KR20080074300A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Abstract

A plasma processing apparatus is provided to enable miniaturization of a chamber by installing an antenna coil on the inner wall of the chamber. A plasma processing apparatus(100) includes a chamber, a dielectric member(108) installed on the inner wall of the chamber, and an antenna coil(106) installed in the body of the chamber. The antenna coil receives RF power for forming a plasma atmosphere(114) in the chamber and generates an electromagnetic field. A coupling member(110) can be coupled to the inner wall of the chamber to fix the antenna coil to the inner wall of the chamber.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}Plasma Processing Equipment {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 단면도;1 is a cross-sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 단면도; 그리고2 is a cross-sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention; And

도 3은 도 2에 도시된 안테나 코일에 의한 전자기장을 형성하는 상태를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a state in which an electromagnetic field is generated by the antenna coil illustrated in FIG. 2.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 플라즈마 처리 장치 102 : 하부 챔버100: plasma processing apparatus 102: lower chamber

104 : 상부 챔버 106 : 안테나 코일104: upper chamber 106: antenna coil

108 : 유전체 부재 110 : 결합부재108: dielectric member 110: coupling member

112 : 정전척 114 : 플라즈마 분위기(챔버 내부)112: electrostatic chuck 114: plasma atmosphere (inside the chamber)

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 챔버의 소형화를 위해 안테나 코일을 챔버 측벽에 설치하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus for installing an antenna coil on a chamber side wall for miniaturization of a chamber.

반도체 제조 설비 중 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 처리하는 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버 내부에 플라즈마를 형성시키기 위하여, 공정 챔버 상부 또는 측벽에 설치되고, 고주파의 전원을 공급받아서 챔버 내부로 전자기장을 형성하는 안테나 코일을 이용한다. 이러한 안테나 코일은 다양한 형태로 개발되어 있다.Plasma processing apparatus that processes a deposition or etching process using plasma in a semiconductor manufacturing facility is installed on the top or sidewall of the process chamber to form a plasma inside the process chamber, and is supplied with a high frequency power to form an electromagnetic field inside the chamber. Use an antenna coil. Such antenna coils have been developed in various forms.

예를 들어, 고주파(RF)에 의해 생성되는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP) 소스는 공정 요건에 보다 적절한 압력 범위(예를 들어, 1 mTorr ~ 50 mTorr 정도)에서 균질의 플라즈마를 생성할 수 있다.For example, an Inductively Coupled Plasma (ICP) source generated by high frequency (RF) may generate a homogeneous plasma in a pressure range (eg, 1 mTorr to 50 mTorr) that is more suitable for process requirements. Can be.

도 1을 참조하면, 일반적인 유도 결합 플라즈마 소스를 이용하는 플라즈마 처리 장치(10)는 예를 들어, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 설비로, 상부 챔버(4)와 하부 챔버(2)가 결합해서 공정을 처리하는 공정 챔버(2, 4)를 이룬다. 상부 챔버(4)는 하부 챔버(2)의 상부를 덮는 유전체의 돔(dome)(8)을 구비하고, 돔(8)의 외벽에는 안테나 코일(6)이 구비된다. 그리고 하부 챔버(2)는 내부에 웨이퍼가 안착되는 정전척(12)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a plasma processing apparatus 10 using a general inductively coupled plasma source is, for example, a high density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD) facility, in which an upper chamber 4 and a lower chamber 2 are combined. To form process chambers 2 and 4 for processing the process. The upper chamber 4 has a dome 8 of dielectric covering the upper part of the lower chamber 2, and an antenna coil 6 is provided on the outer wall of the dome 8. The lower chamber 2 includes an electrostatic chuck 12 on which a wafer is placed.

유전체 돔(8)은 예컨대, 세라믹 재질 등으로 구비되며, 평탄한 원 형상 또는 돔 형상으로 구비되어, 안테나 코일(6)에 의해 공정 챔버(2, 4) 내부로 에너지의 유도성 커플링을 일으키도록 형성된다.The dielectric dome 8 is, for example, made of a ceramic material or the like, and is provided in a flat circular or dome shape so as to cause inductive coupling of energy into the process chambers 2 and 4 by the antenna coil 6. Is formed.

안테나 코일(6)은 유전체 돔(8)의 외벽에 대향해서 원형 구조를 가지고, 유도된 고주파 전원을 공급받아서 공정 챔버(2, 4) 내부로 공급된 다양한 공정 가스를 플라즈마(14) 상태로 여기시키도록 유전체 돔(8) 상부 또는 측벽의 일부 주위에 배치된다.The antenna coil 6 has a circular structure facing the outer wall of the dielectric dome 8 and is supplied with the induced high frequency power to excite various process gases supplied into the process chambers 2 and 4 into the plasma 14 state. To be disposed over the dielectric dome 8 or around a portion of the sidewall.

그러나 이러한 플라즈마 처리 장치(10)는 공정 챔버(2, 4) 상부에 유전체 돔(8)을 배치하고, 그 외벽을 안테나 코일(6)로 감는 형식이므로, 기구적으로 복잡하고 공정 챔버(2, 4)가 비대해지고 부피가 커지는 단점이 있다.However, since the plasma processing apparatus 10 is a type in which the dielectric dome 8 is disposed on the process chambers 2 and 4 and the outer wall is wound around the antenna coil 6, the plasma processing apparatus 10 is mechanically complicated and the process chamber 2, 4) has the disadvantage of being enlarged and bulky.

본 발명의 목적은 챔버의 소형화를 위한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus for miniaturizing a chamber.

본 발명의 다른 목적은 챔버 내측벽에 안테나 코일을 설치하기 위한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus for installing an antenna coil on a chamber inner wall.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 챔버 내측벽에 안테나 코일을 설치하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 플라즈마 처리 장치는 챔버의 소형화가 가능하다.In order to achieve the above objects, the plasma processing apparatus of the present invention is characterized by providing an antenna coil on the inner wall of the chamber. In this manner, the plasma processing apparatus can be miniaturized in the chamber.

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 챔버와; 상기 챔버 내측벽에 설치되는 유전체 부재 및; 상기 유전체 부재가 설치된 상기 챔버의 몸체 내부에 구비되고, 상기 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 형성하기 위해 고주파 전원을 공급받아서 전자기장을 발생하는 안테나 코일을 포함한다.The plasma processing apparatus of the present invention includes a chamber; A dielectric member installed on the inner wall of the chamber; An antenna coil is provided inside the body of the chamber in which the dielectric member is installed, and generates an electromagnetic field by being supplied with high frequency power to form a plasma atmosphere in the chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 챔버 내측벽과 결합되어 상기 안테나 코일을 상기 챔버 내측벽에 고정시키는 결합부재를 더 포함한다.In one embodiment, the plasma processing apparatus further includes a coupling member coupled to the chamber inner wall to fix the antenna coil to the chamber inner wall.

이 실시예에 있어서, 상기 결합부재는 상기 챔버 내측벽과 결합되어 상기 챔 버의 몸체를 형성한다. 또 상기 결합부재는 상기 안테나 코일이 삽입되는 관통홀이 형성된다.In this embodiment, the coupling member is coupled to the chamber inner wall to form the body of the chamber. In addition, the coupling member has a through hole in which the antenna coil is inserted.

다른 실시예에 있어서, 상기 안테나 코일은 유도 결합 플라즈마 타입이다.In another embodiment, the antenna coil is of inductively coupled plasma type.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체 부재는 세라믹 재질로 구비된다.In another embodiment, the dielectric member is made of a ceramic material.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 유전체 부재는 라이너 형태로 상기 챔버 내측벽에 삽입된다.In another embodiment, the dielectric member is inserted into the chamber inner wall in the form of a liner.

본 발명의 실시예는 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 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the components in the drawings, etc. have been exaggerated to emphasize a more clear description.

이하 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일부 구성을 도시한 단면도들이다.2 and 3 are cross-sectional views showing some components of the plasma processing apparatus according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(100)는 공정 챔버(102, 104)와, 공정 챔버(102, 104) 내측벽에 배치되는 유전체 부재(108) 및, 유전체 부재(108)와 공정 챔버(102, 104) 사이에 구비되어 안테나 코일(106)을 공정 챔버(102, 104) 내측벽에 고정시키는 결합부재(110)를 포함한다.2 and 3, the plasma processing apparatus 100 may include process chambers 102 and 104, dielectric members 108 disposed on inner walls of the process chambers 102 and 104, and dielectric members 108. A coupling member 110 is provided between the process chambers 102 and 104 to fix the antenna coil 106 to the inner walls of the process chambers 102 and 104.

즉, 본 발명에 따른 안테나 코일(106)은 유전체 부재(108)가 설치된 하부 챔버(102)의 몸체 내부에 구비되고, 챔버 내부(114)에 플라즈마 분위기를 형성하기 위해 고주파 전원을 공급받아서 전자기장을 발생한다. 여기서 안테나 코일(106)은 유도 결합 플라즈마(ICP) 타입으로 구비된다.That is, the antenna coil 106 according to the present invention is provided inside the body of the lower chamber 102 in which the dielectric member 108 is installed, and receives an electromagnetic field by receiving high frequency power to form a plasma atmosphere in the chamber 114. Occurs. Here, the antenna coil 106 is provided in an inductively coupled plasma (ICP) type.

또 플라즈마 처리 장치(100)는 상부 챔버(102)와 하부 챔버(104)가 결합되어 공정을 처리하는 공정 챔버(102, 104)를 구성한다. 공정 챔버(102, 104)는 복수 개의 가스 노즐(미도시됨) 및 가스 분배 장치(미도시됨)를 통해 챔버 내부로 다양한 공정 가스가 공급되고, 고주파 전원에 의한 전자기장(도 3의 E 필드 및 B 필드)이 생성되어 플라즈마 분위기(114)를 형성한다. 또 공정 챔버(102, 104)는 내부에 웨이퍼가 안착되는 정전척(112)이 구비된다.In addition, the plasma processing apparatus 100 configures process chambers 102 and 104 in which the upper chamber 102 and the lower chamber 104 are coupled to process a process. The process chambers 102 and 104 are supplied with various process gases into the chamber through a plurality of gas nozzles (not shown) and a gas distribution device (not shown), and the electromagnetic fields (e. B field) is generated to form the plasma atmosphere 114. In addition, the process chambers 102 and 104 are provided with an electrostatic chuck 112 on which a wafer is placed.

구체적으로 플라즈마 처리 장치(100)는 하부 챔버(102)의 내측벽에 안테나 코일(106)이 설치되고, 안테나 코일(106)을 챔버 내부(114)와 분리되도록 하부 챔버(102) 내측벽에 유전체 부재(108)를 삽입한다. 이를 위해 결합부재(110)는 안테나 코일(106)이 삽입되는 관통홀을 형성하고, 관통홀에 안테나 코일(106)을 삽입한다. 또 결합부재(110)는 하부 챔버(102) 내측벽과 결합되어 하부 챔버(102)의 몸체를 이루도록 구비한다. 예를 들어, 결합부재(110)는 하부 챔버(102)의 몸체와 동일한 재질로 구비되거나 세라믹 또는 알루미늄 산화물 등과 같은 유전체 재질로 구비된다.Specifically, in the plasma processing apparatus 100, an antenna coil 106 is installed on an inner wall of the lower chamber 102, and a dielectric material is formed on an inner wall of the lower chamber 102 so that the antenna coil 106 is separated from the inside of the chamber 114. Insert the member 108. To this end, the coupling member 110 forms a through hole into which the antenna coil 106 is inserted, and inserts the antenna coil 106 into the through hole. In addition, the coupling member 110 is provided to be coupled to the inner wall of the lower chamber 102 to form a body of the lower chamber 102. For example, the coupling member 110 may be made of the same material as the body of the lower chamber 102 or may be made of a dielectric material such as ceramic or aluminum oxide.

그리고 유전체 부재(108)는 예를 들어, 세라믹 재질로 구비되고, 라이너(liner) 형태로 하부 챔버(102) 내측벽에 삽입, 설치된다.In addition, the dielectric member 108 may be formed of, for example, a ceramic material, and may be inserted into and installed on the inner wall of the lower chamber 102 in the form of a liner.

따라서 본 발명의 플라즈마 처리 장치(100)는 안테나 코일(106)을 챔버 내측벽에 삽입, 설치된 유전체 부재(108)가 배치되는 챔버 몸체(102) 내부에 삽입, 설 치함으로써, 공정 챔버(102, 104)의 부피를 줄일 수 있으며, 공정 챔버(102, 104)의 설계를 단순화할 수 있다.Therefore, the plasma processing apparatus 100 of the present invention inserts and installs the antenna coil 106 into the chamber inner wall in which the dielectric member 108 installed and installed is inserted into the chamber inner wall. The volume of 104 can be reduced, and the design of process chambers 102 and 104 can be simplified.

이상에서, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, the configuration and operation of the plasma processing apparatus according to the present invention has been shown in accordance with the detailed description and drawings, but this is merely described by way of example, and various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.

상술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 안테나 코일을 챔버 내측벽에 설치함으로써, 챔버의 소형화가 가능하여 기구적으로 단순화시킬 수 있다.As described above, in the plasma processing apparatus of the present invention, by installing the antenna coil on the inner wall of the chamber, the chamber can be miniaturized and can be mechanically simplified.

또 유전체 부재를 챔버 내측벽에 설치함으로써, 챔버 내측벽을 보호할 수 있으며, 이로 인해 공정 가스의 효율을 향상시킨다.Moreover, by providing the dielectric member on the chamber inner wall, the chamber inner wall can be protected, thereby improving the efficiency of the process gas.

Claims (7)

플라즈마 처리 장치에 있어서:In the plasma processing apparatus: 챔버와;A chamber; 상기 챔버 내측벽에 설치되는 유전체 부재 및;A dielectric member installed on the inner wall of the chamber; 상기 유전체 부재가 설치된 상기 챔버의 몸체 내부에 구비되고, 상기 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 형성하기 위해 고주파 전원을 공급받아서 전자기장을 발생하는 안테나 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And an antenna coil provided in the body of the chamber in which the dielectric member is installed, and generating an electromagnetic field by receiving high frequency power to form a plasma atmosphere in the chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 처리 장치는 상기 챔버 내측벽과 결합되어 상기 안테나 코일을 상기 챔버 내측벽에 고정시키는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus further comprises a coupling member coupled to the chamber inner wall to fix the antenna coil to the chamber inner wall. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 결합부재는 상기 챔버 내측벽과 결합되어 상기 챔버의 몸체를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The coupling member is coupled to the chamber inner wall to form a body of the chamber. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 결합부재는 상기 안테나 코일이 삽입되는 관통홀이 형성되는 것을 특징 으로 하는 플라즈마 처리 장치.The coupling member is a plasma processing apparatus, characterized in that the through-hole is inserted into the antenna coil is formed. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 안테나 코일은 유도 결합 플라즈마 타입인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And said antenna coil is of inductively coupled plasma type. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 유전체 부재는 세라믹 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The dielectric member is a plasma processing apparatus, characterized in that provided with a ceramic material. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 유전체 부재는 라이너(liner) 형태로 상기 챔버 내측벽에 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And the dielectric member is inserted into the chamber inner wall in the form of a liner.
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