KR20190048531A

KR20190048531A - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190048531A
Application number: KR1020170143570A
Authority: KR
Inventors: 조재환; 양대현
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-09

Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 가스 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 기판을 처리하는 장치는 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 원주 방향에 따른 복수의 구역들을 가지며, 상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드, 상기 처리 공간에 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스, 상기 샤워 헤드로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 그리고 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 가스 공급 유닛은 상기 복수의 구역들 각각에 공정 가스를 공급하도록 제공되는 복수의 가스 공급 라인들 및 상기 가스 공급 라인들 각각에 제공되어 상기 가스 공급 라인들을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 제어하는 복수의 유량 조절 부재들을 포함하되, 상기 제어기는 상기 유량 조절 부재들을 각각 제어한다. 이로 인해 기판의 영역 별 가스 처리량을 균일하게 조절할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}

본 발명은 기판을 가스 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서 사진, 식각, 박막 증착, 이온주입, 그리고 세정 등 다양한 공정들이 수행된다. 이러한 공정들 중 식각, 박막 증착, 이온 주입, 그리고 세정 공정에는 가스를 이용한 기판 처리 장치가 사용된다.

일반적으로 가스 처리 공정은 챔버 내에 공정 가스를 공급하여 기판을 가스 처리한다. 챔버의 내부 공간은 외부로부터 밀폐된 공간으로 배기 유닛에 의해 배기된다. 챔버의 내부 분위기는 영역 별로 균일하게 배기되어야 하며, 이는 기판을 영역 별로 균일하게 처리하기 위한 것과 연관된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 챔버(2)에 제공된 배기 포트(6)에는 배기압을 조절하는 개폐 밸브(8)가 설치된다. 개폐 밸브(8)는 개방 위치 및 차단 위치 간에 이동되도록 직선 이동 또는 스윙 이동된다.

그러나 개폐 밸브(8)에 의한 배기 포트(6)의 개구율은 비대칭적 개방 영역(4)을 가진다. 이로 인해 챔버(2) 내에는 비대칭적 가스의 흐름이 발생되며, 이는 기판을 불균일하게 처리한다.

본 발명은 기판을 균일하게 가스 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한 본 발명은 배기 포트의 비대칭적 개방 영역으로 인해 처리 공간의 가스 분포는 상이한 문제점을 해결할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 실시예는 기판을 가스 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 기판을 처리하는 장치는 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛의 상부에 위치되며, 상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하고, 원주 방향으로 구획되는 복수의 구역들을 가지는 샤워 헤드, 상기 처리 공간에 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스, 상기 샤워 헤드로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 챔버 내부의 플라즈마를 외부로 배출하는 배기 유닛, 그리고 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 챔버는 상기 기판 지지 유닛의 하부에 위치되며, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 포트를 가지고, 상기 배기 유닛은 상기 배기 포트와 연통되는 배기 라인과, 상기 배기 라인에 설치되어 상기 배기 포트에 진공압을 제공하는 감압 부재와, 상기 배기 포트에 설치되어 개방 위치에서 차단 위치로 이동 가능하게 제공되는 개폐 밸브를 포함하고, 상기 배기 포트가 상기 개폐 밸브에 의해 개방되는 개방 영역은 상부에서 바라볼 때 비대칭적으로 제공되며 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 구역 중 일부 구역에만 대향되게 제공되며, 상기 가스 공급 유닛은 상기 복수의 구역들 각각에 공정 가스를 공급하도록 제공되는 복수의 가스 공급 라인들과, 상기 가스 공급 라인들 각각에 제공되어 상기 가스 공급 라인들을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 제어하는 복수의 유량 조절 부재들을 포함하되, 상기 제어기는 상기 개방 영역의 비대칭 형상에도 불구하고 상기 기판의 전 영역에 플라즈마가 균일하게 공급되도록 상기 유량 조절 부재들을 각각 제어하여 상기 복수의 구역들에 공급되는 공정 가스의 유량을 달리한다.

상기 제어기는 상기 일부 구역에 공급되는 공정 가스를 제1유량으로 조절하고, 상기 배기 포트가 상기 개폐 밸브에 의해 막힌 영역에 대향하는 상기 복수의 구역들 중 나머지 구역에 공급되는 공정 가스를 상기 제1유량에 상이한 제2유량으로 조절할 수 있다. 상기 제1유량은 상기 제2유량에 비해 클 수 있다.

상기 샤워 헤드는 반경 방향에 따른 복수의 영역들을 가지고, 상기 가스 공급 라인들은 상기 복수의 구역별 및 상기 복수의 영역별로 각각 공정 가스를 공급하도록 분리되어 제공되며, 상기 제어기는 상기 유량 조절 부재들을 각각 제어할 수 있다. 상부에서 바라볼 때 상기 구역들 및 상기 영역들은 상기 배기 포트에 중첩되게 위치되고, 상기 제어기는 상부에서 바라볼 때 상기 개방 영역에 가까운 구역 및 가까운 영역일수록 공정 가스의 유량을 크게 조절할 수 있다.

상기 장치를 이용하여 기판을 가스 처리하는 방법으로는, 상기 샤워 헤드로부터 공급된 상기 공정 가스로 상기 기판을 처리하되, 상기 샤워 헤드는 서로 구획된 복수의 구역들을 가지며, 상기 구역들의 압력을 측정한 뒤, 측정된 값을 근거로 상기 기판의 가스 처리 공정을 인터락한다.

상기 인터락은 상기 측정된 값이 기설정 범위를 벗어나면, 발생시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 샤워 헤드에는 원주 방향에 따른 복수의 구역들이 형성되고, 각 구역에 공급되는 가스의 유량은 배기 포트의 개방 영역과 마주하는 위치에 따라 상이하게 조절된다. 이로 인해 기판의 영역 별 가스 처리량을 균일하게 조절할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 가스 분포가 적은 공간에는 이보다 많은 공간에 비해 다량의 가스가 공급된다. 이로 인해 처리 공간에는 그 위치별 가스가 머무르는 양이 균일하게 제공될 수 있다.

도 1은 일반적인 챔버 내에서 가스의 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 개폐 밸브를 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 배플을 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 3의 샤워 헤드를 보여주는 절단 사시도이다.
도 6은 도 5의 히팅 플레이트를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 3의 가스 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 3의 장치로 기판 처리 시 기판의 영역별 처리량 및 배기 포트의 개방 영역을 보여주는 실험 데이터이다.
도 9는 도 8의 실험 데이터에 따른 샤워 헤드의 영역별 가스 유량을 보여주는 그래프이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.

본 실시예에서는 챔버 내에서 플라즈마를 이용하여 기판을 식각 처리하는 기판 처리 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 샤워 헤드 유닛으로부터 토출되는 가스를 이용하여 기판을 처리하는 장치라면 다양한 공정에 적용 가능하다.

이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 플라즈마 소스(400), 배플(500), 샤워 헤드(700), 가스 공급 유닛(600) 그리고 제어기(800)를 포함한다.

챔버(100)은 내부에 기판(W)이 처리되는 처리 공간(102)을 제공한다. 챔버(100)는 원형의 통 형상으로 제공된다. 챔버(100)은 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)의 일측벽에는 개구(130)가 형성된다. 개구(130)는 기판(W)이 반출입 가능한 출입구(130)로 제공된다. 출입구(130)는 도어(140)에 의해 개폐 가능하다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기 포트(150)가 설치된다. 배기 포트(150)는 챔버(100)의 중심축과 일치되게 위치된다. 배기 포트(150)는 처리 공간(102)에 발생된 부산물이 챔버(100)의 외부로 배출되는 배출구(150)로 기능한다.

배기 유닛은 배기 라인(180), 개폐 밸브(170) 그리고 감압 부재(160)를 포함한다. 배기 포트(150)에는 배기 라인(180)이 설치되고, 배기 라인(180)에는 감압 부재(160)가 설치된다. 감압 부재(160)는 배기 포트(150)에 진공압을 제공한다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 플라즈마는 진공압에 의해 챔버(100)의 외부로 배출된다. 개폐 밸브(170)는 감압 부재(160)로부터 제공되는 배기압을 조절한다. 개폐 밸브(170)는 배기 포트(150)를 개폐한다. 개폐 밸브(170)는 개방 위치와 차단 위치로 이동 가능하다. 개폐 밸브(170)는 배기 포트(150)의 길이 방향과 수직한 방향으로 이동 가능하다. 개폐 밸브(170)는 직선 이동 또는 스윙 이동이 가능하다. 여기서 개방 위치는 개폐 밸브(170)에 의해 배기 포트(150)가 개방되는 위치이고, 차단 위치는 개폐 밸브(170)에 의해 배기 포트(150)가 차단되는 위치이다. 일 예에 의하면, 공정 진행 시 배기 포트(150)의 일부 영역은 개방되게 제공된다. 배기 포트(150)의 개방 영역은 비대칭 영역으로 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 이러한 비대칭적 개방 영역은 분할 영역들 중 일부에만 대향되게 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 분할 영역들 중 나머지는 배기 포트(150)의 개방 영역으로부터 엇갈리게 위치된다.

기판 지지 유닛(200)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(200)으로 제공될 수 있다. 선택적으로 기판 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.

정전척(200)은 유전판(210), 포커스링(250), 그리고 베이스(230)를 포함한다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판(210)의 내부에는 내부 전극(212)이 설치된다. 내부 전극(212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 내부 전극(212)은 인가된 전력(미도시)으로부터 기판(W)이 유전판(210)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다. 유전판(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(214)가 설치된다. 히터(214)는 내부 전극(212)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 예컨대, 유전판(210)은 세라믹 재질로 제공될 수 있다.

베이스(230)는 유전판(210)을 지지한다. 베이스(230)는 유전판(210)의 아래에 위치되며, 유전판(210)과 고정결합된다. 베이스(230)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(230)는 그 상면의 중앙영역이 유전판(210)의 저면에 대응하는 면적을 가진다. 베이스(230)의 내부에는 냉각유로(232)가 형성된다. 냉각유로(232)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 베이스에는 외부에 위치된 고주파 전원(234)과 연결된다. 고주파 전원(234)은 베이스(230)에 전력을 인가한다. 베이스(230)에 인가된 전력은 챔버(100) 내에 발생된 플라즈마가 베이스(230)를 향해 이동되도록 안내한다. 베이스(230)는 금속 재질로 제공될 수 있다.

포커스링(250)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(250)은 내측링(252) 및 외측링(254)을 포함한다. 내측링(252)은 유전판(210)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내측링(252)을 베이스(230)의 가장자리영역에 위치된다. 내측링(252)의 상면은 유전판(210)의 상면과 동일한 높이를 가지도록 제공된다. 내측링(252)의 상면 내측부는 기판(W)의 저면 가장자리영역을 지지한다. 예컨대, 내측링(252)은 도전성 재질로 제공될 수 있다. 외측링(254)은 내측링(252)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외측링(254)은 베이스(230)의 가장자리영역에서 내측링(252)과 인접하게 위치된다. 외측링(254)의 상면은 내측링(252)의 상면에 비해 그 높이가 높게 제공된다. 외측링(254)은 절연 물질로 제공될 수 있다.

플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 일 예에 의하면, 플라즈마 소스(400)로는 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively coupled plasma)가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내부에서 상부 전극 및 하부 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 상부 전극(420) 및 하부 전극은 챔버(100)의 내부에서 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 양 전극 중 어느 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고, 다른 전극은 접지될 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 전극(420)은 샤워 헤드(700)에 제공되고, 하부 전극은 베이스의 내부에 제공될 수 있다. 하부 전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상부 전극(420)은 접지될 수 있다. 이와 달리, 상부 전극과 하부 전극에 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이로 인해 상부 전극(420)과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생된다. 발생된 전자기장은 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.

배플(500)은 처리 공간에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 도 4는 도 3의 배플을 보여주는 평면도이다. 도 4를 참조하면, 배플(500)은 처리공간에서 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(400)의 사이에 위치된다. 배플(500)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(500)에는 복수의 관통홀들(502)이 형성된다. 관통홀들(502)은 상하방향을 향하도록 제공된다. 관통홀들(502)은 배플(500)의 원주방향을 따라 배열된다. 관통홀들(502)은 슬릿 형상을 가지며, 배플(500)의 반경방향을 향하는 길이 방향을 가진다.

샤워 헤드(700)는 공정 가스를 처리 공간으로 토출한다. 샤워 헤드(700)는 기판 지지 유닛(200)의 위에 위치된다. 샤워 헤드(700)는 유전판(210)과 마주보도록 위치된다. 도 5는 도 3의 샤워 헤드를 보여주는 절단 사시도이고, 도 6은 도 5의 히팅 플레이트를 보여주는 평면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 샤워 헤드(700)는 샤워 플레이트(710), 히팅 플레이트(730), 그리고 분배 플레이트(770)를 포함한다. 샤워 플레이트(710), 히팅 플레이트(730), 분배 플레이트(770)는 아래에서 위 방향을 향해 순차적으로 위치된다. 샤워 플레이트(710), 히팅 플레이트(730), 분배 플레이트(770) 각각은 적층되게 위치된다.

샤워 플레이트(710)는 판 형상을 가진다. 예컨대, 샤워 플레이트(710)는 원판 형상을 가질 수 있다. 샤워 플레이트(710)는 그 저면이 처리 공간에 노출된다. 샤워 플레이트(710)에는 복수의 토출홀들(712)이 형성된다. 각각의 토출홀(712)은 상하 방향을 향하도록 형성된다. 공정 가스는 토출홀들(712)을 통해 처리 공간으로 공급된다. 예컨대, 샤워 플레이트(710)는 단결정 실리콘 재질로 제공될 수 있다.

히팅 플레이트(730)는 공정 가스를 가열한다. 히팅 플레이트(730)는 분배 플레이트(770)의 아래에 위치되는 하부 플레이트(730)로 제공된다. 도 5는 도 3의 히팅 플레이트를 보여주는 평면도이다. 도 5를 참조하면, 히팅 플레이트(730)는 하부 판(740) 및 히터(750)를 포함한다. 하부 판(740)은 바디(742), 제1구획 돌기, 그리고 제2구획 돌기를 가진다. 바디(742)는 판 형상으로 제공된다. 예컨대, 바디(742)는 원판 형상을 가질 수 있다. 바디(742)는 영역 별 상단 및 하단이 서로 상이한 높이를 가지도록 제공된다. 바디(742)의 가장자리 영역은 중앙 영역에 비해 상단 및 하단 각각이 높게 위치된다. 바디(742)에는 복수의 하부홀들(744)이 형성된다. 바디(742)는 샤워 플레이트(710)의 상면에 접촉되게 위치된다. 하부홀들(744)은 토출홀들(712)과 일대일 대응되는 개수로 제공된다. 바디(742)는 하부홀들(744) 및 토출홀들(712)이 상하 방향으로 일치하도록 위치된다. 하부홀들(744)은 아래로 갈수록 폭이 작아지도록 단차지게 제공된다. 따라서 측부에서 바라볼 때 하부홀(744) 및 토출홀(712)은 바디(742)의 상단에서 샤워 플레이트(710)의 하단까지 연장된 홀로 제공된다.

제1구획돌기(746)는 하부판(740)을 원주 방향에 따른 복수의 구역들로 구획한다. 제1구획돌기들(746)은 복수 개로 제공되며, 각각이 바디(742)로부터 위로 돌출되게 제공된다. 제1구획돌기들(746)은 하부판(740)의 중심으로부터 반경 방향으로 길게 연장된 길이 방향을 가진다. 제1구획돌기들(746) 각각은 서로 다른 길이 방향을 가지며, 서로 동일한 길이를 가지는 바 형상으로 제공된다. 일 예에 의하면, 서로 인접한 2 개의 제1구획돌기들(746) 간에는 동일한 사이각을 가지도록 위치될 수 있다. 제1구획돌기(746)는 4 개로 제공되어, 4 개의 구역을 형성할 수 있다. 상부에서 바라볼 때 제1구획돌기들(746)에 의해 구획된 복수의 구역들은 동일한 면적을 가질 수 있다. 선택적으로 제1구획 돌기(746)는 4 개보다 적거나 많게 제공될 수 있다.

제2구획돌기(748)는 하부판(740)을 반경 방향에 따른 복수의 영역들로 구획한다. 제2구획돌기들(748)은 복수 개로 제공되며, 각각이 바디(742)로부터 위로 돌출되게 제공된다. 제2구획돌기들(748)은 서로 다른 직경을 가지는 환형의 링 형상을 가지며, 서로 동일한 중심을 가지도록 위치된다. 일 예에 의하면, 제2구획돌기들(748)은 2 개로 제공될 수 있다. 제2구획돌기들(748)에 의해 하부판(740)의 영역은 중앙 영역, 미들 영역, 그리고 가장자리 영역으로 구획될 수 있다. 선택적으로 제2구획돌기(748)는 2 개보다 적거나 많게 제공될 수 있다.

상술한 실시예를 종합해보면, 하부판(740)은 제1구획돌기(746)와 제2구획돌기(748) 각각에 의해 복수의 분할 영역을 가진다. 제1구획돌기(746)가 X 개로 제공되고 제2구획돌기(748)가 Y 개로 제공된 경우, X 개의 영역들과 Y+1 개의 구역을 가진다. 즉, 하부판(740)은 서로 구획된 X*(Y+1) 개의 분할 영역을 가진다.

히터(750)는 바디(742)의 내부에 위치된다. 예컨대, 히터(750)는 열선일 수 있다. 히터(750)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.

분배 플레이트(770)는 유입 포트(610)에 유입된 공정 가스를 히팅 플레이트(730)의 각 영역으로 분배하여 공급한다. 분배 플레이트(770)는 히팅 플레이트(730)의 위에 위치되는 상부 플레이트(770)로 제공된다. 분배 플레이트(770)는 상부 판(780) 및 냉각 부재(790)를 포함한다. 상부 판(780)은 하부 판(740)의 위에 적층되게 위치된다. 상부 판(780)은 원형의 판 형상을 가진다. 상부 판(780)의 가장자리 영역은 저면이 이와 다른 영역에 비해 높게 제공된다. 즉 상부 판(780)의 가장자리 영역 저면에는 복수의 결합홈(782)이 형성된다. 각 결합홈(782)에는 제1구획 돌기 및 제2구획 돌기가 삽입 가능하도록 제공된다. 상부 판(780)과 하부 판(740)은 결합홈(782)에 제1구획 돌기 및 제2구획 돌기가 삽입되어 서로 밀착되게 적층되는 구조를 가진다. 상부 판(780)의 위에는 상부 전극(420)이 적층되게 위치된다.

선택적으로 결합홈(782)은 히팅 플레이트(730)에 제공되고, 제1구획 돌기 및 제2구획 돌기는 분배 플레이트(770)에 제공될 수 있다.

냉각 부재(790)는 상부 판(780)의 내부에 제공된다. 냉각 부재(790)는 상부 판(780)의 내부에 형성된 냉각 유로(790)로 제공된다. 냉각 유로(790)는 냉각수 또는 냉각 유체가 흐르는 통로로 제공된다. 냉각수 또는 냉각 유체는 히팅 플레이트(730) 및 샤워 플레이트(710)가 한계 온도 이상으로 가열되는 것을 방지한다.

다음은 본 발명의 설명의 편의를 돕고자 제1구획 돌기(746)가 4 개로 제공되고, 제2구획 돌기(748)가 3 개로 제공되는 것으로 설명한다.

가스 공급 유닛(600)은 샤워 헤드(700)에 공급한다. 도 7은 도 3의 가스 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 7을 참조하면, 가스 공급 유닛(600)은 가스 공급 라인(630)(630), 유량 조절 부재(650), 그리고 압력 측정 부재(610)를 포함한다. 가스 공급 라인(630)은 복수 개로 제공된다. 가스 공급 라인(630)들 각각은 분할 영역에 연결된다. 따라서 공정 가스는 가스 공급 라인(630)을 통해 각각의 분한 영역에 공급 가능하다. 복수 개의 가스 공급 라인(630)들에는 각각 유량 조절 부재(650)가 및 압력 측정 부재(610)가 설치된다. 유량 조절 부재들(650)은 가스 공급 라인(630)을 통과하는 공정 가스의 유량을 제어한다. 유량 조절 부재(650)는 서로 간에 독립 제어가 가능하도록 제공된다. 압력 측정 부재(610)는 공정 가스의 공급 방향에 대해 유량 조정 부재보다 하류에 위치된다. 압력 측정 부재(610)는 각 분할 영역의 압력을 측정하는데 사용된다. 예컨대, 공정 가스는 식각 가스일 수 있다.

제어기(800)는 각각의 분할 영역에 공급되는 공정 가스의 유량을 제어한다. 제어기(800)는 각각의 유량 조절 부재(650)를 제어한다. 제어기(800)는 기판(W)의 전체 영역에 플라즈마가 균일하게 공급되도록 각 유량 조절 부재(650)를 제어한다. 제어기(800)는 플라즈마가 처리 공간의 영역 별 머무르는 양이 균일하도록 각 유량 조절 부재(650)를 제어한다.

일 예에 의하면, 기판(W)의 영역별 가스 처리량에 의해 분할 영역에 공급되는 공정 가스의 유량은 상이하게 제공될 수 있다. 이는 처리 공간의 배기 유량이 위치에 따라 상이하기 때문이다. 따라서 도 8과 같은 실험 데이터를 통해 분할 영역별 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다. 이는 기판(W)의 위치, 샤워 헤드(700)의 위치, 그리고 배기 포트의 개방 영역이 서로 고정됨에 따라 그 유량을 도출가능하다. 예컨대, 기판(W)의 취약 영역은 다른 영역에 비해 그 가스 처리량이 낮으며, 샤워 헤드(700)의 가장자리 영역의 제3구역(736c)에 대응된다. 이 경우 도 9와 같이, 제어기(800)는 가장자리 영역의 제3구역(736c)에 해당되는 분할 영역의 가스 공급 유량을 다른 영역보다 크게 조절할 수 있다.

또한 상부에서 바라볼 때 각 분할 영역과 개방 영역 간의 상대 거리에 따라 가스 공급 유량을 서로 다르게 조절할 수 있다. 처리 공간의 배기량은 배기 포트의 개방 영역과 가까운 위치일수록 크다. 즉 상부에서 바라볼 때 개방 영역과 중첩되는 영역은 비중첩되는 영역보다 큰 배기량이 발생된다. 이로 인해 중첩되는 영역에는 공정 가스가 오랜시간동안 머무르지 못하고 배기되며, 이는 기판(W)의 처리량 손실을 발생시킨다. 따라서 제어기(800)는 상부에서 바라볼 때 개방 영역과 대향되는 분할 영역에는 제1유량의 공정 가스를 공급하고, 비대향되는 분할 영역에는 제2유량의 공정 가스를 공급하도록 유량 조절 부재(650)를 제어할 수 있다. 제1유량은 제2유량보다 큰 유량으로 제공될 수 있다. 이에 따라 개방 영역과 중첩되는 영역에는 비중첩되는 영역보다 다량의 공정 가스가 공급되어 기판(W)의 영역별 가스 처리량을 균일하게 조절할 수 있다.

상술한 실시예에는 제어기(800)가 분할 영역에 공급되는 공정 가스의 유량을 조절하는 것으로 설명하였다. 그러나 제어기(800)는 압력 측정 부재(610)로부터 측정된 값을 전달받고, 이를 근거로 기판(W)의 가스 처리 공정을 인터락할 수 있다. 샤워 헤드(700)는 복수 개의 플레이트들이 서로 조합 및 체결되어 복수 개의 공간들을 구획한다. 이러한 샤워 헤드(700)는 조립 불량 또는 공정 가스에 의한 식각으로 인해 손상될 수 있으며, 이 경우, 공정 가스의 유량이 원치 않은 영역으로 과공급되거나 일정 수준에 미달되게 공급될 수 있다. 제어기(800)는 각 분할 영역의 압력 측정값이 기설정 범위 이내면, 샤워 헤드(700)가 정상 상태로 판단하고 기판(W) 처리 공정을 계속적으로 진행한다. 이와 달리 제어기(800)는 각 분할 영역의 압력 측정값이 기설정 범위를 벗어나면, 샤워 헤드(700)가 손상되었다고 판단하고, 기판(W) 처리 공정을 인터락시켜 공정 불량을 예방할 수 있다.

100: 챔버 200: 기판 지지 유닛
400: 플라즈마 소스 500: 배플
600: 가스 공급 유닛 700: 샤워 헤드
800: 제어기

Claims

기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버와;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
상기 기판 지지 유닛의 상부에 위치되며, 상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하고, 원주 방향으로 구획되는 복수의 구역들을 가지는 샤워 헤드와;
상기 처리 공간에 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스와;
상기 샤워 헤드로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 챔버 내부의 플라즈마를 외부로 배출하는 배기 유닛과;
상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
상기 챔버는 상기 기판 지지 유닛의 하부에 위치되며, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 배기 포트를 가지고,
상기 배기 유닛은,
상기 배기 포트와 연통되는 배기 라인과, 상기 배기 라인에 설치되어 상기 배기 포트에 진공압을 제공하는 감압 부재와, 상기 배기 포트에 설치되어 개방 위치에서 차단 위치로 이동 가능하게 제공되는 개폐 밸브를 포함하고,
상기 배기 포트가 상기 개폐 밸브에 의해 개방되는 개방 영역은 상부에서 바라볼 때 비대칭적으로 제공되며 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 구역 중 일부 구역에만 대향되게 제공되며,
상기 가스 공급 유닛은,
상기 복수의 구역들 각각에 공정 가스를 공급하도록 제공되는 복수의 가스 공급 라인들과, 상기 가스 공급 라인들 각각에 제공되어 상기 가스 공급 라인들을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 제어하는 복수의 유량 조절 부재들을 포함하되,
상기 제어기는 상기 개방 영역의 비대칭 형상에도 불구하고 상기 기판의 전 영역에 플라즈마가 균일하게 공급되도록 상기 유량 조절 부재들을 각각 제어하여 상기 복수의 구역들에 공급되는 공정 가스의 유량을 달리하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 일부 구역에 공급되는 공정 가스를 제1유량으로 조절하고,
상기 배기 포트가 상기 개폐 밸브에 의해 막힌 영역에 대향하는 상기 복수의 구역들 중 나머지 구역에 공급되는 공정 가스를 상기 제1유량에 상이한 제2유량으로 조절하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1유량은 상기 제2유량에 비해 큰 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 샤워 헤드는 반경 방향에 따른 복수의 영역들을 가지고,
상기 가스 공급 라인들은 상기 복수의 구역별 및 상기 복수의 영역별로 각각 공정 가스를 공급하도록 분리되어 제공되며,
상기 제어기는 상기 유량 조절 부재들을 각각 제어하는 기판 처리 장치.
제4항에 있어서,
상부에서 바라볼 때 상기 구역들 및 상기 영역들은 상기 배기 포트에 중첩되게 위치되고,
상기 제어기는 상부에서 바라볼 때 상기 개방 영역에 가까운 구역 및 가까운 영역일수록 공정 가스의 유량을 크게 조절하는 기판 처리 장치.
제1항의 장치를 이용하여 기판을 가스 처리하는 방법에 있어서,
상기 샤워 헤드로부터 공급된 상기 공정 가스로 상기 기판을 처리하되,
상기 샤워 헤드는 서로 구획된 복수의 구역들을 가지며, 상기 구역들의 압력을 측정한 뒤, 측정된 값을 근거로 상기 기판의 가스 처리 공정을 인터락하는 기판 처리 방법.
제6항에 있어서,
상기 인터락은 상기 측정된 값이 기설정 범위를 벗어나면, 발생시키는 기판 처리 방법.