KR102378780B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102378780B1
KR102378780B1 KR1020170121484A KR20170121484A KR102378780B1 KR 102378780 B1 KR102378780 B1 KR 102378780B1 KR 1020170121484 A KR1020170121484 A KR 1020170121484A KR 20170121484 A KR20170121484 A KR 20170121484A KR 102378780 B1 KR102378780 B1 KR 102378780B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
impedance
power source
substrate
electrode
controller
Prior art date
Application number
KR1020170121484A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190032969A (ko
Inventor
이재석
손덕현
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020170121484A priority Critical patent/KR102378780B1/ko
Publication of KR20190032969A publication Critical patent/KR20190032969A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102378780B1 publication Critical patent/KR102378780B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

정전척과 기판 사이의 임피던스 변화를 모니터링하여, 공정 조건을 보상하는 기판 처리 장치를 제공된다. 이러한 기판 처리 장치는, 기판을 지지하고, 내부에 설치된 직류 전극을 포함하는 지지 유닛; 상기 직류 전극에 직류 전원을 공급하여, 상기 직류 전극이 정전 방식으로 상기 기판을 고정할 수 있도록 하는 직류 전원 소스; 상기 직류 전원 소스와 상기 직류 전극 사이에 전기적으로 연결된 임피던스 조절부; 및 상기 지지 유닛과 기판 사이의 임피던스 변화를 모니터링하여, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 임피던스 조절부의 임피던스를 조절하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 박막 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 세정 공정 및 연마 공정 등과 같은 다양한 단위 공정들이 반복적으로 수행되어 제조된다. 식각 공정은 식각액을 이용하는 습식 식각 공정과, 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정을 포함한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다.
건식 식각 공정은 공정 챔버 내부에서 수행된다. 공정 챔버 내부로 공정 가스가 공급되고, 공정 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 건식 식각이 진행된다.
그런데, 건식 식각되는 기판의 양이 늘어날수록, 공정 챔버 내의 전기적 특성이 변화될 수 있다. 예를 들어, 반응 부산물(예를 들어, 건식 식각된 폴리머(polymer))가 정전척의 표면에 흡착되거나, 정전척 내부의 각종 레이어(예를 들어, 히터 등)의 물성치가 변화될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 정전척과 기판 사이의 임피던스 변화를 모니터링하여, 공정 조건을 보상하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판을 지지하고, 내부에 설치된 직류 전극을 포함하는 지지 유닛; 상기 직류 전극에 직류 전원을 공급하여, 상기 직류 전극이 정전 방식으로 상기 기판을 고정할 수 있도록 하는 직류 전원 소스; 상기 직류 전원 소스와 상기 직류 전극 사이에 전기적으로 연결된 임피던스 조절부; 및 상기 지지 유닛과 기판 사이의 임피던스 변화를 모니터링하여, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 임피던스 조절부의 임피던스를 조절하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 상기 지지 유닛과 연결되어, 고주파 전원을 제공하는 고주파 전원 소스와, 상기 고주파 전원 소스에 연결된 임피던스 정합 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 모니터링 결과를 기초로, 상기 임피던스 정합 회로의 임피던스를 정합할 수 있다.
상기 임피던스 조절부는 상기 직류 전원 소스와 직렬로 연결된 인덕터와, 상기 직류 전원 소스와 병렬로 연결된 가변 커패시터를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 모니터링 결과를 기초로, 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 모니터링 결과를 기초로 실시간으로 상기 임피던스 조절부의 임피던스를 조절한다.
또는, 상기 컨트롤러는 상기 모니터링 결과를 기초로, 상기 기판 처리 장치의 유지 보수 시점을 안내한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 임피던스 조절부의 예시적 회로도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
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 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 도 1의 임피던스 조절부의 예시적 회로도이다. 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 챔버(100), 지지 유닛(210), 임피던스 조절부(223d), 직류 전원 소스(223a), 컨트롤러(900) 등을 포함한다.
챔버(100)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간이다. 챔버(100)는 진공을 유지할 수 있도록 밀폐 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 챔버(100)는 중공의 육면체 또는 중공의 원기둥, 혹은 그 밖의 형태를 가질 수 있다.
기판(W)의 예로는 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 기판, 평판표시소자를 제조하기 위한 유리 기판 등을 들 수 있다. 기판(W) 처리의 예로는 식각 공정, 화학 기상 증착 공정, 애싱 공정, 세정 공정 등을 들 수 있다. 기판 처리 장치(1)는 CCP(capacitive coupled plasma) 설비, ICP(inductive coupled plasma) 설비, CCP/ICP 복합 설비, 마이크로파 플라즈마(microwave plasma) 설비, 혹은 그 밖의 다양한 플라즈마 기판 처리 장치로 제공될 수 있다.
챔버(100) 내에는 기판(W)을 지지하는 지지 유닛(210)이 배치된다. 지지 유닛(210)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척(electrostatic chuck)일 수 있다. 구체적으로, 지지 유닛(210) 내에는 직류 전극(223)이 형성되어 있다. 직류 전극(223)은 직류 전원 소스(223a)과 전기적으로 연결된다. 직류 전극(223)에 인가된 직류 전류에 의해 직류 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지 유닛(210)에 흡착될 수 있다.
제1 고주파 전원 소스(235a)는 플라즈마의 생성/제어를 위한 바이어스 (bias) 신호를 인가하기 위해, 고주파(Radio Frequency; RF) 전원을 제공한다. 마찬가지로, 제2 고주파 전원 소스(351a)도 플라즈마의 생성/제어를 위한 소스 (source) 신호를 인가하기 위해, 고주파 전원을 제공한다. 제1 고주파 전원 소스(235a) 및 제2 고주파 전원 소스(351a)은 하나 또는 다수의 전원 형태일 수 있다. 또한, 제1 고주파 전원 소스(235a) 및 제2 고주파 전원 소스(351a)은 서로 다른 주파수 및 전력을 갖는 고주파 전원을 공급할 수 있다. 제1 고주파 전원 소스(235a)로부터 고주파 전원을 제공받는 지지 유닛(210)(또는 지지 유닛(210) 내의 전극 또는 몸체)은 바이어스 전극 역할을 한다. 제2 고주파 전원 소스(310a)로부터 고주파 전원을 제공받는 전극(310a)은 소스 전극 역할을 할 수 있다.
제1 고주파 전원 소스(235a) 및 제2 고주파 전원 소스(351a)에 의해 챔버(100) 내에 고주파 에너지가 인가되어, 바이어스 전극과 소스 전극 간의 전위차에 따라 바이어스 전극과 소스 전극 사이에 전기장이 형성되고, 그에 따라 챔버(100) 내에 플라즈마가 발생된다. 한편, 제1 고주파 전원 소스(235a) 및 제2 고주파 전원 소스(351a) 중의 어느 하나는 접지될 수도 있다.
또한, 제1 정합 회로(235d)는 지지 유닛(210)과 제1 고주파 전원 소스(235a) 사이에 구비되어 임피던스를 정합한다. 제1 정합 회로(351d)는 소스 전극(310a)과 제2 고주파 전원 소스(351a) 사이에 구비되어 임피던스를 정합한다.
여기서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서, 직류 전원 소스(223a)와 직류 전극(223) 사이에 임피던스 조절부(223d)가 설치될 수 있다.
임피던스 조절부(223d)의 임피던스는 변경/조절될 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210)과 기판(W) 사이의 임피던스 변화를 모니터링하고, 모니터링 결과(MS)를 기초로 임피던스 조절부(223d)의 임피던스를 조절하기 위한 제어 신호(CS1)를 지지 유닛(210)에 제공한다. 예를 들어, 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210)의 표면으로부터 상태 변화(임피던스 변화)를 직접 측정할 수 있다. 또는, 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210) 내의 직류 전극(223)과 유전판(220)을 연결하는 연결부에서 측정할 수도 있다. 또는 직류 전극(223)과 전기적으로 연결된 부분에서 측정할 수도 있다.
예를 들어, 처리되는 기판(W)의 양이 늘어날수록, 공정 챔버 내의 전기적 특성이 변화될 수 있다. 예를 들어, 반응 부산물(예를 들어, 건식 식각된 폴리머(polymer))가 지지 유닛(210)의 표면에 흡착되거나, 지지 유닛(210) 내부의 각종 레이어(예를 들어, 히터 등)의 물성치가 변화될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 처리되는 기판(W)의 양이 늘어날수록, 공정 챔버 내에서 지지 유닛(210)과 기판(W) 사이의 저항값이 점점 증가함을 알 수 있다. 예를 들어, 첫번째 기판(W)을 처리할 때의 저항값과, 3001번째 기판(W)을 처리할 때의 저항값 차이는 약 0.6 Ω 임을 알 수 있다. 그러나, 종래의 공정 기준/체크 포인트만으로는, 이러한 점진적이고 미세한 변화는 알아내기 어려웠다.
컨트롤러(900)는 모니터링 결과(MS)를 기초로 실시간으로 임피던스 조절부(223d)의 임피던스를 조절할 수 있다. 또는, 일정한 기간을 기준으로 모너터링 결과(MS)를 반영하여, 임피던스 조절부(223d)의 임피던스를 변경할 수 있다. 즉, 이와 같은 방식으로 기판 처리 장치(1)의 사용시간에 따라 변경되는 공정 조건을 보상할 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치(1)의 공정 불량율을 줄일 수 있다.
또한, 컨트롤러(900)는 모니터링 결과(MS)를 기초로, 기판 처리 장치(1)의 유지 보수 시점을 사용자 등에게 안내할 수도 있다. 예를 들어, 장시간 사용된 지지 유닛(210)의 남은 수명을 예측하고 교체 주기를 판단할 수 있다. 또는, 반응 부산물이 흡착된 정도를 고려하여 지지 유닛(210)의 교체/수리/청소 등을 사용자에게 안내할 수 있다. 안내 방식은 시각(디스플레이), 청각(알람) 등 다양한 방식을 이용할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 임피던스 조절부(223d)는 직류 전원 소스(223a)와 직렬로 연결된 인덕터(2232)와, 직류 전원 소스(223a)와 병렬로 연결된 커패시터(2231)를 포함할 수 있다. 또한, 커패시터(2231)는 가변 커패시터일 수 있다. 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210)과 기판(W) 사이의 임피던스 변화를 모니터링하고, 모니터링 결과를 기초로 커패시터(2231)의 커패시턴스를 조절할 수 있다. 도 2에 의해 설명된 임피던스 조절부(223d)의 구성은 예시적인 것에 불과하다. 즉, 설계에 따라서 임피던스 조절부(223d)는 인덕터, 커패시터, 저항의 직렬 또는 병렬로 구성될 수 있으며, 가변되는 성분도 인덕터, 커패시터, 저항 중 적어도 하나일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 3을 이용하여 먼저 설명된 내용은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210)과 기판(W) 사이의 임피던스 변화를 모니터링하고, 모니터링 결과(MS)를 기초로 임피던스 조절부(223d)의 임피던스를 조절하기 위한 제어 신호(CS1)를 제공한다.
뿐만 아니라, 컨트롤러(900)는 모니터링 결과(MS)를 기초로, 추가적으로 제1 정합 회로(235d)의 임피던스를 정합하기 위한 제어 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 또는, 컨트롤러(900)는 모니터링 결과(MS)를 기초로, 추가적으로 제2 정합 회로(351d)의 임피던스를 정합하기 위한 제어 신호(CS3)를 제공할 수 있다.
도 4에서는 컨트롤러(900)가 제1 정합 회로(235d) 및 제2 정합 회로(351d)를 모두 제어하는 것으로 도시하였으나, 이와는 달리, 컨트롤러(900)는 제1 정합 회로(235d) 및 제2 정합 회로(351d) 중 어느 하나만 제어할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 기판 처리 장치의 구체적인 구현 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서는, 건식 식각 장치를 예로 들었다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 건식 식각할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 샤워 헤드(300), 가스 공급 유닛(400)을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(100)의 내부는 밀폐된 형상일 수 있다. 챔버(100)는 금속 재질일 수 있고, 예를 들어, 알루미늄 재질일 수 있다. 또한, 공정 안정성을 위해서, 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.
챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)이 위치할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 지지 유닛(210)을 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 지지 유닛(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 지지 유닛(210)은 유전판(220), 몸체(230), 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 지지 유닛(210)은 기판(W)을 지지할 수 있다.
유전판(220)은 지지 유닛(210)의 상부에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.
유전판(220)은 내부에 직류 전극(223), 히터(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성될 수 있으며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
직류 전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(223a)은 직류 전원 소스일 수 있다. 직류 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 직류 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 직류 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 직류 전극(223)에 인가된 직류 전류에 의해 직류 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.
또한, 임피던스 조절부(223d)는 제1 전원(223a)와 직류 전극(223) 사이에 전기적으로 연결된다. 임피던스 조절부(223d)의 임피던스는 변경/조절될 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210)과 기판(W) 사이의 임피던스 변화를 모니터링하고, 모니터링 결과를 기초로 임피던스 조절부(223d)의 임피던스를 조절한다. 컨트롤러(900)의 동작은 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 것과 같다.
가열 유닛(225)은 직류 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 가열 유닛(225)은 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 유닛(225)과 제2 전원(225a) 사이에는 스위치(225b)가 설치될 수 있다. 가열 유닛(225)은 스위치(225b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 유닛(225)은 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 가열 유닛(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 가열 유닛(225)은 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 본딩 유닛(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가질 수 있으며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)는 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)는 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장될 수 있으며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급될 수 있으며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열을 지지 유닛(210)으로 전달시키는 매질 역할을 한다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원 소스일 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 몸체(230)와 제3 전원(235a) 사이에 제3 스위치(235b)가 배치된다. 제3 스위치(235b)가 온(ON)되는 동안, 몸체(230)는 제3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있고, 몸체(230)는 전극(즉, 바이어스 전극)으로서 역할을 한다. 제1 정합 회로(235d)는 제3 전원(235a)과 몸체(230)(즉, 바이어스 전극) 사이에 배치될 수 있다.
샤워 헤드 유닛(300)는 샤워 헤드(310)와 지지부(330)를 포함한다. 샤워 헤드(310)와 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성된다. 샤워 헤드(310)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(310)의 저면은 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 그 표면이 양극화 처리될 수 있다. 샤워 헤드(310)의 단면은 기판 지지 어셈블리(200)과 동일한 형상과 단면적을 가지도록 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 샤워 헤드(310)는 복수개의 분사홀(311)을 포함한다. 분사홀(311)은 샤워 헤드(310)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다. 샤워 헤드(310)는 금속 재질을 포함한다.
샤워 헤드(310)는 제4 전원(351a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전원(351a)은 고주파 전원 소스일 수 있다. 샤워 헤드(310)는 제4 전원(351a)과 전기적으로 연결되거나 접지되어 전극(즉, 소스 전극)으로서 기능할 수 있다. 제2 정합 회로(351d)는 플라즈마 전력의 반사 손실을 제거하기 위한 임피더스 정합을 시키는 회로로서, 샤워 헤드(310)(즉, 소스 전극)과 제4 전원(351a) 사이에 위치한다.
가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 피더(410), 가스 공급 배관(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함한다. 가스 피더(410)은 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 피더(410)로부터 챔버(100) 내부로 공정 가스가 공급된다.
도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 것과 같이, 컨트롤러(900)는 지지 유닛(210)과 기판(W) 사이의 임피던스 변화를 모니터링하고, 모니터링 결과(MS)를 기초로 임피던스 조절부(223d)의 임피던스를 조절할 수 있다. 또한, 추가적으로, 컨트롤러(900)는 제1 정합 회로(235d) 및/또는 제2 정합 회로(351d)를 제어할 수도 있다.
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.
210: 지지 유닛
223a: 직류 전원 소스
223d: 임피던스 조절부
900: 컨트롤러

Claims (6)

  1. 기판을 지지하고, 유전체로 제공되는 유전판 및 상기 유전판의 내부에 설치된 직류 전극을 포함하는 지지 유닛;
    상기 직류 전극에 직류 전원을 공급하여, 상기 직류 전극이 정전 방식으로 상기 기판을 고정할 수 있도록 하는 직류 전원 소스;
    상기 직류 전원 소스와 상기 직류 전극 사이에 전기적으로 연결된 임피던스 조절부; 및
    상기 지지 유닛과 기판 사이의 임피던스 변화를 모니터링하여, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 임피던스 조절부의 임피던스를 조절하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 직류 전원 소스는 플라즈마의 생성 및 제어를 위한 신호를 인가하는 고주파 전원 소스와 별도로 마련되며, 상기 고주파 전원 소스와 다른 회선을 이용하여 상기 직류 전극에 접속되고,
    상기 임피던스 조절부는,
    상기 직류 전원 소스와 직렬로 연결되는 인덕터; 및
    상기 직류 전원 소스와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 직류 전극과 상기 유전판을 연결하는 부분에서 상기 임피던스 변화를 측정하거나, 또는 상기 직류 전극과 전기적으로 연결된 부분에서 상기 임피던스 변화를 측정하고,
    상기 컨트롤러는 기판 처리 장치의 사용 시간에 따라 변경되는 공정 조건을 보상하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 유닛과 연결되어, 고주파 전원을 제공하는 상기 고주파 전원 소스와,
    상기 고주파 전원 소스에 연결된 임피던스 정합 회로를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 모니터링 결과를 기초로, 상기 임피던스 정합 회로의 임피던스를 정합하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터는 가변 커패시터이며,
    상기 컨트롤러는 상기 모니터링 결과를 기초로, 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 모니터링 결과를 기초로 실시간으로 상기 임피던스 조절부의 임피던스를 조절하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 모니터링 결과를 기초로, 상기 기판 처리 장치의 유지 보수 시점을 안내하는 기판 처리 장치.
KR1020170121484A 2017-09-20 2017-09-20 기판 처리 장치 KR102378780B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170121484A KR102378780B1 (ko) 2017-09-20 2017-09-20 기판 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170121484A KR102378780B1 (ko) 2017-09-20 2017-09-20 기판 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190032969A KR20190032969A (ko) 2019-03-28
KR102378780B1 true KR102378780B1 (ko) 2022-03-24

Family

ID=65908145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170121484A KR102378780B1 (ko) 2017-09-20 2017-09-20 기판 처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102378780B1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW483037B (en) * 2000-03-24 2002-04-11 Hitachi Ltd Semiconductor manufacturing apparatus and method of processing semiconductor wafer using plasma, and wafer voltage probe

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190032969A (ko) 2019-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107919263B (zh) 基板支撑单元、包括其的基板处理装置及其控制方法
TWI622081B (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
KR101676875B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US20080236492A1 (en) Plasma processing apparatus
US20190131115A1 (en) Support unit and substrate treating apparatus including the same
KR101842127B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP7154119B2 (ja) 制御方法及びプラズマ処理装置
US20190088449A1 (en) Substrate treating apparatus and substrate treating method
US11257660B2 (en) Apparatus and method for treating substrate
KR101670457B1 (ko) 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR102404812B1 (ko) 기판 지지 유닛을 구비하는 기판 처리 시스템
KR102323320B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102330281B1 (ko) 정전 척 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
US11676804B2 (en) Apparatus and method for treating substrate
KR101776022B1 (ko) 전력 공급 장치, 그를 이용하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법
KR20170050046A (ko) 전력 공급 장치, 그리고 그를 이용하는 기판 처리 장치
KR102378780B1 (ko) 기판 처리 장치
US11587770B2 (en) Apparatus and method for treating substrate
KR102281888B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20160145865A (ko) 정전 척 및 기판 처리 장치
KR101754562B1 (ko) 플라즈마 발생 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법
KR20150062907A (ko) 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR20200040659A (ko) 기판 지지 어셈블리, 플라즈마 처리 장치, 및 플라즈마 처리 방법
KR101754563B1 (ko) 이온 빔 생성 장치, 그를 이용한 기판 처리 장치, 및 이온 빔 제어 방법
US20200411298A1 (en) Apparatus and method for treating substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant