KR102279639B1 - Substrate treating apparatus - Google Patents

Substrate treating apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102279639B1
KR102279639B1 KR1020190082435A KR20190082435A KR102279639B1 KR 102279639 B1 KR102279639 B1 KR 102279639B1 KR 1020190082435 A KR1020190082435 A KR 1020190082435A KR 20190082435 A KR20190082435 A KR 20190082435A KR 102279639 B1 KR102279639 B1 KR 102279639B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
electrode plate
chamber
susceptor
control unit
Prior art date
Application number
KR1020190082435A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102279639B9 (en
KR20210012073A (en
Inventor
정진욱
문호준
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020190082435A priority Critical patent/KR102279639B1/en
Publication of KR20210012073A publication Critical patent/KR20210012073A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102279639B1 publication Critical patent/KR102279639B1/en
Publication of KR102279639B9 publication Critical patent/KR102279639B9/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 챔버; 상기 챔버의 내측에 위치되어, 공정이 이루어질 기판을 지지하는 서셉터; 설정 면적을 가지고, 상기 챔버의 내부의 상부 영역에 위치되는 전극판; 플라즈마 여기를 위한 전력을 제공하고, 상기 서셉터에 연결되는 RF 전원; 상기 전극판을 접지 시키는 도선 상에 위치되는 플라즈마 제어 유닛; 및 제어기를 포함한다.The present invention relates to a substrate processing apparatus. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber; a susceptor positioned inside the chamber to support a substrate to be processed; an electrode plate having a set area and positioned in an upper region of the interior of the chamber; an RF power source providing power for plasma excitation and coupled to the susceptor; a plasma control unit positioned on a wire for grounding the electrode plate; and a controller.

Description

기판 처리 장치{Substrate treating apparatus}Substrate treating apparatus

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세히 플라즈마의 상태를 효과적으로 제어하면서 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of performing a process while effectively controlling a state of plasma.

일반적으로, 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.In general, plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, and the plasma is generated by a strong electric field or RF Electromagnetic Fields.

플라즈마 발생 장치로는 플라즈마 생성 에너지원에 따라 축전 용량성 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)발생 장치, 유도 결합형 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 발생 장치 및 마이크로웨이브 플라즈마 (Microwave Plasma) 발생 장치 등이 제안되어 있다.As a plasma generating device, depending on the plasma generating energy source, a capacitively coupled plasma generating device, an inductively coupled plasma (ICP) generating device, and a microwave plasma generating device have been proposed. have.

본 발명은 플라즈마의 상태를 효과적으로 제어하면서 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of performing a process while effectively controlling a state of plasma.

또한, 본 발명은 전극판 또는 챔버에 인가되는 전압 제어를 통해 플라즈마의 상태를 제어할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of controlling a state of plasma by controlling a voltage applied to an electrode plate or a chamber.

본 발명의 일 측면에 따르면, 챔버; 상기 챔버의 내측에 위치되어, 공정이 이루어질 기판을 지지하는 서셉터; 설정 면적을 가지고, 상기 챔버의 내부의 상부 영역에 위치되는 전극판; 플라즈마 여기를 위한 전력을 제공하고, 상기 서셉터에 연결되는 RF 전원; 상기 전극판을 접지 시키는 도선 상에 위치되는 플라즈마 제어 유닛; 및 제어기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a chamber; a susceptor positioned inside the chamber to support a substrate to be processed; an electrode plate having a set area and positioned in an upper region of the interior of the chamber; an RF power source providing power for plasma excitation and coupled to the susceptor; a plasma control unit positioned on a wire for grounding the electrode plate; and a controller may be provided.

또한, 상기 제어기는 공정 처리 과정에서 상기 플라즈마 제어 유닛이 공진 상태가 되도록 제어를 수행할 수 있다.Also, the controller may control the plasma control unit to be in a resonance state during a process process.

또한, 상기 제어기는 공정 처리 과정에서 상기 전극판에 형성된 쉬스와 상기 플라즈마 제어 유닛 사이에 공진 상태가 되도록 상기 플라즈마 제어 유닛의 제어를 수행할 수 있다.In addition, the controller may control the plasma control unit so that a resonance state is established between the sheath formed on the electrode plate and the plasma control unit during a process process.

또한, 상기 플라즈마 제어 유닛은 인덕터; 및 가변 커패시터를 포함할 수 있다.In addition, the plasma control unit includes an inductor; and a variable capacitor.

또한, 상기 플라즈마 제어 유닛은 가변 인덕터로 제공될 수 있다.In addition, the plasma control unit may be provided as a variable inductor.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 챔버; 상기 챔버의 내측에 위치되어, 공정이 이루어질 기판을 지지하는 서셉터; 설정 면적을 가지고, 상기 챔버의 내부의 상부 영역에 위치되는 전극판; 플라즈마 여기를 위한 전력을 제공하고, 상기 전극판에 연결되는 RF 전원; 상기 챔버를 접지 시키는 도선 상에 위치되는 플라즈마 제어 유닛; 및 제어기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a chamber; a susceptor positioned inside the chamber to support a substrate to be processed; an electrode plate having a set area and positioned in an upper region of the interior of the chamber; an RF power source that provides power for plasma excitation and is connected to the electrode plate; a plasma control unit positioned on a wire for grounding the chamber; and a controller may be provided.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 플라즈마의 상태를 효과적으로 제어하면서 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus capable of performing a process while effectively controlling a state of plasma may be provided.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전극판 또는 챔버에 인가되는 전압 제어를 통해 플라즈마의 상태를 제어할 수 있는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus capable of controlling a state of plasma by controlling a voltage applied to an electrode plate or a chamber may be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 플라즈마가 발생되어 공정이 수행될 때, 기판 처리 장치의 등가 회로도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 플라즈마 제어 유닛을 나타내는 도면이다.
도 4는 플라즈마 제어 유닛의 제어 상태에 따라 전극판에 인가되는 전압을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 대응하여 챔버 내에서 여기 된 플라즈마의 밀도를 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 플라즈마 제어 유닛을 나타내는 도면이다.
도 7은 제3 실시 예에 따른 플라즈마 제어 유닛을 나타내는 도면이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a substrate processing apparatus when plasma is generated and a process is performed.
3 is a diagram illustrating a plasma control unit according to an exemplary embodiment.
4 is a diagram illustrating a voltage applied to an electrode plate according to a control state of a plasma control unit.
FIG. 5 is a diagram showing the density of plasma excited in a chamber corresponding to FIG. 4 .
6 is a diagram illustrating a plasma control unit according to a second embodiment.
7 is a diagram illustrating a plasma control unit according to a third embodiment.
8 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to another exemplary embodiment.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 통해 기판에 식각 공정, 증착 공정, 애싱 공정 등을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a substrate processing apparatus 10 processes a substrate using plasma. For example, the substrate processing apparatus 10 may perform an etching process, a deposition process, an ashing process, etc. on the substrate through plasma.

기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 서셉터(200), 전극판(300), RF 전원(410), 매칭 네트워크(420) 및 플라즈마 제어 유닛(430)을 포함한다.The substrate processing apparatus 10 includes a chamber 100 , a susceptor 200 , an electrode plate 300 , an RF power source 410 , a matching network 420 , and a plasma control unit 430 .

챔버(100)는 기판이 위치되어 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(100)는 알루미늄, 스테인리스 등과 같은 도전체 소재로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지된 상태로 제공될 수 있다. 챔버(100)에는 내부 공간으로 기판의 공정 처리에 사용될 가스를 공급하기 위한 홀이 형성될 수 있다. 또한, 챔버(100)에는 내부 공간의 가스, 반응 부산물 등을 배출하기 위한 배출홀이 형성될 수 있다.The chamber 100 provides a space in which a substrate is placed and a process is performed. The chamber 100 may be made of a conductive material such as aluminum or stainless steel. The chamber 100 may be provided in a grounded state. A hole for supplying a gas to be used for processing a substrate into an internal space may be formed in the chamber 100 . In addition, a discharge hole for discharging gas, reaction by-products, and the like in the internal space may be formed in the chamber 100 .

서셉터(200)는 챔버(100)의 내측에 형성된 공간에 위치되어, 공정이 이루어질 기판을 지지한다.The susceptor 200 is positioned in a space formed inside the chamber 100 to support a substrate on which a process is to be performed.

전극판(300)은 챔버(100)의 내측에 형성된 공간에 위치되어, 챔버(100)의 내측 공간에 플라즈마 여기를 위한 전기장이 형성되게 한다. 전극판(300)은 설정 면적을 가지고, 챔버(100)의 내부의 상부 영역에 위치될 수 있다. 이에 따라, 전극판(300)은 서셉터(200)와 설정 거리 이격 되어, 서셉터(200)의 위쪽에 위치될 수 있다.The electrode plate 300 is positioned in the space formed inside the chamber 100 , so that an electric field for plasma excitation is formed in the inner space of the chamber 100 . The electrode plate 300 has a set area and may be located in an upper region of the interior of the chamber 100 . Accordingly, the electrode plate 300 is spaced apart from the susceptor 200 by a set distance, and may be positioned above the susceptor 200 .

RF 전원(410)은 플라즈마 여기를 위한 전기장 생성을 위한 전력을 제공한다. RF 전원(410)은 서셉터(200)에 연결된다. 일 예로, 서셉터(200)는 적어도 일부 영역이 전도성 소재로 제공되고, RF 전원(410)은 서셉터(200)에서 전도성 소재로 제공되는 영역에 연결될 수 있다. 이에 따라, RF 전원(410)이 서셉터(200)에 인가하는 전력에 의해 서셉터(200)와 전극판(300)사이에는 전기장이 형성되고, 전기장에 의해 챔버(100)의 내부로 공급된 가스는 플라즈마로 여기 될 수 있다.The RF power source 410 provides power for generating an electric field for plasma excitation. The RF power source 410 is connected to the susceptor 200 . For example, at least a partial region of the susceptor 200 may be provided with a conductive material, and the RF power source 410 may be connected to a region provided with a conductive material from the susceptor 200 . Accordingly, an electric field is formed between the susceptor 200 and the electrode plate 300 by the power applied by the RF power source 410 to the susceptor 200, and the electric field is supplied into the chamber 100 by the electric field. The gas can be excited with a plasma.

매칭 네트워크(420)는 RF 전원(410)이 서셉터(200)에 연결되는 도선 상에 위치된다. 매칭 네트워크(420)는 서셉터(200)와 RF 전원(410) 사이에서 임피던스 정합을 수행한다.The matching network 420 is located on a wire through which the RF power source 410 is connected to the susceptor 200 . The matching network 420 performs impedance matching between the susceptor 200 and the RF power source 410 .

플라즈마 제어 유닛(430)은 전극판(300)을 접지 시키는 도선 상에 위치된다. 플라즈마 제어 유닛(430)은 RF 전원(410)과는 독립적으로 전극판(300)에 인가되는 전압을 제어하여, 전극판(300)과 서셉터(200) 사이에 발생되는 전기장 및 전기장에 의해 여기되는 플라즈마의 상태(즉, 플라즈마의 밀도와 분포 등)을 변화시킨다. 플라즈마 제어 유닛(430)은 수동 소자만을 포함하도록 구성될 수 있다.The plasma control unit 430 is positioned on a wire for grounding the electrode plate 300 . The plasma control unit 430 controls the voltage applied to the electrode plate 300 independently of the RF power source 410 to be excited by the electric field and the electric field generated between the electrode plate 300 and the susceptor 200 . It changes the state of the plasma (ie, density and distribution of plasma, etc.). The plasma control unit 430 may be configured to include only passive elements.

제어기(미도시)는 기판 처리 장치(10)의 구성 요소를 제어한다.A controller (not shown) controls components of the substrate processing apparatus 10 .

도 2는 플라즈마가 발생되어 공정이 수행될 때, 기판 처리 장치의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of a substrate processing apparatus when plasma is generated and a process is performed.

도 2를 참조하면, 전극판(300)과 서셉터(200) 사이에 플라즈마(P)가 여기될 때, 전극판(300)의 외면, 서셉터(200)의 외면에는 쉬스(Sh)가 형성된다. Referring to FIG. 2 , when the plasma P is excited between the electrode plate 300 and the susceptor 200 , a sheath Sh is formed on the outer surface of the electrode plate 300 and the outer surface of the susceptor 200 . do.

도 3은 일 실시 예에 따른 플라즈마 제어 유닛을 나타내는 도면이고, 도 4는 플라즈마 제어 유닛의 제어 상태에 따라 전극판에 인가되는 전압을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 대응하여 챔버 내에서 여기 된 플라즈마의 밀도를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a plasma control unit according to an embodiment, FIG. 4 is a diagram illustrating a voltage applied to an electrode plate according to a control state of the plasma control unit, and FIG. 5 is an excitation in the chamber corresponding to FIG. It is a diagram showing the density of the plasma.

도 5에서 플라즈마 밀도는 챔버(100)의 내측의 중앙 영역에서의 밀도를 나타낸다.In FIG. 5 , the plasma density represents the density in the central region inside the chamber 100 .

도 3 내지 도 5를 참조하면, 플라즈마 제어 유닛(431)은 인덕터(4210) 및 가변 커패시터(4220)를 포함한다.3 to 5 , the plasma control unit 431 includes an inductor 4210 and a variable capacitor 4220 .

공정 처리 과정에서, 제어기는 인덕터(4210)와 가변 커패시터(4220)가 공진 조건(이하, 제1 공진)이 되도록 가변 커패시터(4220)의 크기를 제어할 수 있다. 이에 따라, 서셉터(200)는 접지 상태 또는 접지 상태에 근접한 전압(즉, 0V 또는 0V에 근접한 전압)이 인가되는 상태가 된다. 도 4 내지 도 5에는 가변 커패시터(4220)가 62pF일 때, 제1 공진 상태가 되는 경우가 도시되었다. 제1 공진 상태가 되어, 전극판(300)과 서셉터(200) 사이의 전기장이 변화되면, 챔버(100)의 내부에 여기 되는 플라즈마의 밀도가 증가됨이 확인되었다.During the process process, the controller may control the size of the variable capacitor 4220 so that the inductor 4210 and the variable capacitor 4220 become a resonance condition (hereinafter, referred to as a first resonance). Accordingly, the susceptor 200 is in a state to which a ground state or a voltage close to the ground state (ie, a voltage close to 0V or 0V) is applied. 4 to 5 illustrate a case in which the variable capacitor 4220 enters the first resonance state when the value is 62 pF. When the first resonance state is reached and the electric field between the electrode plate 300 and the susceptor 200 is changed, it was confirmed that the density of plasma excited inside the chamber 100 is increased.

또한, 공정 처리 과정에서, 제어기는 전극판(300)에 형성된 쉬스와 플라즈마 제어 유닛(430) 사이에 공진(이하, 제2 공진)상태가 되도록 가변 커패시터(4220)의 크기를 제어할 수 있다. 구체적으로, 전극판(300)에 형성되는 쉬스의 길이 ds는 다음 수학식 1과 같다.In addition, during the process, the controller may control the size of the variable capacitor 4220 so that a resonance (hereinafter, second resonance) state occurs between the sheath formed on the electrode plate 300 and the plasma control unit 430 . Specifically, the length d s of the sheath formed on the electrode plate 300 is as shown in Equation 1 below.

Figure 112019069998500-pat00001
Figure 112019069998500-pat00001

λD: 디바이 길이, Te:전자 온도, Vsh:쉬스 전압λ D : Debye length, T e : electron temperature, V sh : sheath voltage

이 때, 전자 온도는 플라즈마의 전자가 갖는 에너지의 크기에 대응되는 값으로, 기판 처리 장치(10)의 가동 조건에 의해 설정 범위의 값으로 정해지고, 이에 대응하여, 디바이 길이, 쉬스 전압 역시 기판 처리 장치(10)의 가동 조건에 의해 설정 범위의 값으로 정해진다. 일 예로, 기판 처리 장치(10)는 내부에서 여기되는 전자 온도가 1~3 Te가 되도록 가동 조건이 설정될 수 있다.At this time, the electron temperature is a value corresponding to the amount of energy of the electrons in the plasma, and is set to a value within a set range according to the operating conditions of the substrate processing apparatus 10 , and correspondingly, the device length and the sheath voltage are also the substrate It is determined by the operating condition of the processing apparatus 10 to the value of a setting range. For example, in the substrate processing apparatus 10 , the operating conditions may be set such that the temperature of electrons excited therein is 1 to 3 Te.

이에 따라, 전극판의 쉬스(Sh)의 커패시턴스 CS는 다음 수학식 2와 같다. Accordingly, the capacitance C S of the sheath (Sh) of the electrode plate is expressed by the following Equation (2).

Figure 112019069998500-pat00002
Figure 112019069998500-pat00002

ds: 쉬스의 길이, A: 전극판(300)의 면적, ε0: 유전율d s : length of sheath, A: area of electrode plate 300, ε 0 : permittivity

도 4 내지 도 5에는 가변 커패시터(4220)가 67pF일 때, 제2 공진 상태가 되는 경우가 도시되었다. 제2 공진 상태가 되면, 전극판(300)에 인가되는 전압은 급격히 증가된다. 제2 공진 상태가 되어, 전극판(300)과 서셉터(200) 사이의 전기장이 변화되면, 챔버(100)의 내부에 여기 되는 플라즈마의 밀도가 증가됨이 확인되었다.4 to 5 illustrate a case in which the variable capacitor 4220 enters the second resonance state when the value is 67 pF. When the second resonance state is reached, the voltage applied to the electrode plate 300 is rapidly increased. When the second resonance state is reached and the electric field between the electrode plate 300 and the susceptor 200 is changed, it was confirmed that the density of plasma excited inside the chamber 100 is increased.

도 6은 제2 실시 예에 따른 플라즈마 제어 유닛을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a plasma control unit according to a second embodiment.

도 6을 참조하면, 플라즈마 제어 유닛(432)은 가변 인덕터(4100)로 제공될 수 있다. 가변 인덕터(4100)의 크기가 조절되어, 제1 공진 상태 (즉, 가변 인덕터(4100)의 인덕턴스가 0H), 또는 제2 공진 상태가 될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the plasma control unit 432 may be provided as a variable inductor 4100 . The size of the variable inductor 4100 may be adjusted to enter a first resonance state (ie, the inductance of the variable inductor 4100 is 0H) or a second resonance state.

도 7은 제3 실시 예에 따른 플라즈마 제어 유닛을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a plasma control unit according to a third embodiment.

도 7을 참조하면, 플라즈마 제어 유닛(433)은 가변 인덕터(4310) 및 가변 커패시터(4320)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the plasma control unit 433 may include a variable inductor 4310 and a variable capacitor 4320 .

가변 인덕터(4310)의 크기, 가변 커패시터(4320)의 크기, 또는 가변 인덕터(4310)의 크기와 가변 커패시터(4320)의 크기가 조절되어 제1 공진 상태 또는 제2 공진 상태가 될 수 있다.The size of the variable inductor 4310 , the size of the variable capacitor 4320 , or the size of the variable inductor 4310 and the size of the variable capacitor 4320 may be adjusted to enter the first resonance state or the second resonance state.

도 8은 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to another exemplary embodiment.

도 8을 참조하면, 기판 처리 장치(10a)는 챔버(100a), 서셉터(200a), 전극판(300a), RF 전원(410a), 매칭 네트워크(420a) 및 플라즈마 제어 유닛(430a)을 포함한다.Referring to FIG. 8 , the substrate processing apparatus 10a includes a chamber 100a, a susceptor 200a, an electrode plate 300a, an RF power source 410a, a matching network 420a, and a plasma control unit 430a. do.

챔버(100a), 서셉터(200a) 및 전극판(300a)의 구성은 도 1의 기판 처리 장치(10)와 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.Since the configuration of the chamber 100a, the susceptor 200a, and the electrode plate 300a is the same as or similar to that of the substrate processing apparatus 10 of FIG. 1 , a repeated description will be omitted.

RF 전원(410a)은 플라즈마 여기를 위한 전기장 생성을 위한 전력을 제공한다. RF 전원(410a)은 전극판(300a)에 연결된다. The RF power source 410a provides power for generating an electric field for plasma excitation. The RF power source 410a is connected to the electrode plate 300a.

매칭 네트워크(420a)는 RF 전원(410a)이 전극판(300a)에 연결되는 도선 상에 위치된다. 매칭 네트워크(420a)는 전극판(300a)과 RF 전원(410a) 사이에서 임피던스 정합을 수행한다.The matching network 420a is positioned on a wire through which the RF power source 410a is connected to the electrode plate 300a. The matching network 420a performs impedance matching between the electrode plate 300a and the RF power source 410a.

플라즈마 제어 유닛(430a)은 챔버(100a)를 접지 시키는 도선 상에 위치된다. 플라즈마 제어 유닛(430a)은 RF 전원(410a)과는 독립적으로 챔버(100a)에 인가되는 전압을 제어하여, 전극판(300a)과 서셉터(200a) 사이에 발생되는 전기장 및 전기장에 의해 여기되는 플라즈마의 상태(즉, 플라즈마의 밀도와 분포 등)을 변화시킨다.The plasma control unit 430a is positioned on a wire for grounding the chamber 100a. The plasma control unit 430a controls the voltage applied to the chamber 100a independently of the RF power source 410a, and is excited by the electric field and the electric field generated between the electrode plate 300a and the susceptor 200a. Change the state of the plasma (ie, the density and distribution of the plasma, etc.).

플라즈마 제어 유닛(430a)의 구성 및 기능은 도 1 내지 도 7의 플라즈마 제어 유닛(430)과 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.Since the configuration and function of the plasma control unit 430a are the same as or similar to those of the plasma control unit 430 of FIGS. 1 to 7 , a repeated description will be omitted.

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. 저술한 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.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

100: 챔버 200: 서셉터
300: 전극판 410: RF 전원
420: 매칭 네트워크 430: 플라즈마 제어 유닛
100: chamber 200: susceptor
300: electrode plate 410: RF power
420: matching network 430: plasma control unit

Claims (6)

챔버;
상기 챔버의 내측에 위치되어, 공정이 이루어질 기판을 지지하는 서셉터;
설정 면적을 가지고, 상기 챔버의 내부의 상부 영역에 위치되는 전극판;
플라즈마 여기를 위한 전력을 제공하고, 상기 서셉터에 연결되는 RF 전원;
상기 전극판을 접지 시키는 도선 상에 위치되는 플라즈마 제어 유닛; 및
제어기를 포함하되,
상기 플라즈마 제어 유닛은
인덕터; 및
가변 커패시터를 포함하고,
상기 제어기는 공정 처리 과정에서,
상기 인덕터와 상기 가변 커패시터가 공진조건이 되도록 상기 가변 커패시터의 크기를 제어하여 제1 공진 상태가 되도록 하고, 또한 상기 서셉터에 연결되는 상기 RF 전원과는 독립적으로, 상기 전극판의 전압이 증가되도록, 상기 서셉터와 상기 전극판 사이에 여기된 플라즈마에 의해 상기 전극판에 형성되고 커패시턴스 값을 갖는 쉬스와 상기 플라즈마 제어 유닛 사이에 공진 상태가 되는 제2 공진 상태가 되도록 하여 플라즈마의 밀도가 증가되도록 상기 플라즈마 제어 유닛의 제어를 수행하는 기판 처리 장치.
chamber;
a susceptor positioned inside the chamber to support a substrate to be processed;
an electrode plate having a set area and positioned in an upper region of the interior of the chamber;
an RF power source providing power for plasma excitation and coupled to the susceptor;
a plasma control unit positioned on a wire for grounding the electrode plate; and
a controller;
The plasma control unit
inductor; and
variable capacitor,
The controller in the process processing process,
The size of the variable capacitor is controlled so that the inductor and the variable capacitor become a resonance condition to be in a first resonance state, and the voltage of the electrode plate is increased independently of the RF power connected to the susceptor. , so that the plasma density is increased by making the second resonance state between the sheath formed in the electrode plate and having a capacitance value and the plasma control unit by the plasma excited between the susceptor and the electrode plate to be in a resonance state. A substrate processing apparatus for performing control of the plasma control unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020190082435A 2019-07-09 2019-07-09 Substrate treating apparatus KR102279639B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190082435A KR102279639B1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Substrate treating apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190082435A KR102279639B1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Substrate treating apparatus

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20210012073A KR20210012073A (en) 2021-02-03
KR102279639B1 true KR102279639B1 (en) 2021-07-20
KR102279639B9 KR102279639B9 (en) 2021-10-27

Family

ID=74572291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190082435A KR102279639B1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Substrate treating apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102279639B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101209536B1 (en) * 2004-12-30 2012-12-07 램 리써치 코포레이션 Electrically enhancing the confinement of plasma

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040118344A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 Lam Research Corporation System and method for controlling plasma with an adjustable coupling to ground circuit
JP5231038B2 (en) * 2008-02-18 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, plasma processing method, and storage medium
US8847561B2 (en) * 2008-05-07 2014-09-30 Advanced Energy Industries, Inc. Apparatus, system, and method for controlling a matching network based on information characterizing a cable

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101209536B1 (en) * 2004-12-30 2012-12-07 램 리써치 코포레이션 Electrically enhancing the confinement of plasma

Also Published As

Publication number Publication date
KR102279639B9 (en) 2021-10-27
KR20210012073A (en) 2021-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107801289B (en) Plasma processing apparatus
KR101700981B1 (en) Multifrequency capacitively coupled plasma etch chamber
US5605637A (en) Adjustable dc bias control in a plasma reactor
US6388382B1 (en) Plasma processing apparatus and method
CN111048388B (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR20050089976A (en) A system and method for controlling plasma with an adjustable coupling to ground circuit
CN111183504B (en) Superlocal and plasma uniformity control in manufacturing processes
US11282679B2 (en) Plasma control apparatus and plasma processing system including the same
KR101934982B1 (en) Substrate treating apparatus
KR102278074B1 (en) Apparatus and method for treating substrate
KR20090094320A (en) Reduced electric field arrangement for managing plasma confinement
KR102279639B1 (en) Substrate treating apparatus
KR102207755B1 (en) Plasma treatment device
KR101697481B1 (en) Plasma processing apparatus
KR102108640B1 (en) Substrate treating apparatus and antenna unit
JP2000164394A (en) Plasma treating device
KR102295727B1 (en) Substrate treating apparatus
KR102467966B1 (en) Hybrid plasma generator and control method of hybrid plasma generator
KR102203878B1 (en) Substrate treating apparatus and substrate treating method
KR100391180B1 (en) Method and apparatus for plasma chemical treatment of a substrate surface
KR101013729B1 (en) Plasma reaction apparatus having corn type 3 dimensional helix inductive coil
KR100478106B1 (en) Apparatus of high density plasma
KR101071543B1 (en) Plasma controllable substrate processing apparatus using surface roughness
CN116364519A (en) Substrate processing apparatus, harmonic control unit, and harmonic control method
JP2002190450A (en) Plasma treatment method and apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction