KR20120079962A - Substrate treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 처리를 수행하는 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 챔버 내측을 효율적으로 세정하며 아울러 기판 처리를 안정적으로 수행하는 기판 처리 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
차세대 반도체, MEMS(micro electro mechanical system) 및 나노 소자 기술이 발달하면서 초미세 패턴의 형성, 정밀한 공정 제어, 그리고 대구경 기판의 가공 등이 중요한 과제가 되고 있다. 이에 따라 플라즈마 공정이 차지하는 비중이 높아지고 있으며, 대면적의 고밀도 플라즈마 형성 및 제어 기술이 필수적이다.With the development of next-generation semiconductors, micro electro mechanical systems (MEMS) and nanodevice technologies, the formation of ultra-fine patterns, precise process control, and processing of large-diameter substrates have become important challenges. Accordingly, the specific gravity of the plasma process is increasing, and a large area of high density plasma formation and control technology is essential.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a plasma processing apparatus according to the prior art.
플라즈마 처리 장치는 챔버(100) 측으로 가스를 공급하는 하나의 가스 공급관(500)과, 상기 가스 공급관(101)에 설치되어 챔버(100)로 공급되는 가스의 유량을 제어하는 유량제어기(102;MFC;Mass Flow controller)와, 상기 가스 공급관(101)으로부터 가스를 제공받아 챔버(100) 내부로 가스를 분사하는 가스 분사부(200)를 구비한다.The plasma processing apparatus includes one
상기 구성부를 갖는 플라즈마 처리 장치는 가스 분사부(200)에 구현된 상부 전극과 서셉터(300)에 구비된 하부 전극 사이에 기판(S)을 위치시키고, 상부 전극에 고주파 전력을 인가하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전계를 형성함으로써 반응 가스를 플라즈마화시켜 플라즈마 처리 공정을 진행한다. 플라즈마에는 고주파 전계에 의해 활성화된 수많은 이온과 라디컬 등의 활성종이 존재한다.In the plasma processing apparatus having the component, the substrate S is positioned between the upper electrode implemented in the
그런데, 종래의 플라즈마 처리장치는 하나의 가스 공급관만을 통해 공정 가스 및 세정 가스가 가스 분사부를 통해 분사되기 때문에 챔버 내측벽을 효과적으로 세정할 수 없는 문제가 있다.However, the conventional plasma processing apparatus has a problem in that the chamber inner wall cannot be effectively cleaned because the process gas and the cleaning gas are injected through the gas injection unit through only one gas supply pipe.
상술하면, 플라즈마 처리 공정에서 활성 공정 가스의 대부분은 기판 처리에 기여하지만, 일부는 플라즈마 반응 공간을 벗어나 챔버 내측 등으로 확산된다. 챔버 내벽으로 확산된 활성종은 챔버 내측을 식각하고, 그에 따라 챔버 내측의 금속이 노출되어 아킹을 발생시킨다. 또한, 식각 공정 중에 발생한 폴리머 등의 부산물은 배기구로 완전하게 배기되지 못하고 챔버 내측에 증착되기도 한다. 이러한 챔버 내벽의 식각 및 증착은 결국 공정 진행시 챔버 내부의 공정 파라미터(Parameter)를 크게 변화시켜 공정 효율을 저하시키고, 기판에 대한 오염을 일으키는 원인이 된다. 이를 방지하기 위하여 종래에는 세정 가스를 분사하여 챔버 내측에 부산물이 증착되지 않도록 하고 있으나, 하나의 가스 공급관만을 통해 세정 가스가 샤워헤드를 통해 분사되기 때문에 챔버 내측까지 세정 가스가 원활히 도달하지 않는 문제가 있다. 또한, 챔버 중앙에 과도한 세정가스가 공급됨으로써 챔버 내부 부품이 손상되는 문제가 있다. 결국, 종래에는 챔버 내측쪽을 향하는 별도의 세정 가스 라인이 구비되지 않아 챔버 내부의 증착물을 효과적으로 세정할 수 없을 뿐만 아니라 챔버 내부 부품이 손상되는 문제가 있다.Specifically, in the plasma treatment process, most of the active process gas contributes to the substrate treatment, but some diffuse out of the plasma reaction space into the chamber and the like. Active species diffused into the chamber inner walls etch the inside of the chamber, thereby exposing the metal inside the chamber to generate arcing. In addition, by-products such as polymers generated during the etching process may not be completely exhausted through the exhaust port, but may be deposited inside the chamber. Etching and deposition of the inner wall of the chamber, in turn, greatly changes the process parameters within the chamber during the process, thereby lowering process efficiency and causing contamination of the substrate. In order to prevent this, conventionally, by-products are not deposited inside the chamber by spraying the cleaning gas, but since the cleaning gas is injected through the shower head through only one gas supply pipe, the cleaning gas does not reach the inside of the chamber smoothly. have. In addition, there is a problem that the internal parts of the chamber are damaged by supplying excessive cleaning gas to the center of the chamber. As a result, there is a problem in that a separate cleaning gas line facing the inside of the chamber is not provided in the prior art, so that the deposits inside the chamber cannot be effectively cleaned, and the components inside the chamber are damaged.
본 발명의 기술적 과제는 챔버 내측벽을 효율적으로 세정하도록 하는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 챔버 내측 손상을 최소화하도록 하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 챔버 중앙으로 과도한 세정 가스가 분사되지 않도록 하는데 있다. 또한, 본 발명의 기술적 과제는 플라즈마 밀집도를 향상시키도록 하는데 있다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus for efficiently cleaning the chamber inner wall. In addition, the technical problem of the present invention is to minimize damage inside the chamber. In addition, the technical problem of the present invention is to prevent excessive cleaning gas is injected into the center of the chamber. In addition, the technical problem of the present invention is to improve the plasma density.
본 발명의 실시 형태는 내부에 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와, 상기 챔버 내에 기판을 지지시키는 서셉터와, 상기 서셉터에 대향 배치되고, 상기 기판 처리 공간의 중심부로 제1가스를 분사하는 제1가스 분사부와, 챔버 내측벽을 향하도록 하는 분사 방향성을 가지며, 상기 기판 처리 공간의 가장자리부로 제2가스를 분사하는 제2가스 분사부를 포함한다. 또한, 상기 제1가스 분사부에 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유로와, 상기 제2가스 분사부에 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유로를 포함한다.Embodiments of the present invention include a chamber for forming a substrate processing space therein, a susceptor for supporting a substrate in the chamber, and a first gas disposed opposite to the susceptor and injecting a first gas into a central portion of the substrate processing space. And a second gas injection part having a jetting direction directed toward the chamber inner wall and injecting a second gas into an edge of the substrate processing space. A first gas supply passage for supplying a first gas to the first gas injection unit and a second gas supply passage for supplying a second gas to the second gas injection unit are included.
상기 제2가스 공급 유로는 중앙에서 가장자리를 향해 하향 경사진 유로를 가지며, 상기 제1가스는 공정 가스 또는 세정 가스 중 어느 하나 이상이며, 상기 제2가스는 공정 가스 또는 세정 가스 중 어느 하나 이상이다.The second gas supply flow path has a flow path inclined downward from the center to the edge, the first gas is at least one of a process gas or a cleaning gas, and the second gas is at least one of a process gas or a cleaning gas. .
상기 제1가스 분사부는 수직으로 관통된 다수의 분사홀을 구비하며, 상기 제2가스 분사부는 직경이 다른 복수의 링을 겹쳐서 결합시킨 링 간에 결합틈을 가지는 링 어셈블리를 구비한다.The first gas injection unit includes a plurality of injection holes vertically penetrated, and the second gas injection unit includes a ring assembly having a coupling gap between rings in which a plurality of rings having different diameters are combined to overlap each other.
본 발명의 실시 형태는, 챔버의 기판 처리 공간 내에 기판을 준비하는 준비 과정과, 상기 기판 처리 공간의 중심부를 향해 분사되는 제1가스 분사부 또는 챔버 내측벽을 향해 분사되는 방향성을 갖는 제2가스 분사부 중 어느 하나 이상의 분사부를 통하여 상기 기판 처리 공간에 공정 가스를 분사하는 공정 과정과, 기판 처리 공정 완료된 기판을 챔버 외부로 반출 후, 상기 제2가스 분사부를 통하여 챔버 내측벽을 향해 세정 가스를 분사하는 세정 과정을 포함한다.Embodiments of the present invention provide a preparation process for preparing a substrate in a substrate processing space of a chamber, and a second gas having a directionality injected toward a first gas injector or a chamber inner wall injected toward the center of the substrate processing space. A process of injecting a process gas into the substrate processing space through at least one of the spraying unit, and taking out the substrate after the substrate processing process to the outside of the chamber, and cleaning gas toward the chamber inner wall through the second gas spraying unit. And a cleaning process for spraying.
본 발명의 실시 형태에 따르면 챔버내 가장자리 영역으로 세정가스를 흘러보냄으로써, 챔버 내부를 효율적으로 세정할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 챔버 내측의 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 챔버 중앙으로 과도한 세정 가스가 분사되지 않기 때문에 안정적인 기판 처리를 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 링 어셈블리의 절연체 특성으로 인해 플라즈마 밀집도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 챔버 내부 세정을 진행할 때 챔버 가장자리쪽으로만 세정 가스를 분사할 수 있어 적은 세정 가스량만을 소비할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 공정 가스를 중앙 및 가장자리로 세밀하게 흐름 제어할 수 있어 효율적으로 가스를 소비할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the inside of the chamber can be efficiently cleaned by flowing the cleaning gas into the edge region of the chamber. Further, according to the embodiment of the present invention, damage inside the chamber can be minimized. In addition, according to the embodiment of the present invention, since excessive cleaning gas is not injected into the center of the chamber, stable substrate processing can be performed. In addition, according to embodiments of the present invention, plasma density may be improved due to the insulator characteristics of the ring assembly. Further, in the embodiment of the present invention, the cleaning gas can be injected only toward the chamber edge when the cleaning inside the chamber is performed, so that only a small amount of cleaning gas can be consumed. Moreover, embodiment of this invention can control flow of a process gas finely in the center and the edge, and can consume gas efficiently.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 챔버 리드 내에서 수평 유로를 갖는 가스 공급관을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제2가스 분사부를 링 어셈블리로 구현할 때 링 어셈블리의 사시도를 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 링 어셈블리의 연결바의 결합예를 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 링 어셈블리의 연결바의 다른 결합예를 도시한 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 링 어셈블리의 단면도를 도시한 그림이다.1 is a view showing a plasma processing apparatus according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a gas supply pipe having a horizontal flow path in a chamber lid according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a perspective view of the ring assembly when implementing the second gas injection unit in the ring assembly according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example of coupling the connection bar of the ring assembly according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a view showing another coupling example of the connection bar of the ring assembly according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a cross-sectional view of a ring assembly in accordance with an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면을 도시한 도면이다.2 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예는 기판 처리 장치의 예로서 플라즈마 처리 장치를 예를 들어 설명하겠으나, 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고 다양한 기판 처리하는 장치에 적용될 수 있음은 자명할 것이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking a plasma processing apparatus as an example of a substrate processing apparatus, but it will be apparent that the present invention can be applied to various substrate processing apparatuses without being limited to the plasma processing apparatus.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 일 예인 플라즈마 처리 장치는, 기판 처리 공간에서 플라즈마 처리가 이루어지는 챔버(100)와, 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터(300)와, 상기 기판 처리 공간의 중심부로 제1가스를 분사하는 제1가스 분사부(210)와, 챔버 측벽을 향하도록 하는 분사 방향성을 가지며, 상기 기판 처리 공간의 가장자리부로 제2가스를 분사하는 제2가스 분사부(220)를 포함한다.A plasma processing apparatus which is an example of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 제1가스 분사부(210)에 제1가스를 공급하도록 챔버 리드(120)내에 매립된 제1가스 공급 유로(502)와 상기 제1가스 공급 유로(502)에 가스 소스원(710,720)을 연결하는 제1가스 공급관(501)을 포함하는 제1가스 공급 수단(500)을 구비한다. 마찬가지로, 제2가스 분사부(220)에 제2가스를 공급하도록 챔버 리드(120)내에 매립된 제2가스 공급 유로(602)와 상기 제1가스 공급 유로(602)에 가스 소스원(710,720)을 연결하는 제2가스 공급관(601)을 포함하는 제2가스 공급 수단(600)을 구비한다.In addition,
또한, 챔버(100) 내부의 압력을 일정하게 유지시키는 압력 유지부, 챔버(100) 내부의 부산물 및 미반응 물질들을 배기하는 배기부(800)를 포함한다. 이밖에, 도시되지는 않았지만, 챔버(100) 외부에 배치되어 서셉터(300)의 발열체에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.In addition, a pressure maintaining part for maintaining a constant pressure in the
챔버(100)는 내부공간을 갖는 통 형상으로 제작된다. 챔버(100)의 형상은 통 형상에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다. 이러한 챔버(100)는, 챔버 몸체(110)와 챔버 덮개인 챔버 리드(120)로 분리되도록 제작될 수 있다. 이를 통해, 챔버(100) 및 챔버(100) 내부에 설치된 장치들을 유지 보수할 수 있다. 즉, 제1가스 분사부(210) 및 제2가스 분사부(220) 상측에 별도의 챔버 리드를 두어서 챔버 리드를 오픈할 시에 함께 오픈되어 챔버 내부에 설치된 장치들을 유지 보수할 수 있다. 또는, 도 2에 도시한 바와 같이 챔버 리드(120) 내부에 제1가스 분사부(210) 및 제2가스 분사부(220)를 매립시켜 챔버 리드(120)와 가스 분사부(200)를 일체화하는 구조로 구현할 수 있다.The
또한, 챔버 리드(120)에는 제1가스 공급 유로(502) 및 제2가스 공급 유로(602)가 매립되어 제1,제2가스 공급관(501,601)로부터 제공되는 제1,제2가스가 제1,제2가스 분사부(210,220)로 제공된다. 또한, 챔버 리드(120)와 챔버 몸체(110)는 실런트(sealant)와 같은 밀봉재(105)로서 챔버 내부가 진공상태를 유지한다.In addition, a first
챔버(100) 일측에는 기판(S)이 출입하는 출입구인 기판 출입구(미도시)가 마련되고, 상기 기판 출입구를 개폐하기 위한 별도의 개폐 수단, 예를 들어, 게이트 밸브, 슬랏 밸브가 마련된다. 또한, 챔버(100)의 바닥면에는 배기 통로가 형성되는데, 서셉터(300)를 지지하는 샤프트(400)의 주변부에 배기 통로가 형성되어 가스를 챔버 외부로 배기한다. 또한, 상기 배기 통로는 배기 펌프(800)와 연결되어 챔버 배기 펌핑이 이루어진다. 또한, 상기 배기 통로를 통해 샤프트(400)가 관통되는데, 샤프트의 하단부 주변에는 벨로우즈(401)와 같은 밀봉수단이 구비되어 챔버 내부를 진공상태를 유지하도록 한다.One side of the
상기 샤프트(400)의 외경면과 배기 통로의 내측면 사이에는 배플(106;baffle)이 형성된다. 상기 배플(106)은 배기 통로를 통해 배기되는 가스의 흐름이 균일하게 이루어지도록 한다.A
한편, 배기 통로는 챔버의 하부에 마련되어 하부 배기 구조로 이루어질 수도 있지만, 본 발명의 다른 실시예로서 챔버 측벽에 배기 통로가 구비되어 측벽 배기 구조로서 구현될 수 있다.
On the other hand, the exhaust passage is provided in the lower portion of the chamber may be of a lower exhaust structure, as another embodiment of the present invention may be implemented as a side wall exhaust structure is provided with the exhaust passage in the chamber side wall.
서셉터(300)는 기판을 지지 가열하는 기판지지플레이트이다. 서셉터(300)의 하부에 연결되어 상기 서셉터를 지지하여 상하 이동하는 샤프트(400)를 구비한다. 기판이 안치되는 서셉터(300)의 내부에는 서셉터(300)를 가열하거나 챔버(100) 내에 플라즈마를 형성하기 위한 전위를 제공하는 RF전극판이 매설되어 있다. 또한, 서셉터(300)는, 열선(heater) 등으로 구현되는 발열체를 구비할 수 있으며, 이러한 발열체를 이용하여 서셉터(300)를 가열함으로써, 결과적으로 상기 서셉터(300) 상부에 안착된 기판(S)을 일정 온도로 가열할 수 있다.The
한편, 상기 서셉터(300)에는 서셉터(300)를 관통하는 다수의 리프트핀(미도시)이 구비된다. 기판 출입구(미도시)를 통해 기판이 챔버내로 들어올 때는 서셉터 상부면에 위치한 리프트핀이 서셉터에 접하는 면에 놓여 기판을 안착시키며, 반대로, 공정을 위해 서셉터가 상승할 때 리프트핀 역시 상승하여 기판을 서셉터의 상부면으로부터 이격되도록 하는 역할을 수행한다. 공정을 마친 후 서셉터가 하강되어 기판을 기판 출입구(미도시)를 통해 기판을 외부로 반출할 때는 리프트핀이 하강되어 서셉터 상부면에 기판이 놓이도록 한다. On the other hand, the
구동부(미도시)는 챔버(100) 외부로 돌출된 샤프트(400)에 연결되어 상기 샤프트(400)에 업/다운 및 회전 동력을 제공한다.
The driving unit (not shown) is connected to the
기판 처리 원료인 공정 가스 및 세정 원료인 세정 가스는 가스 분사부(200)를 통해 기판 처리 공간에 분사된다. 본 발명의 실시예에 따른 가스 분사부(200)는 상기 기판 처리 공간의 중심부로 제1가스를 분사하는 제1가스 분사부(210)와, 챔버 내측벽을 향하도록 하는 분사 방향성을 가지며 상기 기판 처리 공간의 가장자리부로 제2가스를 분사하는 제2가스 분사부(220)를 포함한다. 또한, 제1가스 분사부(210)에 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유로(502) 및 제2가스 분사부(220)에 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유로(602)을 포함한다.The process gas which is a substrate processing raw material and the cleaning gas which is a cleaning raw material are injected into the substrate processing space through the
상기 제1가스 공급 유로(502) 및 제2가스 공급 유로(602)는 원형관 형태로 구현될 수 있으며, 경우에 따라서 다각형 구조의 관 형태로 구현될 수 있는 등, 관 형태는 다양한 실시예로 구현할 수 있을 것이다.The first
제1가스 공급 유로(502)는 기판 처리 공간의 중심부에 제1가스를 분사하는 제1가스 분사부(210)에 제1가스를 공급하는 유로관이다. 상기 제1가스 공급 유로(502)는 챔버 리드(120) 내에 수직으로 매립 형성되어, 가스 소스원(710,720)으로부터 공급되는 제1가스를 제1가스 분사부(210)로 전달한다. 상기 제1가스 공급 유로(502)는 단일 개수가 될 수 있으며, 또한, 다수개의 제1가스 공급 유로로서 제1가스 분사부(210)에 가스를 공급할 수 있다.The first gas
제2가스 공급 유로(602)는 기판 처리 공간의 가장자리부를 향해 제2가스를 분사하는 제2가스 분사부(220)에 제2가스를 공급하는 유로관이다. 챔버 덮개인 챔버 리드(120)에 매립되는 위치에 놓인 제2가스 공급 유로(602)는 챔버 리드(120) 내에서 경사진 방향으로 매립되어 제2가스 분사부(220)에 제2가스를 제공한다. 즉, 챔버 리드(120)의 중앙에서 가장자리를 향해 하향 경사진 유로를 가지며, 제2가스 공급 유로(602)의 끝단이 제2가스 분사부(220)에 연결된다. 제2가스 공급 유로(602)의 끝단에 링 어셈블리 형태의 제2가스 분사부(220)를 삽입하여 연결한다. 이밖에 볼트 체결, 제2가스 공급관 및 제2가스 분사부와 일체화 등과 같이 다양한 방식으로 제2가스 공급관과 링 어셈블리를 연결할 수 있다.The second gas
상기 제1가스 공급 유로(502)를 통해 공급되는 제1가스는 기판 처리(식각,증착 등)에 사용되는 공정 가스 또는 챔버 내측벽에 달라붙는 불순물을 세정하는 세정 가스가 해당 될 수 있다. 제1가스 분사부(210)을 통해 공정 가스 또는 세정 가스가 기판 처리 공간의 중심부에 분사됨으로써, 챔버 중심부에서 공정 가스에 의한 기판 처리가 이루어지며, 기판 처리 완료된 후에는 챔버 중심부에서의 세정 처리가 이루어질 수 있다.The first gas supplied through the first gas
상기 제2가스 공급 유로(602)에 공급되는 제2가스는 세정 가스 또는 공정 가스가 될 수 있는데, 세정 가스가 바람직하다. 제2가스 공급 유로(602)는 기판 처리 공간의 가장자리부로 분사하는 제2가스 분사부(220)를 통해 세정 가스를 분사함으로써, 챔버 내측벽에 직접적으로 세정 가스를 도달하도록 할 수 있다. 기판 처리 공간의 중심부에 도달하는 제1가스를 세정 가스로 구현한다 하더라도, 기판 처리 공간의 가장자리부에는 세정 가스가 충분히 도달하기 어렵기 때문에, 제2가스 공급유로에 연결된 제2가스 분사부(220)를 통해 기판 처리 공간의 가장자리부에 직접 세정 가스를 분사하는 것이다.The second gas supplied to the second
상기와 같이 제1가스 공급 유로(502)와 제2가스 공급 유로(602)를 각각 별개로 구현 할 시에, 기판 처리 공정 및 세정 과정에서 다양한 제어를 수행할 수 있다.When the first
예컨대, 기판 처리 공정 시에는 제1가스 공급 유로(502)에만 공정 가스를 제공할 수 있으며, 또는 제1,제2가스 공급 유로(502,602) 양쪽에 공정 가스를 제공할 수 있다. 양쪽 유로에 공정 가스를 제공하는 경우에는 기판 처리 공간의 중심부를 향하는 제1가스 공급 유로(502)에 더 많은 공정 가스를 제공함으로써, 최소한의 공정 가스로서 효율적인 기판 처리를 수행할 수 있다.For example, the process gas may be provided only to the first gas
마찬가지로, 세정 공정 시에는 제2가스 공급 유로(602)에만 세정 가스를 제공할 수 있으며, 또는 제1,제2가스 공급 유로(502,602) 양쪽에 세정 가스를 제공할 수 있다. 양쪽 유로에 세정 가스를 제공하는 경우에는, 기판 처리 공간의 가장자리부를 향하는 제2가스 공급 유로(602)에 더 많은 세정 가스를 제공함으로써, 최소한의 세정 가스로서 효율적인 세정 공정을 수행할 수 있다.
Similarly, in the cleaning process, the cleaning gas may be provided only in the second gas
한편, 상기 제1가스 공급 유로(502) 및 제2가스 공급 유로(602)는 다수의 가스 소스원(710,720)으로부터 가스를 공급받는데, 이를 위하여 제1가스 공급관(501) 및 제2가스 공급관(601), 제1밸브(503) 및 제2밸브(603)를 각각 구비한다. 상기 제1가스 공급관(501)은 가스 소스원과 제1가스 공급유로(502)를 연결하는 챔버 외부의 유로관이며, 제2가스 공급관(601)은 가스 소스원과 제2가스 공급 유로(602)를 연결하는 챔버 외부의 유로관이다.Meanwhile, the first
또한, 제1밸브(503)는 다수의 가스 소스원(710,720)으로부터 공급되는 가스 중에서 어느 가스를 제1가스 공급관(501)으로 제공할지 선택한다. 예를 들어, 제1가스 공급관(501)에 공정 가스만을 공급하고자 하는 경우, 제1밸브(503)는 공정가스 소스원(720)으로부터 통로를 개방하며, 반면에, 세정가스 소스원(710)으로부터의 통로를 차단한다. 만약, 제1가스 공급관(501)에 공정 가스 및 세정 가스를 동시에 공급하고자 하는 경우, 제1밸브(503)는 공정가스 소스원(720) 및 세정가스 소스원(710)의 통로를 개방하여 제1가스 공급관(501)에 연결되도록 한다.In addition, the
마찬가지로, 제2밸브(603) 역시 다수의 가스 소스원으로부터 공급되는 가스 중에서 어느 가스를 제2가스 공급관(601)으로 제공할지 선택한다. 참고로, 미도시 되었지만 각 가스 공급관에는 챔버로 공급되는 가스의 유량을 제어하는 유량제어기(MFC;Mass Flow controller)가 구비된다. 밸브가 유량 제어기의 기능을 포함할 수 있다.Similarly, the
또한, 도 2에서 세정 가스 소스원(710)이 가스 공급관(501,601)에 직접 연결되어 있는 것으로 도시하였지만, 이는 설명의 편의를 위하여 도시된 그림이다. 실제로는 밸브와 이격된 세정 가스 소스원으로부터 세정 가스를 공급받아 별도의 전극을 통해 플라즈마 여기시켜 활성화시켜 각 가스 공급 수단(500,600)으로 제공될 수 있다.In addition, although the cleaning
한편, 상기 제2가스 공급 유로(602)는 도 2에 도시한 바와 같이 중앙에서 가장자리를 향해 하향 경사진 유로를 가지지만, 이에 한정되지 않고 도 3에 도시한 바와 같이 'ㄱ'자 형태와 같이 수평유로 및 수직유로를 갖는 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조를 갖더라도 제2가스 분사부가 챔버 내측벽을 향해 경사져 있기 때문에, 챔버 내측벽을 향해 제2가스의 분사가 이루어지는데는 문제되지 않는다.
On the other hand, the second gas
제1가스 분사부(210)는 기판 처리 공간의 중심부로 제1가스를 분사한다. 제1가스 분사부는 수직으로 관통된 다수의 분사홀을 갖는 샤워헤드로 구현할 수 있으며, 샤워헤드 이외에 분사노즐 등과 같이 다양한 구조로 구현할 수 있다. 제1가스 분사부(210)가 샤워헤드로 구현될 경우 샤워헤드가 가스 분사 기능 이외에 플라즈마를 여기시키는 상부 전극의 기능을 함께 구현할 수 있다. 상기 제1가스 분사부(210)는 기판 처리 공간의 중심부에 제1가스를 분사함으로써, 서셉터(300)에 놓인 기판(S)에 대해서 증착 또는 식각 등의 기판 처리가 이루어진다. 이때, 기판 처리 공간에 분사된 가스는 플라즈마 여기되어 기판 처리가 이루어진다. 제1가스 분사부(210)의 분사가 이루어지기 전에 제1가스 영역을 구비하여, 제1가스가 제1가스 분사부(210)를 통해 분사하기 전에 골고루 와류되어 기판 전체에 걸쳐서 골고루 제1가스가 분사되도록 한다. 참고로, 상기 제1가스 영역에 배플(미도시) 추가적으로 구비되어, 배플 하부에 위치하는 제1가스 분사부(210)의 다수 분사홀을 통해 골고루 분사할 수 있다.The
제2가스 분사부(220)는 기판 처리 공간의 가장자리부로 제2가스를 분사하는데 이를 위하여, 챔버 측벽을 향하도록 하는 분사 방향성을 가진다. 기판 처리 공간의 가장자리로 세정 가스로 된 제2가스를 분사함으로써, 챔버 내측벽에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2가스 분사부(200)는 챔버 내측벽을 향하도록 하는 분사 방향성을 가지는데, 이를 위하여 직경이 다른 복수의 링을 겹쳐서 결합시킨 링간에 결합틈을 가지도록 한다.The
즉, 겹쳐서 결합되는 링 들의 직경은 각기 달리하여, 직경이 작은 내측 링의 외측에 그보다 직경이 큰 외측 링을 두며, 이들 내측 링과 외측 링 사이에 결합틈을 두어서 제2가스가 슬릿 형태의 결합틈을 따라서 상측에서 하측으로 분사된다.That is, the diameters of the rings that overlap each other are different, so that the outer ring has a larger diameter on the outside of the smaller inner ring, and the coupling gap is formed between the inner ring and the outer ring so that the second gas is slit-shaped. It is sprayed from the upper side to the lower side along the coupling gap.
예를 들어, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제2가스 분사부를 링 어셈블리로 구현할 때 링 어셈블리의 사시도를 도시한 그림으로서, 링 어셈블리(221)의 직경 크기가 제1링<제2링<제3링의 순서를 가진다고 가정할 때, 직경이 제일 작은 제1링(221a)의 외측벽에 제2링을 겹쳐 두며, 제2링(221b)의 외측벽에 제3링(221c)을 겹쳐 두는 구조를 가지며, 이들 링 사이는 다수의 연결바(222)에 의해 결합되어 연결바 길이만큼의 결합틈이 생겨 슬릿 구조가 된다.For example, Figure 4 is a view showing a perspective view of the ring assembly when implementing the second gas injection unit in the ring assembly according to an embodiment of the present invention, the diameter size of the
상기와 같이 링 간의 결합은 연결바(222)에 의해 결합되는데 이들의 결합 예는 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 도 5는 연결바의 결합예를 도시한 그림으로서 도5(a)는 상부에서 바라본 모습이고, 도 5(b)는 단면도로서, 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이 내측 링인 제1링(221a)과 외측 링인 제2링(221b) 모두 연결바가 구비되며, 제1링(221a)의 연결바(222a)는 제2링 바디의 연결바인 걸림 체결체(223a)와 상호 체결되는 구조로 구현될 수 있다.As described above, the coupling between the rings is coupled by the connecting
또한, 도 6에 도시한 바와 같이 내측링의 연결바는 구비되지 않고 외측링의 연결바인 걸림 체결체만 구비되어 외측링의 걸림 체결체가 연결바 역할을 하여, 내측링의 바디 상부면에 걸림 체결되는 구조를 가질 수 있다.In addition, as shown in Figure 6 is not provided with a connecting bar of the inner ring is provided only the locking fasteners that are the connection bar of the outer ring is the locking fastener of the outer ring acts as a connecting bar, the locking fastening on the upper surface of the body of the inner ring It may have a structure.
상기와 같이 연결바에 의해 내측 링과 외측 링이 결합됨으로써, 내측 링과 외측 링은 연결바의 길이 만큼의 결합틈을 가지게 되고, 이러한 결합틈에 의해 제2가스가 분사될 수 있다.As the inner ring and the outer ring are coupled by the connecting bar as described above, the inner ring and the outer ring have a coupling gap equal to the length of the connection bar, and the second gas may be injected by the coupling gap.
링마다 구비되는 연결바(222)의 길이를 다르게 구현함으로써, 결합틈의 간격, 즉, 링간의 간격을 서로 다르게 구현할 수 있다. 또한, 상기 링 어셈블리의 결합틈은, 수직 단면의 기울기가 챔버 내측벽을 향하는 방향으로 구현한다. 도 7은 링 어셈블리의 단면도를 도시한 그림으로서, 제1링(221a)과 제2링(221b)에 의해 형성되는 제1_2결합틈(A)의 기울기와 제2링(221b)과 제3링(221c)에 의해 형성되는 제2_3결합틈(B)의 수직 단면이 챔버 내측벽을 향하도록 기울어져 있으며, 또한, 이들 제1_2결합틈(A) 및 제2_3결합틈(B)의 수직 단면 기울기가 서로 다르게 구현되어 있음을 알 수 있다.By implementing a different length of the
한편, 상기 링 어셈블리(221)의 재질은 세라믹 등과 같은 절연체로 구현한다. 챔버 가장자리에 위치하는 링 어셈블리를 절연체로 구현함으로써, 챔버 중앙에 위치하는 기판 처리 공간에서 여기되는 플라즈마가 챔버 중앙으로 집중함으로써 플라즈마 밀집도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
On the other hand, the material of the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 과정을 도시한 플로차트이다.8 is a flowchart illustrating a substrate processing process according to an embodiment of the present invention.
챔버의 기판 처리 공간 내에 기판을 준비하는 과정을 가진다(S81). 기판 출입구를 통해 기판이 챔버 내로 이송되어 서셉터에 올려진 후, 서셉터가 상승되어 기판 처리 공간으로 위치한다.A process of preparing a substrate in a substrate processing space of a chamber is performed (S81). After the substrate is transferred into the chamber through the substrate entrance and mounted on the susceptor, the susceptor is raised and placed in the substrate processing space.
상기 기판이 기판 처리 공간에 위치하면, 공정 가스가 분사된다(S82). 이때, 공정 가스는 제1가스 분사부를 통하여 기판 처리 공간의 중심부로 분사된다. 이때, 제1가스 분사부 이외에 별도의 제2가스 분사부를 통하여 기판 처리 공간의 가장자리부, 즉, 챔버 내측벽을 향해 공정가스가 함께 분사될 수 있다. 상기 제2가스 분사부는 챔버 내측벽을 향하도록 하는 방향 분사성을 가지며, 상기 제2가스 분사부를 통해 분사되는 공정가스는 챔버 내측벽을 향하게 된다.When the substrate is located in the substrate processing space, the process gas is injected (S82). At this time, the process gas is injected into the center of the substrate processing space through the first gas injection unit. In this case, the process gas may be injected together toward the edge of the substrate processing space, that is, the chamber inner wall, through a separate second gas injector in addition to the first gas injector. The second gas injector has a direction jetting property to face the chamber inner wall, and the process gas injected through the second gas injector faces the chamber inner wall.
상기와 같이 제1가스 분사부 이외에 제2가스 분사부를 통해 공정 가스가 함께 분사되는 경우, 제1가스 분사부를 통해 분사되는 공정 가스의 양은, 제2가스 분사부를 통해 분사되는 가스의 양보다 많다. 기판의 중심부를 향해 더 많은 공정 가스를 분사하여 기판 처리가 효율적으로 이루어지게 하기 위함이다.When the process gas is injected together through the second gas injector in addition to the first gas injector as described above, the amount of the process gas injected through the first gas injector is greater than the amount of gas injected through the second gas injector. This is to inject more process gas toward the center of the substrate so that the substrate processing can be performed efficiently.
상기 공정 가스 분사 과정은 기판 처리가 완료될 때까지 계속된다(S83).The process gas injection process is continued until the substrate processing is completed (S83).
기판 처리가 완료되어 기판이 챔버 외부로 배출되고 나면, 챔버 내측에 대한 세정이 필요한지를 판단한다(S84). 예컨대, 챔버 내에서 기판 처리가 임계치(예컨대, 10회) 이상 이루어진 경우 챔버 내부를 세정할 필요가 있다고 판단한다. After the substrate processing is completed and the substrate is discharged to the outside of the chamber, it is determined whether cleaning to the inside of the chamber is necessary (S84). For example, it is determined that the inside of the chamber needs to be cleaned when the substrate processing in the chamber is performed at a threshold value (for example, 10 times or more).
챔버 세정이 필요하다고 판단된 경우, 챔버 내측벽을 향하는 방향성을 갖는 제2가스 분사부를 통하여 세정 가스를 분사한다(S85). 이 때, 제2가스 분사부 이외에 챔버 중앙부를 향하는 제1가스 분사부를 통하여 기판 처리 공간의 중심부로 공정가스가 함께 분사될 수 있다.When it is determined that the chamber cleaning is necessary, the cleaning gas is injected through the second gas injector having the direction toward the chamber inner wall (S85). In this case, the process gas may be injected together to the center of the substrate processing space through the first gas injection unit facing the center of the chamber in addition to the second gas injection unit.
상기와 같이 챔버 내측벽을 향하는 제2가스 분사부 이외에 중심부를 향하는 제1가스 분사부를 통해 세정 가스가 함께 분사되는 경우, 제2가스 분사부를 통해 분사되는 세정 가스의 양은, 제1가스 분사부를 통해 분사되는 세정 가스의 양보다 많다. 기판 처리 공간의 가장자리부, 즉, 챔버 내측벽을 향해 더 많은 세정 가스를 분사하여 적은 세정 가스의 양으로도 챔버 내측벽 및 챔버 바닥 및 서셉터 하부면을 효율적으로 세정하기 위함이다.As described above, when the cleaning gas is injected together through the first gas injector toward the center in addition to the second gas injector toward the chamber inner wall, the amount of the cleaning gas injected through the second gas injector is controlled through the first gas injector. More than the amount of cleaning gas injected. This is to spray more cleaning gas toward the edge of the substrate processing space, that is, the chamber inner wall, so as to efficiently clean the chamber inner wall, the chamber bottom and the susceptor lower surface with a small amount of cleaning gas.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
100: 챔버 110: 챔버 몸체
120: 챔버 리드 200: 가스 분사부
210: 제1가스 분사부 220: 제2가스 분사부
221: 링 어셈블리 222: 연결바
300: 서셉터 400: 샤프트
500: 제1가스 공급 수단 600: 제2가스 공급 수단
710: 세정가스 소스원 720: 공정가스 소스원100: chamber 110: chamber body
120: chamber lid 200: gas injection unit
210: first gas injection unit 220: second gas injection unit
221: ring assembly 222: connecting bar
300: susceptor 400: shaft
500: first gas supply means 600: second gas supply means
710: cleaning gas source source 720: process gas source source
Claims (15)
상기 챔버 내에 기판을 지지시키는 서셉터;
상기 서셉터에 대향 배치되고, 상기 기판 처리 공간의 중심부로 제1가스를 분사하는 제1가스 분사부;
챔버 내측벽을 향하도록 하는 분사 방향성을 가지며, 상기 기판 처리 공간의 가장자리부로 제2가스를 분사하는 제2가스 분사부;
를 포함하는 기판 처리 장치.A chamber forming a substrate processing space therein;
A susceptor for supporting a substrate in the chamber;
A first gas injector disposed opposite the susceptor and configured to inject a first gas into a central portion of the substrate processing space;
A second gas injector having an injection direction directed toward the inner wall of the chamber and injecting a second gas into an edge of the substrate processing space;
Substrate processing apparatus comprising a.
상기 제1가스 분사부에 제1가스를 공급하는 제1가스 공급 유로;
상기 제2가스 분사부에 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유로;
을 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
A first gas supply passage configured to supply a first gas to the first gas injector;
A second gas supply passage configured to supply a second gas to the second gas injection unit;
Substrate processing apparatus comprising a.
상기 제1가스 공급 유로에 유입되는 가스 소스원을 선택하는 제1밸브;
상기 제2가스 공급 유로에 유입되는 가스 소스원을 선택하는 제2밸브;
를 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 2,
A first valve for selecting a gas source source flowing into the first gas supply passage;
A second valve for selecting a gas source source flowing into the second gas supply passage;
Substrate processing apparatus comprising a.
상기 기판 처리 공간의 중심부를 향해 분사되는 제1가스 분사부 또는 챔버 내측벽을 향해 분사되는 방향성을 갖는 제2가스 분사부 중 어느 하나 이상의 분사부를 통하여 상기 기판 처리 공간에 공정 가스를 분사하는 공정 과정;
기판 처리 공정 완료된 기판을 챔버 외부로 반출 후, 상기 제2가스 분사부를 통하여 챔버 내측벽을 향해 세정 가스를 분사하는 세정 과정;
을 포함하는 기판 처리 방법.Preparing a substrate in a substrate processing space of the chamber;
Process of injecting process gas into the substrate processing space through at least one of the first gas injection unit to be injected toward the center of the substrate processing space or the second gas injection unit having a direction directed toward the inner wall of the chamber ;
Substrate processing step A cleaning process of ejecting the completed substrate to the outside of the chamber, and then spraying the cleaning gas toward the chamber inner wall through the second gas injector;
Substrate processing method comprising a.
Priority Applications (1)
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