KR20070118482A - Plasma processing apparatus and method for treating semiconductor substrates using the same - Google Patents

Plasma processing apparatus and method for treating semiconductor substrates using the same Download PDF

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KR20070118482A
KR20070118482A KR1020060052669A KR20060052669A KR20070118482A KR 20070118482 A KR20070118482 A KR 20070118482A KR 1020060052669 A KR1020060052669 A KR 1020060052669A KR 20060052669 A KR20060052669 A KR 20060052669A KR 20070118482 A KR20070118482 A KR 20070118482A
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김형준
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세메스 주식회사
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Abstract

A plasma processing apparatus and a method for treating a semiconductor substrate using the same are provided to enhance efficiency thereof by performing simultaneously a byproduct discharging process and a plasma leakage preventing process. A process chamber is formed to perform a plasma treatment process. An upper electrode(200) is formed at an upper part within the process chamber. A lower electrode(100) is installed opposite to the upper electrode within the process chamber. A plurality of exhaust members(320,340) are arranged around the lower electrode and includes a path for discharging byproducts within the process chamber. The exhaust members are arranged opposite to each other. Shapes or arrangements of paths formed at the adjacent exhaust members are different from each other. At least one of the exhaust members is ring shape typed a plate member and has a plurality of through holes.

Description

플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES USING THE SAME}Plasma processing apparatus and substrate processing method using the same {PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES USING THE SAME}

도 1은 일반적인 배플 플레이트의 일 예를 도시해 보인 사시도,1 is a perspective view showing an example of a typical baffle plate,

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 A 부분을 확대 도시해 보인 사시도와 평면도,2A and 2B are an enlarged perspective view and a plan view of a portion A of FIG. 1, respectively;

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도,3 is a schematic configuration diagram showing an example of a plasma processing apparatus according to the present invention;

도 4는 도 3에 도시된 제 1 배기 부재의 개략적 사시도,FIG. 4 is a schematic perspective view of the first exhaust member shown in FIG. 3;

도 5는 도 4의 B-B'선에 따른 개략적 단면도,5 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 4;

도 6은 도 3에 도시된 제 2 배기 부재의 개략적 사시도,FIG. 6 is a schematic perspective view of the second exhaust member shown in FIG. 3;

도 7a는 도 6의 C-C'선에 따른 개략적 단면도,FIG. 7A is a schematic cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 6;

도 7b는 도 6의 D-D'선에 따른 개략적 단면도이다.FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line D-D 'of FIG. 6.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 공정 챔버 20 : 플라즈마 처리 공간10 process chamber 20 plasma processing space

30 : 배기 공간 100 : 하부 전극30: exhaust space 100: lower electrode

200 : 상부 전극 320 : 제 1 배기 부재200: upper electrode 320: first exhaust member

326 : 통공 340 : 제 2 배기 부재326: through-hole 340: second exhaust member

346 : 슬롯 347 : 경사면346: slot 347: slope

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and method, and more particularly, to a plasma processing apparatus for processing a substrate using a plasma and a substrate processing method using the same.

일반적으로, 플라즈마(Plasma)는 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.In general, plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, and plasma is generated by a very high temperature, a strong electric field, or high frequency electromagnetic fields (RF Electromagnetic Fields).

특히, 글로우 방전(Glow Discharge)에 의한 플라즈마 생성은 직류나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유 전자에 의해 이루어지는데, 여기된 자유 전자는 가스 분자와 충돌하여 이온, 라디칼, 전자 등과 같은 활성종(Active Species)을 생성한다. 그리고, 이와 같은 활성종은 물리 혹은 화학적으로 물질의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이 활성종에 의해 물질의 표면 특성을 변화시키는 것을 플라즈마 표면 처리라고 한다.Particularly, plasma generation by glow discharge is performed by free electrons excited by direct current or high frequency electromagnetic field, and the excited free electrons collide with gas molecules to generate active species such as ions, radicals and electrons. ) In addition, such active species physically or chemically act on the surface of the material to change the surface properties. This change in the surface properties of the material by the active species is called plasma surface treatment.

플라즈마 처리 장치는 반응 물질을 플라즈마 상태로 만들어 반도체 기판상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 기판을 세정, 애싱(Ashing) 또는 식각 처리하는 장치를 말한다.The plasma processing apparatus refers to a device for depositing a reaction material into a plasma state and depositing the same on a semiconductor substrate, or cleaning, ashing, or etching a substrate using the reaction material in a plasma state.

플라즈마 처리 장치, 예컨대 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치는, 진공 챔버 내에 설치되어 반도체 기판 등을 탑재하는 하부 전극과, 하부 전극에 대향하도 록 진공 챔버의 상부에 설치되는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극과 하부 전극에 의해서 한 쌍의 평행 평판 전극을 이루는 구성을 가진다. 그리고, 상부 및 하부 전극 사이의 플라즈마 생성 공간과 하부 전극의 하측 공간 사이에는, 플라즈마의 누설을 방지하고, 플라즈마 처리 공정 중 발생하는 배기 가스나 반응 부산물을 배출하기 위한 배플 플레이트가 설치된다.A plasma processing apparatus, such as a parallel plate type plasma processing apparatus, includes a lower electrode provided in a vacuum chamber to mount a semiconductor substrate and the like, and an upper electrode provided above the vacuum chamber so as to face the lower electrode. And a bottom electrode to form a pair of parallel plate electrodes. A baffle plate is provided between the plasma generation space between the upper and lower electrodes and the lower space of the lower electrode to prevent the leakage of plasma and to discharge the exhaust gas and the reaction by-products generated during the plasma treatment process.

도 1은 일반적인 배플 플레이트의 일 예를 도시해 보인 개략적 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 A 부분을 확대 도시해 보인 개략적 사시도와 평면도이다.1 is a schematic perspective view illustrating an example of a general baffle plate, and FIGS. 2A and 2B are respectively a schematic perspective view and a plan view showing an enlarged portion A of FIG. 1.

도 1 내지 도 2b를 참조하면, 배플 플레이트(1)는 중심부에 개공(2)이 형성된 링 모양의 원형 판 부재(4)로 마련되며, 판 부재(4)에는 다수의 슬롯들(6)이 형성된다. 슬롯들(6)은 판 부재(4)의 내주로부터 외주를 향해 방사상으로 연장 형성되며, 그 폭(TS)은 플라즈마의 누설을 방지할 수 있는 너비( 대략 1 mm )로 균일하게 형성된다. 1 to 2B, the baffle plate 1 is provided with a ring-shaped circular plate member 4 having an opening 2 formed at its center, and the slot member 4 has a plurality of slots 6. Is formed. The slots 6 extend radially from the inner circumference of the plate member 4 toward the outer circumference, the width T S of which is uniformly formed with a width (approximately 1 mm) which can prevent the leakage of the plasma.

따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 배플 플레이트(1)의 외주 부근의 슬롯들(6) 간의 간격(T1)이 내주 부근의 슬롯들(6) 간의 간격(T2)보다 크게 된다. 이 때문에, 배플 플레이트(1)의 내주 부위와 비교하여 외주 부위에서 상대적으로 배기 가스나 반응 부산물 등의 배출이 원활하게 이루어지지 못함으로써, 플라즈마 처리 공정의 효율이 저하되는 문제점이 있었다. Thus, as shown in FIG. 2B, the spacing T 1 between the slots 6 near the outer circumference of the baffle plate 1 is larger than the spacing T 2 between the slots 6 near the inner circumference. For this reason, compared with the inner peripheral part of the baffle plate 1, exhaust gas, reaction by-products, etc. cannot be discharge | released relatively smoothly in the outer peripheral part, and there existed a problem that the efficiency of a plasma processing process fell.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 플라즈마 처리 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마의 누출을 방지하며, 동시에 배기 가스나 반응 부산물을 신속하게 배출시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the problems in view of the conventional conventional plasma processing apparatus as described above, the object of the present invention is to prevent the leakage of plasma, and at the same time to quickly exhaust gas or reaction by-products The present invention provides a plasma processing apparatus and a substrate processing method using the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내 상부에 제공되는 상부 전극과; 상기 공정 챔버 내 하부에 상기 상부 전극과 마주보도록 설치되는 하부 전극과; 상기 하부 전극의 둘레에 배치되며, 상기 공정 챔버 내 반응 부산물이 배출되는 통로를 제공하는 복수의 배기 부재들;을 포함하되, 상기 배기 부재들은 상하 방향으로 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a process chamber in which a plasma processing process is performed; An upper electrode provided above the process chamber; A lower electrode disposed below the upper electrode to face the upper electrode; A plurality of exhaust members disposed around the lower electrode and providing a passage through which the reaction by-products in the process chamber are discharged, wherein the exhaust members are disposed to face each other in an up and down direction.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 서로 인접하는 상기 배기 부재들에 형성된 상기 통로의 형상 또는 배치 중 적어도 하나는 서로 상이하게 제공되는 것이 바람직하다.In the plasma processing apparatus according to the present invention having the configuration as described above, at least one of the shape or arrangement of the passages formed in the exhaust members adjacent to each other is preferably provided different from each other.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 배기 부재들 중 적어도 하나는 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재로 마련되며, 상기 판 부재에는 다수의 통공들이 형성되는 것이 바람직하다.According to one feature of the invention, at least one of the exhaust member is provided with a ring-shaped plate member having a hole in the center, it is preferable that a plurality of through-holes are formed in the plate member.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 배기 부재들 중 적어도 하나는 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재로 마련되며, 상기 판 부재에는 장공 형상의 다 수의 슬롯들이 형성되는 것이 바람직하다.According to another feature of the invention, at least one of the exhaust member is provided with a ring-shaped plate member having a hole in the center, it is preferable that a plurality of slots of the long hole shape is formed in the plate member.

그리고, 상기 다수의 슬롯들은 상기 판 부재의 내주로부터 외주를 향해 방사상으로 연장 형성되고, 반응 부산물이 배출되는 상기 통로의 상단의 유동 면적이 확대되도록 그 내측 면이 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of slots may extend radially from the inner circumference of the plate member toward the outer circumference thereof, and the inner side of the plurality of slots may be inclined so that the flow area of the upper end of the passage through which the reaction byproduct is discharged is enlarged.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 배기 부재들은 상기 하부 전극의 둘레 상측에 배치되며, 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재에 다수의 통공들이 형성된 제 1 배기 부재와; 상기 제 1 배기 부재의 하측에 배치되며, 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재에 장공 형상의 다수의 슬롯들이 형성된 제 2 배기 부재;를 포함하는 것이 바람직하다.According to an aspect of the invention, the plurality of exhaust members are disposed on the upper periphery of the lower electrode, the first exhaust member formed with a plurality of holes in the ring-shaped plate member formed in the center hole; And a second exhaust member disposed below the first exhaust member and having a plurality of slots having a long hole shape in a ring-shaped plate member having a hole formed in a central portion thereof.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법은, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버에 처리 가스를 제공하는 단계와; 상기 공정 챔버의 내측에 설치되는 상부 및 하부 전극 중 어느 하나의 전극에 전원을 공급하여 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이의 플라즈마 처리 공간에 전계를 형성하는 단계와; 상기 전계에 의해 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성시키는 단계와; 상기 플라즈마 처리 공정의 부산물을 상기 하부 전극의 둘레 상측에 배치되는 제 1 배플 플레이트의 투과 홀들을 통해 배출하는 단계와; 상기 제 1 배플 플레이트를 통해 배출된 상기 부산물을 상기 제 1 배플 플레이트로부터 하향 이격 설치된 제 2 배플 플레이트의 슬롯들을 통해 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the substrate processing method using the plasma processing apparatus according to the present invention comprises the steps of: providing a processing gas to a process chamber in which a plasma processing process is performed; Supplying power to one of the upper and lower electrodes provided inside the process chamber to form an electric field in a plasma processing space between the upper electrode and the lower electrode; Generating a plasma from the process gas by the electric field; Discharging the byproduct of the plasma processing process through the through holes of the first baffle plate disposed above the circumference of the lower electrode; And discharging the by-product discharged through the first baffle plate through slots of the second baffle plate spaced downward from the first baffle plate.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a plasma processing apparatus and a substrate processing method using the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

( 실시예 )(Example)

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram showing an example of a plasma processing apparatus according to the present invention.

도 3을 참조하면, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버(10)의 내측에는 한 쌍의 평행 평판형 전극이 구비된다. 전극은 공정 챔버(10)의 하단에 설치되는 하부 전극(100)과, 하부 전극(100)에 대향하도록 공정 챔버(10)의 상단에 설치되는 상부 전극(200)을 가진다.Referring to FIG. 3, a pair of parallel plate electrodes are provided inside the process chamber 10 in which the plasma processing process is performed. The electrode has a lower electrode 100 installed at the lower end of the process chamber 10 and an upper electrode 200 provided at the upper end of the process chamber 10 so as to face the lower electrode 100.

하부 전극(100)에는 정합기(112a,112b)를 통해 고주파 전원(110a,110b)이 연결되고, 하부 전극(100)의 상면에는 반도체 기판을 지지하기 위한 정전척(120)이 설치된다. 정전척(120)은 절연층(122) 내에 정전척용 전극(124)이 배치된 구성을 가지며, 정전척용 전극(124)에는 직류 전원(126)이 연결된다. 하부 전극(100)의 둘레에는 공정 챔버(10) 내 반응 부산물이 배출되는 통로를 제공하는 복수 개의 배기 부재들(300)이 상하 방향으로 배치된다. High frequency power supplies 110a and 110b are connected to the lower electrode 100 through matchers 112a and 112b, and an electrostatic chuck 120 for supporting a semiconductor substrate is provided on the upper surface of the lower electrode 100. The electrostatic chuck 120 has a configuration in which the electrode 124 for the electrostatic chuck is disposed in the insulating layer 122, and a DC power supply 126 is connected to the electrode for the electrostatic chuck 124. Around the lower electrode 100, a plurality of exhaust members 300 are provided in a vertical direction to provide a passage through which reaction by-products in the process chamber 10 are discharged.

상부 전극(200)은 접지되어 있으며, 외부로부터 공급된 처리 가스가 채워지는 가스 충전 공간(210)이 내부에 형성된다. 상부 전극(200)의 하면, 즉 플라즈마 노출면(220)은 세라믹을 이용하여 코팅 처리될 수 있으며, 플라즈마 노출면(220)에는 가스 충전 공간(210)에 채워진 처리 가스가 기판(W)을 향해 분사되도록 다수의 분사 홀(230)들이 형성된다. 그리고, 상부 전극(200)의 상면 즉, 플라즈마 노출면의 반대 면에는 상부 전극(200)을 냉각시키기 위한 냉각 부재(400)가 설치된다.The upper electrode 200 is grounded, and a gas filling space 210 filled with a processing gas supplied from the outside is formed therein. The lower surface of the upper electrode 200, that is, the plasma exposure surface 220 may be coated with ceramic, and the plasma exposure surface 220 may have a processing gas filled in the gas filling space 210 toward the substrate W. A plurality of injection holes 230 are formed to be injected. In addition, a cooling member 400 for cooling the upper electrode 200 is provided on the upper surface of the upper electrode 200, that is, the surface opposite to the plasma exposure surface.

공정 챔버(10)의 주위에는 공정 챔버(10) 내의 플라즈마 처리 공간(20)에 자장이 형성되도록 자장 형성 기구(500)가 배치되고, 공정 챔버(10) 내에 형성된 자장이 회전되도록 자장 형성 기구(500)에는 회전 기구(510)가 연결된다.The magnetic field forming mechanism 500 is disposed around the process chamber 10 so that a magnetic field is formed in the plasma processing space 20 in the process chamber 10, and the magnetic field forming mechanism is rotated so that the magnetic field formed in the process chamber 10 is rotated. The rotary mechanism 510 is connected to 500.

그리고, 공정 챔버(10)의 하단에는 배기 부재(300)를 통과한 반응 부산물이 공정 챔버(10)의 외부로 배출되도록 배기 포트(610)가 형성되고, 배기 포트(610)에는 반응 부산물을 펌핑하여 공정 챔버(10) 내부를 일정 진공 상태로 유지시키기 위한 배기 유닛(600)이 연결된다.In addition, an exhaust port 610 is formed at the lower end of the process chamber 10 so that the reaction by-product passing through the exhaust member 300 is discharged to the outside of the process chamber 10, and the reaction by-product is pumped in the exhaust port 610. Thus, the exhaust unit 600 for maintaining the inside of the process chamber 10 in a constant vacuum state is connected.

배기 부재들(300)은 공정 챔버(10)의 내측을 하부 전극(100) 및 상부 전극(200) 사이의 플라즈마 처리 공간(20)과 하부 전극(100) 하측의 배기 공간(30)으로 구획한다. 공정 진행 중 생성되는 반응 부산물이나 배기 가스는 배기 부재(300)를 통해 플라즈마 처리 공간(20)으로부터 배기 공간(30)으로 배출되며, 이때 배기 부재(300)를 통한 플라즈마의 누출은 최소화되어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 하부 전극(100)의 둘레에 반응 부산물의 배출 통로를 제공하는 복수 개의 배기 부재들(300)이 배치된다. 복수의 배기 부재들(300)은 하부 전극(100)의 둘레에 상하 방향으로 서로 마주보도록 배치된다. 일 예를 들면, 하부 전극(100)의 둘레 상측에는 제 1 배기 부재(320)가 배치되며, 제 1 배기 부재(320)로부터 하향 이격된 위치에는 제 2 배기 부재(340)가 배치될 수 있다. 그리고, 제 1 배기 부재(320)와 제 2 배기 부재(340)에 형성된 반응 부산물의 통로는 그 형상 또는 배치가 서로 상이하게 마련될 수 있다.The exhaust members 300 divide the inside of the process chamber 10 into a plasma processing space 20 between the lower electrode 100 and the upper electrode 200 and an exhaust space 30 below the lower electrode 100. . Reaction by-products or exhaust gases generated during the process are discharged from the plasma processing space 20 to the exhaust space 30 through the exhaust member 300, and the leakage of plasma through the exhaust member 300 should be minimized. To this end, in the present invention, a plurality of exhaust members 300 are disposed around the lower electrode 100 to provide a discharge passage of the reaction byproduct. The plurality of exhaust members 300 are disposed to face each other in the vertical direction around the lower electrode 100. For example, the first exhaust member 320 may be disposed above the circumference of the lower electrode 100, and the second exhaust member 340 may be disposed at a position spaced downward from the first exhaust member 320. . In addition, the passages of the reaction by-products formed in the first exhaust member 320 and the second exhaust member 340 may have different shapes or arrangements.

도 4는 도 3에 도시된 제 1 배기 부재의 개략적 사시도이며, 도 5는 도 4의 B-B'선에 따른 개략적 단면도이다.4 is a schematic perspective view of the first exhaust member illustrated in FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 배기 부재(320)는 중심부에 홀(322)이 형성된 링 모양의 원형 판 부재(324)로 마련될 수 있다. 판 부재(324)에는 다수의 통공들(326)이 형성된다. 통공들(326)은 원형 단면을 가지며, 플라즈마의 누출을 최소화할 수 있는 소정 크기의 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 통공들(326)은 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 이와 같이, 소정 크기의 직경을 가지는 통공들(326)이 제 1 배기 부재(320)에 균일한 간격으로 형성되기 때문에, 제 1 배기 부재(320)는 플라즈마 처리 공간(20) 내의 반응 부산물을 균일하게 배출시킬 수 있으며, 이와 동시에 플라즈마의 누출을 최소화시킬 수 있다. 4 and 5, the first exhaust member 320 may be provided as a ring-shaped circular plate member 324 in which a hole 322 is formed at a central portion thereof. The plate member 324 is formed with a plurality of through holes 326. The through holes 326 may have a circular cross section and may be formed to have a diameter of a predetermined size to minimize leakage of plasma. In addition, the through holes 326 may be disposed at uniform intervals. As such, since the through holes 326 having a predetermined diameter are formed at uniform intervals in the first exhaust member 320, the first exhaust member 320 uniformly reacts reaction by-products in the plasma processing space 20. Discharge, and at the same time it can minimize the leakage of plasma.

도 6은 도 3에 도시된 제 2 배기 부재의 개략적 사시도이고, 도 7a는 도 6의 C-C'선에 따른 개략적 단면도이며, 도 7b는 도 6의 D-D'선에 따른 개략적 단면도이다.FIG. 6 is a schematic perspective view of the second exhaust member illustrated in FIG. 3, FIG. 7A is a schematic cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 6, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line D-D ′ of FIG. 6. .

도 6 내지 도 7b를 참조하면, 제 2 배기 부재(340)는 중심부에 홀(342)이 형성된 링 모양의 원형 판 부재(344)로 마련된다. 판 부재(344)에는 장공 형상의 다 수의 슬롯들(346)이 형성된다. 여기서, 장공은 너비와 전장(全長)을 비교하여 상대적으로 긴 길이의 전장을 갖도록 형성된 홀을 지칭한다. 슬롯들(346)은 판 부재(344)의 내주로부터 외주를 향해 방사상으로 연장 형성되며, 그 폭(TS)은 플라즈마의 누설을 방지할 수 있는 너비로 형성된다. 그리고, 슬롯들(346)은 반응 부산물이 배출되는 통로 상단의 유동 면적이 확대되도록 그 내측 면이 경사면(347)을 가질 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 내측 면의 상단 일부만 경사면(347)으로 형성될 수 있으며, 또한 내측 면 전체를 경사지게 형성할 수도 있다. 여기서, 경사면(347)의 경사각(

Figure 112006041069561-PAT00001
)은 판 부재(344)의 평면을 기준으로 30°내지 60°범위의 각을 이루는 것이 바람직하며, 이 밖에도 다양한 경사각을 가지는 경사면을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 슬롯들(346)의 상단 유동 면적을 하단 유동 면적보다 넓게 함으로써, 제 1 배기 부재(320)를 통해 배출된 반응 부산물이 제 2 배기 부재(340)를 통해 배기 공간(30)으로 신속하게 배출된다. 6 to 7B, the second exhaust member 340 is provided as a ring-shaped circular plate member 344 having a hole 342 formed at the center thereof. The plate member 344 is formed with a plurality of slots 346 having a long hole shape. Here, the long hole refers to a hole formed to have a relatively long length by comparing the width and the full length. Slots 346 extend radially from the inner circumference of the plate member 344 toward the outer circumference, and the width T S is formed to a width capable of preventing the leakage of plasma. In addition, the slots 346 may have an inclined surface 347 on an inner side thereof so that the flow area of the upper end of the passage through which the reaction by-product is discharged is enlarged. As shown in FIGS. 7A and 7B, only a portion of the upper end of the inner surface may be formed as the inclined surface 347, and the entire inner surface may also be inclined. Here, the inclination angle of the inclined surface 347 (
Figure 112006041069561-PAT00001
) May form an angle in the range of 30 ° to 60 ° based on the plane of the plate member 344, and may also form an inclined surface having various inclination angles. As such, by making the upper flow area of the slots 346 wider than the lower flow area, the reaction by-product discharged through the first exhaust member 320 is rapidly passed through the second exhaust member 340 to the exhaust space 30. Is discharged.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the plasma processing apparatus according to the present invention having the configuration as described above are as follows.

플라즈마 처리 장치는, 정전척(120) 상에 반도체 기판(W)을 탑재하고, 정전척용 전극(124)으로 소정의 직류 전압을 인가하여 반도체 기판(W)을 흡착 유지한 상태에서, 상부 전극(200)의 분사 홀(230)을 통해 상부 전극(200)과 하부 전극(100) 사이의 플라즈마 처리 공간(20)에 처리 가스를 공급한다. 이와 동시에, 하부 전극(100)에 소정 주파수의 고주파 전력을 공급하여 플라즈마 처리 공간(20)에 고주파 전계를 형성한다. 또한, 처리 공간(20)에는 자장 형성 기구(500)에 의해 소정의 자장이 형성되고, 자장은 자장 형성 기구(500)에 연결된 회전 기구(510)에 의해 회전된다. 이것에 의해서 플라즈마 처리 공간(20)으로 공급된 처리 가스로부터 소정의 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마를 반도체 기판(W)에 작용시켜 세정, 애싱 또는 식각 등의 기판 처리 공정을 진행한다. 기판 처리 공정이 진행되는 동안 플라즈마 처리 공간(20)에는 반응 부산물이 생성되며, 생성된 반응 부산물은 제 1 배기 부재(320)의 통공들(326)을 통해 1차적으로 배출된다. 그리고, 제 1 배기 부재(320)를 통해 배출된 반응 부산물은 제 2 배기 부재(340)의 슬롯들(346)을 통해 하부 전극(100) 하측의 배기 공간(30)으로 배출된 후, 배기 포트(610)를 통해 공정 챔버(10)의 외부로 배출된다. 이때, 제 1 배기 부재(320) 및 제 2 배기 부재(340)는 플라즈마 처리 공간(20) 내의 반응 부산물을 균일하고 신속하게 배출시키는 동시에, 플라즈마 처리 공간(20)에 생성된 플라즈마가 배기 공간(30)으로 누출되는 것이 최소화되도록 작용한다.The plasma processing apparatus mounts the semiconductor substrate W on the electrostatic chuck 120, applies a predetermined DC voltage to the electrode 124 for the electrostatic chuck, and sucks and holds the semiconductor substrate W. The processing gas is supplied to the plasma processing space 20 between the upper electrode 200 and the lower electrode 100 through the injection hole 230 of the 200. At the same time, a high frequency electric power of a predetermined frequency is supplied to the lower electrode 100 to form a high frequency electric field in the plasma processing space 20. In addition, a predetermined magnetic field is formed in the processing space 20 by the magnetic field forming mechanism 500, and the magnetic field is rotated by the rotating mechanism 510 connected to the magnetic field forming mechanism 500. As a result, a predetermined plasma is generated from the processing gas supplied to the plasma processing space 20, and the generated plasma is applied to the semiconductor substrate W to perform a substrate processing process such as cleaning, ashing, or etching. During the substrate processing process, reaction by-products are generated in the plasma processing space 20, and the reaction by-products are first discharged through the through holes 326 of the first exhaust member 320. Then, the reaction by-product discharged through the first exhaust member 320 is discharged to the exhaust space 30 below the lower electrode 100 through the slots 346 of the second exhaust member 340, the exhaust port It is discharged to the outside of the process chamber 10 through 610. At this time, the first exhaust member 320 and the second exhaust member 340 discharge the reaction by-products in the plasma processing space 20 uniformly and quickly, and the plasma generated in the plasma processing space 20 is discharged to the exhaust space ( 30) to minimize leakage.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 공정 챔버 내의 플라즈마의 누출을 최소화하는 동시에, 배기 가스나 반응 부산물을 신속하고 균일하게 배출시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the leakage of plasma in the process chamber and to discharge the exhaust gas and the reaction by-products quickly and uniformly.

Claims (8)

플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버와;A process chamber in which the plasma processing process is performed; 상기 공정 챔버 내 상부에 제공되는 상부 전극과;An upper electrode provided above the process chamber; 상기 공정 챔버 내 하부에 상기 상부 전극과 마주보도록 설치되는 하부 전극과;A lower electrode disposed below the upper electrode to face the upper electrode; 상기 하부 전극의 둘레에 배치되며, 상기 공정 챔버 내 반응 부산물이 배출되는 통로를 제공하는 복수의 배기 부재들;을 포함하되,And a plurality of exhaust members disposed around the lower electrode and providing a passage through which reaction by-products in the process chamber are discharged. 상기 배기 부재들은 상하 방향으로 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And the exhaust members are disposed to face each other in the vertical direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 서로 인접하는 상기 배기 부재들에 형성된 상기 통로의 형상 또는 배치 중 적어도 하나는 서로 상이하게 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.At least one of the shape or arrangement of the passages formed in the exhaust members adjacent to each other is provided differently from each other. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 배기 부재들 중 적어도 하나는,At least one of the exhaust members, 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재로 마련되며, 상기 판 부재에는 다수의 통공들이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a ring-shaped plate member having a hole formed in a central portion thereof, wherein the plate member is provided with a plurality of through holes. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 배기 부재들 중 적어도 하나는,At least one of the exhaust members, 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재로 마련되며, 상기 판 부재에는 장공 형상의 다수의 슬롯들이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a ring-shaped plate member having a hole formed in a central portion thereof, wherein the plate member is formed with a plurality of slots having a long hole shape. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 다수의 슬롯들은,The plurality of slots, 상기 판 부재의 내주로부터 외주를 향해 방사상으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a radial extension extending from the inner circumference of the plate member toward the outer circumference. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 다수의 슬롯들은,The plurality of slots, 반응 부산물이 배출되는 상기 통로의 상단의 유동 면적이 확대되도록 그 내측 면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus characterized in that the inner surface is inclined so that the flow area of the upper end of the passage through which the reaction by-products are discharged. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 배기 부재들은,The plurality of exhaust members, 상기 하부 전극의 둘레 상측에 배치되며, 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재에 다수의 통공들이 형성된 제 1 배기 부재와;A first exhaust member disposed on an upper circumference of the lower electrode and having a plurality of through holes formed in a ring-shaped plate member having a hole formed in a central portion thereof; 상기 제 1 배기 부재의 하측에 배치되며, 중심부에 홀이 형성된 링 모양의 판 부재에 장공 형상의 다수의 슬롯들이 형성된 제 2 배기 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a second exhaust member disposed below the first exhaust member and having a plurality of slots having a long hole shape in a ring-shaped plate member having a hole formed in a center thereof. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,In the method of processing a substrate using a plasma, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버에 처리 가스를 제공하는 단계와;Providing a process gas to a process chamber in which the plasma processing process is performed; 상기 공정 챔버의 내측에 설치되는 상부 및 하부 전극 중 어느 하나의 전극에 전원을 공급하여 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이의 플라즈마 처리 공간에 전계를 형성하는 단계와;Supplying power to one of the upper and lower electrodes provided inside the process chamber to form an electric field in a plasma processing space between the upper electrode and the lower electrode; 상기 전계에 의해 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 생성시키는 단계와;Generating a plasma from the process gas by the electric field; 상기 플라즈마 처리 공정의 반응 부산물을 상기 하부 전극의 둘레 상측에 배치되는 제 1 배기 부재의 통공들을 통해 배출하는 단계와;Discharging the reaction by-products of the plasma processing process through the openings of the first exhaust member disposed above the circumference of the lower electrode; 상기 제 1 배기 부재를 통해 배출된 상기 부산물을 상기 제 1 배기 부재로부터 하향 이격 설치된 제 2 배기 부재의 슬롯들을 통해 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.And discharging the by-product discharged through the first exhaust member through slots of the second exhaust member spaced downward from the first exhaust member.
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