KR102404472B1 - Substrate processing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 공정 중에 플라즈마가 형성되는 처리공간을 구비하고, 처리공간의 하단 가장자리에 배기구가 형성되는 하우징; 상기 처리공간 내에 구비되며 기판을 지지하는 기판지지부; 상기 하우징의 측벽에 구비되어, 공정 중에 형성된 플라즈마에, 공정 직후에 방사파를 수평방향으로 조사하여 상기 플라즈마에 포함된 파티클을 이온화시키는 방사파 조사부; 및 상기 하우징의 측벽을 따라 구비되어, 상기 이온화된 파티클을 배기구로 유도하는 파티클 유도부를 포함한다.The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate using plasma, wherein the substrate processing apparatus according to the present invention includes a housing having a processing space in which plasma is formed during the process, and an exhaust port is formed at a lower edge of the processing space ; a substrate support unit provided in the processing space to support a substrate; a radiation wave irradiation unit provided on the sidewall of the housing to ionize the particles included in the plasma by horizontally irradiating the radiation wave to the plasma formed during the process immediately after the process; and a particle guide part provided along the sidewall of the housing to guide the ionized particles to the exhaust port.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}Substrate processing equipment {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판을 처리하는 기판처리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate, and more particularly, to a substrate processing apparatus for processing a substrate using plasma.

기판의 처리 공정에는 플라즈마가 이용될 수 있다. 예를 들어, 식각, 증착 또는 드라이 클리닝 공정에 플라즈마가 사용될 수 있다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. Plasma may be used for processing the substrate. For example, plasma may be used for etching, deposition, or dry cleaning processes. Plasma is generated by a very high temperature or strong electric field or RF Electromagnetic Fields. Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, and radicals.

플라즈마를 이용한 드라이 크리닝, 애싱, 또는 식각 공정은 플라즈마에 포함된 이온 또는 라디칼 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다. 한편 공정 중에 발생하는 파티클이 플라즈마 상에 존재할 수 있다. 공정 완료 후 플라즈마 상에 존재하는 파티클은 기판 위로 떨어져 기판불량을 발생시킨다. Dry cleaning, ashing, or etching processes using plasma are performed when ions or radical particles included in plasma collide with a substrate. Meanwhile, particles generated during the process may exist in the plasma. After the process is completed, the particles present in the plasma fall on the substrate and cause substrate defects.

최근에는 음의 전원이 인가되는 전극을 이용하여 양으로 대전된 파티클을 제거하는 기판처리장치도 소개되었다.Recently, a substrate processing apparatus for removing positively charged particles using an electrode to which negative power is applied has also been introduced.

그러나 파티클 중 일부는 중성인 경우도 있고, 플라즈마 형성을 위한 전원이 공급중단되는 경우 양으로 대전된 파티클이 전하와 결합하여 중성화되는 경우도 존재하기 때문에, 음의 전원이 인가되는 전극을 이용하여 파티클을 제거하는 방법은 파티클 제거에 효과적이지 않다. However, some of the particles are neutral in some cases, and when the power supply for plasma formation is interrupted, positively charged particles are combined with electric charges to be neutralized. This method is not effective in removing particles.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 효과적으로 파티클 제거가 가능한 기판처리장치를 제공함에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of effectively removing particles.

본 발명에 따른 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치는, 공정 중에 플라즈마가 형성되는 처리공간을 구비하고, 처리공간의 하단 가장자리에 배기구가 형성되는 하우징; 상기 처리공간 내에 구비되며 기판을 지지하는 기판지지부; 상기 하우징의 측벽에 구비되어, 공정 중에 형성된 플라즈마에, 공정 직후에 방사파를 수평방향으로 조사하여 상기 플라즈마에 포함된 파티클을 이온화시키는 방사파 조사부; 상기 하우징의 측벽을 따라 구비되어, 상기 이온화된 파티클을 배기구로 유도하는 파티클 유도부를 포함한다.A substrate processing apparatus for processing a substrate using plasma according to the present invention includes: a housing having a processing space in which plasma is formed during a process, and an exhaust port formed at a lower edge of the processing space; a substrate support unit provided in the processing space to support a substrate; a radiation wave irradiation unit provided on a sidewall of the housing to ionize particles included in the plasma by horizontally irradiating a radiation wave to the plasma formed during the process in a horizontal direction; It is provided along the side wall of the housing, and includes a particle guide for guiding the ionized particles to the exhaust port.

또한 실시예에 있어서, 상기 방사파는 극자외선(EUV), 엑스선(X-ray), 감마선(γ-ray) 중 어느 하나이다.Also, in an embodiment, the radiation wave is one of extreme ultraviolet (EUV), X-ray, and gamma-ray (γ-ray).

또한 실시예에 있어서, 상기 방사파는 수평방향으로 넓게 퍼지면서 조사되고, 수직방향으로는 퍼지지 않게 조사되며, 상기 방사파는 기판에 직접 조사되지 않는 다.In addition, in an embodiment, the radiation wave is irradiated while spreading widely in the horizontal direction, is irradiated without spreading in the vertical direction, and the radiation wave is not directly irradiated to the substrate.

또한 실시예에 있어서, 상기 방사파 조사부는 상기 하우징의 측벽 둘레를 따라 복수개로 구비될 수 있다.In addition, in an embodiment, the radiation wave irradiator may be provided in plurality along the periphery of the side wall of the housing.

또한 실시예에 있어서, 상기 파티클 유도부는, 음의 직류전원이 인가되는 유도전극을 포함하고, 상기 유도전극은 상기 하우징의 측벽과 전기적으로 절연된 상태로 구비된다.In addition, in an embodiment, the particle inducing unit includes an induction electrode to which a negative DC power is applied, and the induction electrode is provided in a state electrically insulated from the sidewall of the housing.

또한 실시예에 있어서, 상기 방사파 조사부는 상기 하우징의 측벽 둘레를 따라 복수개로 구비된다.In addition, in an embodiment, the radiation wave irradiation unit is provided in plurality along the periphery of the side wall of the housing.

또한 실시예에 있어서, 상기 처리공간은 상부의 제1 플라즈마가 형성되는 상부처리공간 및 하부의 제2 플라즈마가 형성되는 하부처리공간으로 구분되고, 상기 기판지지부는 상기 하부처리공간에 구비되며, 상기 방사파 조사부는 상기 하부처리공간 내 하우징의 측벽에 구비되며, 상기 파티클 유도부는 상기 하부처리공간 내 하우징의 측벽을 따라 구비되며, 상기 상부처리공간 내에 구비되며, 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급홀이 형성되는 상부전극; 상기 상부처리공간과 상기 하부처리공간 사이에 구비되며, 상기 하부처리공간에 제2 가스를 공급하는 제2 가스공급홀과, 상기 상부처리공간에서 형성된 라디칼을 상기 하부처리공간으로 통과시키는 가스관통홀이 형성되는 하부전극; 상기 상부전극 및 상기 기판지지부에 플라즈마 형성을 위한 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함한다.Also in an embodiment, the processing space is divided into an upper processing space in which the upper first plasma is formed and a lower processing space in which the lower second plasma is formed, the substrate support part is provided in the lower processing space, The radiation wave irradiator is provided on a side wall of the housing in the lower processing space, and the particle guide part is provided along the side wall of the housing in the lower processing space, is provided in the upper processing space, and is a first gas supplying a first gas an upper electrode in which a supply hole is formed; A second gas supply hole provided between the upper processing space and the lower processing space for supplying a second gas to the lower processing space, and a gas through hole for passing radicals formed in the upper processing space into the lower processing space a lower electrode formed thereon; It further includes a power supply for supplying power for plasma formation to the upper electrode and the substrate support.

또한 실시예에 있어서, 상기 파티클 유도부 및 상기 방사파 조사부는 상기 전원공급부의 전원제공이 멈추는 때, 턴온된다.Also in an embodiment, the particle induction unit and the radiation wave irradiation unit are turned on when the power supply of the power supply unit stops.

또한 실시예에 있어서, 상기 하부전극의 가장자리에는 상기 배기구를 향해 불활성 기체를 분사하는 불활성 기체 분사홀이 구비된다.In addition, in an embodiment, an inert gas injection hole for injecting an inert gas toward the exhaust port is provided at an edge of the lower electrode.

또한 실시예에 있어서, 상기 기판지지부에는 공정직후 양의 직류전원이 인가된다.In addition, in an embodiment, a positive DC power is applied to the substrate support part immediately after the process.

본 발명에 따르면, 방사파 조사부에서 방사되는 방사파를 파티클에 조사하여 이온화 시키고 피티클 유도부에 음전압을 인가하여 파티클 제거가 가능하다.According to the present invention, it is possible to ionize a particle by irradiating a radiation wave emitted from the radiation wave irradiating unit, and then applying a negative voltage to the particle inducing unit to remove the particle.

또한 본 발명에 따르면, 방사파 조사부 및 파티클 유도부는 공정 직후에 턴온되므로, 공정 중 이온분포와 이온에너지분포에 영향을 주지 않으므로 공정에 영향을 주지 않을 수 있다. In addition, according to the present invention, since the radiation wave irradiation unit and the particle inducing unit are turned on immediately after the process, the ion distribution and ion energy distribution during the process are not affected, and thus the process may not be affected.

또한 같은 공정 간 또는 서로 다른 공정 간 파티클 제거를 위해 레시피 상에 삽입되었던 퍼지스텝 및 펌프스텝의 시간을 단축시킬 수 있다. In addition, it is possible to shorten the time of the purge step and the pump step inserted into the recipe to remove particles between the same process or between different processes.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 파티클이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시된 방사파 조사부와 파티클 유도부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3b는 도 1에 도시된 방사파 조사부와 파티클 유도부를 설명하기 위한 단면도이다. 1A and 1B are diagrams illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a process in which particles are generated.
FIG. 3A is a plan view for explaining the radiation wave irradiator and the particle guiding unit shown in FIG. 1 , and FIG. 3B is a cross-sectional view for explaining the radiation wave irradiator and the particle guiding part shown in FIG. 1 .

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 기판처리장치는, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치이다. 식각공정, 세정공정 등에 적용될 수 있다.Hereinafter, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 . A substrate processing apparatus of the present invention is a substrate processing apparatus that processes a substrate using plasma. It can be applied to an etching process, a cleaning process, and the like.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 도시한 도면이다.1A and 1B are diagrams illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

구체적으로 도 1a는 라디칼 공정 진행 시 기판처리장치의 상태를 도시한 도면이고, 도 1b는 이온 공정 진행 시 기판처리장치의 상태를 도시한 도면이다.Specifically, FIG. 1A is a diagram illustrating a state of the substrate processing apparatus during a radical process, and FIG. 1B is a diagram illustrating a state of the substrate processing apparatus during an ion process.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 기판처리장치(100)는, 하우징(110), 상부전극(120), 하부전극(130), 기판지지부(140), 전원제공부(150), 배기부(160), 방사파 조사부(170), 파티클 수집전극(180)을 포함한다.1A and 1B , the substrate processing apparatus 100 includes a housing 110 , an upper electrode 120 , a lower electrode 130 , a substrate support unit 140 , a power supply unit 150 , and an exhaust unit ( 160 ), a radiation wave irradiator 170 , and a particle collecting electrode 180 .

하우징(110)은 내부에 플라즈마가 형성되는 처리공간(113)을 구비한다. 처리공간의 하단 가장자리에는 배기구(170)가 구비된다. 배기구(170)은 챔버 내부를 감압하며, 파티클을 배출하는 기능을 수행한다.The housing 110 includes a processing space 113 in which plasma is formed. An exhaust port 170 is provided at the lower edge of the processing space. The exhaust port 170 depressurizes the inside of the chamber, and performs a function of discharging particles.

처리공간(113)은 제1 플라즈마(Plasma1)가 형성되는 상부 처리공간(111)과, 상부 처리공간(111)의 하부에 구비되어 제2 플라즈마(Plasma2)가 형성되는 하부 처리공간(112)을 포함한다. The processing space 113 includes an upper processing space 111 in which the first plasma Plasma1 is formed, and a lower processing space 112 in the lower portion of the upper processing space 111 in which the second plasma Plasma2 is formed. include

상부 처리공간(111)의 상부에는 상부전극(120)이 구비되고, 상부 처리공간(111)과 하부 처리공간(112) 사이에는 하부전극(120)이 구비된다. 하부 처리공간(112)의 하부에는 기판을 지지하는 기판지지부(140)가 구비된다. An upper electrode 120 is provided on an upper portion of the upper processing space 111 , and a lower electrode 120 is provided between the upper processing space 111 and the lower processing space 112 . A substrate support unit 140 supporting a substrate is provided at a lower portion of the lower processing space 112 .

라디칼 공정 시 상부전극(120)에 전원이 인가되면, 상부전극(120)과 하부전극(130)에 의해 상부 처리공간(111)에 제1 플라즈마(Plasma1)가 형성된다. When power is applied to the upper electrode 120 during the radical process, a first plasma Plasma1 is formed in the upper processing space 111 by the upper electrode 120 and the lower electrode 130 .

그리고 이온 공정 시 기판지지부(140)에 전원이 인가되면, 기판지지부(140)와 하부전극(130)에 의해 하부 처리공간(112)에 제2 플라즈마(Plasma2)가 형성된다.And when power is applied to the substrate support 140 during the ion process, a second plasma Plasma2 is formed in the lower processing space 112 by the substrate support 140 and the lower electrode 130 .

상부전극(120)은 상부 처리공간(111) 내에 샤워헤드 형태로 구비되며, 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급홀(121)을 구비한다. The upper electrode 120 is provided in the form of a shower head in the upper processing space 111 and has a first gas supply hole 121 for supplying a first gas.

제1 가스공급홀(121)은 외부의 제1 가스공급원(미도시)으로부터 제공되는 제1 가스(g1)를 상부 처리공간(111) 내로 공급한다. 제1 가스(g1)은 공정가스일 수 있다.The first gas supply hole 121 supplies the first gas g1 provided from an external first gas supply source (not shown) into the upper processing space 111 . The first gas g1 may be a process gas.

하부전극(130)은 상부처리공간(111)과 하부처리공간(112) 사이에 구비된다. 하부전극(130)은 하부처리공간(112)에 제2 가스(g2)를 공급하는 제2 가스공급홀(131)과, 상부처리공간(111)에서 형성된 라디칼을 하부처리공간(112)으로 통과시키는 가스관통홀(132)과, 가장자리에 구비되며 배기구를 향해 불활성 기체를 분사하는 불활성기체 분사홀(133)을 구비한다.The lower electrode 130 is provided between the upper processing space 111 and the lower processing space 112 . The lower electrode 130 passes through the second gas supply hole 131 for supplying the second gas g2 to the lower processing space 112 and radicals formed in the upper processing space 111 into the lower processing space 112 . It has a gas through hole 132 and an inert gas injection hole 133 that is provided at the edge and injects an inert gas toward the exhaust port.

제2 가스공급홀(131)은 외부의 제2 가스공급원(미도시)으로부터 제공되는 제2 가스(g2)를 하부 처리공간(112) 내로 공급한다. 라디칼 공정에서 제2 가스(g2)는 반응가스이며, 이온 공정에서 제2 가스(g2)는 공정가스와 반응가스를 포함하는 가스일 수 있다.The second gas supply hole 131 supplies the second gas g2 provided from an external second gas supply source (not shown) into the lower processing space 112 . In the radical process, the second gas g2 may be a reactive gas, and in the ion process, the second gas g2 may be a gas including a process gas and a reactive gas.

가스관통홀(132)은 상부 처리공간(111) 내에 형성되는 제1 플라즈마(Plasma1)에서 생성되는 라디칼을 하부 처리공간(112)로 통과시킨다. 가스관통홀(132)은 라디칼 이외의 이온의 통과를 차단한다. The gas through hole 132 allows radicals generated in the first plasma Plasma1 formed in the upper processing space 111 to pass through to the lower processing space 112 . The gas through hole 132 blocks the passage of ions other than radicals.

불활성기체 분사홀(133)은 하부전극(130)의 가장자리 둘레를 따라 구비되어, 불활성 기체를 배기구를 향해 분사한다. 불활성기체는 하우징(110)의 측벽에 위치하는 파티클을 배기구로 밀어냄으로써, 파티클의 역류를 방지하고, 파티클의 배출을 용이하게 한다.The inert gas injection hole 133 is provided along the edge of the lower electrode 130 to inject the inert gas toward the exhaust port. The inert gas pushes the particles located on the side wall of the housing 110 to the exhaust port, thereby preventing the backflow of the particles and facilitating the discharging of the particles.

기판지지부(140)는 처리공간(113) 내에 구비되며, 기판을 지지한다.The substrate support unit 140 is provided in the processing space 113 and supports the substrate.

구체적으로 기판지지부(140)는 하부 플라즈마 처리공간(112)의 하부에 구비된다. 기판지지부(140)는 내부에 히터를 구비하는 정전척(미도시)으로 구성될 수 있다. 정전척(미도시)은 기판을 지지하며, 기판을 공정에 적합한 온도로 가열할 수 있다. Specifically, the substrate support 140 is provided under the lower plasma processing space 112 . The substrate support 140 may include an electrostatic chuck (not shown) having a heater therein. The electrostatic chuck (not shown) supports the substrate and may heat the substrate to a temperature suitable for the process.

한편 기판지지부(140)에는 공정직후에 양의 직류전원(150e)이 인가될 수 있다. 양의 직류전원이 인가된 기판지지부(140)는 기판 상에 부유하는 양으로 대전된 파티클들을 밀어내어 기판 상에 양으로 대전된 파티클이 안착되는 것을 방지할 수 있다. Meanwhile, a positive DC power source 150e may be applied to the substrate support unit 140 immediately after the process. The substrate support 140 to which the positive DC power is applied pushes out the positively charged particles floating on the substrate to prevent the positively charged particles from being seated on the substrate.

전원공급부(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)는 상부전극(120), 기판지지부(140), 파티클 유도부(180)에 전원을 공급한다. The power supply units 150a, 150b, 150c, 150d, and 150e supply power to the upper electrode 120 , the substrate support unit 140 , and the particle induction unit 180 .

제1 내지 제3 전원공급부(150a, 150b, 150c)는 플라즈마 형성을 위해 전원을 공급하는 전원공급부이다.The first to third power supply units 150a, 150b, and 150c are power supply units for supplying power for plasma formation.

제1 전원공급부(150a)는 라디칼 공정 시 상부전극(120)에 RF전원을 위상조정부(151a)를 거쳐 공급한다. 그리고 제2 전원공급부(150b) 및 제3 전원공급부(150c)는 이온 공정 시 기판지지부(140)에 필터(152)를 거쳐 각각 RF전원, DC전원을 공급한다. 이때 제2 전원공급부(150b) 및 필터(152) 사이에는 위상조정부(151b)가 구비된다.The first power supply unit 150a supplies RF power to the upper electrode 120 through the phase adjustment unit 151a during the radical process. In addition, the second power supply unit 150b and the third power supply unit 150c supply RF power and DC power to the substrate support unit 140 through the filter 152 during the ion process, respectively. At this time, a phase adjustment unit 151b is provided between the second power supply unit 150b and the filter 152 .

제4 전원공급부(150d)는 공정직후 파티클 유도부(180)에 음의 직류전원을 공급한다. 제4 전원공급부(150d)는 공정이 완료되어 플라즈마 형성을 위한 전원공급부의 전원공급이 모두 중단되는 시점에 파티클 유도부(180)에 전원을 공급한다. The fourth power supply unit 150d supplies negative DC power to the particle induction unit 180 immediately after the process. The fourth power supply unit 150d supplies power to the particle induction unit 180 when the process is completed and the power supply of the power supply unit for plasma formation is all stopped.

제5 전원공급부(150e)는 공정직후 기판지지부(140)에 양의 직류전원을 공급한다. 제5 전원공급부(150e)는 공정이 완료되어 플라즈마 형성을 위한 전원공급부의 전원공급이 모두 중단되는 시점에 기판지지부(140)에 양의 직류전원을 공급한다. 이에 따라 공정이 완료되는 시점에 양으로 대전된 파티클이 기판 상에 부착되지 않게 할 수 있다. The fifth power supply unit 150e supplies positive DC power to the substrate support unit 140 immediately after the process. The fifth power supply unit 150e supplies positive DC power to the substrate support unit 140 when the process is completed and the power supply of the power supply unit for plasma formation is all stopped. Accordingly, it is possible to prevent positively charged particles from adhering to the substrate when the process is completed.

도 1a의 라디칼 공정의 경우, 상부 처리공간(111) 내에 제1 가스(g1)가 주입되고, 상부전극(120)에 RF전원이 인가되면, 상부 처리공간(111) 내의 플라즈마로부터 생성된 라디칼 이온이 가스관통홀(132)를 통과하여 하부 처리공간(112)으로 이동한다. 하부 처리공간(112) 내에 주입되는 제2 가스(g2)와 라디칼 이온이 화학적으로 반응하여 에천트(etchant)가 형성되며, 에천트는 기판을 식각한다. 이때 제1 가스(g1)은 공정가스이고, 제2 가스(g2)는 반응가스이다.In the case of the radical process of FIG. 1A , when the first gas g1 is injected into the upper processing space 111 and RF power is applied to the upper electrode 120 , radical ions generated from plasma in the upper processing space 111 . It passes through the gas through hole 132 and moves to the lower processing space 112 . The second gas g2 injected into the lower processing space 112 chemically reacts with radical ions to form an etchant, which etches the substrate. In this case, the first gas g1 is a process gas, and the second gas g2 is a reaction gas.

도 1b의 이온 공정의 경우, 하부 처리공간(112) 내에 제2 가스(g2)가 주입된다. 이때 제2 가스(g2)는 공정가스와 반응가스를 포함한다. 기판지지부(140)에 RF전원이 인가되면 하부 처리공간(112) 내에 플라즈마가 형성되고, 플라즈마에서 발생되는 이온은 기판으로 제공되어 기판을 식각한다.In the case of the ion process of FIG. 1B , the second gas g2 is injected into the lower processing space 112 . In this case, the second gas g2 includes a process gas and a reaction gas. When RF power is applied to the substrate support 140 , plasma is formed in the lower processing space 112 , and ions generated from the plasma are provided to the substrate to etch the substrate.

이하 방사파 조사부(170) 및 파티클 유도부(180)에 대한 설명을 하기 전에 챔버 내에 파티클이 형성되는 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a process in which particles are formed in the chamber will be described before a description of the radiation wave irradiator 170 and the particle guide unit 180 is given.

도 2는 파티클이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a process in which particles are generated.

구체적으로 도 2의 (a)는 도 1a에서 점선박스로 표시된 s1 부분에서의 파티클이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 2의 (b)는 도 1b에서 점선박스로 표시된 s2 부분에서의 파티클이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.Specifically, FIG. 2(a) is a diagram for explaining a process in which particles are generated in part s1 indicated by a dotted line box in FIG. 1A, and FIG. 2(b) is a diagram in FIG. It is a diagram for explaining a process in which particles are generated.

도 2의 (a)와 같이, 라디칼 공정에서는 에천트(NH4 등)와 기판 막질(SiO2, Si3N4 등)이 화학반응에 의해 생성된 부산물((NH4)2SiF6 등)이 기판지지부(140)의 온도에 의한 열분해(2NH3+2HF+SiF4)가 된다. 한편 일부 부산물은 완전 분해되지 않고, 기판 근처 또는 챔버 하부 내에 존재하여 공정 후 기판 표면에 부착되어 파티클이 될 수 있다. As shown in (a) of Figure 2, in the radical process, an etchant (NH 4 , etc.) and a substrate film material (SiO 2 , Si 3 N 4 , etc.) are by-products ((NH 4 ) 2 SiF 6 etc.) Thermal decomposition (2NH 3 +2HF+SiF 4 ) is caused by the temperature of the substrate support unit 140 . On the other hand, some by-products are not completely decomposed, but exist near the substrate or in the lower part of the chamber, and may adhere to the surface of the substrate after processing to become particles.

또한 도 2의 (b)와 같이, 이온 공정에서 기판 표면과 챔버 벽에 충돌하면서 비산되는 파티클이 양으로 대전되어 플라즈마에 존재한다. 플라즈마를 형성하기 위한 전압의 공급이 중단되면, 양으로 대전된 파티클은 전하와 재결합하여 중성화되고, 중성화된 파티클은 기판 표면에 부착될 수 있다.Also, as shown in FIG. 2(b), in the ion process, particles scattered while colliding with the substrate surface and chamber wall are positively charged and exist in the plasma. When the supply of the voltage for forming plasma is stopped, the positively charged particles are neutralized by recombination with the electric charges, and the neutralized particles may be attached to the surface of the substrate.

상기와 같은 파티클을 제거하기 위해, 본 발명은 방사파 조사부(170)와 파티클 유도부(180)를 구비한다.In order to remove the particles as described above, the present invention includes a radiation wave irradiation unit 170 and a particle guide unit 180 .

도 3a는 도 1에 도시된 방사파 조사부와 파티클 유도부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3b는 도 1에 도시된 방사파 조사부와 파티클 유도부를 설명하기 위한 단면도이다. FIG. 3A is a plan view illustrating the radiation wave irradiator and the particle guide unit shown in FIG. 1 , and FIG. 3B is a cross-sectional view for explaining the radiation wave irradiation unit and the particle guide unit shown in FIG. 1 .

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 방사파 조사부(170)는 하우징(110)의 측벽에 구비되어, 공정 중에 형성된 플라즈마에, 공정 직후에 방사파를 수평방향으로 조사하여, 플라즈마에 포함된 파티클을 이온화시킨다.3A and 3B, the radiation wave irradiator 170 is provided on the sidewall of the housing 110 and horizontally irradiates the radiation wave to the plasma formed during the process in the horizontal direction immediately after the process, so that the particles included in the plasma are exposed. ionize.

구체적으로, 방사파 조사부(170)은 하부 플라즈마 처리공간(112) 내의 하우징(110)의 측벽에 구비된다. 이외에도 방사파 조사부(170)는 하우징(110)의 측벽 둘레를 따라 복수로 구비될 수도 있다.Specifically, the radiation wave irradiation unit 170 is provided on the sidewall of the housing 110 in the lower plasma processing space 112 . In addition, a plurality of radiation wave irradiation units 170 may be provided along the periphery of the sidewall of the housing 110 .

방사파 조사부(170)는, 공정 중 기판지지부(150)의 상부에 형성되는 플라즈마에, 공정직후 수평방향으로 방사파를 조사한다. The radiation wave irradiator 170 irradiates a radiation wave to the plasma formed on the substrate support 150 during the process in the horizontal direction immediately after the process.

방사파는 플라즈마에 의해 기판(W) 상부에 떠있는 파티클에 에너지를 공급하고, 파티클을 이온화 상태 즉, 대전상태로 만든다.The radiation wave supplies energy to the particles floating on the substrate W by plasma, and makes the particles ionized, that is, charged.

방사파는 극자외선(EUV), 엑스선(X-ray), 감마선(γ-ray) 중 어느 하나이다.The radiation wave is any one of extreme ultraviolet (EUV), X-ray, and gamma-ray (γ-ray).

방사파 조사부(170)에서 조사되는 방사파는 수평방향으로 만큼 퍼지면서 조사되며, 수직방향으로는 퍼지지 않는 상태로 조사된다. 즉 방사파 조사부(170)에서 조사되는 방사파의 조사각은 기판지지부(140)의 상부에 지지된 기판의 상부의 전면적을 커버할 수 있을 정도로 θ도 만큼 수평방향으로 퍼지면서 조사된다. 그리고 방사파 조사부(170)에서 조사되는 방사파는 기판보다 높은 위치인 플라즈마가 형성되는 부분에만 조사되며, 기판지지부(140) 상부에 지지된 기판에 직접적으로 조사되지 않는다. 따라서 방사파에 의해 기판 손상이 방지된다. The radiation wave irradiated from the radiation wave irradiation unit 170 is irradiated while spreading as much in the horizontal direction, and is irradiated in a state that does not spread in the vertical direction. That is, the irradiation angle of the radiation wave irradiated from the radiation wave irradiation unit 170 is irradiated while spreading in the horizontal direction by θ degree enough to cover the entire area of the upper portion of the substrate supported on the substrate support unit 140 . In addition, the radiation wave irradiated from the radiation wave irradiator 170 is irradiated only to the portion where the plasma is formed, which is higher than the substrate, and is not directly irradiated to the substrate supported on the substrate supporter 140 . Therefore, damage to the substrate by the radiation wave is prevented.

파티클 수집부(180)는 방사파에 의해 대전된 파티클을 하우징(110)의 측벽으로 유도한다. 하우징(110)의 측벽으로 유도된 파티클은 배기구(160)에 의해 배출된다. The particle collecting unit 180 guides the particles charged by the radiation wave to the sidewall of the housing 110 . The particles guided to the side wall of the housing 110 are discharged by the exhaust port 160 .

파티클 유도부(180)는 음의 직류전원(150d)이 인가되는 유도전극(181)과 유도전극(181)을 하우징(110)으로부터 절연시키는 절연체(182)를 포함한다.The particle induction unit 180 includes an induction electrode 181 to which a negative DC power source 150d is applied and an insulator 182 insulating the induction electrode 181 from the housing 110 .

파티클 유도부(180)는 하우징의 측벽을 따라 구비되며, 이온화된 파티클을 배기구로 유도한다. 구체적으로 하부 플라즈마 처리공간(112) 내에서 파티클 유도부(180)를 구성하는 유도전극(181)이 하우징(110)의 측벽을 따라 구비될 수 있다. The particle guide unit 180 is provided along the sidewall of the housing, and guides the ionized particles to the exhaust port. Specifically, the induction electrode 181 constituting the particle induction unit 180 in the lower plasma processing space 112 may be provided along the sidewall of the housing 110 .

절연체(182)는 음의 직류전원이 인가되는 유도전극(181)을 하우징(110)으로부터 절연시킨다. 따라서 유도전극(181)과 측벽 사이에 구비된다. The insulator 182 insulates the induction electrode 181 to which the negative DC power is applied from the housing 110 . Accordingly, it is provided between the induction electrode 181 and the sidewall.

방사파 조사부(170) 및 파티클 수집전극(180)은 공정이 완료되어 전원부의 전원제공을 중단할 때 턴온(turn-on)되고, 전원부(150)가 전원을 제공하는 중일 때에는 턴오프(turn-off) 상태를 유지한다. The radiation wave irradiator 170 and the particle collection electrode 180 are turned on when the process is completed and the power supply stops providing power, and is turned off when the power supply 150 is providing power. off) remains in the state.

구체적으로 전원부의 전원공급이 중단되는 시점에 방사파 조사부 및 파티클 유도부가 턴온(turn on)되거나 또는 전원부의 전원공급이 중단된 후 전극에 인가되는 전압이 완전히 없어진 때에 방사파 조사부 및 파티클 유도부가 턴온(turn on)될 수 있다. Specifically, the radiation wave irradiator and the particle inducing unit are turned on when the radiation wave irradiator and the particle inducing unit are turned on at the time when the power supply of the power supply is stopped, or when the voltage applied to the electrodes completely disappears after the power supply of the power supply is stopped It can be turned on.

즉, 전원공급이 이루어지는 상태에서는 이온화된 파티클이 재결합되지 않기 때문에 전원공급이 이루어지는 시점에 방사파 조사부(170) 및 파티클 유도부(180)가 턴온되어 이온화된 파티클의 재결합을 방지할 수 있다. 또한 그 외 부산물도 방사파에 의해 에너지를 얻고 이온화되어 배출될 수 있다. That is, since the ionized particles do not recombine in a state in which the power is supplied, the radiation wave irradiator 170 and the particle inducing unit 180 are turned on at the time when the power is supplied to prevent recombination of the ionized particles. In addition, other by-products may also be ionized and discharged by obtaining energy by the radiation wave.

한편, 방사파 조사부(170) 및 파티클 유도부(180)는 공정 진행 중 턴오프 상태를 유지한다. 파티클 유도부(180)는 챔버 상부벽에는 구비되지 않고, 챔버 측벽에만 구비되므로, 파티클 유도부(180)가 오프되더라도 챔버 상부벽에서 파티클이 떨어질 수 없다. Meanwhile, the radiation wave irradiator 170 and the particle inducing unit 180 maintain a turned-off state during the process. Since the particle guide unit 180 is not provided on the upper wall of the chamber, but only on the side wall of the chamber, particles cannot fall from the upper wall of the chamber even when the particle guide unit 180 is turned off.

그리고 방사파 조사부(170) 및 파티클 유도부(180)이 턴온될 때, 제5 전압공급원(150e)이 기판지지부(140)에 양의 전원을 공급할 수 있다. 이 경우, 양으로 대전된 파티클이 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있다. And when the radiation wave irradiator 170 and the particle inducing unit 180 are turned on, the fifth voltage supply source 150e may supply positive power to the substrate support unit 140 . In this case, it is possible to prevent positively charged particles from adhering to the substrate.

본 발명에 따르면, 방사파 조사부에서 방사되는 방사파를 중성particle에 조사하여 이온화 시키고 피티클유도부에 음전압을 인가하여 파티클 제거가 가능하다.According to the present invention, it is possible to ionize the radiation wave emitted from the radiation wave irradiation unit by irradiating it to the neutral particle and to apply a negative voltage to the particle induction unit to remove the particles.

또한 본 발명에 따르면, 방사파 조사부 및 파티클 유도부는 공정 직후에 턴온되므로, 공정 중 이온분포와 이온에너지분포에 영향을 주지 않으므로 공정에 영향을 주지 않을 수 있다. In addition, according to the present invention, since the radiation wave irradiation unit and the particle inducing unit are turned on immediately after the process, the ion distribution and ion energy distribution during the process are not affected, and thus the process may not be affected.

또한 같은 공정 간 또는 서로 다른 공정 간 파티클 제거를 위해 레시피 상에 삽입되었던 퍼지스텝 및 펌프스텝의 시간을 단축시킬 수 있다. In addition, it is possible to shorten the time of the purge step and the pump step inserted into the recipe to remove particles between the same process or between different processes.

100: 기판처리장치 110: 하우징
111: 상부 처리공간 112: 하부 처리공간
113: 처리공간 120: 상부전극
121: 제1 가스공급홀 130: 하부전극
131: 제2 가스공급홀 132: 가스관통홀
133: 불활성기체 분사홀 140: 기판지지부
150a, 150b, 150c, 150d 150e: 전원공급부
170: 방사파 조사부 180: 파티클 유도부
181: 유도전극 182: 절연체100: substrate processing apparatus 110: housing
111: upper processing space 112: lower processing space
113: processing space 120: upper electrode
121: first gas supply hole 130: lower electrode
131: second gas supply hole 132: gas through hole
133: inert gas injection hole 140: substrate support
150a, 150b, 150c, 150d 150e: Power supply
170: radiation wave irradiation unit 180: particle inducing unit
181: induction electrode 182: insulator

Claims (9)

플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치에 있어서,
공정 중에 플라즈마가 형성되는 처리공간을 구비하고, 처리공간의 하단 가장자리에 배기구가 형성되는 하우징;
상기 처리공간 내에 구비되며 기판을 지지하는 기판지지부;
공정 중에 형성된 플라즈마에, 공정이 완료된 후에 방사파를 조사하여 상기 플라즈마에 포함된 파티클을 이온화시키는 방사파 조사부; 및
상기 이온화된 파티클을 상기 배기구로 유도하는 파티클 유도부를 포함하고,
상기 방사파는 기판에 직접 조사되지 않는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.In the substrate processing apparatus for processing a substrate using plasma,
a housing having a processing space in which plasma is formed during a process and having an exhaust port formed at a lower edge of the processing space;
a substrate support unit provided in the processing space to support a substrate;
a radiation wave irradiator for ionizing particles included in the plasma by irradiating radiation waves to the plasma formed during the process after the process is completed; and
and a particle inducing part for guiding the ionized particles to the exhaust port,
The substrate processing apparatus, characterized in that the radiation wave is not directly irradiated to the substrate. 제1항에 있어서,
상기 방사파 조사부는 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치According to claim 1,
The substrate processing apparatus, characterized in that provided with a plurality of the radiation wave irradiator 제1항에 있어서,
상기 방사파는 극자외선(EUV), 엑스선(X-ray), 감마선(γ-ray) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.According to claim 1,
The radiation wave is a substrate processing apparatus, characterized in that any one of extreme ultraviolet (EUV), X-ray (X-ray), gamma-ray (γ-ray). 제1항에 있어서,
상기 파티클 유도부는,
음의 직류전원이 인가되는 유도전극을 포함하고, 상기 유도전극은 상기 하우징의 측벽과 전기적으로 절연된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.According to claim 1,
The particle inducing unit,
A substrate processing apparatus comprising an induction electrode to which a negative DC power is applied, wherein the induction electrode is electrically insulated from a sidewall of the housing. 제2항에 있어서,
상기 복수의 방사파 조사부는 상기 하우징의 측벽 둘레를 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.3. The method of claim 2,
The substrate processing apparatus, characterized in that the plurality of radiation wave irradiation units are provided along the periphery of the side wall of the housing. 제1항에 있어서,
상기 처리공간은 상부의 제1 플라즈마가 형성되는 상부처리공간 및 하부의 제2 플라즈마가 형성되는 하부처리공간으로 구분되고, 상기 기판지지부는 상기 하부처리공간에 구비되며, 상기 방사파 조사부는 상기 하부처리공간 내 하우징의 측벽에 구비되며, 상기 파티클 유도부는 상기 하부처리공간 내 하우징의 측벽을 따라 구비되며,
상기 상부처리공간 내에 구비되며, 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급홀이 형성되는 상부전극;
상기 상부처리공간과 상기 하부처리공간 사이에 구비되며, 상기 하부처리공간에 제2 가스를 공급하는 제2 가스공급홀과, 상기 상부처리공간에서 형성된 라디칼을 상기 하부처리공간으로 통과시키는 가스관통홀이 형성되는 하부전극;
상기 상부전극 및 상기 기판지지부에 플라즈마 형성을 위한 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.According to claim 1,
The processing space is divided into an upper processing space in which an upper first plasma is formed and a lower processing space in which a lower second plasma is formed, the substrate support part is provided in the lower processing space, and the radiation wave irradiation part is the lower part It is provided on the side wall of the housing in the processing space, and the particle guide part is provided along the side wall of the housing in the lower processing space,
an upper electrode provided in the upper processing space and having a first gas supply hole for supplying a first gas;
A second gas supply hole provided between the upper processing space and the lower processing space for supplying a second gas to the lower processing space, and a gas through hole for passing radicals formed in the upper processing space into the lower processing space a lower electrode formed thereon;
The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a power supply unit supplying power for plasma formation to the upper electrode and the substrate support unit. 제6항에 있어서,
상기 파티클 유도부 및 상기 방사파 조사부는
상기 전원공급부의 전원제공이 멈추는 때, 턴온되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.7. The method of claim 6,
The particle inducing unit and the radiation wave irradiation unit
Substrate processing apparatus, characterized in that turned on when the power supply of the power supply is stopped. 제7항에 있어서,
상기 하부전극의 가장자리에는 상기 배기구를 향해 불활성 기체를 분사하는 불활성 기체 분사홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.8. The method of claim 7,
An inert gas injection hole for injecting an inert gas toward the exhaust port is provided at an edge of the lower electrode. 제1항에 있어서,
상기 기판지지부에는 공정이 완료된 후에 양의 직류전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method of claim 1,
A substrate processing apparatus, characterized in that a positive DC power is applied to the substrate support part after the process is completed.
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