KR20170127724A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170127724A
KR20170127724A KR1020160058189A KR20160058189A KR20170127724A KR 20170127724 A KR20170127724 A KR 20170127724A KR 1020160058189 A KR1020160058189 A KR 1020160058189A KR 20160058189 A KR20160058189 A KR 20160058189A KR 20170127724 A KR20170127724 A KR 20170127724A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bodies
wafer
focus ring
lower electrode
edge
Prior art date
Application number
KR1020160058189A
Other languages
English (en)
Inventor
이준수
우제헌
김응수
김학영
정상민
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160058189A priority Critical patent/KR20170127724A/ko
Priority to US15/384,354 priority patent/US20170330734A1/en
Publication of KR20170127724A publication Critical patent/KR20170127724A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715Workpiece holder
    • H01J37/32724Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • H01J37/32449Gas control, e.g. control of the gas flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642Focus rings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/3299Feedback systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334Etching

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 플라즈마가 처리되는 공간을 제공하는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 구비되며, 웨이퍼가 탑재되는 하부 전극, 상기 공정 챔버 내에 구비되며, 상기 하부 전극과 마주보는 상부 전극, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸도록 상기 하부 전극 상에 배치되는 포커스 링, 상기 포커스 링의 하측에 배치되고 소정 간격으로 서로 이격된 제1 몸체들로 이루어진 엣지 링, 상기 제1 몸체들 내부에 설치된 복수개의 히터들, 및 상기 히터들 각각의 구동을 제어하는 히터 제어기를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

Description

플라즈마 처리 장치 {Plasma processing apparatus}
본 발명의 기술적 사상은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식각 공정의 산포 불량을 개선할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 박막의 증착 공정 및 식각 공정을 포함하는 다수의 단위공정을 통해 제조되고 있으며, 식각 공정은 주로 플라즈마 반응이 유도되는 반도체 제조설비 내에서 수행된다. 반도체 제품의 미세화 및 고집적화에 따라, 식각 공정의 산포 불량이 반도체 제품 특성에 미치는 영향이 증대되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 식각 공정의 산포 불량을 개선할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 플라즈마가 처리되는 공간을 제공하는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 구비되며, 웨이퍼가 탑재되는 하부 전극, 상기 공정 챔버 내에 구비되며, 상기 하부 전극과 마주보는 상부 전극, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸도록 상기 하부 전극 상에 배치되는 포커스 링, 상기 포커스 링의 하측에 배치되고 소정 간격으로 서로 이격된 제1 몸체들로 이루어진 엣지 링, 상기 제1 몸체들 내부에 설치된 복수개의 히터들, 및 상기 히터들 각각의 구동을 제어하는 히터 제어기를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 엣지 링은 서로 이웃하는 상기 제1 몸체들 사이에 구비되고 절연 물질을 포함하는 제2 몸체들을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 몸체들은 방사상으로 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 포커스 링은 서로 이격된 복수개의 포커스 링 몸체들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 포커스 링 몸체들의 수는 상기 제1 몸체들의 수에 대응되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 포커스 링 몸체들의 수는 상기 제1 몸체들의 수 보다 적은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 히터 제어기는 상기 히터들 각각에 전류를 흘려주거나 전류를 차단하여 상기 제1 몸체들의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 히터 제어기는 상기 히터들 각각으로 공급되는 전류를 가변저항을 이용하여 조절하여 상기 제1 몸체들의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 몸체의 내부에 배치된 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버로부터 플라즈마 처리 공정이 이루어진 웨이퍼를 공급받아 검사하고, 상기 히터 제어기로 피드백 신호를 인가하는 검사 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 플라즈마가 처리되는 공간을 제공하는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 구비되며, 일면 상에 웨이퍼를 탑재하는 하부 전극, 상기 공정 챔버 내에 구비되며, 상기 하부 전극과 마주보는 상부 전극, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이의 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸도록 상기 하부 전극 상에 배치되는 포커스 링, 상기 포커스 링의 하측에 배치되고 소정 간격으로 서로 이격된 제1 몸체들로 이루어진 엣지 링, 상기 제1 몸체들 내부에 설치된 복수개의 히터들, 상기 히터들을 각각의 구동을 제어하는 히터 제어기, 및 상기 공정 챔버로부터 식각 공정이 이루어진 웨이퍼를 공급받아 검사하고, 검사 결과 상기 검사된 웨이퍼에서 비대칭적 산포 불량이 발생된 경우 상기 히터 제어기로 제1 피드백 신호를 인가하는 검사 장치를 포함하며, 상기 히터 제어기는 상기 제1 피드백 신호에 따라 상기 제1 몸체들 중 일부만이 가열되도록 상기 히터들을 구동시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 검사 장치는 상기 검사된 웨이퍼에서 동심원적 산포 불량이 발생된 경우 상기 히터 제어기로 제2 피드백 신호를 인가하며, 상기 히터 제어기는 상기 제2 피드백 신호에 따라 상기 히터들 전부를 구동시키거나 또는 상기 히터들 전부를 구동시키지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 공급부와 상기 상부 전극 사이에 설치되어, 상기 하부 전극 상에 탑재된 상기 웨이퍼의 중심부 및 가장자리부를 향하여 공급되는 공정 가스를 분배하는 가스 스플리터를 더 포함하며, 상기 검사 장치는 상기 검사된 웨이퍼에서 동심원적 산포 불량이 발생된 경우 상기 가스 스플리터로 제2 피드백 신호를 인가하며, 상기 가스 스플리터는 상기 제2 피드백 신호에 따라 상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 중심부 및 가장자리부를 향하여 공급되는 공정 가스의 유량을 소정 비율로 분배하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 전극 상에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리부를 향하여 엣지 튜닝 가스를 공급하는 엣지 튜닝 가스 공급부를 더 포함하며, 상기 검사 장치는 검사 결과 상기 검사된 웨이퍼에서 동심원적 산포 불량이 발생된 경우 상기 엣지 튜닝 가스 공급부로 제2 피드백 신호를 인가하며, 상기 엣지 튜닝 가스 공급부는 상기 제2 피드백 신호에 따라 상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리부를 향하여 공급되는 엣지 튜닝 가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 포커스 링은 서로 이격되고 상기 제1 몸체들과 대응되는 수로 구성된 복수개의 포커스 링 몸체들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 식각 공정의 산포 불량을 개선하여 반도체 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 포커스 링의 온도를 국부적으로 제어하여 식각 공정의 비대칭적 산포 불량을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 포커스 링 및 엣지 링을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 엣지 링의 제1 몸체들 및 상기 제1 몸체들에 구비된 히터들의 구동을 제어하는 히터 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 엣지 링의 제1 몸체들 및 상기 제1 몸체들에 구비된 히터들의 구동을 제어하는 히터 제어기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 히터를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 엣지 링을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 포커스 링 및 엣지 링을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 포커스 링 및 엣지 링을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 블록 구조도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 검사 장치를 이용하여 생성된 웨이퍼의 산포맵을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", 또는 "연결되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", 또는 "직접 연결되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 하나의 구성요소가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수개를 조합하여 구성할 수도 있다.
이하에서 설명하는 플라즈마 처리 장치는 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 포커스 링(150) 및 엣지 링(160)을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 엣지 링(160)의 제1 몸체(161)들 및 상기 제1 몸체(161)들에 구비된 히터(170)들의 구동을 조절하는 히터 제어기(180)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(100)는 공정 챔버(101), 상부 전극(110), 가스 공급부(120), 가스 스플리터(121), 엣지 튜닝 가스 공급부(125), 하부 전극(130), 포커스 링(150), 엣지 링(160), 히터(170), 히터 제어기(180)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(101)는 외부로부터 독립되는 내부 공간을 제공할 수 있으며, 상기 내부 공간은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리하는 처리 공간으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(101)는 플라즈마 반응으로 웨이퍼(W) 또는 상기 웨이퍼(W) 상의 박막이 식각되는 식각 챔버를 포함할 수 있다. 공정 챔버(101) 내에서는 웨이퍼(W) 또는 웨이퍼(W) 상의 실리콘막, 산화막, 질화막, 금속막 적어도 하나의 박막이 패터닝되는 식각 공정이 진행될 수 있다. 공정 챔버(101)는 진공 상태를 완충시키는 트랜스퍼 챔버 및 로드락 챔버와 연결되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 공정 챔버(101)는 금속, 절연체 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 공정 챔버(101)의 내부는 절연체로 코팅될 수 있다. 공정 챔버(101)는 직육면체 또는 원통형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
공정 챔버(101)의 일측에는 입출 게이트가 제공될 수 있다. 상기 입출 게이트를 통하여 웨이퍼(W)들의 출입이 이루어진다. 또한, 상기 공정 챔버(101)는 반응 가스 또는 반응 부산물을 배기하기 위한 배기 덕트(102)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 배기 덕트(102)는 진공 펌프와 연결될 수 있으며, 상기 배기 덕트(102)에는 압력제어밸브, 유량제어밸브 등이 설치될 수 있다.
상부 전극(110)은 상기 공정 챔버(101)의 내부 공간에 설치될 수 있다. 상기 상부 전극(110)은 가스 공급부(120)로부터 공정 가스를 공급받을 수 있으며, 내부에 공정 가스가 이동할 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 가스 공급부(120)를 통하여 상부 전극(110)으로 공급된 공정 가스는 상부 전극(110) 내에 제공된 상기 경로를 통하여 이동한 후, 상부 전극(110)의 하면에 형성된 가스 분사구(112)들을 통하여 하부 전극(130) 상에 안착된 웨이퍼(W)를 향하여 공급될 수 있다.
상기 상부 전극(110)에는 제1 고주파 전원(115)이 제1 정합기(117)를 통하여 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제1 고주파 전원(115)은 공정 챔버(101) 내의 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하는데 적합한 주파수(예를 들어, 60MHz)의 고주파를 출력할 수 있다. 상기 제1 정합기(117)는 상기 제1 고주파 전원(115) 측 임피던스와 공정 챔버(101) 측 임피던스를 매칭시킬 수 있다.
하부 전극(130)은 상기 공정 챔버(101)의 내부 공간에 설치되며, 상기 상부 전극(110)과 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 하부 전극(130)은 정전기를 이용하여 웨이퍼(W)를 고정시키는 정전 척(Electrostatic Chuck, ESC), 기계적 클램핑 방식으로 웨이퍼(W)를 고정하는 척, 및 진공압에 의해 웨이퍼(W)를 흡착 지지하는 진공 척(Vacuum Chuck) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 하부 전극(130)에는 웨이퍼(W)를 공정 온도로 가열시키기 위한 가열 수단이 구비될 수 있다. 또한, 상기 하부 전극(130)은 지지 부재(131) 상에 배치될 수 있다.
상기 하부 전극(130)에는 제2 고주파 전원(135)이 제2 정합기(137)를 통하여 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 제2 고주파 전원(135)은 바이어스용 전원을 출력할 수 있으며, 웨이퍼(W)에 인입되는 이온 에너지를 제어하기에 적합한 주파수(예를 들어, 2MHz)의 고주파를 출력할 수 있다. 상기 제2 정합기(137)는 상기 제2 고주파 전원(135) 측 임피던스와 공정 챔버(101) 측 임피던스를 매칭시킬 수 있다.
공정 가스가 상부 전극(110)과 하부 전극(130) 사이의 공간에서 확산됨과 동시에, 상부 전극(110) 및 하부 전극(130)에 공정 가스를 방전시키는 고주파 전원이 인가되면서 공정 가스는 플라즈마 상태로 변환되고, 상기 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면과 접촉하면서 물리적 또는 화학적 반응이 일어난다. 이러한 반응을 통하여, 어닐링, 식각, 증착, 세정 등의 웨이퍼(W)의 처리 공정이 수행될 수 있다.
상기 가스 스플리터(121)는 가스 공급부(120)와 상부 전극(110) 사이에서 공정 가스가 이동하는 가스 공급 라인에 설치될 수 있다. 가스 스플리터(121)는 하부 전극(130) 상에 탑재된 웨이퍼(W)의 중심부 및 가장자리부를 향하여 공급되는 공정 가스를 소정 비율로 분배할 수 있다.
특히, 가스 스플리터(121)는 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD(critical dimension)가 웨이퍼(W)의 중심부의 CD 보다 높게 나타나는 산포 불량을 개선하기 위하여, 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 공급되는 공정 가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 가스 스플리터(121)가 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 공급되는 공정 가스의 유량을 증가시킴에 따라 처리 공간의 가장자리부의 플라즈마 밀도가 증가하게 된다. 그 결과, 플라즈마 밀도가 처리 공간 내에서 전체적으로 균일해질 수 있으며, 식각 공정의 산포 불량이 개선할 수 있다.
상기 엣지 튜닝 가스 공급부(125)는 엣지 튜닝 가스를 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 공급할 수 있다. 예를 들어, 엣지 튜닝 가스 공급부(125)는 상부 전극(110)의 가장자리부에 구비된 가스 분사구(112)들을 통하여 엣지 튜닝 가스를 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 공급할 수 있다. 상기 엣지 튜닝 가스는 가스 공급부(120)를 통하여 공급된 공정 가스와 동일할 수 있으며, 또는 상이할 수 있다.
특히, 엣지 튜닝 가스 공급부(125)는 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD(critical dimension)가 웨이퍼(W)의 중심부의 CD 보다 높게 나타나는 산포 불량을 개선하기 위하여, 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 엣지 튜닝 가스를 공급할 수 있다. 엣지 튜닝 가스 공급부(125)가 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 엣지 튜닝 가스를 공급함에 따라, 처리 공간의 가장자리부의 플라즈마 밀도가 증가하게 된다. 그 결과, 플라즈마 밀도가 처리 공간 내에서 전체적으로 균일해질 수 있으며, 식각 공정의 산포 불량이 개선할 수 있다.
상기 포커스 링(150)은 상기 하부 전극(130) 상에 안착되고 상기 웨이퍼(W)의 가장자리를 둘러싸는 고리 형태를 가질 수 있다. 상기 포커스 링(150)의 상면은 단차를 가질 수 있으며, 포커스 링(150)의 안쪽 영역은 상대적으로 높이가 낮게 구성될 수 있다. 포커스 링(150)의 일부분은 웨이퍼(W)의 가장자리를 지지할 수 있다.
상기 포커스 링(150)은 예를 들어 Si, SiC, C 또는 이들의 조합 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 포커스 링(150)은 공정 중에 발생하는 고분자 화합물이 상기 하부 전극(130)에 침투하는 것을 방지하도록 상기 하부 전극(130)의 가장자리의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 또한, 상부 전극(110) 및/또는 하부 전극(130)에 고주파 전원이 인가되면서 전기장이 형성되면, 상기 포커스 링(150)은 상기 전기장의 형성 영역을 확장시켜 상기 웨이퍼(W)가 전체적으로 균일하게 처리되도록 하며, 또한 플라즈마의 형성 영역을 소정 영역 내로 한정시키는 기능을 할 수 있다.
엣지 링(160)은 포커스 링(150)의 하부에 배치되어, 포커스 링(150)을 지지할 수 있다.
엣지 링(160)은 서로 이격된 복수개의 제1 몸체(161)들을 포함할 수 있다. 복수개의 제1 몸체(161)들은 방사상으로 동일한 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 엣지 링(160)에 구비된 제1 몸체(161)들의 수는 도면에 표시된 것과 같이 8개일 수 있으나, 제1 몸체(161)들의 수가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 몸체(161)들은 열전도율이 우수한 물질로 이루어질 수 있으며, 히터(170)는 상기 제1 몸체(161)들 내부에 설치될 수 있다. 상기 제1 몸체(161)는 열전도율이 우수한 금속, 예를 들어 알루미늄으로 이루어질 수 있으나, 제1 몸체(161)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
엣지 링(160)에는 엣지 링(160)의 온도를 조절하기 위한 복수개의 히터(170)들이 설치될 수 있다. 복수개의 제1 몸체(161)들 각각에는 적어도 하나의 히터(170)가 설치될 수 있다. 히터(170)들의 구동에 의하여 제1 몸체(161)들의 온도가 변화하게 되고, 또한 포커스 링(150)과 제1 몸체(161)들 간의 열교환에 의하여 포커스 링(150)의 온도가 변화하게 된다.
일부 실시예들에서, 히터(170)는 도체에 전류가 흐르면서 발생되는 열을 이용하여 상기 제1 몸체(161)들을 가열할 수 있는 줄 히팅(joule heating) 방식의 히터일 수 있다.
상기 히터 제어기(180)는 복수개의 히터(170)들의 구동을 개별적으로 제어할 수 있다. 이때, 구동된 히터(170)들과 접하는 포커스 링(150)의 일부분은 국부적으로 온도가 상승될 수 있고, 구동되지 않은 히터(170)들과 접하는 포커스 링(150)의 다른 부분은 국부적으로 온도가 감소될 수 있다. 상기 히터 제어기(180)는 히터용 전원(181) 및 상기 히터용 전원(181)과 상기 제1 몸체(161) 내에 구비된 히터(170)를 연결하는 전선(183)을 포함할 수 있다.
즉, 히터 제어기(180)가 히터(170)들의 구동을 개별적으로 제어함으로써 분리된 제1 몸체(161)들의 온도가 개별적으로 제어될 수 있고, 결과적으로 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 제어될 수 있다. 그에 따라, 도 2 및 도 3에 예시된 것과 같이 엣지 링(160)이 8개의 제1 몸체(161)들로 구성된 경우, 포커스 링(150)은 개별적으로 제어되는 8개의 온도 영역을 가지게 된다.
한편, 도 3에서는 비대칭적 산포 불량이 나타난 웨이퍼(W)의 산포맵이 예시되어 진다. 여기서, 상기 산포맵에서 CD가 상대적으로 작게 측정된 영역은 상대적으로 밝게 표시되며, 반대로 CD가 상대적으로 크게 측정된 영역은 상대적으로 어둡게 표시된다. 비대칭적 산포 불량이 나타난 경우, 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리가 비슷한 영역이라도, CD가 소정 범위 이상으로 차이날 수 있다.
비대칭적 산포 불량이 나타난 경우 웨이퍼(W) 가장자리의 산포도 불균일하게 나타나게 된다. 공정 챔버(101)의 내벽이나 공정 챔버(101) 내의 부품에 증착되어 있던 폴리머가 웨이퍼(W)의 특정 부분으로 떨어져 쌓이는데, 웨이퍼(W) 가장자리의 산포 불량은 주로 이러한 폴리머가 웨이퍼(W)의 특정 부분 식각을 저해하기 때문에 발생할 수 있다.
상기 폴리머는 포커스 링(150)의 온도가 낮아질수록 웨이퍼(W) 가장자리가 아닌 포커스 링(150)을 향하여 이동하는 성질을 가진다. 따라서, 히터 제어기(180)는 CD가 상대적으로 낮게 측정된 웨이퍼(W)의 일부 가장자리부에 인접한 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 상승하도록 히터(170)들을 제어하며, 또한 CD가 상대적으로 높게 측정된 웨이퍼(W)의 다른 일부 가장자리부와 인접한 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 감소하도록 히터(170)들을 제어하며, 이로써 웨이퍼(W) 가장자리의 산포 불량을 개선하게 된다.
예를 들어, 도 3에 예시된 비대칭적 산포 불량을 개선하기 위하여, 히터 제어기(180)는 웨이퍼(W) 가장자리부 중 CD가 상대적으로 높게 나타난 제1 가장자리 영역(A1)과 인접한 2 개의 제1 몸체(161)들에 인접한 2개의 제1 몸체(161)들에 구비된 히터(170)들에 전류를 차단하며, 이로써 상기 제1 가장자리 영역(A1)과 인접한 포커스 링(150)의 일부분의 온도를 국부적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 나머지 제1 몸체(161)들에 구비된 히터(170)들에는 전류를 공급하여, 포커스 링(150)의 다른 부분의 온도는 국부적으로 상승시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 각각 히터(170)가 설치된 제1 몸체(161)들은 서로 이격되어 배치되므로, 히터(170)의 구동으로 가열된 제1 몸체(161)로 인하여 그 주변의 제1 몸체(161)들의 온도가 의도치 않게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 포커스 링(150)의 국부적인 온도를 효과적으로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 엣지 링(160)의 제1 몸체(161)들 및 상기 제1 몸체(161)들에 구비된 히터(170)들의 구동을 제어하는 히터 제어기(180a)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 히터 제어기(180a)는 히터용 전원(181), 상기 히터용 전원(181)과 제1 몸체(161)들 내에 구비된 히터(170)들을 연결하는 전선(183) 및 가변저항을 이용하여 상기 히터(170)들로 공급되는 전류를 조절하는 히터용 전원 분배기(185)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터용 전원 분배기(185)는 다수의 히터(170)에 공급되는 전류의 양을 조절함으로써, 제1 몸체(161)들의 온도를 조절할 수 있으며, 나아가 포커스 링(150)의 온도를 국부적으로 조절할 수 있다.
포커스 링(150)의 온도들 더 국부적으로 제어하고자 하는 경우 제1 몸체(161)들 및 제1 몸체(161)들에 구비된 히터(170)들의 수가 증가하도록 구성할 수 있는데, 히터(170)들의 수가 증가되더라도 히터용 전원 분배기(185)를 이용하여 히터(170)들에 공급되는 전류를 분배할 수 있어 비교적 간단하게 각각의 히터(170)들을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 히터(170a)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 히터(170a)는 열전 소자를 이용하여 가열하는 열전모듈 방식의 히터가 이용될 수 있다. 상기 열전소자는 서로 다른 제1 형 열전재료(171) 및 제2 형 열전재료(173)와, 상기 제1 형 열전재료(171) 및 제2 형 열전재료(173)들을 전기적으로 연결하는 연결판(175)을 포함하여 이루어지는 펠티에(Peltier) 소자일 수 있다. 상기 열전소자는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 펠티에 효과를 이용하여, 상기 제1 몸체(161)를 가열 및 냉각할 수 있다.
상기 열전모듈 방식의 히터(170a)는 주위 온도보다 낮은 온도까지 제1 몸체(161)를 냉각시킬 수 있고, 또한 보다 정밀하게 제1 몸체(161)의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 상기 열전모듈 방식의 히터(170a)는 포커스 링(150)의 국부적인 온도를 보다 정밀하게 제어하기 위하여 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 엣지 링(160a)을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 엣지 링(160a)은 방사상으로 이격되어 배치된 제1 몸체(161)들 및 상기 제1 몸체(161)들 사이에 배치된 제2 몸체(163)들을 포함할 수 있다. 제2 몸체(163)들은 이웃하는 제1 몸체(161)들 사이에 배치될 수 있으며, 제1 몸체(161)들은 제2 몸체(163)를 매개로 서로 연결될 수 있다. 상기 제1 몸체(161)들 및 상기 제2 몸체(163)들을 포함하는 상기 엣지 링(160a)은 연속적으로 이어지는 고리 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 몸체(161)들은 열전도성이 우수한 물질을 포함할 수 있으며, 히터(170)에 의하여 온도가 조절될 수 있다. 상기 제2 몸체(163)들은 이웃하는 제1 몸체(161)들 사이의 열교환을 최소화하기 위하여 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 몸체(163)들은 절연 물질로 이루어져 이웃하는 제1 몸체(161)들 간에 열전달을 줄일 수 있고, 또한 엣지 링(160)이 연속적으로 이어지는 고리 형태를 가지도록 하여 엣지 링(160)의 상측에 위치한 포커스 링(150)을 안정적으로 지지하게 된다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 포커스 링(150a) 및 엣지 링(160)을 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 포커스 링(150a)은 소정 간격 서로 이격된 복수개의 포커스 링 몸체(151)들로 구성될 수 있다. 복수개의 포커스 링 몸체(151)들은 방사상으로 동일한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있으며, 전체적으로 불연속적으로 이어지는 고리 형상을 가질 수 있다.
포커스 링 몸체(151)들은 엣지 링(160)의 제1 몸체(161)들에 대응하는 수로 이루어질 수 있다. 각각의 포커스 링 몸체(151)는 그 하측에 배치된 하나의 제1 몸체(161)에 대응되도록 배치될 수 있다. 포커스 링 몸체(151)들 및 제1 몸체(161)들의 수는 8개로 구성될 수 있으나, 포커스 링 몸체(151)들 및 제1 몸체(161)들의 수가 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 포커스 링 몸체(151)의 원주 방향 길이는 제1 몸체(161)의 원주 방향 길이 보다 길 수 있으며, 이웃하는 제1 포커스 링 몸체(151)들 사이로 제1 몸체(161)들이 노출되지 않을 수 있다.
한편, 일부 실시예들에서, 엣지 링(160)은 도 6에 도시된 것과 같이 제1 몸체(161)들 사이에 배치되어 절연 물질로 이루어진 제2 몸체(163)들을 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 몸체(163)들의 적어도 일부분은 이웃하는 포커스 링 몸체(151a)들 사이로 노출될 수 있다.
포커스 링 몸체(151)들이 물리적으로 분리되어 배치됨에 따라, 포커스 링 몸체(151)들 간의 열전달이 감소되어 포커스 링(150)의 국부적인 온도 제어가 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 구비된 포커스 링(150b) 및 엣지 링(160)을 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 포커스 링(150b)은 소정 간격 서로 이격된 복수개의 포커스 링 몸체(151a)들로 구성되지만 상기 포커스 링 몸체(151a)들의 수는 상기 제1 몸체(161)들의 수보다 적다는 점을 제외하고는 상기 도 7을 참조하여 설명된 포커스 링과 대체로 동일할 수 있다. 이하에서, 도 7에서 설명된 내용과 중복되는 부분은 생략하거나 간단히 하기로 한다.
포커스 링(150b)은 소정 간격 서로 이격된 복수개의 포커스 링 몸체(151a)들로 구성되고, 상기 포커스 링 몸체(151a)들은 엣지 링(160)의 제1 몸체(161)들 보다 적은 수로 이루어질 수 있다. 복수개의 포커스 링 몸체(151a)들은 방사상으로 동일한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있으며, 전체적으로 불연속적으로 이어지는 고리 형상을 가질 수 있다.
이때, 적어도 2개 이상의 제1 몸체(161)들은 하나의 포커스 링 몸체(151a)와 상하로 오버랩되도록 배치될 수 있고, 이웃하는 제1 포커스 링 몸체(151a)들 사이로 제1 몸체(161)들이 노출되지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100a)를 개략적으로 나타내는 블록 구조도이다. 도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 검사 장치(190)를 이용하여 생성된 웨이퍼(W)의 산포맵을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 플라즈마 처리 장치(100a)는 검사 장치(190)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 플라즈마 처리 장치(100) 또는 플라즈마 처리 장치(100)의 구성 요소들과 대체로 동일할 수 있다.
도 1, 도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 검사 장치(190)는 공정 챔버(101)에서 플라즈마 처리 공정을 거친 웨이퍼(W)를 공급받을 수 있으며, 공정 챔버(101)로부터 공급된 웨이퍼(W)의 미세 패턴을 검사하여 상기 웨이퍼(W) 표면의 CD를 측정할 수 있다. 상기 검사 장치(190)는 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 미세 패턴의 CD를 측정하기 위한 광학 수단을 구비할 수 있으며, 상기 측정된 CD를 영상 처리하는데 필요한 영상 처리 수단을 구비할 수 있다.
상기 검사 장치(190)는 웨이퍼(W)의 CD를 측정함으로써, 상기 공정 챔버(101)에서 이루어진 플라즈마 처리 공정의 균일성을 평가할 수 있다. 또한, 상기 검사 장치(190)는 상기 공정 챔버(101)에서 이루어진 플라즈마 처리 공정의 문제점을 개선하기 위한 피드백 신호를 출력할 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b는 각각 웨이퍼(W)에서 측정된 CD가 비대칭적 산포 불량을 나타낸 경우와 동심원적 산포 불량을 나타낸 경우를 예시한다.
여기서, 비대칭적 산포 불량은 웨이퍼(W)의 중심으로부터 거리가 비슷한 영역이라도, CD가 소정 범위 이상 차이나는 경우를 의미할 수 있다. 비대칭적 산포 불량이 발생한 경우, 도 10a에 나타나듯이, 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD는 불균일하게 나타나게 된다.
또한, 동심원적 산포 불량은 웨이퍼(W)의 중심으로부터 거리에 따라 CD가 대체로 유사하게 나타낸 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, 동심원적 산포 불량이 발생한 경우, 도 10b에 나타나듯이, 웨이퍼(W)의 중심부로부터 멀어질수록 또는 웨이퍼(W)의 가장자리에 인접할수록 CD가 높게 나타날 수 있다. 즉, 일반적으로, 플라즈마 밀도는 처리 공간의 가장자리부에서 처리 공간의 중심부보다 낮게 나타나며, 그에 따라 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD는 웨이퍼(W)의 중심보의 CD보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 검사 장치(190)는 도 10a와 같은 비대칭적 산포 불량을 개선하기 위하여, 제1 피드백 신호(S1)를 상기 히터 제어기(180)에 인가할 수 있다. 상기 제1 피드백 신호(S1)에 따라, 히터 제어기(180)는 CD가 상대적으로 높게 측정된 웨이퍼(W)의 가장자리에 인접한 부분의 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 낮아지도록 히터(170)들을 제어하고, CD가 상대적으로 낮게 측정된 웨이퍼(W)의 가장자리에 인접한 부분의 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 높아지도록 히터(170)들을 제어할 수 있다.
이때, 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 낮아진 부분에 쌓이는 폴리머의 양이 증가하면서, 상기 포커스 링(150)의 온도가 국소적으로 낮아진 부분에 인접한 웨이퍼(W) 가장자리의 일부분은 폴리머의 영향을 적게 받아 식각율이 증가하게 된다. 반면, 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 높아진 부분에 쌓이는 폴리머의 양이 감소하면서, 상기 포커스 링(150)의 온도가 국부적으로 높아진 부분에 인접한 웨이퍼(W) 가장자리의 일부분은 증가된 폴리머로 인하여 식각율이 감소하게 된다. 결과적으로, 도 10a와 같은 비대칭적 산포 불량이 개선될 수 있으며, 웨이퍼(W) 가장자리부의 산포는 비교적 균일해 질 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 검사 장치(190)는 도 10b와 같은 동심원적 산포 불량을 개선하기 위하여, 제2 피드백 신호(S2)를 히터 제어기(180), 가스 스플리터(121) 및/또는 엣지 튜닝 가스 공급부(125)에 인가할 수 있다.
상기 제2 피드백 신호(S2)에 따라, 히터 제어기(180)는 모든 히터(170)들을 동시에 구동시키거나 구동시키지 않음으로써, 포커스 링(150) 전체의 온도가 동시에 상승하거나 감소하도록 할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD가 상대적으로 크게 나타난 경우, 포커스 링(150)의 온도가 전체적으로 낮아지도록, 모든 히터(170)들에 공급되는 전류를 차단하거나 또는 감소시킬 수 있다. 포커스 링(150)의 온도가 전체적으로 낮아지면서 포커스 링(150)에 쌓이는 폴리머의 양이 증가하고, 웨이퍼(W) 가장자리부에 쌓이는 폴리머의 양이 감소할 수 있다. 그에 따라, 웨이퍼(W)의 가장자리부의 식각율이 증가하면서 웨이퍼(W)의 중심부와 가장자리부의 CD 산포가 보다 균일해질 수 있다.
또한, 상기 제2 피드백 신호(S2)에 따라, 상기 가스 스플리터(121)는 웨이퍼(W)의 중심부를 향하여 분사되는 공정 가스의 유량 및 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 분사되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD가 상대적으로 크게 나타난 경우, 웨이퍼(W)의 중심부를 향하여 공급되는 공정 가스의 유량이 감소되도록 공정 가스를 분배시킬 수 있다. 그에 따라, 처리 공간의 가장자리부에서 플라즈마의 밀도가 상대적으로 증가될 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼(W)의 가장자리부의 식각율이 증가하면서 웨이퍼(W)의 중심부와 가장자리부의 CD 산포가 보다 균일해질 수 있다.
나아가, 상기 제2 피드백 신호(S2)에 따라, 엣지 튜닝 가스 공급부(125)는 웨이퍼(W)의 가장자리부를 향하여 엣지 튜닝 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 가장자리부의 CD가 상대적으로 크게 나타난 경우, 엣지 튜닝 가스 공급부(125)는 처리 공간의 가장자리부로 공급되는 엣지 튜닝 가스의 양을 조절할 수 있다. 처리 공간의 가장자리부로 공급되는 엣지 튜닝 가스가 여기되면서 처리 공간의 가장자리부의 플라즈마 밀도를 증가될 수 있으며, 이로써 웨이퍼(W)의 가장자리부의 식각율이 증가하면서 웨이퍼(W)의 중심부와 가장자리부의 CD 산포가 보다 균일해질 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 검사 장치(190)에서 검사된 웨이퍼(W)가 비대칭적 산포 불량을 나타내는 경우, 플라즈마 처리 장치(100a)는 포커스 링(150)의 국부적인 온도 제어를 통하여 웨이퍼(W) 가장자리부의 비대칭적 산포 불량을 개선할 수 있고, 이와 함께 가스 스플리터(121)를 이용한 공정 가스의 유량 제어, 엣지 튜닝 가스 공급부(125)를 이용한 엣지 튜닝 가스의 유량 제어, 및 포커스 링(150)의 전체적인 온도 제어 중 적어도 어느 하나를 통하여 동심원적 산포 불량을 개선할 수 있다. 상기 나열된 동심원적 산포 불량을 개선하기 위한 제어는 상기 웨이퍼(W) 가장자리부의 비대칭적 산포 불량을 개선하기 위한 포커스 링(150)의 국부적인 온도 제어와 동시에 이루어질 수 있으며, 또는 순차적으로 이루어질 수 있다.
지금까지의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 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 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 공정 챔버 110: 상부 전극
120: 가스 공급부 121: 가스 스플리터
125: 엣지 튜닝 가스 공급부 130: 하부 전극
150: 포커스 링 160: 엣지 링
170: 히터 180: 히터 제어기

Claims (10)

  1. 플라즈마가 처리되는 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 구비되며, 일면 상에 웨이퍼가 탑재되는 하부 전극;
    상기 공정 챔버 내에 구비되며, 상기 하부 전극과 마주보는 상부 전극;
    상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸도록 상기 하부 전극 상에 배치되는 포커스 링;
    상기 포커스 링의 하측에 배치되고 소정 간격으로 서로 이격된 제1 몸체들로 이루어진 엣지 링;
    상기 제1 몸체들 내부에 설치된 복수개의 히터들; 및
    상기 히터들 각각의 구동을 개별적으로 제어하는 히터 제어기를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엣지 링은 서로 이웃하는 상기 제1 몸체들 사이에 구비되고 절연 물질을 포함하는 제2 몸체들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 몸체들은 방사상으로 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 링은 서로 이격된 복수개의 포커스 링 몸체들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포커스 링 몸체들의 수는 상기 제1 몸체들의 수에 대응되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 포커스 링 몸체들의 수는 상기 제1 몸체들의 수 보다 적은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 제어기는 상기 히터들 각각에 전류를 흘려주거나 전류를 차단하여 상기 제1 몸체들의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 제어기는 상기 히터들 각각으로 공급되는 전류를 가변저항을 이용하여 조절하여 상기 제1 몸체들의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 제1 몸체의 내부에 배치된 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 플라즈마가 처리되는 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 구비되며, 일면 상에 웨이퍼를 탑재하는 하부 전극;
    상기 공정 챔버 내에 구비되며, 상기 하부 전극과 마주보는 상부 전극;
    상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이의 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 하부 전극에 탑재된 상기 웨이퍼의 가장자리를 둘러싸도록 상기 하부 전극 상에 배치되는 포커스 링;
    상기 포커스 링의 하측에 배치되고 소정 간격으로 서로 이격된 제1 몸체들로 이루어진 엣지 링;
    상기 제1 몸체들 내부에 설치된 복수개의 히터들;
    상기 히터들을 각각의 구동을 개별적으로 제어하는 히터 제어기; 및
    상기 공정 챔버로부터 식각 공정이 이루어진 웨이퍼를 공급받아 검사하고, 검사 결과 상기 검사된 웨이퍼에서 비대칭적 산포 불량이 발생된 경우 상기 히터 제어기로 제1 피드백 신호를 인가하는 검사 장치를 포함하며,
    상기 히터 제어기는 상기 제1 피드백 신호에 따라 상기 제1 몸체들 중 일부만이 가열되도록 상기 히터들을 구동시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
KR1020160058189A 2016-05-12 2016-05-12 플라즈마 처리 장치 KR20170127724A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160058189A KR20170127724A (ko) 2016-05-12 2016-05-12 플라즈마 처리 장치
US15/384,354 US20170330734A1 (en) 2016-05-12 2016-12-20 Plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160058189A KR20170127724A (ko) 2016-05-12 2016-05-12 플라즈마 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170127724A true KR20170127724A (ko) 2017-11-22

Family

ID=60295325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160058189A KR20170127724A (ko) 2016-05-12 2016-05-12 플라즈마 처리 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20170330734A1 (ko)
KR (1) KR20170127724A (ko)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101995760B1 (ko) * 2018-04-02 2019-07-03 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2021003070A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 Applied Materials, Inc. Modulating film properties by optimizing plasma coupling materials
WO2021142381A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 COMET Technologies USA, Inc. Sector shunts for plasma-based wafer processing systems
KR20210092084A (ko) * 2020-01-15 2021-07-23 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2021158612A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-12 Lam Research Corporation Electrostatic edge ring mounting system for substrate processing
US11521832B2 (en) 2020-01-10 2022-12-06 COMET Technologies USA, Inc. Uniformity control for radio frequency plasma processing systems
US11527385B2 (en) 2021-04-29 2022-12-13 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for calibrating capacitors of matching networks
US11574799B2 (en) 2019-06-28 2023-02-07 COMET Technologies USA, Inc. Arc suppression device for plasma processing equipment
US11596309B2 (en) 2019-07-09 2023-03-07 COMET Technologies USA, Inc. Hybrid matching network topology
US11605527B2 (en) 2020-01-20 2023-03-14 COMET Technologies USA, Inc. Pulsing control match network
US11657980B1 (en) 2022-05-09 2023-05-23 COMET Technologies USA, Inc. Dielectric fluid variable capacitor
US11670488B2 (en) 2020-01-10 2023-06-06 COMET Technologies USA, Inc. Fast arc detecting match network
US11830708B2 (en) 2020-01-10 2023-11-28 COMET Technologies USA, Inc. Inductive broad-band sensors for electromagnetic waves
US11923175B2 (en) 2021-07-28 2024-03-05 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
US11961711B2 (en) 2020-01-20 2024-04-16 COMET Technologies USA, Inc. Radio frequency match network and generator
US11972928B2 (en) 2023-01-04 2024-04-30 COMET Technologies USA, Inc. Method and system for plasma processing arc suppression

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
KR102436416B1 (ko) 2014-10-17 2022-08-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 애디티브 제조 프로세스들을 이용한 복합 재료 특성들을 갖는 cmp 패드 구성
KR102122113B1 (ko) * 2014-10-17 2020-06-29 램 리써치 코포레이션 튜닝가능한 가스 흐름 제어를 위한 가스 스플리터를 포함하는 가스 공급 전달 장치
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
CN106920725B (zh) * 2015-12-24 2018-10-12 中微半导体设备(上海)有限公司 一种聚焦环的温度调整装置及方法
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
US10685862B2 (en) * 2016-01-22 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Controlling the RF amplitude of an edge ring of a capacitively coupled plasma process device
US10763081B2 (en) * 2017-07-10 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for manipulating radio frequency power at an edge ring in plasma process device
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
SG11202009406RA (en) 2018-04-09 2020-10-29 Applied Materials Inc Carbon hard masks for patterning applications and methods related thereto
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
KR102487930B1 (ko) 2018-07-23 2023-01-12 삼성전자주식회사 기판 지지 장치 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치
JP7299970B2 (ja) 2018-09-04 2023-06-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改良型研磨パッドのための配合物
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
WO2020154310A1 (en) 2019-01-22 2020-07-30 Applied Materials, Inc. Feedback loop for controlling a pulsed voltage waveform
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
KR102228545B1 (ko) * 2019-04-03 2021-03-16 주식회사 테스 기판처리장치
US11894255B2 (en) 2019-07-30 2024-02-06 Applied Materials, Inc. Sheath and temperature control of process kit
CN113745082B (zh) * 2020-05-28 2023-10-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置及其加热装置与工作方法
US11404250B2 (en) * 2020-07-08 2022-08-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Plasma etcher edge ring with a chamfer geometry and impedance design
US11462389B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system
JP2022042379A (ja) * 2020-09-02 2022-03-14 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4029268C2 (de) * 1990-09-14 1995-07-06 Balzers Hochvakuum Verfahren zur gleichspannungs-bogenentladungs-unterstützten, reaktiven Behandlung von Gut und Vakuumbehandlungsanlage zur Durchführung
US5740016A (en) * 1996-03-29 1998-04-14 Lam Research Corporation Solid state temperature controlled substrate holder
US6508062B2 (en) * 2001-01-31 2003-01-21 Applied Materials, Inc. Thermal exchanger for a wafer chuck
US20030045098A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing a wafer
JP2006216822A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Hitachi High-Technologies Corp ウェハ処理装置およびウェハ処理方法
JP2009290087A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及びプラズマ処理装置
JP5204673B2 (ja) * 2009-01-14 2013-06-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ分布の制御方法
KR101559913B1 (ko) * 2009-06-25 2015-10-27 삼성전자주식회사 플라즈마 건식 식각 장치
US20120074126A1 (en) * 2010-03-26 2012-03-29 Applied Materials, Inc. Wafer profile modification through hot/cold temperature zones on pedestal for semiconductor manufacturing equipment
JP5690596B2 (ja) * 2011-01-07 2015-03-25 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリング及び該フォーカスリングを備える基板処理装置
JP6400273B2 (ja) * 2013-03-11 2018-10-03 新光電気工業株式会社 静電チャック装置
KR101317942B1 (ko) * 2013-03-13 2013-10-16 (주)테키스트 반도체 제조용 척의 에지링 냉각모듈
JP6027490B2 (ja) * 2013-05-13 2016-11-16 東京エレクトロン株式会社 ガスを供給する方法、及びプラズマ処理装置
JP5615454B1 (ja) * 2014-02-25 2014-10-29 コバレントマテリアル株式会社 フォーカスリング

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101995760B1 (ko) * 2018-04-02 2019-07-03 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11574799B2 (en) 2019-06-28 2023-02-07 COMET Technologies USA, Inc. Arc suppression device for plasma processing equipment
US11270905B2 (en) 2019-07-01 2022-03-08 Applied Materials, Inc. Modulating film properties by optimizing plasma coupling materials
WO2021003070A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 Applied Materials, Inc. Modulating film properties by optimizing plasma coupling materials
US11596309B2 (en) 2019-07-09 2023-03-07 COMET Technologies USA, Inc. Hybrid matching network topology
US11670488B2 (en) 2020-01-10 2023-06-06 COMET Technologies USA, Inc. Fast arc detecting match network
US11521832B2 (en) 2020-01-10 2022-12-06 COMET Technologies USA, Inc. Uniformity control for radio frequency plasma processing systems
WO2021142381A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 COMET Technologies USA, Inc. Sector shunts for plasma-based wafer processing systems
US11830708B2 (en) 2020-01-10 2023-11-28 COMET Technologies USA, Inc. Inductive broad-band sensors for electromagnetic waves
US11887820B2 (en) 2020-01-10 2024-01-30 COMET Technologies USA, Inc. Sector shunts for plasma-based wafer processing systems
KR20210092084A (ko) * 2020-01-15 2021-07-23 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11605527B2 (en) 2020-01-20 2023-03-14 COMET Technologies USA, Inc. Pulsing control match network
US11961711B2 (en) 2020-01-20 2024-04-16 COMET Technologies USA, Inc. Radio frequency match network and generator
WO2021158612A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-12 Lam Research Corporation Electrostatic edge ring mounting system for substrate processing
US11527385B2 (en) 2021-04-29 2022-12-13 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for calibrating capacitors of matching networks
US11923175B2 (en) 2021-07-28 2024-03-05 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
US11657980B1 (en) 2022-05-09 2023-05-23 COMET Technologies USA, Inc. Dielectric fluid variable capacitor
US11972928B2 (en) 2023-01-04 2024-04-30 COMET Technologies USA, Inc. Method and system for plasma processing arc suppression

Also Published As

Publication number Publication date
US20170330734A1 (en) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170127724A (ko) 플라즈마 처리 장치
KR102383357B1 (ko) 배치대 및 기판 처리 장치
US20180190501A1 (en) Plasma processing apparatus
JP5274918B2 (ja) プラズマ処理装置のチャンバー内部材の温度制御方法、チャンバー内部材及び基板載置台、並びにそれを備えたプラズマ処理装置
TWI618186B (zh) 可調式溫度控制基板支撐組件
US8633423B2 (en) Methods and apparatus for controlling substrate temperature in a process chamber
US8295026B2 (en) Electrostatic chuck and substrate processing apparatus having same
TW201736812A (zh) 用於多區域靜電卡盤的感測器系統
US20120097661A1 (en) Methods of fault detection for multiplexed heater array
KR100839148B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법
KR20180047400A (ko) 정전척 어셈블리 및 이를 구비하는 반도체 제조 장치
JP2014146822A (ja) 空間温度分布の制御方法及び装置
KR20150119901A (ko) 인젝터 대 기판 갭 제어를 위한 장치 및 방법들
KR20180080996A (ko) 플라즈마 처리 장치
KR20090071060A (ko) 정전척 및 그를 포함하는 기판처리장치
JP2010157559A (ja) プラズマ処置装置
KR20220120534A (ko) 온도 제어 장치, 온도 제어 방법 및 배치대
CN110226222B (zh) 具有射频隔离式加热器的静电吸盘
KR20190030032A (ko) 플라즈마 식각 장치를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
CN113169111A (zh) 具有改良的热耦合以用于热敏感处理的静电吸盘
JP2016136554A (ja) プラズマ処理装置
JP2010010231A (ja) プラズマ処理装置
US20190252159A1 (en) Mounting apparatus for object to be processed and processing apparatus
US20210280397A1 (en) Plasma processing apparatus, semiconductive member, and semiconductive ring
US20210287923A1 (en) High temperature micro-zone electrostatic chuck