber 100 (S20), supplying power to the magnetic field generating unit (S21), and applying direct current to the magnetic field adjusting unit ( S22) and processing the substrate (S23). Hereinafter, descriptions duplicated with the above-described embodiment will be omitted.
우선, 상기 챔버(100) 내에 인입된 반응 가스를 안테나(400)에 의해 형성된 자기장에 의해 플라즈마를 형성시켜 플라즈마를 발생시키는 단계(S20)를 마치면, 그후 또는 동시에 자계 발생부(500)의 상부 코일(510) 및 하부 코일(520)에 각각 AC & DC, DC & AC 또는 위상차가 서로 다른 AC & AC를 공급하는 단계(S21)를 수행한다.First, after the step (S20) of generating a plasma by forming a plasma by the magnetic field formed by the
상기와 같이 플라즈마를 발생시키는 단계(S20) 및 자계 발생부에 전원을 공급하는 단계(S21)를 마친 후 또는 동시에, 자계 조절부(600) 즉, 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 연결된 자계 조절용 전원(630, 640)에 의해 직류를 인가하여 자계 발생부(500)에 의해 기판 지지면의 수직 방향으로 형성된 하전 입자의 운동 방향을 기판 지지면의 수평 방향으로 제어할 수 있다.After the step of generating the plasma (S20) and the step of supplying power to the magnetic field generating unit (S21) as described above or at the same time, to the magnetic
이때, 상기 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 의한 자기장의 방향을 기판의 외측 또는 내측으로 향하도록 형성하여 기판(G)의 손상 방지 및 기판 처리 효율을 높일 수 있다. 즉, 자기장의 방향이 기판(G)의 외측을 향하도록 상기 좌측 코 일(610) 및 우측 코일(620)에 직류를 가함으로써, 기판(G)을 향해 입사되는 하전 입자의 수와 운동 에너지를 감소시켜 기판(G)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 자기장의 방향이 기판(G)의 내측을 향하도록 상기 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 직류를 가함으로써, 상기 챔버(100) 내의 하전 입자의 운동 방향이 기판(G)의 내측을 향하게 하여 기판(G)의 처리 효율을 높일 수 있다. 이때, 상기 자계 조절부(600) 즉, 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 인가되는 전류의 양을 조절하면, 자장의 강도와 이에 따른 하전 입자의 운동을 제어할 수 있고, 이에 의해 기판(G)에 입사되는 하전 입자 및 기판 주위의 플라즈마의 밀도 및 균일도 등을 조절할 수 있다. 상기에서는 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 형성되는 자기장의 방향이 기판(G)의 외측 및 내측을 향하도록 하였지만, 좌측 코일(610) 및 우측 코일(620)에 의해 형성되는 자기장의 방향을 각각 기판(G)의 외측 및 기판(G)의 내측을 향하도록 직류를 인가하여, 챔버(100) 내부의 미소 공간에 플라즈마 밀도를 높이거나 낮춤으로써, 당업자가 원하는 공정을 진행할 수 있다.In this case, the magnetic fields formed by the
상기와 같이 제어되어 상기 챔버(100) 내에 형성된 플라즈마는 기판(G)을 처리하게 된다. 즉, 기판 지지대(300)에 연결된 하부 고주파 전원(320)에 의해 기판 지지대(300)에 고주파가 인가되고, 이에 의해 챔버(100) 내에 발생된 플라즈마는 기판(G) 방향으로 가속되어 기판(G)을 처리하고, 소정 시간 경과 후 기판을 처리하는 단계(S23)를 마치게 된다.As described above, the plasma formed in the
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어 나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below You will understand.
상술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치 및 방법은 챔버 내의 자기장을 제어할 수 있는 자계 조절부를 더 마련함으로써, 플라즈마의 밀도를 조절하고 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the plasma processing apparatus and method of the present invention further provide a magnetic field controller that can control the magnetic field in the chamber, thereby controlling the density of the plasma and generating a uniform plasma.
또한, 본 발명은 자계 조절부를 더 마련함으로써, 추가적인 부품 및 구조의 변경없이 자계를 조절하여 플라즈마의 밀도 및 균일도를 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention further provides a magnetic field controller, thereby controlling the density and uniformity of the plasma by adjusting the magnetic field without changing additional parts and structures.
또한, 본 발명은 자계 조절부에 의해 플라즈마를 제어함으로써, 기판의 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing damage to the substrate by controlling the plasma by the magnetic field controller.
또한, 본 발명은 자계 조절부에 의해 플라즈마를 제어함으로써, 플라즈마 처리 효율 예를 들어, 식각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of increasing the plasma processing efficiency, for example, the etching efficiency by controlling the plasma by the magnetic field controller.
Claims (9)
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