KR102344256B1 - Apparatus for treating substrate - Google Patents
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Abstract
기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 기판에 대한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 샤워헤드, 및 상기 샤워헤드의 가장자리를 감싸는 격리부를 포함하되, 상기 샤워헤드와 상기 격리부의 사이에는 상기 샤워헤드의 측면을 상기 공정 처리 공간에 노출시키는 측면 노출 공간이 형성된다.A substrate processing apparatus is provided. A substrate processing apparatus includes a process chamber providing a processing space for a substrate, a substrate support for supporting the substrate, a showerhead spraying a process gas to the substrate, and an isolation unit surrounding an edge of the showerhead, A side exposure space for exposing a side surface of the showerhead to the processing space is formed between the showerhead and the isolation unit.
Description
본 발명은 공정 챔버에 포함된 불소 성분의 농도를 제어하여 플라즈마의 밀도를 제어하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus for controlling the density of plasma by controlling the concentration of a fluorine component included in a process chamber.
반도체 장치 또는 디스플레이 장치를 제조할 때에는, 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 세정 등 다양한 공정이 실시된다. 여기서, 사진공정은 도포, 노광, 그리고 현상 공정을 포함한다. 기판 상에 감광액을 도포하고(즉, 도포 공정), 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하며(즉, 노광 공정), 기판의 노광처리된 영역을 선택적으로 현상한다(즉, 현상 공정).When manufacturing a semiconductor device or a display device, various processes such as photography, etching, ashing, ion implantation, thin film deposition, and cleaning are performed. Here, the photographic process includes coating, exposure, and developing processes. A photoresist is applied on a substrate (ie, a coating process), a circuit pattern is exposed on the substrate on which a photosensitive film is formed (ie, an exposure process), and an exposed area of the substrate is selectively developed (ie, a developing process).
일반적으로 반도체 제조공정에서 웨이퍼 또는 기판에 형성된 박막을 식각하기 위하여 플라즈마를 이용할 수 있다. 공정 챔버의 내부에 형성된 전기장에 의해 플라즈마가 웨이퍼 또는 기판에 충돌함으로써 박막의 식각이 수행될 수 있다.In general, plasma may be used to etch a thin film formed on a wafer or a substrate in a semiconductor manufacturing process. The thin film may be etched by causing plasma to collide with the wafer or substrate by an electric field formed inside the process chamber.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 챔버에 포함된 불소 성분의 농도를 제어하여 플라즈마의 밀도를 제어하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus for controlling the density of plasma by controlling the concentration of a fluorine component included in a process chamber.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판에 대한 공정 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 샤워헤드, 및 상기 샤워헤드의 가장자리를 감싸는 격리부를 포함하되, 상기 샤워헤드와 상기 격리부의 사이에는 상기 샤워헤드의 측면을 상기 공정 처리 공간에 노출시키는 측면 노출 공간이 형성된다.One aspect of the substrate processing apparatus of the present invention for achieving the above object includes a process chamber providing a process space for a substrate, a substrate support for supporting the substrate, and injecting a process gas to the substrate. A showerhead and an isolation unit surrounding an edge of the showerhead, wherein a side exposure space is formed between the showerhead and the isolation unit to expose a side surface of the showerhead to the processing space.
상기 기판 처리 장치는 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생부를 더 포함하고, 상기 공정 가스에 포함된 목표 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 생성된 플라즈마 입자는 상기 측면 노출 공간에서 상기 샤워헤드와 반응하여 상기 공정 처리 공간상에서의 밀도가 감소된다.The substrate processing apparatus may further include a plasma generator configured to excite the process gas into a plasma state, and plasma particles generated by exciting the target gas included in the process gas into a plasma state react with the showerhead in the side exposure space Thus, the density in the processing space is reduced.
상기 목표 가스는 플루오르가 포함된 가스를 포함한다.The target gas includes a gas containing fluorine.
상기 샤워헤드의 측면을 대향하는 상기 격리부의 내측면은 상기 공정 처리 공간을 향하여 경사진 경사면을 포함한다.An inner surface of the isolation unit facing the side surface of the showerhead includes an inclined surface inclined toward the processing space.
상기 측면 노출 공간은 보조 가스의 이송을 위한 보조 가스 이송관에 연결되고, 상기 보조 가스 이송관을 통해 이송된 보조 가스는 상기 측면 노출 공간을 통해 상기 공정 처리 공간으로 분사된다.The side exposure space is connected to an auxiliary gas conveying pipe for transporting the auxiliary gas, and the auxiliary gas transferred through the auxiliary gas conveying pipe is injected into the process processing space through the side exposure space.
상기 보조 가스는 헬륨 가스를 포함한다.The auxiliary gas includes helium gas.
상기 기판 처리 장치는 상기 보조 가스의 분사를 제어하는 제어부를 더 포함한다.The substrate processing apparatus further includes a control unit controlling the injection of the auxiliary gas.
상기 기판 처리 장치는 상기 기판 지지부의 가장자리를 둘러싸도록 배치되어 상기 기판 지지부의 가장자리에 형성되는 전기장을 조절하는 포커스 링을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 포커스 링의 식각 상태에 따라 상기 보조 가스의 분사량을 조절한다.The substrate processing apparatus may further include a focus ring disposed to surround an edge of the substrate support part to control an electric field formed at the edge of the substrate support part, and the controller may include an injection amount of the auxiliary gas according to an etching state of the focus ring. adjust the
상기 제어부는 상기 포커스 링의 사용 초기에 비하여 사용 말기에 상기 보조 가스의 분사량이 증가하도록 한다.The control unit increases the injection amount of the auxiliary gas at the end of use compared to the initial use of the focus ring.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 A의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 측면 노출 공간의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 포커스 링의 상태에 따른 플라즈마 입사각의 제어를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of A shown in FIG. 1 .
3 and 4 are diagrams for explaining the function of the side exposure space shown in FIG. 2 .
5 and 6 are diagrams for explaining the control of the plasma incident angle according to the state of the focus ring shown in FIG. 1 .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.Reference to an element or layer “on” or “on” another element or layer includes not only directly on the other element or layer, but also with other layers or other elements intervening. include all On the other hand, reference to an element "directly on" or "directly on" indicates that no intervening element or layer is interposed.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between an element or components and other elements or components. The spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when an element shown in the figures is turned over, an element described as "beneath" or "beneath" another element may be placed "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. The device may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.It should be understood that although first, second, etc. are used to describe various elements, components, and/or sections, these elements, components, and/or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component, or sections from another. Accordingly, it goes without saying that the first element, the first element, or the first section mentioned below may be the second element, the second element, or the second section within the spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numbers regardless of reference numerals, A description will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 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 공정 챔버(100), 기판 지지부(200), 공정 가스 탱크(310), 보조 가스 탱크(320), 샤워헤드(400), 플라즈마 발생부(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1 , the
공정 챔버(100)는 기판(W)의 공정 처리 공간(101)을 제공한다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 구성되고, 접지될 수 있다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배출구(120)가 구비될 수 있다. 배출구(120)는 배출 라인(121)에 연결된다. 기판(W)에 대한 공정 처리 중 발생된 부산물 및 가스는 배출구(120) 및 배출 라인(121)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The
공정 챔버(100)의 내부에는 라이너(130)가 구비될 수 있다. 라이너(130)는 아크 방전에 의하여 공정 챔버(100)의 내측면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 라이너(130)는 기판(W)에 대한 공정이 수행되면서 발생하는 불순물이 공정 챔버(100)에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위하여, 라이너(130)는 기판 지지부(200)의 둘러싸도록 공정 챔버(100)의 내측면에 부착될 수 있다.A
기판 지지부(200)는 기판(W)을 지지하는 역할을 수행한다. 기판 지지부(200)는 공정 처리 공간(101)의 하부에 배치될 수 있다. 기판 지지부(200)는 베이스 플레이트(210), 메인 몸체(220), 척(230), 포커스 링(240) 및 링 지지체(250)를 포함하여 구성된다.The
베이스 플레이트(210)는 메인 몸체(220), 척(230), 포커스 링(240) 및 링 지지체(250)를 지지하는 역할을 수행한다. 베이스 플레이트(210)는 절연체일 수 있다.The
메인 몸체(220)는 베이스 플레이트(210) 및 척(230)의 사이에 구비될 수 있다. 메인 몸체(220)의 내부에는 열 매체 순환관(221) 및 냉매 순환관(222)이 구비될 수 있다. 열 매체 순환관(221)을 통하여 열 매체가 순환하고, 냉매 순환관(222)을 통해 냉매가 순환될 수 있다. 열 매체 순환관(221) 및 냉매 순환관(222)은 메인 몸체(220)의 내부에서 나선 형상으로 배치될 수 있다. 열 매체 순환관(221)을 통해 열 매체가 순환함에 따라 메인 몸체(220)가 가열되고, 냉매 순환관(222)을 통해 냉매가 순환함에 따라 메인 몸체(220)가 냉각될 수 있다.The
메인 몸체(220)는 금속으로 구성될 수 있다. 메인 몸체(220)에 밀착된 척(230)은 메인 몸체(220)의 온도에 영향을 받을 수 있다. 메인 몸체(220)가 가열됨에 따라 척(230)이 가열되고, 메인 몸체(220)가 냉각됨에 따라 척(230)이 냉각될 수 있다.The
열 매체 순환관(221)에는 척(230)의 상부로 열 매체를 공급하기 위한 열 매체 공급관(221a)이 연결될 수 있다. 열 매체 공급관(221a)을 통해 열 매체가 기판(W)에 공급될 수 있다.A thermal
척(230)은 기판(W)을 지지하는 역할을 수행한다. 본 발명에서 척(230)은 정전척일 수 있다. 즉, 척(230)은 정전기력으로 기판(W)을 흡착할 수 있다. 그러나, 본 발명의 척(230)이 정전척에 한정되는 것은 아니고, 척(230)은 기계적인 방식으로 기판(W)을 파지하여 지지할 수도 있다. 이하, 척(230)이 정전척인 것을 위주로 설명하기로 한다.The
척(230)의 몸체는 유전체일 수 있다. 척(230)의 내부에는 정전 전극(231) 및 가열 유닛(232)이 구비될 수 있다. 정전 전극(231)은 제1 전력 공급부(231a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 정전 전극(231)은 제1 전력 공급부(231a)로부터 공급된 전력에 의해 정전기력을 발생시킬 수 있다. 해당 정전기력에 의해 기판(W)이 척(230)에 흡착될 수 있다. The body of the
가열 유닛(232)은 제2 전력 공급부(232a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 유닛(232)은 제2 전력 공급부(232a)로부터 공급된 전력에 의해 가열될 수 있다. 가열 유닛(232)의 열은 기판(W)으로 전달될 수 있다. 기판(W)은 가열 유닛(232)의 열에 의해 일정 온도로 유지될 수 있다. 가열 유닛(232)은 코일의 형태로 제공되어 척(230)의 내부에서 나선 형상으로 배치될 수 있다.The
포커스 링(240)은 링의 형태로 제공되어 척(230)의 가장자리를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 포커스 링(240)은 척(230)의 가장자리에 형성되는 전기장을 조절하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 포커스 링(240)은 일정 크기의 유전율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.The
링 지지체(250)는 베이스 플레이트(210)에 대하여 포커스 링(240)을 지지할 수 있다. 링 지지체(250)에 의하여 포커스 링(240)은 베이스 플레이트(210)에 대하여 일정 높이를 유지하여 척(230)의 가장자리를 둘러싼 상태를 유지할 수 있다. 링 지지체(250)는 절연 재질로 형성될 수 있다.The
공정 가스 탱크(310)는 공정 가스(GS1)를 저장할 수 있다. 공정 가스(GS1)는 제1 유입 라인(111)을 통해 이송되어 공정 챔버(100)의 내부로 주입될 수 있다. 공정 가스 탱크(310)와 공정 가스 유입구(110)를 연결하는 제1 유입 라인(111)에는 공정 가스 밸브(V1)가 구비될 수 있다. 기판(W)에 대한 공정 처리가 수행되는 경우 공정 가스 밸브(V1)에 의해 제1 유입 라인(111)이 개방되어 공정 가스(GS1)가 공정 챔버(100)의 공정 처리 공간(101)으로 주입될 수 있다. 또한, 기판(W)에 대한 공정 처리가 완료된 경우 공정 가스 밸브(V1)에 의해 제1 유입 라인(111)이 폐쇄되어 공정 챔버(100)의 내부로 공정 가스(GS1)가 주입되는 것이 차단될 수 있다.The
보조 가스 탱크(320)는 보조 가스(GS2)를 저장할 수 있다. 보조 가스(GS2)는 후술하는 목표 가스와 샤워헤드(400) 간의 접촉을 방지하는 역할을 수행한다. 보조 가스(GS2)는 제2 유입 라인(112)을 통해 이송되어 공정 챔버(100)의 내부로 주입될 수 있다. 보조 가스 탱크(320)와 공정 챔버(100)를 연결하는 제2 유입 라인(112)에는 보조 가스 밸브(V2)가 구비될 수 있다. 목표 가스와 샤워헤드(400) 간의 접촉을 방지하고자 하는 경우 보조 가스 밸브(V2)에 의해 제2 유입 라인(112)이 개방되어 보조 가스(GS2)가 공정 챔버(100)의 공정 처리 공간(101)으로 주입될 수 있다. 또한, 목표 가스와 샤워헤드(400) 간의 접촉을 허용하고자 하는 경우 보조 가스 밸브(V2)에 의해 제2 유입 라인(112)이 폐쇄되어 공정 챔버(100)의 내부로 보조 가스(GS2)가 분사되는 것이 차단될 수 있다.The
샤워헤드(400)는 기판(W)에 대한 공정을 위한 공정 가스(GS1)를 기판(W)으로 분사하는 역할을 수행한다. 샤워헤드(400)는 공정 처리 공간(101)의 상부에 배치될 수 있다. 샤워헤드(400)는 공정 가스(GS1)를 임시로 수용할 수 있는 수용 공간을 구비할 수 있다. 공정 가스 유입구(110)를 통하여 유입된 공정 가스(GS1)는 수용 공간에 수용된 이후에 분사될 수 있다.The
샤워헤드(400)는 공정 가스(GS1)가 분사되는 분사홀(SH)을 구비할 수 있다. 공정 가스(GS1)는 분사홀(SH)을 관통하여 공정 처리 공간(101)으로 유입될 수 있다. 샤워헤드(400)에서 분사된 공정 가스(GS1)는 하측 방향으로 분사되어 기판(W)에 도달하게 된다.The
샤워헤드(400)에 인접하여 격리부(410)가 구비될 수 있다. 격리부(410)는 샤워헤드(400)의 가장자리를 감쌀 수 있다. 격리부(410)에 의해 샤워헤드(400)의 측면이 공정 처리 공간(101)에 노출되는 것이 제한될 수 있다. 격리부(410)는 공정 처리 공간(101)에 포함된 가스 또는 플라즈마가 샤워헤드(400)에 접촉되는 것을 부분적으로 방지할 수 있다. 전술한 보조 가스(GS2)는 샤워헤드(400)와 격리부(410)의 사이에 형성된 공간을 통해 분사될 수 있다. 격리부(410)의 기능에 대해서는 도 2 내지 도 4를 통하여 후술하기로 한다.An
플라즈마 발생부(500)는 공정 가스(GS1)를 플라즈마 상태로 여기시키는 역할을 수행한다. 플라즈마 발생부(500)는 고주파 전력 공급부(510), 제1 코일(521) 및 제2 코일(522)을 포함하여 구성된다. 고주파 전력 공급부(510)는 제1 코일(521) 및 제2 코일(522)에 고주파 RF 전력을 공급할 수 있다. 고주파 RF 전력을 공급받은 제1 코일(521) 및 제2 코일(522)은 유도 자계를 발생시킬 수 있다. 발생된 유도 자계에 의해 공정 처리 공간(101)에 주입된 공정 가스(GS1)가 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.The
이상은 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 방식의 플라즈마 발생부(500)를 설명하였으나, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 플라즈마 발생부(500)는 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 방식에 따른 것일 수도 있다. 이하, 유도 결합형 플라즈마 방식의 플라즈마 발생부(500)를 위주로 설명하기로 한다.The above has described the
제어부(600)는 공정 가스(GS1) 및 보조 가스(GS2)의 분사를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 공정 가스 밸브(V1) 및 보조 가스 밸브(V2)를 제어할 수 있다. 기판(W)에 대한 공정을 위하여 제어부(600)는 공정 가스 밸브(V1)가 제1 유입 라인(111)을 개방하거나 차단하도록 제어할 수 있다. 또한, 목표 가스와 샤워헤드(400) 간의 접촉 여부를 결정하기 위하여 제어부(600)는 보조 가스 밸브(V2)가 제2 유입 라인(112)을 개방하거나 차단하도록 제어할 수 있다.The
도 2는 도 1에 도시된 A의 확대도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 측면 노출 공간의 기능을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is an enlarged view of A shown in FIG. 1 , and FIGS. 3 and 4 are views for explaining the function of the side exposure space shown in FIG. 2 .
도 2를 참조하면, 격리부(410)는 샤워헤드(400)의 측면에 배치되어 샤워헤드(400)의 가장자리를 감쌀 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
샤워헤드(400)와 격리부(410)의 사이에는 샤워헤드(400)의 측면을 공정 처리 공간(101)에 노출시키는 측면 노출 공간(421)이 형성될 수 있다. 샤워헤드(400)의 대부분의 영역은 격리부(410)에 의해 밀폐되나, 측면 노출 공간(421)에 대응하는 샤워헤드(400)의 영역은 공정 처리 공간(101)에 노출될 수 있다.A
샤워헤드(400)의 측면을 대향하는 격리부(410)의 내측면은 공정 처리 공간(101)을 향하여 경사진 경사면(411)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 샤워헤드(400)의 측면은 지면에 수직한 면일 수 있고, 격리부(410)는 샤워헤드(400)의 측면에 대하여 경사지어 형성되는 경사면(411)을 구비할 수 있는 것이다.The inner surface of the
도 3을 참조하면, 목표 가스의 플라즈마 입자(T)는 샤워헤드(400)와 반응할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the plasma particles T of the target gas may react with the
공정 가스에 포함된 목표 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 플라즈마 입자(T)로 생성될 수 있다. 여기서, 플라즈마 입자(T)는 원자, 라디칼 또는 이온의 형태로 제공된 것일 수 있다. 이하, 목표 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 생성된 플라즈마 입자(T)를 목표 플라즈마 입자라 한다.The target gas included in the process gas may be excited into a plasma state to be generated as plasma particles T. Here, the plasma particles T may be provided in the form of atoms, radicals, or ions. Hereinafter, the plasma particles T generated by excitation of the target gas into a plasma state are referred to as target plasma particles.
목표 플라즈마 입자(T)는 샤워헤드(400)의 하측면에서 샤워헤드(400)와 반응하거나 측면 노출 공간(421)에서 샤워헤드(400)와 반응할 수 있다. 본 발명에서 목표 가스는 플루오르가 포함된 가스일 수 있다. 즉, 목표 플라즈마 입자(T)는 플루오르 입자일 수 있다. 샤워헤드(400)는 실리콘(Si) 재질로 구성될 수 있는데, 플루오르 입자인 목표 플라즈마 입자(T)는 실리콘과 반응할 수 있는 것이다.The target plasma particles T may react with the
도 2 및 도 4를 참조하면, 측면 노출 공간(421)은 보조 가스(GS2)의 이송을 위한 보조 가스 이송관(422)에 연결될 수 있다. 보조 가스 이송관(422)은 제2 유입 라인(112)에 연결된 것일 수 있다. 제2 유입 라인(112) 및 보조 가스 이송관(422)을 통해 이송된 보조 가스(GS2)는 측면 노출 공간(421)을 통해 공정 처리 공간(101)으로 분사될 수 있다. 본 발명에서 보조 가스(GS2)는 헬륨 가스일 수 있으나, 본 발명의 보조 가스(GS2)에 헬륨 가스에 한정되지는 않는다.2 and 4 , the
보조 가스(GS2)는 목표 플라즈마 입자(T)가 측면 노출 공간(421)에서 샤워헤드(400)와 반응하는 것을 차단할 수 있다. 보조 가스(GS2)가 분사됨에 따라 측면 노출 공간(421)으로 진입하는 목표 플라즈마 입자(T)가 밀려나면서 샤워헤드(400)와의 반응이 차단되는 것이다.The auxiliary gas GS2 may block the target plasma particles T from reacting with the
목표 플라즈마 입자(T)가 샤워헤드(400)와 반응하는 경우 공정 처리 공간(101)상에서 목표 플라즈마 입자(T)의 밀도가 감소될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 목표 플라즈마 입자(T)는 플루오르 입자일 수 있다. 플루오르 입자는 공정 처리 공간(101)에 형성된 플라즈마의 밀도 변화를 일으킬 수 있다. 전기음성도가 높은 플루오르 입자가 많을수록 플라즈마에 포함된 전자가 플루오르 입자에 흡수되어 플라즈마의 밀도가 낮아질 수 있는 것이다.When the target plasma particles T react with the
플라즈마의 밀도는 기판(W)의 공정에 영향을 줄 수 있으며, 특히 기판(W)의 가장자리의 공정에 큰 영향을 줄 수 있다. 보조 가스(GS2)는 플라즈마의 밀도를 조절하기 위하여 분사가 제어될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마의 밀도를 증가시키고자 하는 경우 보조 가스(GS2)는 분사되지 않을 수 있다. 이러한 경우 목표 플라즈마 입자(T)가 샤워헤드(400)와 반응하여 감소되므로 플라즈마의 밀도가 증가될 수 있다. 한편, 플라즈마의 밀도를 감소시키고자 하는 경우 보조 가스(GS2)가 분사될 수 있다. 이러한 경우 목표 플라즈마 입자(T)가 샤워헤드(400)와 반응하지 못하고 플라즈마의 전자를 흡수하기 때문에 플라즈마의 밀도가 감소될 수 있다.The density of the plasma may affect the process of the substrate W, in particular, may have a great effect on the process of the edge of the substrate W. Injection of the auxiliary gas GS2 may be controlled to adjust the density of plasma. For example, when the density of plasma is to be increased, the auxiliary gas GS2 may not be injected. In this case, since the target plasma particles T are reduced by reacting with the
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 포커스 링의 상태에 따른 플라즈마 입사각의 제어를 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining the control of the plasma incident angle according to the state of the focus ring shown in FIG. 1 .
도 5 및 도 6을 참조하면, 보조 가스(GS2)의 분사가 제어됨으로써 포커스 링(240)의 상태에 따른 플라즈마 입사각이 제어될 수 있다.5 and 6 , by controlling the injection of the auxiliary gas GS2 , the plasma incident angle according to the state of the
기판(W)에 대하여 플라즈마에 의한 공정이 수행되면서 포커스 링(240)의 식각이 진행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 포커스 링(240)은 일정 유전율을 가지면서 척(230)의 가장자리에 형성된 전기장을 조절하는데, 포커스 링(240)이 식각되는 경우 전체적인 유전율이 변경되어 전기장의 형태가 달라질 수 있다. 전기장은 기판(W)으로 진입하는 플라즈마의 방향을 결정할 수 있다. 전기장의 형태가 달라짐에 따라 기판(W)으로 진입하는 플라즈마의 방향이 변경되고, 기판(W)에 대한 올바른 공정이 수행되지 못할 수 있다.The
올바른 전기장을 형성하지 못하는 포커스 링(240)은 새로운 포커스 링(240)으로 교체될 수 있다. 새로운 포커스 링(240)으로 교체되면서 전기장이 회복될 수 있다.The
한편, 포커스 링(240)의 사용 초기와 사용 말기에 형성되는 전기장의 차이로 인하여 플라즈마의 입사각의 차이도 크게 형성될 수 있고, 이로 인하여 기판(W)에 대한 공정 불량이 발생될 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(240)의 사용 초기에는 플라즈마가 기판(W)의 바깥쪽을 향하는 입사각을 갖는 반면, 포커스 링(240)의 사용 말기에는 플라즈마가 기판(W)의 중심을 향하는 입사각을 가질 수 있는 것이다.On the other hand, due to the difference in the electric field formed at the beginning and the end of use of the
제어부(600)는 포커스 링(240)의 식각 상태에 따라 보조 가스(GS2)의 분사량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 포커스 링(240)의 사용 초기에 비하여 사용 말기에 보조 가스(GS2)의 분사량이 증가하도록 할 수 있다.The
포커스 링(240)의 식각이 없거나 거의 없는 사용 초기에 제어부(600)는 보조 가스(GS2)가 분사되지 않도록 하거나 상대적으로 적은 양의 보조 가스(GS2)가 분사되도록 할 수 있다. 이러한 경우 목표 플라즈마 입자(T)가 샤워헤드(400)와 반응하면서 플라즈마의 밀도가 증가할 수 있다. 그리고, 플라즈마의 밀도가 증가하면서 도 5에 도시된 바와 같이 기판(W)의 바깥쪽을 향하는 플라즈마의 입사각이 기판(W)을 향하도록 조절될 수 있다.At the initial stage of use when the
포커스 링(240)의 식각이 상당 부분 진행된 사용 말기에 제어부(600)는 보조 가스(GS2)가 분사되도록 하거나 상대적으로 많은 양의 보조 가스(GS2)가 분사되도록 할 수 있다. 이러한 경우 목표 플라즈마 입자(T)가 샤워헤드(400)와 반응하지 못하면서 플라즈마의 밀도가 감소될 수 있다. 그리고, 플라즈마의 밀도가 감소되면서 도 6에 도시된 바와 같이 기판(W)의 중심을 향하는 플라즈마의 입사각이 기판(W)을 향하도록 조절될 수 있다.At the end of use, when the
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You can understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10: 기판 처리 장치 100: 공정 챔버
110: 공정 가스 유입구 200: 기판 지지부
210: 베이스 플레이트 220: 메인 몸체
230: 척 240: 포커스 링
250: 링 지지체 310: 공정 가스 탱크
320: 보조 가스 탱크 400: 샤워헤드
410: 격리부 411: 경사부
421: 측면 노출 공간 422: 보조 가스 이송관
500: 플라즈마 발생부 510: 고주파 전력 공급부
521, 522: 코일 600: 제어부10: substrate processing apparatus 100: process chamber
110: process gas inlet 200: substrate support
210: base plate 220: main body
230: chuck 240: focus ring
250: ring support 310: process gas tank
320: auxiliary gas tank 400: showerhead
410: isolation part 411: inclined part
421: side exposure space 422: auxiliary gas delivery pipe
500: plasma generator 510: high-frequency power supply
521, 522: coil 600: control unit
Claims (9)
상기 기판을 지지하는 기판 지지부;
상기 기판으로 공정 가스를 분사하는 샤워헤드; 및
상기 샤워헤드의 측면에 배치되어 상기 샤워헤드의 가장자리를 감싸는 격리부를 포함하되,
상기 샤워헤드와 상기 격리부의 사이에는 상기 샤워헤드의 측면을 상기 공정 처리 공간에 노출시키는 측면 노출 공간이 형성되는 기판 처리 장치.a process chamber providing a process space for the substrate;
a substrate support for supporting the substrate;
a showerhead that injects a process gas to the substrate; and
It is disposed on the side of the showerhead and includes an isolation part surrounding the edge of the showerhead,
A side exposure space for exposing a side surface of the showerhead to the processing space is formed between the showerhead and the isolation unit.
상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생부를 더 포함하고,
상기 공정 가스에 포함된 목표 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 생성된 플라즈마 입자는 상기 측면 노출 공간에서 상기 샤워헤드와 미반응하여 상기 공정 처리 공간상에서의 밀도가 감소되는 기판 처리 장치.According to claim 1,
Further comprising a plasma generator for exciting the process gas into a plasma state,
The plasma particles generated by excitation of the target gas included in the process gas into a plasma state do not react with the showerhead in the side exposure space, so that the density in the process processing space is reduced.
상기 목표 가스는 플루오르가 포함된 가스를 포함하는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
The target gas is a substrate processing apparatus including a gas containing fluorine.
상기 샤워헤드의 측면을 대향하는 상기 격리부의 내측면은 상기 공정 처리 공간을 향하여 경사진 경사면을 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
and an inner surface of the isolation unit facing the side surface of the showerhead includes an inclined surface inclined toward the processing space.
상기 측면 노출 공간은 보조 가스의 이송을 위한 보조 가스 이송관에 연결되고,
상기 보조 가스 이송관을 통해 이송된 보조 가스는 상기 측면 노출 공간을 통해 상기 공정 처리 공간으로 분사되는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The side exposure space is connected to an auxiliary gas conveying pipe for conveying auxiliary gas,
The auxiliary gas transferred through the auxiliary gas transfer pipe is injected into the process processing space through the side exposure space.
상기 보조 가스는 헬륨 가스를 포함하는 기판 처리 장치.6. The method of claim 5,
The auxiliary gas includes a helium gas.
상기 보조 가스의 분사를 제어하는 제어부를 더 포함하는 기판 처리 장치.6. The method of claim 5,
The substrate processing apparatus further comprising a control unit for controlling the injection of the auxiliary gas.
상기 기판 지지부의 가장자리를 둘러싸도록 배치되어 상기 기판 지지부의 가장자리에 형성되는 전기장을 조절하는 포커스 링을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 포커스 링의 식각 상태에 따라 상기 보조 가스의 분사량을 조절하는 기판 처리 장치.8. The method of claim 7,
A focus ring disposed to surround the edge of the substrate support to adjust an electric field formed at the edge of the substrate support,
The control unit controls the injection amount of the auxiliary gas according to the etched state of the focus ring.
상기 제어부는 상기 포커스 링의 사용 초기에 비하여 사용 말기에 상기 보조 가스의 분사량이 증가하도록 하는 기판 처리 장치.9. The method of claim 8,
The control unit is configured to increase the injection amount of the auxiliary gas at the end of the use of the focus ring compared to the initial use of the focus ring.
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