JP2024042671A - 基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】エッジ領域上のプラズマを均一に制御することができる基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法を提供する。【解決手段】フォーカスリングが使用される基板処理工程の種類を分類すること、複数のフォーカスリングを分類すること、分類された複数のフォーカスリングの中で、特定基板処理工程に適合な特定フォーカスリングを選定すること、及び選定された前記特定フォーカスリングを利用して前記特定基板処理工程を遂行すること、を含み、前記複数のフォーカスリングを分類することは、前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することを含む基板処理方法が提供される。【選択図】図５

Description

本発明は基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法に関し、より詳細には部品の等級を分けて適合な工程に使用することができる基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法に関するものである。
半導体素子は様々な工程を経て製造されることができる。例えば、半導体素子はシリコン等のウエハに対するフォト工程、蝕刻工程、蒸着工程等を経て製造されることができる。このような工程で、様々な流体が使用されることができる。例えば、蝕刻工程及び／又は蒸着工程でプラズマが使用されることができる。プラズマの制御のために、フォーカスリングが使用されることができる。
米国特許第９，９７５，７７９ Ｂ２号公報
本発明が解決しようとする課題はエッジ領域上のプラズマを均一に制御することができる基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は工程別に適合な部品を使用することができる基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は収率を向上させることができる基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に制限されなく、言及されないその他の課題は下の記載から当業者に明確に理解されるべきである。
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の一実施形態による基板処理方法はフォーカスリングが使用される基板処理工程の種類を分類すること、複数のフォーカスリングを分類すること、分類された複数のフォーカスリングの中で特定基板処理工程に適合な特定フォーカスリングを選定すること、及び選定された前記特定フォーカスリングを利用して前記特定基板処理工程を遂行すること、を含み、前記複数のフォーカスリングを分類することは、前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することを含むことができる。
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の一実施形態による基板処理方法は基板処理装置に使用される部品を等級に応じて分類すること、基板処理工程を分類すること、把握された基板処理工程に適合な等級の部品を選定すること、選定された部品を基板処理装置内に配置すること、前記基板処理装置内に基板をローディングすること、及び前記基板に対する工程を遂行することと、を含み、部品を等級に応じて分類することは、部品の粒度（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）を基準に部品の等級を分けることを含むことができる。
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の一実施形態による基板処理装置は工程空間を提供する工程チャンバーと、前記工程空間内に位置し、基板を支持するチャックと、前記チャック上のフォーカスリングと、を含み、前記フォーカスリングの粒度は１４．２３μｍ以下であり、前記フォーカスリングの電気抵抗は１Ω以下であり得る。
その他の実施形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法によれば、エッジ領域上のプラズマを均一に制御することができる。
本発明の基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法によれば、工程別に適合な部品を使用することができる。
本発明の基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法によれば、収率を向上させることができる。
本発明の効果は以上で言及したことに制限されなく、言及されないその他の効果は下の記載から当業者に明確に理解されるべきである。
本発明の実施形態による基板処理装置を示した断面図である。 図１のＸ領域を拡大して示した断面図である。 本発明の実施形態によるフォーカスリングを示した斜視図である。 本発明の実施形態によるシャワーヘッドを示した斜視図である。 本発明の実施形態による基板処理方法を示した順序図である。 図５の順序図にしたがう基板処理方法を順次的に示した図面である。 図５の順序図にしたがう基板処理方法を順次的に示した図面である。 図５の順序図にしたがう基板処理方法を順次的に示した図面である。 図５の順序図にしたがう基板処理方法を順次的に示した図面である。 図５の順序図にしたがう基板処理方法を順次的に示した図面である。
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態に対して説明する。本明細書の全文に亘って同一な参照符号は同一な構成要素を指称することができる。
図１は本発明の実施形態による基板処理装置を示した断面図である。
以下では、Ｄ１を第１方向、第１方向Ｄ１に交差されるＤ２を第２方向、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の各々に交差されるＤ３を第３方向と称することができる。また、第３方向Ｄ３は垂直方向と称されることもあり得る。第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の各々は水平方向と称されることもあり得る。
図１を参考すれば、基板処理装置Ａが提供されることができる。基板処理装置Ａは基板に対する蝕刻工程及び／又は蒸着工程等を遂行することができる。本明細書で使用する基板という用語はシリコン（Ｓｉ）ウエハを意味することができるが、これに限定することではない。基板処理装置Ａはプラズマを利用して基板を処理することができる。このために、基板処理装置Ａは様々な方法でプラズマを生成することができる。例えば、基板処理装置ＡはＣＣＰ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａｓ）及び／又はＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａｓ）装備であり得る。しかし、以下では便宜上ＣＣＰを基準に図示し、説明する。基板処理装置Ａは工程チャンバー１、ステージ７、シャワーヘッド３、ＤＣパワー発生装置２、ＲＦパワー発生装置４、真空ポンプＶＰ、及びガス供給装置ＧＳを含むことができる。
工程チャンバー１は工程空間１ｈを提供することができる。工程空間１ｈで基板に対する工程が進行されることができる。工程空間１ｈは外部空間から分離されることができる。基板に対する工程が進行される途中に、工程空間１ｈは実質的な真空状態になることができる。工程チャンバー１は円筒形状を有することができるが、これに限定することではない。
ステージ７は工程チャンバー１内に位置することができる。即ち、ステージ７は工程空間１ｈ内に位置することができる。ステージ７は基板を支持及び／又は固定することができる。基板がステージ７上に安着された状態で、基板に対する工程が進行されることができる。ステージ７に対するより詳細な内容は後述する。
シャワーヘッド３は工程チャンバー１内に位置することができる。即ち、シャワーヘッド３は工程空間１ｈ内に位置することができる。シャワーヘッド３はステージ７から上に離隔配置されることができる。ガス供給装置ＧＳから供給されたガスはシャワーヘッド３を通じて工程空間１ｈ内に均一に噴射されることができる。シャワーヘッド３に対する詳細な内容は後述する。
ＤＣパワー発生装置２はステージ７にＤＣパワーを印加することができる。ＤＣパワー発生装置２が印加するＤＣパワーによって、基板がステージ７上の一定位置に固定されることができる。
ＲＦパワー発生装置４はステージ７にＲＦパワーを供給することができる。これによって、工程空間１ｈ内のプラズマを制御することができる。これに対する詳細な内容は後述する。
真空ポンプＶＰは工程空間１ｈに連結されることができる。真空ポンプＶＰによって、基板に対する工程が進行される途中に工程空間１ｈに真空圧が印加されることができる。
ガス供給装置ＧＳは工程空間１ｈにガスを供給することができる。このために、ガス供給装置ＧＳはガスタンク、圧縮器、及びバルブ等を含むことができる。ガス供給装置ＧＳによって工程空間１ｈに供給されたガスの一部はプラズマになることができる。
図２は図１のＸ領域を拡大して示した断面図であり、図３は本発明の実施形態によるフォーカスリングを示した斜視図であり、図４は本発明の実施形態によるシャワーヘッドを示した斜視図である。
図２を参考すれば、基板処理装置Ａ（図１参照）はフォーカスリングＦＲ及びエッジリングＥＲをさらに含むことができる。ステージ７はチャック７１及び冷却プレート７３を含むことができる。
チャック７１上に基板が配置されることができる。チャック７１は基板を一定位置に固定することができる。このために、チャック７１はチャックボディー７１１、プラズマ電極７１３、チャック電極７１５、及びヒーター７１７を含むことができる。
チャックボディー７１１は円筒形状を有することができる。チャックボディー７１１はセラミック等を含むことができるが、これに限定することではない。チャックボディー７１１の上面上に基板が配置されることができる。
プラズマ電極７１３はチャックボディー７１１内に位置することができる。プラズマ電極７１３はアルミニウム（Ａｌ）等を含むことができる。プラズマ電極７１３は円板形状を有することができるが、これに限定することではない。プラズマ電極７１３にＲＦパワーが印加されることができる。より具体的に、ＲＦパワー発生装置４がプラズマ電極７１３にＲＦパワーを印加することができる。プラズマ電極７１３に印加されたＲＦパワーによって、工程空間１ｈ（図１参照）内のプラズマが制御されることができる。
チャック電極７１５はチャックボディー７１１内に位置することができる。チャック電極７１５はプラズマ電極７１３より上に位置することができる。チャック電極７１５にＤＣパワーが印加されることができる。より具体的に、ＤＣパワー発生装置２がチャック電極７１５にＤＣパワーを印加することができる。チャック電極７１５に印加されたＤＣパワーによって、チャックボディー７１１上の基板が一定位置に固定されることができる。チャック電極７１５はアルミニウム（Ａｌ）等を含むことができるが、これに限定することではない。
ヒーター７１７はチャックボディー７１１内に位置することができる。ヒーター７１７はチャック電極７１５とプラズマ電極７１３との間に位置することができる。ヒーター７１７は熱線を含むことができる。例えば、ヒーター７１７は同心円を描く熱線を含むことができる。ヒーター７１７は周囲に熱を放出することができる。したがって、チャックボディー７１１等の温度が上昇することができる。
冷却プレート７３はチャック７１下に位置することができる。即ち、チャック７１は冷却プレート７３上に位置することができる。冷却プレート７３は冷却孔７３ｈを提供することができる。冷却孔７３ｈに冷却水が流れることができる。冷却孔７３ｈ内の冷却水は冷却プレート７３から熱を吸収することができる。
エッジリングＥＲはチャックボディー７１１を囲むことができる。
図２及び図３を参考すれば、フォーカスリングＦＲはステージ７及び／又はエッジリングＥＲ上に位置することができる。フォーカスリングＦＲはステージ７及び／又はエッジリングＥＲから脱着されることができる。フォーカスリングＦＲは第１方向Ｄ１に延長される第１軸ＡＸ１を有することができる。フォーカスリングＦＲは第１軸ＡＸ１を中心にするリング形状を有することができる。フォーカスリングＦＲはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含むことができる。しかし、これに限定することではなく、フォーカスリングＦＲはシリコン（Ｓｉ）等の異なる物質を含んでもよい。
図４を参考すれば、シャワーヘッド３はヘッド本体３１を含むことができる。ヘッド本体３１は円板形状を有することができる。ヘッド本体３１は第１方向Ｄ１に延長される第２軸ＡＸ２を有することができる。第２軸ＡＸ２は例えば、第１軸ＡＸ１（図３参照）と一致することができるが、これに限定することではない。ヘッド本体３１はガスホール３１ｈを提供することができる。ガスホール３１ｈはヘッド本体３１を第１方向Ｄ１に貫通することができる。ガスホール３１ｈは複数が提供されることができる。複数のガスホール３１ｈは水平方向に離隔配置されることができる。しかし、以下では便宜上ガスホール３１ｈは単数で記述する。シャワーヘッド３はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含むことができる。即ち、ヘッド本体３１がシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含むことができる。しかし、これに限定することではなく、シャワーヘッド３はシリコン（Ｓｉ）等の異なる物質を含んでもよい。
図５は本発明の実施形態による基板処理方法を示した順序図である。
図５を参考すれば、基板処理方法（Ｓ）が提供されることができる。基板処理方法（Ｓ）は図１乃至図４を参考して説明した基板処理装置Ａ（図１参照）を利用して基板を処理する方法であり得る。基板処理方法（Ｓ）は基板処理工程の種類を分類すること（Ｓ１）、部品を等級に応じて分類すること（Ｓ２）、基板処理工程に適合な等級の部品を選定すること（Ｓ３）、選定された部品を基板処理装置内に配置すること（Ｓ４）、基板処理装置内に基板をローディングすること（Ｓ５）、及び基板に対する工程を遂行すること（Ｓ６）を含むことができる。
基板処理工程の種類を分類すること（Ｓ１）は、基板処理工程を２つ以上の等級に分類することを含むことができる。基板処理工程は、例えば蝕刻工程を含むことができる。基板処理工程の種類を分類すること（Ｓ１）で、基板の種類に応じて蝕刻工程が２つ以上の等級に分類されることができる。例えば、基板処理工程は難易度に応じて分類されることができる。より具体的に、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）蝕刻工程は相対的に高難易度の工程で分類されることができる。高難易度の工程は高品質の部品が必要とすることができる。
部品を等級に応じて分類すること（Ｓ２）は部品を２つ以上の等級に分類することを含むことができる。部品は基板処理工程に使用される構成であり得る。部品は、例えばフォーカスリングＦＲ（図２参照）及び／又はシャワーヘッド３（図１参照）であり得る。しかし、これに限定することではなく、部品は基板処理工程に使用される他の形態の構成を意味してもよい。
様々な部品は様々な基準で等級を付けることができる。例えば、部品は粒度（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）、電気抵抗、及び／又は透過度を基準に分類されることができる。
粒度を基準に部品を分類する場合、粒度が第１粒度以下である部品はＡ等級に分類されることができる。粒度が第１粒度より大きく、第２粒度以上である部品はＢ等級に分類されることができる。粒度が第３粒度より小さい部品はＣ等級に分類されることができる。Ａ等級はＢ等級より高い等級であり得る。Ｂ等級はＣ等級より高い等級であり得る。第１粒度は第２粒度より大きいことができる。第３粒度は第２粒度より小さいことができる。第１粒度は、例えば約９．０１μｍであり得る。第２粒度は、例えば約１１．４２μｍであり得る。第３粒度は、例えば約１４．２３μｍであり得る。しかし、これらの数値に限定することではない。粒度は様々な方式で測定されることができる。例えば、別の粒度測定装置を利用して部品の粒度を測定することができる。
電気抵抗を基準に部品を分類する場合、抵抗が０．０１Ω以下である部品はＡ等級に分類されることができる。抵抗が０．０１Ωより大きく、１Ωより小さい部品はＢ等級に分類されることができる。抵抗が１Ωより大きい部品はＣ等級に分類されることができる。
透過度を基準に部品を分類する場合、透過度が小さいほど、高い等級に分類されることができる。透過度は様々な方式に測定されることができる。例えば、非透過率測定器を利用して部品の透過度を測定することができる。
以上で粒度、電気抵抗及び／又は透過度を基準に部品を分類することと叙述したが、これに限定することではない。即ち、部品は異なる物性を基準に分類されてもよい。
基板処理工程に適合な等級の部品を選定すること（Ｓ３）は、工程の等級と部品の等級をマッチングすることを含むことができる。即ち、特定基板処理工程に適合な特定部品が選定されることができる。高い等級の部品は、高難易度の工程に使用されることができる。例えば、Ａ等級に分類された部品は、ＨＡＲＣ工程等に使用されることができる。
以下では、特定基板処理工程に接合した特定部品を使用して、基板を処理する方法を詳細に説明する。
図６乃至図１０は図５の順序図にしたがう基板処理方法を順次的に示した図面である。
図６及び図５を参考すれば、選定された部品を基板処理装置内に配置すること（Ｓ４）は基板処理工程の等級に合わせて選定された特定フォーカスリングＦＲをステージ７上に配置することを含むことができる。図６で部品がフォーカスリングＦＲであることを基準に叙述したが、これに限定することではない。即ち、シャワーヘッド３等も図５を参考して説明した過程を経て選定されることができる。フォーカスリングＦＲはステージ７上に接合されることができる。或いは、フォーカスリングＦＲは別の接着手段なしでステージ７上に配置されてもよい。
図７、図８、及び図５を参考すれば、基板処理装置内に基板をローディングすること（Ｓ５）はステージ７上に基板Ｗを配置することを含むことができる。基板Ｗは、例えばシリコン（Ｓｉ）ウエハを含むことができるが、これに限定することではない。基板Ｗはチャック７１上で固定されることができる。より具体的に、チャック電極７１５にＤＣ電圧が印加されれば、基板Ｗがチャックボディー７１１の上面上で一定位置に固定されることができる。
図９及び図５を参考すれば、基板に対する工程を遂行すること（Ｓ６）は、工程空間１ｈに工程ガスＧを供給することを含むことができる。ガス供給装置ＧＳで供給された工程ガスＧはシャワーヘッド３を経て基板Ｗ上に噴射されることができる。
図１０及び図５を参考すれば、基板に対する工程を遂行すること（Ｓ６）はプラズマＰＬを生成することを含むことができる。ＲＦパワー発生装置４でプラズマ電極７１３にＲＦパワーが印加されれば、工程空間１ｈに電気場に形成されることができる。工程空間１ｈに形成された電気場によって、工程空間１ｈ内の工程ガスＧの一部がプラズマＰＬに変換されることができる。プラズマＰＬによって基板Ｗに対する処理工程が進行されることができる。
本発明の例示的な実施形態による基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法によれば、部品の等級を分類して、適合な基板処理工程に使用されることができる。例えば、ＨＡＲＣ工程のような高難易度工程にＡ等級のフォーカスリング及び／又はＡ等級のシャワーヘッドを使用することができる。したがって、高難易度の工程の収率が向上されることができる。
本発明の例示的な実施形態による基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法によれば、高難易度工程ではない一般工程に対して、Ｂ等級の部品を使用することができる。したがって、Ａ等級の部品が一般工程に使用されることを防止することができる。したがって、部品の浪費を減らすことができる。
本発明の例示的な実施形態による基板処理装置及びこれを利用した基板処理方法によれば、Ｃ等級の部品は使用しないことができる。したがって、低品質の部品によって基板に対する収率が低下されることを防止することができる。
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更しなくとも他の具体的な形態に実施されることができることを理解することができる。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないことと理解しなければならない。
Ａ 基板処理装置
１ 工程チャンバー
３ シャワーヘッド
７ チャック
ＦＲ フォーカスリング
ＥＲ エッジリング

Claims (20)

  1. フォーカスリングが使用される基板処理工程の種類を分類することと、
    複数のフォーカスリングを分類することと、
    分類された複数のフォーカスリングの中で特定基板処理工程に適合な特定フォーカスリングを選定することと、
    選定された前記特定フォーカスリングを利用して前記特定基板処理工程を遂行することと、を含み、
    前記複数のフォーカスリングを分類することは、前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することを含む基板処理方法。
  2. 前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することは、前記複数のフォーカスリングの各々の粒度（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）を基準に前記複数のフォーカスリングの等級を分けることを含む請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することは、
    粒度が第１粒度以下であるフォーカスリングをＡ等級に分類することと、
    粒度が前記第１粒度より小さく、第２粒度以上であるフォーカスリングをＢ等級に分類することと、
    粒度が第３粒度より小さいフォーカスリングをＣ等級に分類することと、を含み、
    前記第１粒度は、前記第２粒度より小さく、
    前記第３粒度は、前記第２粒度より大きい請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記第１粒度は、９．０１μｍであり、
    前記第２粒度は、１１．４２μｍであり、
    前記第３粒度は、１４．２３μｍである請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記特定基板処理工程は、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）蝕刻工程を含み、
    前記特定フォーカスリングは、Ａ等級である請求項３に記載の基板処理方法。
  6. 前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することは、前記複数のフォーカスリングの各々の電気抵抗を基準に前記複数のフォーカスリングの等級を分けることを含む請求項１に記載の基板処理方法。
  7. 前記複数のフォーカスリングを２つ以上の等級に分類することは、前記複数のフォーカスリングの各々の透過度を基準に前記複数のフォーカスリングの等級を分けることを含む請求項１に記載の基板処理方法。
  8. 前記特定基板処理工程を遂行することは、
    選定された前記特定フォーカスリングを基板処理装置内に配置することと、
    前記基板処理装置内に基板をローディングすることと、
    前記基板処理装置内の前記基板を処理することと、を含む請求項１に記載の基板処理方法。
  9. 基板処理装置に使用される部品を等級に応じて分類することと、
    基板処理工程を分類することと、
    把握された基板処理工程に適合な等級の部品を選定することと、
    選定された部品を基板処理装置内に配置することと、
    前記基板処理装置内に基板をローディングすることと、
    前記基板に対する工程を遂行することと、を含み、
    部品を等級に応じて分類することは、部品の粒度（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）を基準に部品の等級を分けることを含む基板処理方法。
  10. 前記部品を等級に応じて分類することは、
    粒度が第１粒度以下である部品をＡ等級に分類することと、
    粒度が前記第１粒度より大きい部品をＢ等級に分類することと、を含む請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 前記第１粒度は、９．０１μｍである請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記把握された基板処理工程は、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）蝕刻工程を含む請求項１０に記載の基板処理方法。
  13. 前記ＨＡＲＣ蝕刻工程に使用される部品は、Ａ等級である請求項１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記基板処理装置に使用される部品は、フォーカスリングを含む請求項９に記載の基板処理方法。
  15. 工程空間を提供する工程チャンバーと、
    前記工程空間内に位置し、基板を支持するチャックと、
    前記チャック上のフォーカスリングと、を含み、
    前記フォーカスリングの粒度は、１４．２３μｍ以下であり、
    前記フォーカスリングの電気抵抗は、１Ω以下である基板処理装置。
  16. 前記フォーカスリングの粒度は、１１．４２μｍ以下であり、
    前記フォーカスリングの電気抵抗は、０．０１Ω以下である請求項１５に記載の基板処理装置。
  17. 前記フォーカスリングの粒度は、９．０１μｍ以下である請求項１６に記載の基板処理装置。
  18. 前記基板処理装置は、ＨＡＲＣ（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ）蝕刻工程を遂行する請求項１７に記載の基板処理装置。
  19. 前記チャックから上に離隔されたシャワーヘッドをさらに含む請求項１５に記載の基板処理装置。
  20. 前記フォーカスリングは、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含む請求項１５に記載の基板処理装置。
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