KR102256691B1 - Apparatus and Method for treating substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 가스 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 그리고 상기 처리 공간 내에서 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 가스 공급 유닛은 저면에 가스가 토출되는 토출홀이 형성되는 샤워 헤드 및 상기 샤워 헤드의 저면에 탈착 가능하게 부착되며, 상기 토출홀과 정렬되도록 제공된 관통홀이 형성된 필름 형상의 패드를 포함한다. An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for gas treating a substrate. The substrate processing apparatus includes a chamber in which a processing space in which a substrate is processed is formed, a substrate support unit supporting a substrate in the processing space, a gas supply unit supplying gas to the processing space, and from the gas in the processing space. A plasma source for generating plasma, wherein the gas supply unit includes a shower head having a discharge hole through which gas is discharged on a bottom surface, and a through hole detachably attached to the bottom surface of the shower head and provided to be aligned with the discharge hole It includes the formed film-shaped pad.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}Substrate processing apparatus and method {Apparatus and Method for treating substrate}

본 발명은 기판을 가스 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for gas treating a substrate.

반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서 사진, 식각, 박막 증착, 이온주입, 그리고 세정 등 다양한 공정들이 수행된다. 이러한 공정들 중 식각, 박막 증착, 그리고 세정 공정에는 공정 가스를 이용한 기판 처리 장치가 사용된다.In the process of manufacturing a semiconductor device, various processes such as photography, etching, thin film deposition, ion implantation, and cleaning are performed. Among these processes, a substrate processing apparatus using a process gas is used for etching, thin film deposition, and cleaning processes.

일반적으로 가스 처리 공정은 챔버 내에 위치되는 기판 상에 공정 가스를 공급하여 기판을 처리한다. 공정 가스는 기판의 전체 영역에 균일하게 공급되어야 하며, 가스의 균일 공급을 위해 공정 가스는 샤워 헤드를 통해 공급된다. In general, the gas treatment process processes a substrate by supplying a process gas onto a substrate positioned in a chamber. The process gas must be uniformly supplied to the entire area of the substrate, and the process gas is supplied through the shower head for uniform supply of the gas.

일반적으로, 샤워 헤드는 기판의 상부에서 기판과 마주하도록 위치된다. 기판과 마주하는 샤워 헤드의 저면에는 복수 개의 토출홀들이 형성되며, 가스는 토출홀들을 통해 기판으로 토출된다. Typically, the shower head is positioned to face the substrate on top of the substrate. A plurality of discharge holes are formed on the bottom of the shower head facing the substrate, and gas is discharged to the substrate through the discharge holes.

기판을 가스 처리하는 과정에는 다량의 공정 부산물이 발생된다. 이러한 공정 부산물은 배기 라인을 통해 배기된다. 그러나 공정 부산물 중 일부는 챔버의 내벽 또는 챔버 내의 장치에 부착된다.A large amount of process by-products are generated in the gas treatment of the substrate. These process by-products are exhausted through exhaust lines. However, some of the process by-products adhere to the inner walls of the chamber or to the devices within the chamber.

특히 토출홀이 형성된 샤워 헤드의 저면에 공정 부산물이 부착되는 경우에는, 샤워 헤드의 균일한 가스 토출이 불가능하다. 예컨대, 공정 부산물은 일부 토출홀에 부착되고, 이는 비대칭적 가스 공급을 야기한다. 이로 인해 주기적으로 샤워 헤드의 세정이 요구되는 유지 보수가 진행된다.In particular, when a process by-product is attached to the bottom of the shower head in which the discharge hole is formed, it is impossible to uniformly discharge gas from the shower head. For example, process by-products adhere to some discharge holes, which causes an asymmetric gas supply. For this reason, maintenance that requires periodic cleaning of the shower head is performed.

그러나 유지 보수로 인한 샤워 헤드의 세정을 진행은, 그 샤워 헤드를 챔버로부터 분리시켜 진행해야 하며, 이는 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 번거롭다.However, cleaning of the shower head due to maintenance must be performed by separating the shower head from the chamber, which takes a lot of time and is cumbersome.

한국 공개 특허 번호 2011-0104438Korean Patent Publication No. 2011-0104438

본 발명은 가스 처리 장치의 샤워 헤드를 세정 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 요지로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of cleaning a shower head of a gas treatment apparatus.

또한 본 발명은 샤워 헤드를 신속하고, 간단하게 세정 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an apparatus and method for quickly and simply cleaning a shower head.

본 발명의 실시예는 기판을 가스 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 그리고 상기 처리 공간 내에서 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 가스 공급 유닛은 저면에 가스가 토출되는 토출홀이 형성되는 샤워 헤드 및 상기 샤워 헤드의 저면에 탈착 가능하게 부착되며, 상기 토출홀과 정렬되도록 제공된 관통홀이 형성된 필름 형상의 패드를 포함한다. An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for gas treating a substrate. The substrate processing apparatus includes a chamber in which a processing space in which a substrate is processed is formed, a substrate support unit supporting a substrate in the processing space, a gas supply unit supplying gas to the processing space, and from the gas in the processing space. A plasma source for generating plasma, wherein the gas supply unit includes a shower head having a discharge hole through which gas is discharged on a bottom surface, and a through hole detachably attached to the bottom surface of the shower head and provided to be aligned with the discharge hole It includes the formed film-shaped pad.

상기 패드는 복수 개로 제공되며, 상기 패드들은 서로에 대해 탈부착이 가능하도록 적층되게 제공될 수 있다. 상기 패드는 단결정 실리콘을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 상기 샤워 헤드는 상기 단결정 실리콘을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 상기 패드들은 서로 동일한 두께로 제공될 수 있다. A plurality of pads may be provided, and the pads may be provided to be stacked to be detachable from each other. The pad may be made of a material including single crystal silicon. The shower head may be made of a material including the single crystal silicon. The pads may be provided with the same thickness.

기판을 처리하는 방법으로는 상기 장치를 이용하여 기판을 처리하되, 상기 기판들에 대해 공정 처리 후 상기 패드들 중 상기 처리 공간에 노출된 패드가 오염되면, 상기 노출된 패드를 다른 패드들로부터 제거한 후에 상기 기판의 공정 처리를 수행한다. As a method of processing a substrate, a substrate is processed using the apparatus, and if a pad exposed to the processing space among the pads is contaminated after processing the substrates, the exposed pad is removed from other pads. Afterwards, the processing of the substrate is performed.

또한 기판을 처리하는 방법으로는 상기 장치를 이용하여 기판을 처리하되, 상기 기판을 처리하기 전에는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판과 상기 가스 공급 유닛의 하단 사이의 거리가 조절되도록 상기 패드들의 수 또는 두께를 변경한다. In addition, as a method of processing a substrate, the substrate is processed using the apparatus, but before the substrate is processed, the number of pads is adjusted so that the distance between the substrate supported by the substrate support unit and the lower end of the gas supply unit is adjusted. Or change the thickness.

본 발명의 실시예에 의하면, 샤워 헤드에 부착된 필름 형상의 패드는 탈착이 가능하도록 부착된다. 이로 인해 처리 공간에 노출된 패드를 제거함으로써 샤워 헤드의 세정을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the film-shaped pad attached to the shower head is attached so as to be detachable. For this reason, the shower head can be cleaned by removing the pad exposed to the processing space.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 샤워 헤드는 챔버로부터 분리없이 세정 처리할 수 있다. 이로 인해 샤워 헤드의 세정을 신속히 수행할 수 있다. Further, according to the embodiment of the present invention, the shower head can be cleaned without being separated from the chamber. This makes it possible to quickly clean the shower head.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 배플을 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 가스 공급 유닛의 샤워 헤드 유닛을 개략적으로 보여주는 절단 사시도이다.
도 4는 도 3의 절단면을 확대해 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 히팅 플레이트를 보여주는 평면도이다.
도 6 및 도 7은 처리 공간에 노출된 패드를 제거하는 과정을 보여주는 도면들이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing the baffle of FIG. 1.
3 is a cutaway perspective view schematically showing a shower head unit of the gas supply unit of FIG. 1.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating the cut surface of FIG. 3.
5 is a plan view showing the heating plate of FIG. 4.
6 and 7 are diagrams illustrating a process of removing a pad exposed to a processing space.

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 과장된 것이다.The 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 by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Therefore, the shape of the constituent elements in the drawings is exaggerated to emphasize a more clear description.

본 실시예에서는 챔버 내에서 플라즈마를 이용하여 기판을 식각 처리하는 기판 처리 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 샤워 헤드 유닛으로부터 토출되는 가스를 이용하여 기판을 처리하는 장치라면 다양한 공정에 적용 가능하다. In this embodiment, a substrate processing apparatus for etching a substrate using plasma in a chamber will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and any apparatus that processes a substrate using gas discharged from a shower head unit can be applied to various processes.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 플라즈마 소스(400), 배플(500), 그리고 가스 공급 유닛(600)을 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 10 includes a chamber 100, a substrate support unit 200, a plasma source 400, a baffle 500, and a gas supply unit 600.

챔버(100)은 내부에 기판(W)이 처리되는 처리 공간을 제공한다. 챔버(100)는 원형의 통 형상으로 제공된다. 챔버(100)은 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)의 일측벽에는 개구(130)가 형성된다. 개구(130)는 기판(W)이 반출입 가능한 출입구(130)로 제공된다. 출입구(130)는 도어(140)에 의해 개폐 가능하다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(150)이 형성된다. 배기홀(150)은 배기 라인을 통해 감압 부재(160)에 연결된다. 감압부재(160)는 배기 라인을 통해 배기홀(150)로 진공압을 제공한다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 플라즈마는 진공압에 의해 챔버(100)의 외부로 배출된다. The chamber 100 provides a processing space in which the substrate W is processed. The chamber 100 is provided in a circular cylindrical shape. The chamber 100 is made of a metal material. For example, the chamber 100 may be made of aluminum. An opening 130 is formed in one side wall of the chamber 100. The opening 130 is provided as an entrance 130 through which the substrate W can be carried in and out. The entrance 130 can be opened and closed by a door 140. An exhaust hole 150 is formed on the bottom surface of the chamber 100. The exhaust hole 150 is connected to the pressure reducing member 160 through an exhaust line. The pressure reducing member 160 provides vacuum pressure to the exhaust hole 150 through the exhaust line. By-products generated during the process and plasma remaining in the chamber 100 are discharged to the outside of the chamber 100 by vacuum pressure.

기판 지지 유닛(200)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(200)으로 제공될 수 있다. 선택적으로 기판 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.The substrate support unit 200 supports the substrate W in the processing space. The substrate support unit 200 may be provided as an electrostatic chuck 200 that supports the substrate W using electrostatic force. Optionally, the substrate support unit 200 may support the substrate W in various ways such as mechanical clamping.

정전척(200)은 유전판(210), 포커스링(250), 그리고 베이스(230)를 포함한다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판(210)의 내부에는 내부 전극(212)이 설치된다. 내부 전극(212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 내부 전극(212)은 인가된 전력(미도시)으로부터 기판(W)이 유전판(210)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다. 유전판(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(214)가 설치된다. 히터(214)는 내부 전극(212)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 예컨대, 유전판(210)은 세라믹 재질로 제공될 수 있다. The electrostatic chuck 200 includes a dielectric plate 210, a focus ring 250, and a base 230. The substrate W is directly placed on the upper surface of the dielectric plate 210. The dielectric plate 210 is provided in a disk shape. The dielectric plate 210 may have a radius smaller than that of the substrate W. An internal electrode 212 is installed inside the dielectric plate 210. A power source (not shown) is connected to the internal electrode 212 and receives power from a power source (not shown). The internal electrode 212 provides electrostatic force so that the substrate W is adsorbed to the dielectric plate 210 from the applied power (not shown). A heater 214 for heating the substrate W is installed inside the dielectric plate 210. The heater 214 may be located under the internal electrode 212. The heater 214 may be provided as a spiral coil. For example, the dielectric plate 210 may be made of a ceramic material.

베이스(230)는 유전판(210)을 지지한다. 베이스(230)는 유전판(210)의 아래에 위치되며, 유전판(210)과 고정결합된다. 베이스(230)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(230)는 그 상면의 중앙영역이 유전판(210)의 저면에 대응하는 면적을 가진다. 베이스(230)의 내부에는 냉각유로(232)가 형성된다. 냉각유로(232)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 베이스에는 외부에 위치된 고주파 전원(234)과 연결된다. 고주파 전원(234)은 베이스(230)에 전력을 인가한다. 베이스(230)에 인가된 전력은 챔버(100) 내에 발생된 플라즈마가 베이스(230)를 향해 이동되도록 안내한다. 베이스(230)는 금속 재질로 제공될 수 있다.The base 230 supports the dielectric plate 210. The base 230 is located under the dielectric plate 210 and is fixedly coupled to the dielectric plate 210. The upper surface of the base 230 has a stepped shape such that the central region thereof is higher than the edge region. The base 230 has an area in which the central region of the upper surface corresponds to the lower surface of the dielectric plate 210. A cooling passage 232 is formed inside the base 230. The cooling passage 232 is provided as a passage through which the cooling fluid circulates. The cooling passage 232 may be provided in a spiral shape inside the base 230. The base is connected to a high-frequency power source 234 located outside. The high frequency power supply 234 applies power to the base 230. The power applied to the base 230 guides the plasma generated in the chamber 100 to move toward the base 230. The base 230 may be made of a metal material.

포커스링(250)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(250)은 내측링(252) 및 외측링(254)을 포함한다. 내측링(252)은 유전판(210)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내측링(252)을 베이스(230)의 가장자리영역에 위치된다. 내측링(252)의 상면은 유전판(210)의 상면과 동일한 높이를 가지도록 제공된다. 내측링(252)의 상면 내측부는 기판(W)의 저면 가장자리영역을 지지한다. 예컨대, 내측링(252)은 도전성 재질로 제공될 수 있다. 외측링(254)은 내측링(252)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외측링(254)은 베이스(230)의 가장자리영역에서 내측링(252)과 인접하게 위치된다. 외측링(254)의 상면은 내측링(252)의 상면에 비해 그 높이가 높게 제공된다. 외측링(254)은 절연 물질로 제공될 수 있다.The focus ring 250 concentrates plasma onto the substrate W. The focus ring 250 includes an inner ring 252 and an outer ring 254. The inner ring 252 is provided in an annular ring shape surrounding the dielectric plate 210. The inner ring 252 is located in the edge region of the base 230. The upper surface of the inner ring 252 is provided to have the same height as the upper surface of the dielectric plate 210. The inner portion of the upper surface of the inner ring 252 supports an edge region of the bottom surface of the substrate W. For example, the inner ring 252 may be made of a conductive material. The outer ring 254 is provided in an annular ring shape surrounding the inner ring 252. The outer ring 254 is located adjacent to the inner ring 252 in the edge region of the base 230. The upper surface of the outer ring 254 is provided with a height higher than that of the inner ring 252. The outer ring 254 may be provided with an insulating material.

플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 일 예에 의하면, 플라즈마 소스(400)로는 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively coupled plasma)가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내부에서 상부 전극 및 하부 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 상부 전극(420) 및 하부 전극은 챔버(100)의 내부에서 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 양 전극 중 어느 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고, 다른 전극은 접지될 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 전극(420)은 샤워 헤드(650)에 제공되고, 하부 전극은 베이스의 내부에 제공될 수 있다. 하부 전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상부 전극(420)은 접지될 수 있다. 이와 달리, 상부 전극과 하부 전극에 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이로 인해 상부 전극(420)과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생된다. 발생된 전자기장은 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.The plasma source 400 excites the process gas in the chamber 100 into a plasma state. According to an example, a capacitively coupled plasma (CCP) may be used as the plasma source 400. The plasma source 400 may include an upper electrode and a lower electrode (not shown) in the chamber 100. The upper electrode 420 and the lower electrode may be disposed vertically in parallel with each other in the chamber 100. One of the electrodes may apply high-frequency power and the other electrode may be grounded. An electromagnetic field is formed in the space between the two electrodes, and the process gas supplied to the space may be excited in a plasma state. According to an example, the upper electrode 420 may be provided on the shower head 650 and the lower electrode may be provided inside the base. High-frequency power is applied to the lower electrode, and the upper electrode 420 may be grounded. Alternatively, high-frequency power may be applied to both the upper electrode and the lower electrode. As a result, an electromagnetic field is generated between the upper electrode 420 and the lower electrode. The generated electromagnetic field excites the process gas provided into the chamber 100 into a plasma state.

배플(500)은 처리 공간에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 도 2는 도 1의 배플을 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 배플(500)은 처리공간에서 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(400)의 사이에 위치된다. 배플(500)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(500)에는 복수의 관통홀들(502)이 형성된다. 관통홀들(502)은 상하방향을 향하도록 제공된다. 관통홀들(502)은 배플(500)의 원주방향을 따라 배열된다. 관통홀들(502)은 슬릿 형상을 가지며, 배플(500)의 반경방향을 향하는 길이 방향을 가진다.The baffle 500 uniformly exhausts the plasma for each area in the processing space. 2 is a plan view showing the baffle of FIG. 1. Referring to FIG. 2, the baffle 500 is positioned between the inner wall of the chamber 100 and the substrate support unit 400 in a processing space. The baffle 500 is provided in an annular ring shape. A plurality of through holes 502 are formed in the baffle 500. The through holes 502 are provided to face the vertical direction. The through holes 502 are arranged along the circumferential direction of the baffle 500. The through-holes 502 have a slit shape and have a longitudinal direction in the radial direction of the baffle 500.

가스 공급 유닛(600)은 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(600)은 가스 유입 포트(610), 가스 공급 라인(630), 샤워 헤드(650), 그리고 패드(800)를 포함한다. 가스 유입 포트(610)는 챔버(100)의 상부벽에 설치된다. 가스 유입 포트(610)는 기판 지지 유닛(200)과 대향되게 위치된다. 일 예에 의하면, 가스 유입 포트(610)는 챔버(100) 상부벽의 중심에 설치될 수 있다. 가스 공급 라인은 가스 유입 포트(610)에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(630)에는 밸브가 설치되어 그 내부 통로를 개폐하거나, 내부 통로에 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다. 예컨대, 공정 가스는 식각 가스일 수 있다. The gas supply unit 600 supplies process gas to the processing space. The gas supply unit 600 includes a gas inlet port 610, a gas supply line 630, a shower head 650, and a pad 800. The gas inlet port 610 is installed on the upper wall of the chamber 100. The gas inlet port 610 is positioned to face the substrate support unit 200. According to an example, the gas inlet port 610 may be installed at the center of the upper wall of the chamber 100. The gas supply line supplies process gas to the gas inlet port 610. A valve is installed in the gas supply line 630 to open and close the inner passage or to adjust the flow rate of the gas flowing through the inner passage. For example, the process gas may be an etching gas.

샤워 헤드(650)는 가스 유입 포트(610)에 유입된 공정 가스를 처리 공간으로 토출한다. 샤워 헤드(650)는 기판 지지 유닛(200)의 위에 위치된다. 샤워 헤드(650)는 유전판(210)과 마주보도록 위치된다. 도 3은 도 1의 가스 공급 유닛의 샤워 헤드를 보여주는 절단 사시도이고, 도 4는 도 3의 절단면을 확대해 보여주는 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 샤워 헤드(650)는 샤워 플레이트(710), 히팅 플레이트(730), 그리고 분배 플레이트(770)를 포함한다. 샤워 플레이트(710), 히팅 플레이트(730), 분배 플레이트(770)는 아래에서 위 방향을 향해 순차적으로 위치된다. 샤워 플레이트(710), 히팅 플레이트(730), 분배 플레이트(770) 각각은 적층되게 위치된다.The shower head 650 discharges the process gas introduced into the gas inlet port 610 to the processing space. The shower head 650 is positioned above the substrate support unit 200. The shower head 650 is positioned to face the dielectric plate 210. 3 is a cut perspective view showing a shower head of the gas supply unit of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an enlarged cut surface of FIG. 3. 3 and 4, the shower head 650 includes a shower plate 710, a heating plate 730, and a distribution plate 770. The shower plate 710, the heating plate 730, and the distribution plate 770 are sequentially positioned from the bottom to the top. Each of the shower plate 710, the heating plate 730, and the distribution plate 770 is positioned to be stacked.

샤워 플레이트(710)는 판 형상을 가진다. 예컨대, 샤워 플레이트(710)는 원판 형상을 가질 수 있다. 샤워 플레이트(710)는 그 저면이 처리 공간에 노출된다. 샤워 플레이트(710)에는 복수의 토출홀들(712)이 형성된다. 각각의 토출홀(712)은 상하 방향을 향하도록 형성된다. 공정 가스는 토출홀들(712)을 통해 처리 공간으로 공급된다. 예컨대, 샤워 플레이트(710)는 단결정 실리콘 재질로 제공될 수 있다.The shower plate 710 has a plate shape. For example, the shower plate 710 may have a disk shape. The bottom of the shower plate 710 is exposed to the processing space. A plurality of discharge holes 712 are formed in the shower plate 710. Each discharge hole 712 is formed to face the vertical direction. The process gas is supplied to the processing space through the discharge holes 712. For example, the shower plate 710 may be made of a single crystal silicon material.

히팅 플레이트(730)는 공정 가스를 가열한다. 히팅 플레이트(730)는 분배 플레이트(770)의 아래에 위치되는 하부 플레이트(730)로 제공된다. 도 5는 도 3의 히팅 플레이트를 보여주는 평면도이다. 도 5를 참조하면, 히팅 플레이트(730)는 하부 판(740) 및 히터(750)를 포함한다. 하부 판(740)은 바디(742) 및 돌기(746)를 가진다. 바디(742)는 판 형상으로 제공된다. 예컨대, 바디(742)는 원판 형상을 가질 수 있다. 바디(742)는 영역 별 상단 및 하단이 서로 상이한 높이를 가지도록 제공된다. 바디(742)의 가장자리 영역은 중앙 영역에 비해 상단 및 하단 각각이 높게 위치된다. 바디(742)에는 복수의 하부홀들(744)이 형성된다. 바디(742)는 샤워 플레이트(710)의 상면에 접촉되게 위치된다. 하부홀들(744)은 토출홀들(712)과 일대일 대응되는 개수로 제공된다. 바디(742)는 하부홀들(744) 및 토출홀들(712)이 상하 방향으로 일치하도록 위치된다. 하부홀들(744)은 아래로 갈수록 폭이 작아지도록 단차지게 제공된다. 따라서 측부에서 바라볼 때 하부홀(744) 및 토출홀(712)은 바디(742)의 상단에서 샤워 플레이트(710)의 하단까지 연장된 홀로 제공된다. The heating plate 730 heats the process gas. The heating plate 730 is provided as a lower plate 730 positioned below the distribution plate 770. 5 is a plan view showing the heating plate of FIG. 3. Referring to FIG. 5, the heating plate 730 includes a lower plate 740 and a heater 750. The lower plate 740 has a body 742 and a protrusion 746. The body 742 is provided in a plate shape. For example, the body 742 may have a disk shape. The body 742 is provided so that the top and bottom of each area have different heights. The upper and lower edges of the body 742 are positioned higher than the central region. A plurality of lower holes 744 are formed in the body 742. The body 742 is positioned to be in contact with the upper surface of the shower plate 710. The lower holes 744 are provided in a number corresponding to the discharge holes 712 one-to-one. The body 742 is positioned so that the lower holes 744 and the discharge holes 712 coincide in the vertical direction. The lower holes 744 are provided stepped so that the width becomes smaller as it goes downward. Accordingly, when viewed from the side, the lower hole 744 and the discharge hole 712 are provided as holes extending from the upper end of the body 742 to the lower end of the shower plate 710.

돌기(746)는 복수 개로 제공되며, 각각이 바디(742)로부터 위로 돌출되게 연장된다. 상부에서 바라볼 때 돌기(746)는 바디(742)에서 하부홀(744)이 형성된 영역을 벗어난 영역에 위치된다. 돌기(746)는 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다. 돌기(746)는 복수 개로 제공된다. 각각은 서로 상이한 직경을 가지며, 그 중심이 일치되게 제공될 수 있다. 돌기(746)의 상면은 평편하게 제공된다. The protrusions 746 are provided in plural, and each extends to protrude upward from the body 742. When viewed from the top, the protrusion 746 is located in an area outside the area in which the lower hole 744 is formed in the body 742. The protrusion 746 is provided to have an annular ring shape. The protrusion 746 is provided in plural. Each has a different diameter from each other, and its center may be provided to be coincident. The upper surface of the protrusion 746 is provided flat.

히터(750)는 바디(742)의 내부에 위치된다. 예컨대, 히터(750)는 열선일 수 있다. 히터(750)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.The heater 750 is located inside the body 742. For example, the heater 750 may be a heating wire. The heater 750 may be provided as a spiral coil.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 분배 플레이트(770)는 유입 포트(610)에 유입된 공정 가스를 히팅 플레이트(730)의 각 영역으로 분배하여 공급한다. 분배 플레이트(770)는 히팅 플레이트(730)의 위에 위치되는 상부 플레이트(770)로 제공된다. 분배 플레이트(770)는 상부 판(780) 및 냉각 부재(790)를 포함한다. 상부 판(780)은 하부 판(740)의 위에 적층되게 위치된다. 상부 판(780)은 원형의 판 형상을 가진다. 상부 판(780)의 가장자리 영역은 저면이 이와 다른 영역에 비해 높게 제공된다. 즉 상부 판(780)의 가장자리 영역 저면에는 복수의 결합홈(782)이 형성된다. 각 결합홈(782)에는 돌기(746)가 삽입 가능하도록 제공된다. 상부 판(780)과 하부 판(740)은 결합홈(782)에 돌기(746)가 삽입되어 서로 밀착되게 적층되는 구조를 가진다. 상부 판(780)의 위에는 상부 전극(420)이 적층되게 위치된다.Referring back to FIGS. 3 and 4, the distribution plate 770 distributes and supplies the process gas introduced into the inlet port 610 to each region of the heating plate 730. The distribution plate 770 is provided as an upper plate 770 positioned on the heating plate 730. The distribution plate 770 includes an upper plate 780 and a cooling member 790. The upper plate 780 is positioned to be stacked on the lower plate 740. The upper plate 780 has a circular plate shape. The edge region of the upper plate 780 is provided with a lower surface higher than that of other regions. That is, a plurality of coupling grooves 782 are formed on the bottom of the edge region of the upper plate 780. Each coupling groove 782 is provided with a protrusion 746 to be inserted. The upper plate 780 and the lower plate 740 have a structure in which the protrusions 746 are inserted into the coupling groove 782 to be in close contact with each other. The upper electrode 420 is positioned to be stacked on the upper plate 780.

선택적으로 결합홈(782)은 히팅 플레이트(730)에 제공되고, 돌기(746)는 분배 플레이트(770)에 제공될 수 있다.Optionally, the coupling groove 782 may be provided on the heating plate 730, and the protrusion 746 may be provided on the distribution plate 770.

냉각 부재(790)는 상부 판(780)의 내부에 제공된다. 냉각 부재(790)는 상부 판(780)의 내부에 형성된 냉각 유로(790)로 제공된다. 냉각 유로(790)는 냉각수 또는 냉각 유체가 흐르는 통로로 제공된다. 냉각수 또는 냉각 유체는 히팅 플레이트(730) 및 샤워 플레이트(710)가 한계 온도 이상으로 가열되는 것을 방지한다. The cooling member 790 is provided inside the upper plate 780. The cooling member 790 is provided as a cooling passage 790 formed in the upper plate 780. The cooling passage 790 is provided as a passage through which cooling water or cooling fluid flows. The cooling water or cooling fluid prevents the heating plate 730 and the shower plate 710 from being heated above the limit temperature.

패드(800)는 샤워 헤드(650)의 오염을 방지한다. 패드(800)는 공정 진행 중에 발생된 공정 부산물이 샤워 헤드(650)의 저면에 부착되는 것을 방지한다. 패드(800)는 샤워 헤드(650)의 저면에 탈착 가능하도록 부착된다. 패드(800)는 복수 개로 제공된다. 각각의 패드(800)는 동일한 형상을 가진다. 각각의 패드(800)는 동일한 두께를 가질 수 있다. 패드들(800)은 각각에는 관통홀(804)이 형성된다. 관통홀(804)은 복수 개로 제공된다. 일 예에 의하면, 관통홀들(804)은 토출홀(712)과 일대일 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 관통홀들(804)의 배열 위치는 토출홀들(712)의 배열 위치와 동일할 수 있다. 예컨대, 패드(800)는 관통홀(804)을 가지는 필름 형상으로 제공될 수 있다. 패드(800)는 단결정 실리콘을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.The pad 800 prevents contamination of the shower head 650. The pad 800 prevents process by-products generated during the process from adhering to the bottom surface of the shower head 650. The pad 800 is attached to the bottom of the shower head 650 so as to be detachable. A plurality of pads 800 are provided. Each pad 800 has the same shape. Each pad 800 may have the same thickness. Each of the pads 800 has a through hole 804 formed therein. A plurality of through holes 804 are provided. According to an example, the through holes 804 may be provided in a number corresponding to the discharge hole 712 in a one-to-one correspondence. The arrangement position of the through holes 804 may be the same as the arrangement position of the discharge holes 712. For example, the pad 800 may be provided in a film shape having a through hole 804. The pad 800 may be made of a material including single crystal silicon.

각각의 패드들(800)은 서로에 대해 탈부착이 가능하도록 적층되게 제공된다. 패드들(800)은 서로에 대해 접착제에 의해 접착되게 위치된다. 패드들(800)은 샤워 헤드(650)의 저면과 동일하거나 이보다 작은 직경을 가지도록 제공된다. 패드들(800)은 관통홀들(804)이 토출홀들(712)과 정렬되도록 샤워 헤드(650)에 부착된다. 따라서 샤워 헤드(650)로부터 토출되는 가스는 토출홀(712) 및 관통홀(804)을 순차적으로 거쳐 처리 공간에 공급된다. Each of the pads 800 is provided to be stacked to be detachable from each other. The pads 800 are positioned to be adhered to each other by an adhesive. The pads 800 are provided to have a diameter equal to or smaller than the bottom surface of the shower head 650. The pads 800 are attached to the shower head 650 so that the through holes 804 are aligned with the discharge holes 712. Accordingly, the gas discharged from the shower head 650 is supplied to the processing space through the discharge hole 712 and the through hole 804 in sequence.

다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 방법에 대해 설명한다. 기판(W)의 처리 공정이 진행되면, 처리 공간은 플라즈마 소스에 의해 전자기장이 형성된다. 가스 공급 유닛은 처리 공간에 공정 가스를 공급하고, 공정 가스는 플라즈마가 발생되도록 여기된다. 플라즈마에 의해 기판(W) 상에 형성된 막은 식각 처리되고, 식각 처리된 공정 부산물은 배기홀(150)을 통해 배기된다. Next, a method of processing the substrate W using the substrate processing apparatus described above will be described. When the processing process of the substrate W proceeds, an electromagnetic field is formed in the processing space by a plasma source. The gas supply unit supplies a process gas to the process space, and the process gas is excited to generate plasma. The film formed on the substrate W by the plasma is etched, and the etched process by-products are exhausted through the exhaust hole 150.

이러한 기판(W) 처리 공정이 복수 회 진행되는 과정에서 처리 공간에 노출된 패드(800)는 그 공정 부산물 및 플라즈마에 의해 오염된다. 이에 따라 복수 매의 기판(W) 처리 공정이 완료되면, 주기적으로 샤워 헤드(650)의 세정이 수행된다. 도 6 및 도 7과 같이, 샤워 헤드(650)의 세정은 복수 개의 패드들(802a 내지 802g) 중 처리 공간에 노출된 패드(800g)를 제거하는 것을 포함한다. 이러한 샤워 헤드(650)의 세정은 샤워 헤드(650)를 다른 장치로부터 분리하지 않고 수행할 수 있어서, 그 세정을 신속히 수행할 수 있다. 샤워 헤드(650)의 세정이 완료되면, 다음 기판(W)에 대한 처리 공정이 수행될 수 있다.In the process of performing the processing of the substrate W a plurality of times, the pad 800 exposed to the processing space is contaminated by the process by-products and plasma. Accordingly, when the processing process of the plurality of substrates W is completed, the shower head 650 is periodically cleaned. 6 and 7, cleaning of the shower head 650 includes removing the pad 800g exposed to the processing space among the plurality of pads 802a to 802g. The cleaning of the shower head 650 can be performed without separating the shower head 650 from another device, so that cleaning can be performed quickly. When the cleaning of the shower head 650 is completed, a processing process for the next substrate W may be performed.

또한 샤워 헤드(650)의 세정은 주기적으로 수행될 뿐만 아니라, 기판(W)의 처리 데이터를 통해 수행될 수 있다. 기판(W)의 가스 처리가 영역 별로 불균일하게 발생되었다면, 이를 패드(800)의 오염으로 판단하고 처리 공간에 노출된 패드(800)를 제거하여 샤워 헤드(650)의 세정을 수행할 수 있다.In addition, cleaning of the shower head 650 may be performed not only periodically, but also may be performed through processing data of the substrate W. If gas treatment of the substrate W is non-uniformly generated for each region, it is determined as contamination of the pad 800 and the shower head 650 may be cleaned by removing the pad 800 exposed to the treatment space.

상술한 실시예에는 샤워 헤드(650)의 세정을 목적으로 노출된 패드(800)를 제거하는 것을 설명하였다. 그러나 샤워 헤드(650)에 부착된 패드(800)의 수 또는 두께를 변경하여 샤워 헤드(650)와 기판(W) 간에 거리를 조절할 수 있다. 이로 인해 처리 공간에 발생되는 플라즈마의 밀도를 조절할 수 있다. In the above-described embodiment, it has been described that the exposed pad 800 is removed for the purpose of cleaning the shower head 650. However, the distance between the shower head 650 and the substrate W may be adjusted by changing the number or thickness of the pads 800 attached to the shower head 650. Accordingly, the density of plasma generated in the processing space can be controlled.

650: 샤워 헤드 710: 샤워 플레이트
730: 히팅 플레이트 770: 분배 플레이트
800: 패드 804: 관통홀650: shower head 710: shower plate
730: heating plate 770: distribution plate
800: pad 804: through hole

Claims (7)

기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 기판이 처리되는 처리 공간이 형성되는 챔버와;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 처리 공간 내에서 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 가스 공급 유닛은,
저면에 가스가 토출되는 토출홀이 형성되는 샤워 헤드와;
상기 샤워 헤드의 저면에 탈착 가능하게 부착되며, 상기 토출홀과 정렬되도록 제공된 관통홀이 형성된 필름 형상의 패드들을 포함하되;
상기 패드들은 상기 처리 공간에 노출된 패드가 오염되면, 상기 노출된 패드를 다른 패드들로부터 제거 가능하도록 서로에 대해 탈부착이 가능하게 적층되게 제공되는 기판 처리 장치.
In the apparatus for processing a substrate,
A chamber in which a processing space in which a substrate is processed is formed;
A substrate support unit supporting a substrate in the processing space;
A gas supply unit supplying gas to the processing space;
Including a plasma source for generating plasma from the gas in the processing space,
The gas supply unit,
A shower head having a discharge hole through which gas is discharged on a bottom surface;
A film-shaped pad detachably attached to the bottom of the shower head and having a through hole provided to be aligned with the discharge hole;
The pads are provided to be detachably stacked with respect to each other so that the exposed pads can be removed from other pads when the pads exposed to the processing space are contaminated.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 패드는 단결정 실리콘을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The pad is a substrate processing apparatus provided with a material containing single crystal silicon. 제3항에 있어서,
상기 샤워 헤드는 상기 단결정 실리콘을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
The shower head is a substrate processing apparatus provided with a material including the single crystal silicon. 제4항에 있어서,
상기 패드들은 서로 동일한 두께로 제공되는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
The substrate processing apparatus is provided with the pads having the same thickness. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나의 장치를 이용하여 기판을 처리하되,
상기 기판들에 대해 공정 처리 후 상기 패드들 중 상기 처리 공간에 노출된 패드가 오염되면, 상기 노출된 패드를 다른 패드들로부터 제거한 후에 기판의 공정 처리를 수행하는 기판 처리 방법.Processing the substrate using the device of any one of claims 3 to 5,
If a pad exposed to the processing space among the pads is contaminated after processing the substrates, the substrate processing method is performed after removing the exposed pad from other pads. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나의 장치를 이용하여 기판을 처리하되,
상기 기판을 처리하기 전에는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판과 상기 가스 공급 유닛의 하단 사이의 거리가 조절되도록 상기 패드들의 수 또는 두께를 변경하는 기판 처리 방법.

Processing the substrate using the device of any one of claims 3 to 5,
Before processing the substrate, the number or thickness of the pads is changed so that the distance between the substrate supported by the substrate support unit and the lower end of the gas supply unit is adjusted.
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