JP2019036513A - 基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】基板を効率的に処理する基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、ハウジング１２０と、処理空間１２２内で基板を支持する支持ユニット２００と、チャンバーの外部に配置され、ガスからプラズマを励起させ、励起されたプラズマを処理空間１２２に供給するプラズマ発生ユニットと、を含み、プラズマ発生ユニットは、プラズマ発生室１４０と、プラズマ発生室１４０を囲むように巻線され、第１導線４１１ｃを経て電源４５０に連結された第１アンテナ４１０ｃと、ハウジング１２０を囲むように巻線され、第１アンテナ４１０ｃに対して並列に配置されるように第２導線４２１ｃを経て電源４５０に連結される第２アンテナ４２０ｃと、第１アンテナ４１０ｃと第２アンテナ４２０ｃとに提供されて電源４５０から供給される電力を第１アンテナ４１０ｃと第２アンテナ４２０ｃとに分配する電力分配部材４１２、４２２と、を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットに係る。
プラズマはイオンや電子、ラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）等からなされたイオン化されたガス状態である。プラズマは非常に高い温度や、強い電界或いは高周波電磁界（ＲＦ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ）によって生成される。
このようなプラズマは半導体素子を製造するための基板処理に使用される。例えば、プラズマはフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を使用するリソグラフィー（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程で活用されることができる。一例として、基板上にライン（ｌｉｎｅ）又はスペース（ｓｐａｃｅ）パターン等のような各種の微細回路パターンを形成するか、或いはイオン注入（ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）工程でマスク（ｍａｓｋ）として利用されたフォトレジスト膜を除去するアッシング（ａｓｈｉｎｇ）工程で活用度が段々高くなる。
一般的に基板処理装置はプラズマ発生装置を含む。プラズマ発生装置はアンテナ部材を含む。アンテナ部材は電磁気場を発生させる。発生された電磁気場は工程ガスをプラズマ状態に励起させる。
本発明の目的は基板を効率的に処理する基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットを提供することにある。
また、本発明の目的はプラズマを効率的に励起できる基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットを提供することにある。
また、本発明の目的はプラズマを励起する過程で発生される熱を制御できる基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットを提供することにある。
本発明の一側面によれば、基板が処理される処理空間を提供するハウジングと、前記処理空間内で基板を支持する支持ユニットと、チャンバーの外部に配置され、ガスからプラズマを励起させ、励起されたプラズマを前記処理空間に供給するプラズマ発生ユニットと、を含み、前記プラズマ発生ユニットは、ガスが流れ込まれる空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室を囲むように巻線され、第１導線を経て電源に連結された第１アンテナと、前記ハウジングを囲むように巻線され、前記第１アンテナに対して並列に配置されるように第２導線を経て前記電源に連結される第２アンテナと、前記第１アンテナと前記第２アンテナに提供されて前記電源から供給される電力を前記第１アンテナと前記第２アンテナに分配する電力分配部材と、を含む基板処理装置を提供できる。
また、前記電力分配部材は可変キャパシターである。
また、前記電源を前記第１導線及び前記第２導線に連結するメーン導線に位置されるマッチング回路をさらに含むことができる。
また、前記電力分配部材は、前記第１導線に位置される第１可変キャパシターと、前記第２導線に位置される第２可変キャパシターと、を含むことができる。
また、前記第１アンテナは第１位置から第２位置まで複数回巻線され、前記第２アンテナは第３位置から第４位置まで複数回巻線され、前記第１位置は前記第２位置より高い位置であり、前記第３位置は前記第１位置と前記第２位置との間の高さである。
また、前記第４位置は前記第２位置より高い。
また、前記第１アンテナの巻線の間に間隔は互いに同一であり、前記第２アンテナの巻線の間の間隔は互いに同一であり、前記第２アンテナの巻線の間の間隔は前記第１アンテナの巻線の間の間隔より小さい。
また、第２アンテナは前記プラズマ発生室の周囲に方向に対して前記第１アンテナと同じ方向に巻線が開始されることができる。
また、前記第２アンテナは前記プラズマ発生室の周囲に方向に対して前記第１アンテナの巻線が開始された地点を基準に１８０°回転された位置で巻線が開始されることができる。
また、前記第１アンテナに印加される電力が前記第２アンテナに印加される電力より大きい状態でプラズマの点火が開始されるように前記電力分配部材を制御する制御器をさらに含むことができる。
また、前記制御器はプラズマの点火を開始した後、設定時点が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力を減少させ、前記第２アンテナに印加される電力を増加させることができる。
また、前記制御器はプラズマの点火を開始した後、設定時点が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力より前記第２アンテナに印加される電力が大きくなるように前記電力分配部材を制御することができる。
本発明の他の側面によれば、第１アンテナに第２アンテナより高い電力を印加してプラズマの点火を開始する段階と、プラズマの点火が開始された後、設定時間が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力を減少し、前記第１アンテナと並列に連結された前記第２アンテナに印加される電力を増加させる段階と、を含む基板処理方法が提供されることができる。
また、前記第１アンテナの上端から下端までの長さは前記第２アンテナの上端から下端までの長さより短い。
また、前記第１アンテナに印加される電力は最大にし、前記第２アンテナに印加される電力は最小にした状態でプラズマの点火を開始することができる。
また、プラズマの点火が開始され、設定時間が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力は最小に変化させ、前記第２アンテナに印加される電力は最大に変化させることができる。
また、前記第１アンテナと前記第２アンテナの電力分配は可変キャパシターで行われることができる。
また、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの電力分配は前記第１アンテナと直列に連結される第１可変キャパシター及び前記第２アンテナと直列に連結される第２可変キャパシターで行われる。
本発明のその他の側面によれば、ガスが流れ込まれる空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室を囲むように巻線され、第１導線を経て電源に連結された第１アンテナと、前記ハウジングを囲むように巻線され、前記第１アンテナに対して並列に配置されるように第２導線を経て前記電源に連結される第２アンテナと、前記第１アンテナと前記第２アンテナに提供されて前記電源から供給される電力を前記第１アンテナと前記第２アンテナとに分配する電力分配部材と、を含むプラズマ発生ユニットが提供されることができる。
また、前記電力分配部材は、前記第１導線に位置される第１可変キャパシターと、前記第２導線に位置される第２可変キャパシターと、を含むことができる。
また、前記第１アンテナに印加される電力が前記第２アンテナに印加される電力より大きい状態でプラズマの点火が開始されるように前記電力分配部材を制御する制御器をさらに含むことができる。
また、前記制御器はプラズマの点火を開始した後、設定時点が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力を減少させ、前記第２アンテナに印加される電力を増加させることができる。
また、前記第１アンテナの上端と下端との間の長さは、前記第２アンテナの上端と下端との間の長さより短く形成されることができる。
また、前記電力分配部材は、前記第１導線に位置される第１スイッチと、前記第２導線に位置される第２スイッチと、を含むことができる。
また、前記第１スイッチをオンし、前記第２スイッチをオフした状態にプラズマ点火を開始した後、設定時間が経過されれば、前記第２スイッチをオンするように制御する制御器をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、基板を効率的に処理できる基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットが提供されることができる。
また、本発明の一実施形態によれば、プラズマを効率的に励起できる基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットが提供されることができる。
また、本発明の一実施形態によれば、プラズマを励起する過程で発生される熱を制御できる基板処理装置、基板処理方法、及びプラズマ発生ユニットが提供されることができる。
以下、本発明の実施形態を添付された図面を参照してより詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下の実施形態に限定されない。本実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されている。
図１は本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。
図１を参照すれば、基板処理装置１は設備前方端部モジュール（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｍｏｄｕｌｅ、ＥＦＥＭ）２０及び工程処理部３０を有する。設備前方端部モジュール２０と工程処理部３０とは一方向に配置される。以下、設備前方端部モジュール２０と工程処理部３０とが配列された方向を第１方向１１と称し、上部から見る時、第１方向１１に垂直である方向を第２方向１２と称する。
設備前方端部モジュール２０はロードポート（ｌｏａｄ ｐｏｒｔ）１０及び移送フレーム２１を有する。ロードポート１０は第１方向１１に設備前方端部モジュール２０の前方に配置される。ロードポート１０は複数の支持部６を有する。各々の支持部６は第２方向１２に一列に配置され、工程に提供される基板Ｗ及び工程処理が完了された基板Ｗが収納されたキャリヤー４（例えば、カセット、ＦＯＵＰ等）が位置される。キャリヤー４には工程に提供される基板Ｗ及び工程処理が完了された基板Ｗが収納される。移送フレーム２１はロードポート１０と工程処理部３０との間に配置される。移送フレーム２１はその内部に配置され、ロードポート１０と工程処理部３０との間に基板Ｗを移送する第１移送ロボット２５を含む。第１移送ロボット２５は第２方向１２に具備された移送レール２７に沿って移動してキャリヤー４と工程処理部３０との間に基板Ｗを移送する。
工程処理部３０はロードロックチャンバー４０、トランスファーチャンバー５０、及び工程チャンバー６０を含む。
ロードロックチャンバー４０は移送フレーム２１に隣接するように配置される。一例として、ロードロックチャンバー４０はトランスファーチャンバー５０と設備前方端部モジュール２０との間に配置される。ロードロックチャンバー４０は工程に提供される基板Ｗが工程チャンバー６０に移送される前、又は工程処理が完了された基板Ｗが設備前方端部モジュール２０に移送される前に待機する空間を提供する。
トランスファーチャンバー５０はロードロックチャンバー４０に隣接するように配置される。トランスファーチャンバー５０は上部から見る時、多角形の本体を有する。図１を参照すれば、トランスファーチャンバー５０は上部から見る時、五角形の本体を有する。本体の外側にはロードロックチャンバー４０と複数の工程チャンバー６０が本体の周辺に沿って配置される。本体の各側壁には基板Ｗが出入する通路（図示せず）が形成され、通路はトランスファーチャンバー５０とロードロックチャンバー４０又は工程チャンバー６０とを連結する。各通路には通路を開閉して内部を密閉させるドア（図示せず）が提供される。トランスファーチャンバー５０の内部空間にはロードロックチャンバー４０と工程チャンバー６０との間に基板Ｗを移送する第２移送ロボット５３が配置される。第２移送ロボット５３はロードロックチャンバー４０で待機する未処理された基板Ｗを工程チャンバー６０に移送するか、或いは工程処理が完了された基板Ｗをロードロックチャンバー４０に移送する。そして、複数の工程チャンバー６０に基板Ｗを順次的に提供するために工程チャンバー６０との間に基板Ｗを移送する。図１のように、トランスファーチャンバー５０が五角形の本体を有する時、設備前方端部モジュール２０と隣接する側壁にはロードロックチャンバー４０が各々配置され、残りの側壁には工程チャンバー６０が連続して配置される。トランスファーチャンバー５０は前記形状のみならず、要求される工程モジュールによって多様な形態に提供されることができる。
工程チャンバー６０はトランスファーチャンバー５０の周辺に沿って配置される。工程チャンバー６０は複数提供されることができる。各々の工程チャンバー６０内では基板Ｗに対する工程処理が進行される。工程チャンバー６０は第２移送ロボット５３から基板Ｗが移送され、工程処理をし、工程処理が完了された基板Ｗを第２移送ロボット５３に提供する。各々の工程チャンバー６０で進行される工程処理は互いに異なることができる。工程チャンバー６０が遂行する工程は基板Ｗを利用して半導体素子又はディスプレイパネルを生産する過程のうち一工程である。例えば、工程チャンバー６０が遂行する工程は蒸着工程、蝕刻工程、洗浄工程、現像工程、アッシング工程、及びベーク工程等のような工程のうち１つを遂行することができる。以下、工程チャンバー６０がプラズマを利用して基板Ｗを処理する工程モジュール１００（図２の１００）を含む場合を例として説明する。
図２は図１の工程チャンバーに提供されることができる工程モジュールを示す図面である。
図２を参照すれば、工程モジュール１００は工程チャンバー６０に位置される。工程モジュール１００はプラズマを利用して基板Ｗを処理する。一例として、工程モジュール１００は基板Ｗ上の薄膜を蝕刻する。薄膜はポリシリコン膜、シリコン酸化膜、及びシリコン窒化膜等の多様な種類の膜である。また、薄膜は自然酸化膜や化学的に生成された酸化膜である。
工程モジュール１００はハウジング１２０、プラズマ発生室１４０、支持ユニット（ｓｕｐｐｏｒｔ ｕｎｉｔ）２００、工程ガス供給部２８０を含む。
ハウジング１２０はプラズマによって基板Ｗが処理される処理空間１２２を提供する。ハウジング１２０は内部に上部が開放された空間１２２を有する。ハウジング１２０は大体に円筒形状に提供される。ハウジング１２０の側壁には開口１２１が提供される。基板Ｗは開口１２１を通じてハウジング１２０の内部に出入する。開口１２１はドア（図示せず）のような開閉部材によって開閉される。開閉部材はハウジング１２０内で基板Ｗの処理が遂行される間に開口１２１を閉鎖し、基板Ｗがハウジング１２０の内部に搬入される時／外部へ搬出される時に開口１２１を開放する。
ハウジング１２０の底面には排気ホール１２４が形成される。排気ホール１２４には排気ライン１２６が連結される。排気ライン１２６にはポンプ１２８が設置される。ポンプ１２８はハウジング１２０内の圧力を工程圧力に調節する。ハウジング１２０内の残留ガス及び反応副産物は排気ラインを通じてハウジング１２０外部へ排出される。この時、ハウジング１２０の内部に留まるガス及び反応副産物は排気プレート２６０のホールを経て排気ホール１２４に流れ込まれる。ハウジング１２０の外側にウォールヒーター１２９が提供される。ウォールヒーター１２９はコイル形状に提供される。選択的にウォールヒーター１２９は工程チャンバー６０の側壁の内部に提供される。
プラズマ発生室１４０は工程ガスからプラズマが発生される空間１４９を提供する。プラズマ発生室１４０はアンテナユニット４００と共にプラズマ発生ユニットとして機能する。プラズマ発生室１４０はハウジング１２０の外部に位置する。一例によれば、プラズマ発生室１４０はハウジング１２０の上部に位置され、ハウジング１２０に結合される。プラズマ発生室１４０はガスポート１４２、放電室１４４、及び拡散室１４６を有する。ガスポート１４２、放電室１４４、及び拡散室１４６は上から下に向かう方向に順次的に提供される。ガスポート１４２は外部からガスが供給される。放電室１４４は中空の円筒形状を有する。上部から見る時、放電室１４４内の空間１４９はハウジング１２０内の空間１２２より狭く提供される。放電室１４４内でガスからプラズマが発生される。拡散室１４６は放電室１４４で発生されたプラズマをハウジング１２０に供給する。拡散室１４６内の空間は下に行くほど、漸増的に広くなる部分を有する。拡散室１４６の下端はハウジング１２０の上端と結合され、これらの間には外部との密閉のためにシーリング部材（図示されない）が提供される。
ハウジング１２０とプラズマ発生室１４０とは全て導電性材質で提供される。一例として、ハウジング１２０とプラズマ発生室１４０とはアルミニウム材質で提供される。選択的に、ハウジング１２０とプラズマ発生室１４０とは金属材質と非金属材質とから共になされてもよい。一例として、金属材質はアルミニウム（Ａｌ）であり、非金属材質は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）である。
支持ユニット２００は基板Ｗを支持する。支持ユニット２００は支持板２２０と支持軸２４０とを有する。支持板２２０は処理空間１２２の内に位置され、円板形状に提供される。支持板２２０は支持軸２４０によって支持される。基板Ｗは支持板２２０の上面に置かれる。支持板２２０の内部には電極（図示せず）が提供され、基板Ｗは靜電気力によって支持板２２０に固定される。選択的に、基板Ｗは機械的クランプによって支持板２２０に固定されるか、或いは別の固定無しで支持板２２０の上に置かれる。支持板２２０の内部には加熱部材２２２が提供される。一例によれば、加熱部材２２２は熱線で提供される。また、支持板２２０の内部には冷却部材２２４が提供される。冷却部材２２４は冷却水が流れる冷却ラインで提供される。加熱部材２２２は基板Ｗを既設定された温度に加熱し、冷却部材２２４は基板Ｗを強制冷却させる。選択的に、工程モジュール１００には加熱部材２２２又は冷却部材２２４が提供されないこともあり得る。支持ユニット２００にはリフトホール（図示せず）が形成される。リフトホールにはリフトピン（図示せず）が各々提供される。リフトピンは基板Ｗが支持ユニット２００の上にローディング／アンローディングされる場合、リフトホールに沿って昇降する。
また、ハウジング１２０の処理空間１２２には排気プレート２６０が位置される。一例として、排気プレート２６０は支持ユニット２００とハウジング１２０の内側面を連結するように提供される。これと異なりに、排気プレート２６０はハウジング１２０の内側面とリフトピン（図示せず）を連結するように提供される。排気プレート２６０はホールを含む。排気プレート２６０はハウジング１２０内に残留するガス及び反応部産物等を排気ホール１２４に排出する。選択的に、ハウジング１２０の処理空間１２２には排気プレート２６０が提供されないことがある。
工程ガス供給部２８０はガス供給ユニット３００（ｇａｓ ｓｕｐｐｌｙ ｕｎｉｔ）とプラズマソース４００（ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ）とを有する。工程ガス供給部２８０はプラズマ状態の工程ガスを工程モジュール１００の内部に供給する。
ガス供給ユニット３００はガス供給部材３２０と追加ガス供給部材３４０とを有する。
ガス供給部材３２０はガス供給ライン３２２及びガス格納部３２４を有する。ガス供給ライン３２２はガスポート１４２に結合される。ガスポート１４２を通じて供給されたガスは放電室１４４に流れ込まれ、放電室１４４でプラズマに励起される。ガスはジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２、Ｄｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）、窒素（Ｎ２）、及び酸素（Ｏ２）を含む。選択的に、ガスは四フッ化炭素（ＣＦ４、Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）等の他の種類のガスをさらに含むことができる。
追加ガス供給部材３４０は追加ガス供給ライン３４２及び追加ガス格納部３４４を有する。追加ガスはガスから発生されたプラズマがハウジング１２０に流れる経路上に供給される。一例によれば、追加ガス供給ライン３４２は後述するアンテナ４２０より下領域で放電室１４４に結合される。第２ソースガスは三ブッ化窒素（ＮＦ３、Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）を含む。
上述した構造によってガスは電力によって直接プラズマに励起され、追加ガスはガスとの反応によってプラズマに励起される。
上述した例でガスと追加ガスの種類は多様に変更されることができる。また、追加ガス供給部材３４０の提供無しでガス供給部材３２０のみが提供されることができる。
アンテナユニットは第１ガスをプラズマ状態に励起する。
バッフル５００はハウジング１２０とプラズマ発生室１４０との間に位置される。バッフル５００はバッフルホールを含む。バッフル５００はプラズマが基板Ｗに供給される時、ハウジング１２０内の全体領域でプラズマの密度と流れを均一に維持する。プラズマはバッフルホールを通じて供給される。バッフル５００は接地される。一例によれば、バッフル５００は工程チャンバー６０に接触されるように提供されて、工程チャンバー６０を通じて接地される。選択的に、バッフル５００は別の接地ラインに直接連結されることができる。したがって、バッフル５００によってラジカルはハウジング１２０に供給され、イオンと電子はハウジング１２０内への流入が妨害される。バッフル５００は工程チャンバー６０に固定される。一例によれば、バッフル５００はプラズマ発生室１４０の下端に結合されることができる。
図３はアンテナユニットを示した図面である。
図３を参照すれば、アンテナユニット４００は第１アンテナ４１０、第２アンテナ４２０、及び電力分配部材４１２、４２２を含む。
第１アンテナ４１０は上端である第１位置と下端である第２位置までプラズマ発生室１４０の外側周辺を複数回囲む形態に提供される。第１アンテナ４１０は等間隔を置いて巻線される。第１アンテナ４１０は第１導線４１１を通じて電源４５０と連結されたメーン導線４５１に連結される。第１導線４１１には第１電力分配部材４１２が直列に位置される。第１電力分配部材４１２は第１可変キャパシターとして提供される。メーン導線４５１にはマッチング回路４５２が位置される。マッチング回路４５２はインピーダンス整合を遂行する。
第２アンテナ４２０は上端である第３位置から下端である第４位置までプラズマ発生室１４０の外側周辺を複数回囲む形態に提供される。第２アンテナ４２０は等間隔を置いて巻線される。第２アンテナ４２０の巻線間隔は第１アンテナ４１０の巻線間隔より小さい。第２アンテナ４２０は第１アンテナ４１０と同じ方向に巻線されるように提供される。したがって、第１アンテナ４１０及び第２アンテナ４２０に電源４５０が印加されれば、同じ方向に磁束が形成される。第２アンテナ４２０は第１アンテナ４１０と異なる領域にわたって提供される。
第２アンテナ４２０が巻線された上端と下端との間の長さは第１アンテナ４１０が巻線された上端と下端との間の長さより長く提供される。一例として、第２アンテナ４２０は第１アンテナ４１０が巻線された領域を含む形態に提供されることができる。第２アンテナ４２０の上端は第１アンテナ４１０の上端より上方に位置される。第２アンテナ４２０の下端は第１アンテナ４１０の下端より下方に位置される。
第２アンテナ４２０は第２導線４２１を通じてメーン導線４５１に連結されて、第２アンテナ４２０は第１アンテナ４１０と並列連結をなすように電源４５０に連結される。第２導線４２１には第２電力分配部材４２２が直列に位置される。第２電力分配部材４２２は第２可変キャパシターで提供される。
図４は工程モジュールの一部制御関係を示す図面であり、図５はアンテナユニットの調節過程を示す図面である。
図４及び図５を参照すれば、制御器７０は基板処理装置１の構成要素を制御する。制御器７０は第１電力分配部材４１２及び第２電力分配部材４２２を制御する。
処理された基板が搬入されて支持ユニット２００に位置されれば、プラズマ点火が行われる（Ｓ１０）。プラズマ点火のために、制御器７０はガス供給部材３２０を通じてガス供給を開始し、電源４５０を通じてアンテナユニット４００に電力を供給する。電源４５０はガス供給部材３２０がガス供給を開始することと同時に、電力供給を開始する。また、電源４５０はガス供給部材３２０のガス供給より設定時間の先に電力供給を開始する会、或いはガス供給部材３２０のガス供給が開始され、設定時間が経過された後、電力供給を開始することができる。アンテナに電力に供給されれば、ガスはアンテナによって形成された電磁気場によってプラズマ状態に点火される。
プラズマ点火の時、制御器７０は第１アンテナ４１０に第２アンテナ４２０より大きい電力が印加されるようにする。このために制御器７０は第１電力分配部材４１２のキャパシタンスを第２電力分配部材４２２のキャパシタンスより大きくして、第１電力分配部材４１２のリアクタンスを第２電力分配部材４２２のリアクタンスより小さくする。一例として、制御器７０は第１電力分配部材４１２のキャパシタンスを最大になるようにし、第２電力分配部材４２２のキャパシタンスを最小になるようすることができる。
プラズマ点火が開始される時、単位距離当たり電位差が十分に形成されなければ、プラズマが円滑に生成されない。反面、本発明に係る基板処理装置１は、プラズマの点火が開始される時、相対的に上端と下端との間の長さが短い第１アンテナ４１０に大きい電圧が印加されて、単位距離当たり電位差が大きくなる。したがって、プラズマ点火の時、プラズマの生成が円滑に開始されることができる。
プラズマの点火が開始されれば、プラズマが電荷を帯びる粒子を含んで、アンテナユニット４００とプラズマとの間に相互インダクタンスが発生する。プラズマによる相互インダクタンスによって、第１アンテナ４１０に流れる電流はプラズマの状態に影響を受ける。プラズマの点火が開始された直後、プラズマの量、密度、分布等は不安定であって、第１アンテナ４１０に流れる電流も不安定な状態になる。そして、時間の経過によってプラズマの状態が安定化されれば、第１アンテナ４１０に流れる電流も正常状態になる。
制御器７０はプラズマの点火が開始された後、設定時間が経過してプラズマの状態が安定化されれば、第１アンテナ４１０と第２アンテナ４２０に分配される電力を調節する（Ｓ２０）。制御器７０は第２アンテナ４２０に第１アンテナ４１０より大きい電力が印加されるように調節する。このために制御器７０は第２電力分配部材４２２のキャパシタンスを第１電力分配部材４１２のキャパシタンスより大きくして、第２電力分配部材４２２のリアクタンスを第１電力分配部材４１２のリアクタンスより小さくする。
一例として、制御器７０は第２電力分配部材４２２のキャパシタンスを最大になるようにし、第１電力分配部材４１２のキャパシタンスを最小になるようすることができる。
アンテナユニット４００によってプラズマが励起されれば、その過程で熱が発生する。アンテナユニット４００によって発生される熱は長さ方向の中心で大略最大になる。具体的に、第１アンテナ４１０によって発生される熱は第１アンテナ４１０の長さ方向中心で大略最大になり、両側に行くほど、減少される。第２アンテナ４２０によって発生される熱は第２アンテナ４２０の長さ方向中心で大略最大がなり、両側に行くほど、減少される。
第２アンテナ４２０は第１アンテナ４１０より相対的に長い領域にわたって分布される。したがって、プラズマが励起される過程で発生される熱は、第１アンテナ４１０は狭い領域で相対的に大きく発生され、第２アンテナ４２０は広い領域でわたって分散される。したがって、第２アンテナ４２０に相対的に大きい電力を印加してプラズマを励起すれば、プラズマが励起される過程で発生される熱も第２アンテナ４２０が巻線された領域に分散させる。したがって、プラズマを励起する過程で発生される熱が分散されて、プラズマ及びプラズマ発生室１４０の温度があまりにも高くなることが防止されることができる。
図６は他の実施形態に係るアンテナユニットを示す図面である。
図６を参照すれば、アンテナユニット４００ａは第１アンテナ４１０ａ及び第２アンテナ４２０ａを含む。第１アンテナ４１０ａはプラズマ発生室１４０の外側周辺を複数回囲む形態に提供される。第１アンテナ４１０は等間隔を置いて巻線される。第１アンテナ４１０ａは第１導線４１１ａを通じて電源４５０ａと連結されたメーン導線４５１ａに連結される。第１導線４１１ａには第１電力分配部材４１２ａが位置される。第１電力分配部材４１２ａは可変キャパシターで提供される。メーン導線４５１ａにはマッチング回路４５２ａが位置される。
第２アンテナ４２０ａはプラズマ発生室１４０の外側周辺を複数回囲む形態に提供される。第２アンテナ４２０ａはプラズマ発生室１４０の周囲に方向に対して第１アンテナ４１０ａと同じ方向に巻線が開始される。また、第２アンテナ４２０ａはプラズマ発生室１４０の周囲に方向に対して第１アンテナ４１０ａの巻線が開始された地点を基準に１８０°回転された位置で巻線が開始される。第２アンテナ４２０は等間隔を置いて巻線される。第２アンテナ４２０の巻線間隔は第１アンテナ４１０の巻線間隔と同一である。第２アンテナ４２０ａは第１アンテナ４１０ａと同じ方向に巻線されるように提供される。したがって、第１アンテナ４１０ａ及び第２アンテナ４２０ａに電源４５０ａが印加されれば、同じ方向に磁束が形成される。第２アンテナ４２０ａは第２導線４２１ａを通じてメーン導線４５１ａに連結されて、第２アンテナ４２０ａは第１アンテナ４１０ａと並列連結をなすように電源４５０ａに連結される。第２導線４２１ａには第２電力分配部材４２２ａが位置される。第２電力分配部材４２２ａは可変キャパシターに提供される。
第２アンテナ４２０ａと第１アンテナ４１０ａとは異なる領域にわたって位置されるように提供される。一例として、第２アンテナ４２０ａと第１アンテナ４１０ａとは巻線された領域が一部のみが重畳されるように提供される。したがって、第１アンテナ４１０ａで最も高い熱が発生される地点（第１アンテナの長さ方向の中心又は巻線数の半分になる地点）と第２アンテナ４２０ａで最も高い熱が発生される地点（第２アンテナの長さ方向の中心又は巻線数の半分になる地点）とは互いに設定距離離隔されるように位置される。
プラズマ点火の時、制御器７０は第１アンテナ４１０ａおよび第２アンテナ４２０ａの中の１つに、他の１つより大きい電力が印加されるようにする。このために制御器７０ａは第１電力分配部材４１２ａのキャパシタンスおよび第２電力分配部材４２２ａのキャパシタンスの中の１つを他の１つより大きくする。一例として、制御器７０は第１電力分配部材４１２ａおよび第２電力分配部材４２２ａの中の１つのキャパシタンスを最大になるようにし、他の１つのキャパシタンスを最小になるようにする。また、制御器７０は第１アンテナ４１０ａと第２アンテナ４２０ａとに同一の電力が印加された状態でプラズマの点火が開始されるようにすることもできる。
以後、制御器７０は第１アンテナ４１０ａと第２アンテナ４２０ａとに印加される電力は変化させることができる。印加される電力の変化は、プラズマの点火が開始され、設定時間が経過された後に、なされる。
一例として、第１電力分配部材４１２ａのキャパシタンスが最大であり、第２電力分配部材４２２ａのキャパシタンスが最小である状態等のように第１電力分配部材４１２ａのキャパシタンスが第２電力分配部材４２２ａより相対的に大きい状態にプラズマの点火が開始された場合、設定時間が経過された時点で第１電力分配部材４１２ａのキャパシタンスは減少されてインピーダンスが増加され、第２電力分配部材４２２ａのキャパシタンスは増加されてインピーダンスが減少される。第１電力分配部材４１２ａのキャパシタンスは最小になる時まで減少され、第２電力分配部材４２２ａのキャパシタンス増加は最大になるまで遂行される。したがって、第１アンテナ４１０ａで相対的に小さい電力が印加される状態で、第２アンテナ４２０ａに相対的に大きい電力が印加される状態に変化される。そして、最も多い熱が発生する部分が第１アンテナ４１０ａの長さ方向中心から第２アンテナ４２０ａの長さ方向中心に移動する。以後、第１電力分配部材４１２ａのインピーダンスは減少され、第２電力分配部材４２２ａのインピーダンスは増加される形態に、第１アンテナ４１０ａと第２アンテナ４２０ａとに印加される電力が変化される。このような第１アンテナ４１０ａと第２アンテナ４２０ａに印加される電力の調節は基板処理が遂行される間に１回以上行われる。本発明の一実施形態に係る基板処理装置はプラズマを励起する過程で最も多い熱が発生する部分を移動させる形態に、熱が発生される領域を分散させて、熱発生領域が集中されて装備が損傷されるか、或いはパーティクル発生を引き起こすことを防止することができる。
図７はその他の実施形態に係るアンテナユニットを示す図面である。
図７を参照すれば、アンテナユニット４００ｃは第１アンテナ４１０ｃ及び第２アンテナ４２０ｃを含む。
第１導線４１１ｃに位置されて第１アンテナ４１０ｃに直列に連結される第１電力分配部材４１２ｃは第１スイッチとして提供される。第２導線４２１ｃに位置されて第２アンテナ４２０ｃに直列に連結される第２電力分配部材４２２ｃは第２スイッチとして提供される。プラズマ点火を開始する時、第１電力分配部材４１２ｃはオンになり、第２電力分配部材４２２ｃはオフされて、第１アンテナ４１０ｃのみに電力が供給される。以後、設定時間が経過されれば、第２電力分配部材４２２ｃがオンされて、第１アンテナ４１０ｃと第２アンテナ４２０ｃとに電力が供給される。以後、設定時間が経過されれば、第１電力部材４１２ｃがオフされて、第２アンテナ４２０ｃのみに電力が供給される。このような分配される電力の調節は基板が処理される間に１回以上遂行されることができる。
電力部材４１２ｃ、４２２ｃを除外し、第１アンテナ４１０ｃ、第２アンテナ４２０ｃ、マッチング回路４５２ｃの構成及び動作は図２のアンテナユニット４００又は図６のアンテナユニット４００ａと同一又は類似であるので、繰り返された説明は省略する。
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、前述した内容は本発明の望ましい実施形態を例として説明することであり、本発明は多様な他の組合、変更、及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析されるべきである。
１０ ロードポート
２０ 設備前方端部モジュール
２１ 移送フレーム
２５ 第１移送ロボット
２７ 移送レール
３０ 工程処理室
４０ ロードロックチャンバー
５０ トランスファーチャンバー
５３ 第２移送ロボット
６０ 工程チャンバー
７０ 制御器
１００ 工程モジュール
１２０ ハウジング
２２０ 支持板
２８０ 工程ガス供給部
３００ ガス供給ユニット
２０ 設備前方端部モジュール
２１ 移送フレーム
２５ 第１移送ロボット
２７ 移送レール
３０ 工程処理室
４０ ロードロックチャンバー
５０ トランスファーチャンバー
５３ 第２移送ロボット
６０ 工程チャンバー
７０ 制御器
１００ 工程モジュール
１２０ ハウジング
２２０ 支持板
２８０ 工程ガス供給部
３００ ガス供給ユニット
Claims (25)
- 基板が処理される処理空間を提供するハウジングと、
前記処理空間内で基板を支持する支持ユニットと、
チャンバーの外部に配置され、ガスからプラズマを励起させ、励起されたプラズマを前記処理空間に供給するプラズマ発生ユニットと、を含み、
前記プラズマ発生ユニットは、
ガスが流れ込まれる空間を有するプラズマ発生室と、
前記プラズマ発生室を囲むように巻線され、第１導線を経て電源に連結された第１アンテナと、
前記ハウジングを囲むように巻線され、前記第１アンテナに対して並列に配置されるように第２導線を経て前記電源に連結される第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとに提供されて前記電源から供給される電力を前記第１アンテナと前記第２アンテナとに分配する電力分配部材と、を含む基板処理装置。 - 前記電力分配部材は、可変キャパシターである請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記電源を前記第１導線及び前記第２導線に連結するメーン導線に位置されるマッチング回路をさらに含む請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
- 前記電力分配部材は、
前記第１導線に位置される第１可変キャパシターと、
前記第２導線に位置される第２可変キャパシターと、を含む請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記第１アンテナは、第１位置から第２位置まで複数回巻線され、前記第２アンテナは、第３位置から第４位置まで複数回巻線され、
前記第１位置は、前記第２位置より高い位置であり、前記第３位置は、前記第１位置と前記第２位置との間の高さである請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記第４位置は、前記第２位置より高い請求項５に記載の基板処理装置。
- 前記第１アンテナの巻線の間の間隔は、互いに同一であり、前記第２アンテナの巻線の間の間隔は、互いに同一であり、前記第２アンテナの巻線の間の間隔は、前記第１アンテナの巻線の間の間隔より小さい請求項５又は請求項６に記載の基板処理装置。
- 前記第２アンテナは、前記プラズマ発生室の周囲に方向に対して前記第１アンテナと同じ方向に巻線が開始される請求項１から請求項７のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第２アンテナは、前記プラズマ発生室の周囲方向に対して前記第１アンテナの巻線が開始された地点を基準に１８０°回転された位置で巻線が開始される請求項１から請求項８のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第１アンテナに印加される電力が前記第２アンテナに印加される電力より大きい状態でプラズマの点火が開始されるように前記電力分配部材を制御する制御器をさらに含む請求項１から請求項９のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記制御器は、プラズマの点火を開始した後、設定時点が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力を減少させ、前記第２アンテナに印加される電力を増加させる請求項１０に記載の基板処理装置。
- 前記制御器は、プラズマの点火を開始した後、設定時点が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力より前記第２アンテナに印加される電力が大きくなるように前記電力分配部材を制御する請求項１０または請求項１１に記載の基板処理装置。
- 第１アンテナに第２アンテナより高い電力を印加してプラズマの点火を開始する段階と、
プラズマの点火が開始された後、設定時間が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力を減少し、前記第１アンテナと並列に連結された前記第２アンテナに印加される電力を増加させる段階と、を含む基板処理方法。 - 前記第１アンテナの上端から下端までの長さは、前記第２アンテナの上端から下端までの長さより短い請求項１３に記載の基板処理方法。
- 前記第１アンテナに印加される電力は最大にし、前記第２アンテナに印加される電力は最小にした状態でプラズマの点火を開始する請求項１３又は請求項１４に記載の基板処理方法。
- プラズマの点火が開始され、設定時間が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力は最小に変化させ、前記第２アンテナに印加される電力は最大に変化させる請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の基板処理方法。
- 前記第１アンテナと前記第２アンテナとの電力分配は、可変キャパシターでなされる請求項１３から請求項１６のいずれかに記載の基板処理方法。
- 前記第１アンテナと前記第２アンテナとの電力分配は、前記第１アンテナと直列に連結される第１可変キャパシター及び前記第２アンテナと直列に連結される第２可変キャパシターでなされる請求項１３から請求項１６のいずれかに記載の基板処理方法。
- ガスが流れ込まれる空間を有するプラズマ発生室と、
前記プラズマ発生室を囲むように巻線され、第１導線を経て電源に連結された第１アンテナと、
ハウジングを囲むように巻線され、前記第１アンテナに対して並列に配置されるように第２導線を経て前記電源に連結される第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとに提供されて前記電源から供給される電力を前記第１アンテナと前記第２アンテナに分配する電力分配部材と、を含むプラズマ発生ユニット。 - 前記電力分配部材は、
前記第１導線に位置される第１可変キャパシターと、
前記第２導線に位置される第２可変キャパシターと、を含む請求項１９に記載のプラズマ発生ユニット。 - 前記第１アンテナに印加される電力が前記第２アンテナに印加される電力より大きい状態でプラズマの点火が開始されるように前記電力分配部材を制御する制御器をさらに含む請求項１９または請求項２０に記載のプラズマ発生ユニット。
- 前記制御器は、プラズマの点火を開始した後、設定時点が経過されれば、前記第１アンテナに印加される電力を減少させ、前記第２アンテナに印加される電力を増加させる請求項２１に記載のプラズマ発生ユニット。
- 前記第１アンテナの上端と下端との間の長さは、前記第２アンテナの上端と下端との間の長さより短く形成される請求項１９から請求項２２のいずれかに記載のプラズマ発生ユニット。
- 前記電力分配部材は、
前記第１導線に位置される第１スイッチと、
前記第２導線に位置される第２スイッチと、を含む請求項１９から請求項２３のいずれかに記載のプラズマ発生ユニット。 - 前記第１スイッチをオンし、前記第２スイッチをオフした状態にプラズマ点火を開始した後、設定時間が経過されれば、前記第２スイッチをオンするように制御する制御器を含む請求項２４に記載のプラズマ発生ユニット。
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