KR102357986B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운용 방법 - Google Patents

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장현욱
박상종
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 운용하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 발생 공간을 가지는 산화 알루미늄(Aluminium Oxide) 소재로 제공되는 플라즈마 챔버와; 상기 플라즈마 챔버 외부에서 상기 플라즈마 챔버에 복수 회 감겨 있는 안테나와; 상기 안테나와 전기적으로 연결되어 상기 안테나로 전력을 인가하는 전원과; 상기 플라즈마 발생 공간으로 플루오린(Fluorine) 포함 공정 가스 및 산소 포함 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 운용하는 방법은, 하나의 로트(LOT)에 속하는 복수개의 기판들을 처리하기 전에: 상기 처리 공간이 제1 진공 분위기로 유지되는 상태에서, 상기 가스 공급 유닛을 제어하여 상기 산소 포함 가스를 제1 유량으로 상기 플라즈마 발생 공간에 공급하는 제1 단계와; 상기 전원을 제1 전력으로 제1 시간동안 On 상태로 제어하여 상기 산소 포함 가스를 플라즈마로 여기하는 제2 단계와; 상기 제2 단계 이후, 상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어하는 제3 단계를 행한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운용 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR OPERATING THEREOF}
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.
플라즈마를 이용하는 기판 처리 장치로는 플라즈마 생성 에너지원에 따라 축전 용량성 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 처리 장치, 유도 결합형 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 처리 장치 및 마이크로웨이브 플라즈마(Microwave Plasma) 처리 장치 등이 제안되어 있으며, 이 중, 유도 결합형 플라즈마(ICP) 처리 장치는 낮은 압력에서 고밀도의 플라즈마를 생성시킬 수 있는 등의 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.
유도 결합 플라즈마 장치는 플라즈마 반응 챔버를 가진다. 플라즈마 반응 챔버는 안테나 코일에 의해 감싸진다. 안테나 코일에는 교류 전류가 흐르면서 플라즈마 반응 챔버 내부에 자기장과 전기장을 발생시킨다. 발생된 자기장과 전기장은 공정 가스를 플라즈마로 여기시킨다.
공정 가스는 F이온(F-) 및/또는 F라디칼(F*)을 포함할 수 있다. F이온(F-) 및/또는 F라디칼(F*)은 플라즈마 반응 챔버 내부벽을 이루는 Al2O3 세라믹과 반응하여 AlF(s) 파티클(Particle)을 형성하게 되고, 이는 도 1에서 참조되는 바와 같이 샤워헤드의 형상과 유사하게 웨이퍼 위에 떨어지게 되는 등, 반도체 제조 과정에서 수율을 감소시키는 원인이 된다.
본 발명의 발명자들은 플라즈마 반응 챔버 내부벽 중에서도 전압을 인가하는 부분(Source applicator 부분)에서 Al2O3 세라믹과 F이온(F-) 및/또는 F라디칼(F*)의 반응성이 가장 높음에 따라, 플라즈마 반응 챔버 내부벽에서 증착(deposition)된 AlF층(AlF layer)의 형상도 Source applicator의 형상과 유사하게 형성되는 것을 발견하였고(도 2 참조), 형성된 AlF layer는 유입되는 F를 포함하는 공정 가스로부터 여기되는 플라즈마로 인해 계속해서 AlF가 형성되고 이는 내벽에 증착될 뿐만 아니라 결국 벽과 분리되어 아래로 떨어지게 됨에 따라, 떨어지는 파티클들(particles)이 결국에 샤워 헤드를 통과하여 웨이퍼의 상부에 안착하게 되는 것을 발견하였다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하고 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운용 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 처리하는 처리 공간에서 기판에 파티클 등의 불순물이 부착되어 오염되는 문제를 저감할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운용 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와; 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생부와; 상기 공정 처리부의 상기 처리 공간과 연결되어 상기 처리 공간의 분위기를 배기하고 상기 처리 공간의 압력을 설정 압력으로 유지하도록 제어하는 배기부와; 제어기를 포함하되, 상기 플라즈마 발생부는, 플라즈마 발생 공간을 가지는 산화 알루미늄(Aluminium Oxide) 소재로 제공되는 플라즈마 챔버와; 상기 플라즈마 챔버 외부에서 상기 플라즈마 챔버에 복수 회 감겨 있는 안테나와; 상기 안테나와 전기적으로 연결되어 상기 안테나로 전력을 인가하는 전원과; 상기 플라즈마 발생 공간으로 플루오린(Fluorine) 포함 공정 가스 및 산소 포함 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 처리 공간이 제1 진공 분위기로 유지되는 상태에서, 상기 가스 공급 유닛을 제어하여 상기 산소 포함 가스를 제1 유량으로 상기 플라즈마 발생 공간에 공급하고, 상기 전원을 제1 전력으로 제1 시간동안 On 상태로 제어하여 상기 산소 포함 가스를 플라즈마로 여기한 이후, 상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어하여 상기 플라즈마 챔버의 내벽을 세정하는 세정 공정을 수행한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 산소 포함 가스는 산소 가스(O2 가스)일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 유량은 500sccm일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 전력은 2500W 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 진공 분위기는 ±5% 오차범위를 갖는 10mTorr 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 유량으로 공급되는 상기 산소 공급 가스에 의해 상기 처리 공간은 제2 진공 분위기로 전환되고, 상기 제2 진공 분위기는 ±5% 오차범위를 갖는 500mTorr 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 시간은 5초 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어한 이후, 상기 배기부를 제어하여, 상기 처리 공간의 내부를 제2 시간동안 배기할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 시간은 상기 처리 공간의 내부가 상기 제1 진공 분위기로 복귀되는 시간 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 전원이 Off 상태에서, 상기 산소 포함 가스를 상기 제1 유량으로 제3 시간동안 공급한 이후, 상기 산소 포함 가스를 상기 제1 유량으로 계속 공급하면서, 상기 전원을 상기 제1 전력으로 상기 제1 시간동안 On 상태로 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제3 시간은 5초 이상 10초 이하 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 하나의 로트(LOT)에 속하는 복수개의 기판들을 처리하기 전에 상기 세정 공정을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 운용하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와; 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생부와; 상기 공정 처리부의 상기 처리 공간과 연결되어 상기 처리 공간의 분위기를 배기하고 상기 처리 공간의 압력을 설정 압력으로 유지하도록 제어하는 배기부를 포함하고; 상기 플라즈마 발생부는, 플라즈마 발생 공간을 가지는 산화 알루미늄(Aluminium Oxide) 소재로 제공되는 플라즈마 챔버와; 상기 플라즈마 챔버 외부에서 상기 플라즈마 챔버에 복수 회 감겨 있는 안테나와; 상기 안테나와 전기적으로 연결되어 상기 안테나로 전력을 인가하는 전원과; 상기 플라즈마 발생 공간으로 플루오린(Fluorine) 포함 공정 가스 및 산소 포함 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 운용하는 방법은, 하나의 로트(LOT)에 속하는 복수개의 기판들을 처리하기 전에: 상기 처리 공간이 제1 진공 분위기로 유지되는 상태에서, 상기 가스 공급 유닛을 제어하여 상기 산소 포함 가스를 제1 유량으로 상기 플라즈마 발생 공간에 공급하는 제1 단계와; 상기 전원을 제1 전력으로 제1 시간동안 On 상태로 제어하여 상기 산소 포함 가스를 플라즈마로 여기하는 제2 단계와; 상기 제2 단계 이후, 상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어하는 제3 단계를 행한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 산소 포함 가스는 산소 가스(O2 가스) 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 유량은 500sccm 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 전력은 2500W 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 진공 분위기는 ±5% 오차범위를 갖는 10mTorr 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 유량으로 공급되는 상기 산소 공급 가스에 의해 상기 처리 공간은 제2 진공 분위기로 전환되고, 상기 제2 진공 분위기는 ±5% 오차범위를 갖는 500mTorr 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 시간은 5초 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제3 단계 이후, 상기 처리 공간의 내부를 제2 시간 동안 배기하는 제4 단계를 행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 시간은 상기 처리 공간의 내부가 상기 제1 진공 분위기로 복귀되는 시간 일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 단계에서, 상기 전원은 Off 상태로 제어되고, 상기 산소 포함 가스를 상기 제1 유량으로 제3 시간동안 공급하며, 상기 제2 단계에서, 상기 산소 포함 가스를 상기 제1 유량으로 계속 공급하면서, 상기 전원을 상기 제1 전력으로 상기 제1 시간동안 On 상태로 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제3 시간은 5초 이상 10초 이하 일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면,　 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면,　기판을 처리하는 처리 공간에서 기판에 파티클 등의 불순물이 부착되어 오염되는 문제를 저감할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 샤워헤드의 형상과 유사하게 웨이퍼 위에 떨어진 파티클의 분포맵이다.
도 2는 플라즈마 반응 챔버 내부벽에 AlF층(AlF layer)이 증착(deposition)된 상태의 사진으로, 증착(deposition)된 AlF층이 Source applicator의 형상과 유사하게 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 패러데이 실드를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 챔버의 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 처리에 의할 때, 플라즈마 챔버의 내벽 표면에서 나타나는 반응을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 순서대로 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 운용 방법에 따른 운용 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 운용 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 기판을 처리하였을 때, 플라즈마 챔버의 내벽 표면의 상태와, 그 비교예를 나타낸 비교표이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 기판을 처리하였을 때, 기판 표면의 파티클의 양 및 분포를 나타내는 파티클맵과, 그 비교예를 나타낸 비교표이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
아래에서는, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장 및 축소된 것이다.
이하 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 설비 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.
설비 전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(load port, 10) 및 이송 프레임(21)을 가진다. 로드 포트(10)는 제1방향(11)으로 설비 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(10)는 복수 개의 지지부(6)를 가진다. 각각의 지지부(6)는 제 2 방향(12)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(4)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다.
캐리어(4)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 일 예에 있어서, 하나의 캐리어(4)에 수납되는 복수개의 기판(W)을 하나의 로트(LOT)로 정의할 수 있다. 일 예로, 기판(W)은 클린룸 환경의 반도체 제조라인에서 20 내지 25개 단위로 캐리어(4)에 격납된 상태로 운반 또는 이송된다. 이러한　기판(W)의 묶음을 로트(Lot)라 한다.
이송 프레임(21)은 로드 포트(10)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(21)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(10)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제1 이송로봇(25)을 포함한다. 제1 이송로봇(25)은 제2 방향(12)으로 구비된 이송 레일(27)을 따라 이동하여 캐리어(4)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.
처리 모듈(30)은 로드락 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(50), 그리고 프로세스 챔버(60)를 포함한다.
로드락 챔버(40)는 이송 프레임(21)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(50)와 설비 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(60)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 설비 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.
트랜스퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(40)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 도 3을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(40)와 복수개의 프로세스 챔버(60)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(50)와 로드락 챔버(40) 또는 프로세스 챔버(60)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(50)의 내부공간에는 로드락 챔버(40)와 프로세스 챔버(60)들간에 기판(W)을 이송하는 제2 이송로봇(53)이 배치된다. 제2 이송로봇(53)은 로드락 챔버(40)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(60)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(40)로 이송한다. 그리고, 복수개의 프로세스 챔버(60)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(60)간에 기판(W)을 이송한다. 도 3과 같이, 트랜스퍼 챔버(50)가 오각형의 몸체를 가질 때, 설비 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(40)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(60)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상기 형상뿐만 아니라, 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(50)의 내부는 제1 진공 분위기로 제공된다. 예컨대, 트랜스퍼 챔버(50)의 내부의 공간은 약 10mTorr 내외로 유지될 수 있다.
프로세스 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(60)는 복수개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(60)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 프로세스 챔버(60)는 제2 이송로봇(53)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제2 이송로봇(53)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다. 이하, 프로세스 챔버(60) 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치(1000)에 대해서 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 프로세스 챔버(60) 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치(1000)를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(1000)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W)을 건식 세정(Dry Cleaning)할 수 있다. 기판(W)은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막을 포함하는 것일 수 있다. 일 예로 기판(W)은 웨이퍼로 제공될 수 있다.
기판 처리 장치(1000)는 공정 처리부(200), 플라즈마 발생부(400), 그리고 배기부(600)를 가진다.
공정 처리부(200)는 기판(W)이 놓이고, 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간(212)을 제공한다. 플라즈마 발생부(400)는 공정 가스를 방전시켜 플라즈마(Plasma)를 생성시키고, 이를 공정 처리부(200)의 처리 공간(212)으로 공급한다. 배기부(600)는 공정 처리부(200) 내부에 머무르는 공정 가스 및/또는 기판 처리 과정에서 발생한 반응 부산물 등을 외부로 배출하고, 공정 처리부(200) 내의 압력을 설정 압력으로 유지한다.
공정 처리부(200)는 하우징(210), 지지 유닛(230), 그리고 샤워 헤드(250)를 포함할 수 있다.
하우징(210)의 내부에는 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간(212)을 가질 수 있다. 하우징(210)은 상부가 개방되고, 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구(미도시)를 통해 하우징(210)은 트랜스퍼 챔버(50)와 연통한다. 기판(W)은 개구(미도시)를 통하여 하우징(210) 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다.
하우징(210)의 바닥면에는 배기홀(214) 형성된다. 배기홀(214)을 통해 처리 공간(212) 내 공정 가스 및/또는 부산물을 처리 공간(212)의 외부로 배기할 수 있다. 배기홀(214)은 후술하는 배기부(600)가 포함하는 구성들과 연결될 수 있다.
지지 유닛(230)은 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(230)은 지지 플레이트(232), 그리고 지지 축(234)을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(232)는 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 플레이트(232)는 지지 축(234)에 의해 지지될 수 있다. 지지 플레이트(232)는 외부 전원과 연결되며, 인가된 전력에 의해 정전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 정전기가 가지는 정전기력은 기판(W)을 지지 유닛(230)에 고정시킬 수 있다.
지지축(234)은 대상물을 이동시킬 수 있다. 예컨대, 지지축(234)은 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 지지축(234)은 지지 플레이트(232)와 결합된다. 지지축(234)은 구동 부재(미도시)와 연결되어, 지지 플레이트(232)를 승하강시킬 수 있다. 지지 플레이트(232)의 승하강에 의해 기판(W)과 샤워 헤드(250)간의 상대위치가 조절될 수 있다.
샤워 헤드(250)는 지지 유닛(230)과 마주보도록 지지 유닛(230)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드(250)는 지지 유닛(230)과 플라즈마 발생부(400)의 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 발생부(400)에서 발생되는 플라즈마는 샤워 헤드(250)에 형성된 복수의 홀(252)들을 통과할 수 있다.
샤워 헤드(250)는 처리 공간(212)으로 유입되는 플라즈마가 기판(W)으로 균일하게 공급되도록 한다. 샤워 헤드(250)에 형성된 홀(252)들은 샤워 헤드(250)의 상면에서 하면까지 제공되는 관통홀로 제공되며, 샤워 헤드(250)의 각 영역에 균일하게 형성될 수 있다.
플라즈마 발생부(400)는 하우징(210)의 상부에 위치될 수 있다. 플라즈마 발생부(400)는 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 처리 공간(212)으로 공급할 수 있다. 플라즈마 발생부(400)는 플라즈마 챔버(410), 가스 공급 유닛(420), 전력 인가 유닛(430), 그리고 확산 챔버(440)를 포함할 수 있다.
플라즈마 챔버(410)에는 상면, 그리고 하면이 개방된 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 플라즈마 챔버(410)는 상면, 그리고 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(410)는 플라즈마 발생 공간(412)을 가질 수 있다. 또한, 플라즈마 챔버(410)는 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 플라즈마 챔버(410)의 상면은 가스 공급 포트(414)에 의해 밀폐될 수 있다. 가스 공급 포트(414)는 가스 공급 유닛(420)과 연결될 수 있다. 공정 가스 및 산소 포함 가스는 가스 공급 포트(414)를 통해 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급될 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 가스는 샤워 헤드(250)를 거쳐 처리 공간(212)으로 유입될 수 있다.
가스 공급 유닛(420)은 공정 가스 또는 산소 포함 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(420)은 가스 공급 포트(414)와 연결될 수 있다. 가스 공급 유닛(420)이 공급하는 공정 가스는 플루오린(F; Fluorine)을 포함할 수 있다.
가스 공급 유닛(420)은 메인 공급 라인(421)을 포함한다. 메인 공급 라인(421)의 일단은 가스 공급 포트(414)와 연결된다. 메인 공급 라인(421)의 타단은 제1 가스 공급 라인(429a)을 통해 제1 가스 공급원(429)과 연결된다. 또한, 메인 공급 라인(421)의 타단은 제2 가스 공급 라인(428a)을 통해 제2 가스 공급원(428)과 연결된다. 또한, 메인 공급 라인(421)의 타단은 제3 가스 공급 라인(427a)을 통해 제3 가스 공급원(428)과 연결된다. 또한, 메인 공급 라인(421)의 타단은 제4 가스 공급 라인(427a)을 통해 제4 가스 공급원(427)과 연결된다.
제1 가스 공급원(429)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 제1 가스를 공급할 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 가스 공급원(429)은 제1 가스를 저장할 수 있다. 제2 가스 공급원(428)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 제2 가스를 공급할 수 있다. 일 예에 의하면, 제3 가스 공급원(427)은 제3 가스를 저장할 수 있다. 제4 가스 공급원(426)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 제4 가스를 공급할 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 가스는 산소 포함 가스로서, O2이고, 제2 가스는 NF3이고, 제3 가스는 N2이고, 제4 가스는 H2일 수 있다. 제2 가스, 제3 가스 그리고 제4 가스는 혼합되어 공정 가스로 공급될 수 있다.
메인 공급 라인(421)에는 메인 밸브(421b)가 설치된다. 제1 가스 공급 라인(429a)에는 제1 밸브(429b)가 설치된다. 제2 가스 공급 라인(428a)에는 제2 밸브(428b)가 설치된다. 제3 가스 공급 라인(427a)에는 제3 밸브(427b)가 설치된다. 제4 가스 공급 라인(426a)에는 제4 밸브(426b)가 설치된다. 메인 밸브(421b), 제1 밸브(429b), 제2 밸브(428b), 제3 밸브(427b), 제4 밸브(426b)는 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급하는 가스의 단위 시간당 공급 유량을 조절할 수 있도록 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 공지된 다양한 밸브들로 변형될 수 있다.
전력 인가 유닛(430)은 플라즈마 발생 공간(412)에 고주파 전력을 인가한다. 전력 인가 유닛(430)은 플라즈마 발생 공간(412)에서 공정 가스를 여기하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 어플리케이터(plasma source applicator)일 수 있다. 전력 인가 유닛(430)은 안테나(432), 전원(434)을 포함할 수 있다.
안테나(432)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나일 수 있다. 도 6을 통해 참조되듯, 안테나(432)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410) 외부에서 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감길 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410)의 외부에서 나선 형으로 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감길 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 발생 공간(412)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(410)에 감길 수 있다. 안테나(432)의 일단은 플라즈마 챔버(410)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(410)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 안테나(432)의 타단은 플라즈마 챔버(410)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(410)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다.
패러데이 실드(415)는 플라즈마 챔버(410)를 감싸도록 제공된다. 패러데이 실드(415)는 플라즈마 챔버(410)와 안테나(432)의 사이에 제공된다. 도 5와 같이, 패러데이 실드(415)는 상부 및 하부가 개방된 중공의 실린더 형상을 가진다. 패러데이 실드(415)의 측면에는 복수개의 개구(415a)가 형성된다. 일 예에 의하면, 개구(415a)는 상하방향으로 연장되는 슬릿 형상을 가질 수 있다. 개구(415a)의 상단과 하단은 라운드질 수 있다. 상술한 형상의 개구(415a)는 패러데이 실드(415)의 측면을 따라 이격하여 복수개 형성된다. 패러데이 실드(415)는 도전성 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 패러데이 실드(415)는 구리 재질로 제공될 수 있다. 패러데이 실드(415)는 접지된다. 고주파 전원이 인가된 안테나(432)에는 유도 결합형 플라스마와 함께 용량 결합형 플라스마가 발생할 수 있다. 패러데이 실드(415)는 안테나(432)에서 발생하는 축방향 전기장을 전기적으로 단락시켜 용량 결합형 플라스마의 발생을 억제한다. 또한, 패러데이 실드(415)는 안테나(432)에서 발생하는 축방향 전기장을 전기적으로 단락시켜 스퍼터링 발생을 억제시킨다. 이에 의해, 스퍼터링에 따른 플라즈마 챔버(410)의 내부 손상 및 파티클 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 패러데이 실드(415)를 적용한다고 하더라도, 스퍼터링 발생을 완전히 억제하기는 어려움에 따라, 도 2에서 설명한 AlF의 증착이 발생할 수 있다. 이에, 후술하는 플라즈마 챔버의 세정 단계의 필요성이 있으며, 후술하는 세정 단계를 통해 기판(W)으로 낙하되는 파티클을 감소시킬 수 있다.
전원(434)은 안테나(432)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(434)은 안테나(432)에 고주파 교류 전류를 인가할 수 있다. 교류 전류는 13.56MHz일 수 있다. 전원(434)에 인가되는 전력의 크기는 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 안테나(432)에 인가된 고주파 교류 전류는 플라즈마 발생 공간(412)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412) 내로 공급되는 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다. 또한, 전원(434)은 안테나(432)의 일단에 연결될 수 있다. 전원(434)은 플라즈마 챔버(410)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(432)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 안테나(432)의 타단은 접지될 수 있다. 플라즈마 챔버(410)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(432)의 타단은 접지될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 안테나(432)의 타단에 전원(434)이 연결되고 안테나(432)의 일단이 접지될 수도 있다.
확산 챔버(440)는 플라즈마 챔버(410)에서 발생된 플라즈마를 확산시킬 수 있다. 확산 챔버(440)는 플라즈마 챔버(410)의 하부에 배치될 수 있다. 확산 챔버(440)는 상부와 하부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)는 역 깔대기 형상을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)의 상단은 플라즈마 챔버(410)와 대응되는 직경을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)의 하단은 확산 챔버(440)의 상단보다 큰 직경을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)는 상단에서 하단으로 갈수록 그 직경이 커질 수 있다. 또한, 확산 챔버(440)는 확산 공간(442)을 가질 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)에서 발생된 플라즈마는 확산 공간(442)을 거치면서 확산될 수 있다. 확산 공간(442)으로 유입된 플라즈마는 샤워 헤드(250)를 거쳐 처리 공간(412)으로 유입될 수 있다.
배기부(600)는 공정 처리부(200) 내부의 분위기, 공정 가스 및/또는 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기부(600)는 공정 처리부(200) 내부의 분위기를 외부로 배기하여 처리 공간(212)의 압력을 조절할 수 있다. 배기부(600)는 기판(W) 처리 과정에서 발생하는 불순물을 기판 처리 장치(1000)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부(600)는 처리 공간(212) 내로 공급된 공정 가스를 외부로 배기할 수 있다. 배기부(600)는 배기 라인(602), 그리고 감압 부재(604)를 포함할 수 있다. 배기 라인(602)은 하우징(210)의 바닥면에 형성된 배기홀(214)과 연결될 수 있다. 또한, 배기 라인(602)은 감압을 제공하는 감압 부재(604)와 연결될 수 있다. 이에, 감압 부재(604)는 처리 공간(212)에 감압을 제공할 수 있다. 감압 부재(604)는 진공 펌프 일 수 있다. 감압 부재(604)는 처리 공간(212)에 잔류하는 플라즈마 및 불순물을 하우징(210)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(604)는 처리 공간(212)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 감압을 제공할 수 있다.
제어기(미도시)는 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 제어기(미도시)는 상술하는 바와 같이 기판을 설정 공정에 따라 처리되도록 공정 챔버(260)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(미도시)는 기판 처리 장치의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 처리에 의할 때, 플라즈마 챔버(410)의 내벽 표면에서 나타나는 반응을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 플라즈마 챔버(410)의 내벽은 공정 가스에 포함된 F(Fluorine)성분으로 인해 플라즈마 챔버(410)의 내벽에 도출된 Al2O3와 반응하여, AlF(s)가 증착(deposition)되어 오염된 상태가 된다. 증착된 AlF는 산소 포함 가스(예로, O2)의 플라즈마와 반응하면서 AlF가 일부 떨어지면서 파티클(Particle)과 Al2O3를 형성하며, O2 gas를 계속 사용하면서 반응을 일으켜주면 AlF layer위에 Al2O3를 형성하여 더 이상의 반응으로 인한 AlF 파티클 이 발생하지 않는다. 따라서, 후술하는 바와 같이 샤워 헤드 형상과 유사하게 기판(W) 상에 분포되는 파티클을 제어할 수 있게 되고, 이는 반도체 제조 생산에서 수율 향상이 가능하다.
도 8 내지 도 10은 순서대로 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 운용 방법에 따른 운용 방법을 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 운용 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 11의 플로우 차트와 함께, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 운용 방법을 설명한다.
도 8을 참조하면, 처리 공간(212)은 제1 진공 분위기로 제공된다(S110), 제1 진공 분위기는 약 10mTorr로 제공된다. 예컨대, 제1 진공 분위기는 10mTorr에 대하여 ±5% 범위로 제공된다. 제1 진공 분위기는 트랜스퍼 챔버(50)의 제2 이송로봇(53)이 제공되는 공간과 동일한 조건일 수 있다.
도 8을 계속하여 참조하면, 제어기(미도시)는 제1 진공 분위기로 제공되는 처리 공간(212)에 기판(W)이 없는 상태에서 제1 가스로써 O2가스를 플라즈마 발생 공간으로 공급한다(S120). O2가스의 공급을 위해 메인 밸브(421b)와 제1 밸브(429a)를 개방 상태로 한다. O2가스의 공급은 제1 유량으로 공급될 수 있다. 제1 유량은 500sccm일 수 있다. 그리고, 제1 유량은 500sccm에 대하여 ±5% 오차 범위로 제공된다. O2가스의 도입 초기에는 플라즈마 소스의 전원(434)을 Off상태로 제어한다.
도 9를 참조하면, S120단계를 시작하고 제1 시간이 경과한 후, 제어기(미도시)는 O2 가스의 공급을 유지하면서, 플라즈마 소스의 전원(434)을 On상태로 한다(S130). 제1 시간은 처리 공간(212)이 제2 진공 분위기에 이르는 시간이다. 제2 진공 분위기는 약 500mTorr로 제공된다. 예컨대, 제2 진공 분위기는 약 500mTorr에 대하여 5% 범위로 제공된다. 일 예로, 제1 시간은 10초 이하일 수 있다. 예컨대, 제1 시간은 5초 이상 10초 이하일 수 있다. 플라즈마 소스의 전원(434)은 제2 시간동안 On상태로 제어한다. S130단계에서 전원(434)은 2500W의 전력을 공급하도록 제어된다. S130단계에서 전원(434)이 공급하는 전력은 후술하는 S220단계에서 기판의 공정 처리를 위해 공정 가스를 플라즈마로 여기하는 전력보다 높다. S130단계에서 전원(434)을 2500W의 전력을 공급하도록 제어하여 O2가스와 AlF 증착물의 반응성을 높인다. 제2 시간은 5초 내외의 시간이다. 본 발명의 발명자들은 5초 내외로 전원(434)을 On 상태로 제어할 경우, 플라즈마가 안정화되고, 산소 라디칼(O*) 및/또는 O2에 의한 영향이 플라즈마 챔버 내벽의 AlF 증착물 제거 목적을 달성하기에 충분한 것으로 파악하였다. 그러나, 5초 내외보다 짧은 시간, 예컨대 4초 정도의 시간동안 전원(434)을 On 상태로 제어할 경우, AlF 증착물 제거 목적이 충분히 달성되지 않았으며, 5초 내외보다 긴 시간, 예컨대 6초 이상의 시간동안 전원(434)을 On 상태로 제어할 경우, 산소 라디칼(O*) 및/또는 O2에 의한 영향이 AlF 증착물 제거를 넘어 다른 부품의 변질을 초래함에 따라, 후속 처리되는 기판(W)에 예기치 못하는 파티클이 발생될 수 있는 것으로 파악한다.
S130 단계 이후, 제어기(미도시)는 플라즈마 소스의 전원(434)을 Off하도록 제어하고, 제1 밸브(429b)를 닫아 O2 가스의 공급을 중단한다(S140). 플라즈마 소스의 전원(434)을 Off 동작과 제1 밸브(429b)의 폐쇄 동작은 동시에 또는 순차적으로 행해질 수 있다.
S140단계 이후, 제어기(미도시)는 처리 공간(212) 내부의 분위기를 제3 시간 이상 펌핑하여 처리 공간(212) 내부를 제1 진공 분위기로 복귀시킨다(S150). 제3 시간은 60초 내외로 제공될 수 있다. 제3 시간은 처리 공간(212) 내부를 제1 진공 분위기로 복귀되기에 충분한 시간이며, 제3 시간이 길어질수록 단위 시간당 생산량은 감소할 수 있으므로, 적절하게 조절될 수 있다. 처리 공간(212)이 제1 진공 분위기로 복귀되면서, 처리 공간(212)의 내부에 잔존하는 O2 가스 및/또는 산소 플라즈마와, 파티클들이 처리 공간(212)의 외부로 배출될 수 있다.
도 10을 참조한다. S140단계 이후, 제어기(미도시)는 기판(W)을 처리 공간(212)으로 반입한다(S210). 처리 공간(212)에 반입된 기판(W)은 공정 가스로부터 여기된 플라즈마로 세정 처리된다(S220). 공정 가스는 F를 포함하는 가스이다. 공정 가스는 제2 가스, 제3 가스 및 제4 가스의 혼합 가스일 수 있다. 예컨대, 공정 가스는 NF3, N2 및 H2의 혼합 가스이다. 제2 밸브(428b), 제3 밸브(427b), 제4 밸브(426b)를 개방하여 공정 가스를 공급하면서, 전원(434)을 On상태로 제어하여, 공정 가스를 플라즈마로 여기한다. S220단계에서 전원(434)의 전력은 1200W로 제어될 수 있다. 여기된 플라즈마는 기판(W)을 세정한다.
기판(W)에 대한 세정 처리가 완료되면, 공정 가스의 공급을 중단하고, 처리된 기판(W)을 처리 공간(212)에서 반출한다(S230). 기판(W)이 처리되고, 하나의 LOT의 속하는 기판(W)들의 처리가 모두 완료되면, 다시 S110부터 S150의 단계를 수행한다. 기판(W)이 처리되고, 하나의 LOT의 속하는 기판(W)들의 처리가 모두 완료된 것이 아니면, 하나의 LOT에 속하는 다음 기판(W)에 대하여 S210부터 S230의 단계를 수행한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 산소 포함 가스는 O3일 수도 있다. 그러나, O3의 단가, O3적용을 위한 설비 구성의 복잡성 등을 고려할 때, 상술한 설명에서의 실시예와 같이 O2가스를 적용하는 것이 효율적이다.
본 발명의 실시 예에 의하면, AlF 증착물의 제거에 있어서, 수소(H)를 포함하지 않고도 충분한 세정 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 실시 예는, 에너지가 강한 영역인 플라즈마 챔버의 내벽에 발생한 증착물을 제거함으로써, 기판(W)에 낙하하는 파티클을 제어하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 플라즈마 챔버의 내벽에서도 에너지가 강한 영역에 증착된 AlF를 제거하는 것임에 따라, AlF가 증착된 영역은 산소 플라즈마와 반응성 역시도 높게 나타나는 영역이므로, 수소(H)를 포함하지 않고도 충분한 세정효과를 얻을 수 있는 것으로 본 발명의 발명자들은 추정한다. 이는 일반적으로 AlF의 제거에 수소(H)가 필요하다고 생각되는 것과는 상이하다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 기판을 처리하였을 때, 플라즈마 챔버의 내벽 표면의 상태와, 그 비교예를 나타낸 비교표이다. 비교예를 통해 살펴지는 바와 같이, 검은색으로 보이는 것이 F로 인해 Source applicator가 제공되는 부분에서 증착된 AlF이다. 공정 처리에 따라 사용시간이 증가할수록 점점 AlF가 검고 진하게 변하는 것을 확인 가능하다.
그러나, 실시예와 같이, 하나의 LOT에 대한 처리 전에 산소 포함 가스 및 이로부터 여기된 플라즈마를 적용하면, 사용시간이 200시간으로 누적되더라도 AlF가 증착되는 부분이 검게 변하는 현상이 현저히 억제되는 것을 확인 가능하다. 이는 도 7을 통해 설명되는 바와 같이 AlF가 증착되는 부분이 산소와의 반응을 통해 Al2O3를 형성함으로써, 육안으로도 확인할 수 있을 정도로 백화되는 것으로 본 발명자들은 파악한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 기판을 처리하였을 때, 기판 표면의 파티클의 양 및 그 분포를 나타내는 파티클맵과, 그 비교예를 나타낸 비교표이다.
비교예로 표기된 것은 종래와 같이 하나의 LOT의 기판들을 처리 후 플라즈마 챔버(410)의 내벽 세정 공정을 수행하지 않고, 다음 LOT의 기판들을 처리한 실험 결과이며, 실시예로 표기된 것은 하나의 LOT의 기판들을 처리 후 플라즈마 챔버(410)의 내벽을 본 발명의 실시예와 같이 세정 공정을 수행한 뒤, 다음 LOT의 기판들을 처리한 실험 결과이다.
St 1은 제1 프로세스 챔버에서 처리되는 기판들이며, St 2는 제2 프로세스 챔버에서 처리되는 기판들이다. #1은 하나의 LOT에서 첫번째 기판을 의미하며, #2는 두번째 기판을. #11은 11번째 기판을, #12는 12번째 기판을, #23은 23번째 기판을, #24는 24번째 기판을 의미한다.
표에서 첫번째 행을 살피면, 비교예에 따른 제1 LOT의 처리시에 파티클 개수가 많고 파티클이 집중되는 영역이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 두번째 행부터 네번째 행을 살피면, 비교예에 따른 제1 LOT 내지 제3 LOT의 처리시 파티클 개수가 비교예보다 현저히 적고, 파티클이 집중되는 영역이 없는 것을 확인할 수 있다. 실험 예는, 제1 LOT와 제2 LOT 사이에 실시예와 같이 플라즈마 챔버 내벽 세정 공정을 수행하였으며, 제2 LOT와 제3 LOT의 사이에 실시예와 같이 플라즈마 챔버 내벽 세정 공정을 수행하고, 제1 LOT 내지 제3 LOT의 처리를 연속적으로 수행한 것이다.
다섯번째 행의 실험은, 실시 예에 따른 제3 LOT의 처리 이후에, 플라즈마 챔버 내벽 세정 공정을 진행하지 않음으로써, 재현성을 확인한 것이다. 제3 LOT의 처리 이후에 제4 LOT의 처리가 진행되었다. 다섯번째 행을 살피면, 비교예에 따른 제4 LOT의 처리시에 파티클의 개수가 많고, 파티클이 집중되는 영역이 존재하는 것을 확인할 수 있다.
실험을 통해 살펴지는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의하면, 하나의 LOT 처리 이후, 다음 LOT의 기판들의 처리 이전에 약 75초 정도의 플라즈마 챔버 내벽 세정 공정을 진행하도록 기판 처리 장치를 운용함으로써, 파티클이 효과적으로 억제될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (23)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와;
    공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생부와;
    상기 공정 처리부의 상기 처리 공간과 연결되어 상기 처리 공간의 분위기를 배기하고 상기 처리 공간의 압력을 설정 압력으로 유지하도록 제어하는 배기부와;
    제어기를 포함하되,
    상기 플라즈마 발생부는,
    플라즈마 발생 공간을 가지는 산화 알루미늄(Aluminium Oxide) 소재로 제공되는 플라즈마 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버 외부에서 상기 플라즈마 챔버에 복수 회 감겨 있는 안테나와;
    상기 안테나와 전기적으로 연결되어 상기 안테나로 전력을 인가하는 전원과;
    상기 플라즈마 발생 공간으로 플루오린(Fluorine) 포함 공정 가스 및 산소 포함 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 처리 공간이 ±5% 오차범위를 갖는 10mTorr의 제1 진공 분위기로 유지되는 상태 및 상기 전원이 Off 상태에서, 상기 가스 공급 유닛을 제어하여 상기 산소 포함 가스를 제1 시간동안 제1 유량으로 상기 플라즈마 발생 공간에 공급하여 ±5% 오차범위를 갖는 500mTorr의 제2 진공 분위기로 전환하고, 상기 산소 포함 가스를 상기 제1 유량으로 계속 공급하면서 상기 전원을 제1 전력으로 5초 내외의 제2 시간동안 On 상태로 제어하여 상기 산소 포함 가스를 플라즈마로 여기한 이후, 상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어하여 상기 플라즈마 챔버의 내벽을 세정하는 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 산소 포함 가스는 산소 가스(O2 가스)인 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유량은 500sccm인 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전력은 2500W인 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어한 이후,
    상기 배기부를 제어하여, 상기 처리 공간의 내부를 제3 시간동안 배기하는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제3 시간은 상기 처리 공간의 내부가 상기 제1 진공 분위기로 복귀되는 시간인 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    하나의 로트(LOT)에 속하는 복수개의 기판들을 처리하기 전에 상기 세정 공정을 수행하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  13. 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와;
    공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생부와;
    상기 공정 처리부의 상기 처리 공간과 연결되어 상기 처리 공간의 분위기를 배기하고 상기 처리 공간의 압력을 설정 압력으로 유지하도록 제어하는 배기부를 포함하고;
    상기 플라즈마 발생부는,
    플라즈마 발생 공간을 가지는 산화 알루미늄(Aluminium Oxide) 소재로 제공되는 플라즈마 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버 외부에서 상기 플라즈마 챔버에 복수 회 감겨 있는 안테나와;
    상기 안테나와 전기적으로 연결되어 상기 안테나로 전력을 인가하는 전원과;
    상기 플라즈마 발생 공간으로 플루오린(Fluorine) 포함 공정 가스 및 산소 포함 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 운용하는 방법에 있어서.
    하나의 로트(LOT)에 속하는 복수개의 기판들을 처리하기 전에:
    상기 처리 공간이 ±5% 오차범위를 갖는 10mTorr의 제1 진공 분위기로 유지되는 상태 및 상기 전원이 Off 상태에서, 상기 가스 공급 유닛을 제어하여 상기 산소 포함 가스를 제1 시간동안 제1 유량으로 상기 플라즈마 발생 공간에 공급하여 ±5% 오차범위를 갖는 500mTorr의 제2 진공 분위기로 전환하는 제1 단계와;
    상기 산소 포함 가스를 상기 제1 유량으로 계속 공급하면서 상기 전원을 제1 전력으로 5초 내외의 제2 시간동안 On 상태로 제어하여 상기 산소 포함 가스를 플라즈마로 여기하는 제2 단계와;
    상기 제2 단계 이후, 상기 산소 포함 가스의 공급을 중단하고 상기 전원을 Off 상태로 제어하는 제3 단계를 행하는 기판 처리 장치의 운용 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 산소 포함 가스는 산소 가스(O2 가스)인 기판 처리 장치의 운용 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 유량은 500sccm인 기판 처리 장치의 운용 방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 전력은 2500W인 기판 처리 장치의 운용 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제13 항에 있어서,
    상기 제3 단계 이후, 상기 처리 공간의 내부를 제3 시간 동안 배기하는 제4 단계를 행하는 기판 처리 장치의 운용 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제3 시간은 상기 처리 공간의 내부가 상기 제1 진공 분위기로 복귀되는 시간인 기판 처리 장치의 운용 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
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