KR20190063587A - Substrate pedestal having atomic layer deposition process monitoring and self monitoring function and atomic layer deposition process with the same apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 원자층 증착 공정 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate support having an atomic layer deposition process and a self-monitoring function, and an atomic layer deposition process facility having the same.
일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조공정은 그 소재가 되는 웨이퍼에 대하여 산화, 마스킹, 포토레지스트코팅, 식각, 확산 및 증착 공정들과 이들 공정들의 전,후에서 보조적으로 세척, 건조 및 검사 등의 여러 공정들이 수행되어야 한다.Generally, a semiconductor device is completed by repeatedly carrying out a manufacturing process on a silicon wafer. The semiconductor manufacturing process is a process of oxidizing, masking, photoresist coating, etching, diffusion, Afterwards, several processes such as washing, drying and inspection should be performed.
반도체 기판들, 태양 전지판 기판들, 액정 디스플레이(LCD) 기판들, 및 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들과 같은 기판들 상에 박막들을 증착하기 위하여 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)이 일반적으로 이용될 수 있다. PECVD는 일반적으로, 기판 지지대 상에 안착되는 기판을 갖는 공정챔버 내로 전구체 가스를 도입함으로써 달성될 수 있다. 공정챔버 내로 들어가기 전에 공정 가스들을 공정챔버의 외부에 위치된 원격 플라즈마 챔버에서 여기되어 공급될 수 있다. 전구체 가스의 일부는 전형적으로, 공정챔버 내로 가스 상태(gaseous state)로 도입될 수 있도록 원격 플라즈마 챔버를 통하여 지향될 수 있다. 전구체 가스는 그 후, 공정챔버의 최상부 근처에 놓이는 분배 플레이트로 유동될 수 있다. 전구체 가스는, 챔버에 커플링되는 하나 또는 그 초과의 RF 소스들로부터 챔버에 무선 주파수(RF) 전력을 인가함으로써, 공정챔버에서 여기될 수 있다. 여기된 가스는, 온도 제어되는 기판 지지대 상에 위치되는 기판의 표면 상에 물질의 층을 형성하도록 반응한다. 분배 플레이트는 일반적으로, RF 전력 소스에 연결되며, 기판 지지대는 전형적으로 챔버 본체에 연결되어, RF 전류 복귀 경로를 제공할 수 있다.Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is commonly used to deposit thin films on substrates such as semiconductor substrates, solar panel substrates, liquid crystal display (LCD) substrates, and organic light emitting diode (OLED) displays . PECVD can generally be achieved by introducing a precursor gas into a process chamber having a substrate that rests on a substrate support. The process gases may be supplied to the remote plasma chamber located outside the process chamber prior to entering the process chamber. A portion of the precursor gas can typically be directed through the remote plasma chamber to be introduced into the process chamber in a gaseous state. The precursor gas may then flow to a distribution plate that is located near the top of the process chamber. The precursor gas can be excited in the process chamber by applying radio frequency (RF) power to the chamber from one or more RF sources coupled to the chamber. The excited gases are reacted to form a layer of material on the surface of the substrate positioned on a temperature controlled substrate support. The distribution plate is typically connected to an RF power source, and the substrate support is typically connected to the chamber body to provide an RF current return path.
반도체 집적소자의 크기가 점점 작아지고 평상이 복잡해짐에 따라 높은 단차(step coverage) 구조에 균일하고 얇은 두께의 박막을 도포할 수 있는 증착 기술이 중요해져왔다. 얇은 박막에는 복잡한 형상의 구조에도 균일하게 증착되는 도포성 뿐 아니라, 소자에서 요구되는 절연 특성 및 확산 방지 특성을 충족시키기 위한 조성의 균일성 및 우수한 전기적 특성 등이 요구되었다. 2. Description of the Related Art As a semiconductor integrated device has become smaller in size and more complicated in planarization, a deposition technique capable of applying a uniform thin film with a high step coverage has become important. In addition, the thin film is required to have uniformity of composition and excellent electrical characteristics in order to satisfy not only the coating property which is uniformly deposited even in a complicated structure but also the insulating property and diffusion preventing property required in the device.
이에 따라, 증착공정은 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 공정, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정, 원자 증착 공정(Atomic Layer Deposition, ALD)이 이용되었다. 물리 기상 증착은 금속 증착에 주로 사용될 수 있다. 화학 기상 증착은 실리콘, 유전체 증착에 주로 사용될 수 있다. 증착공정에서 기판에 증착된 박막은 일정한 두께와 균일도가 정밀하게 제어될 수 있어야한다. 균일한 증착을 위하여 고려되어야 할 변수(parameter)들로는 기판에 증착한 박막층의 두께와 밀도, 공정가스의 에너지 및 온도, 증착을 위한 공정가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 공정가스를 이온화시키고, 이온화된 공정가스가 기판에 증착되도록 원동력이 되는 고주파(RF ; Radio frequency)의 조절은 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 증착과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로 고려된다.Accordingly, a physical vapor deposition (PVD) process, a chemical vapor deposition (CVD) process, and an atomic layer deposition (ALD) process were used for the deposition process. Physical vapor deposition can be used mainly for metal deposition. Chemical vapor deposition can be used mainly for silicon and dielectric deposition. The thin film deposited on the substrate in the deposition process must be able to precisely control the uniform thickness and uniformity. Parameters to be considered for uniform deposition include the thickness and density of the thin film deposited on the substrate, the energy and temperature of the process gas, and the uniformity of the process gas for deposition. Particularly, the control of radio frequency (RF), which is a driving force for ionizing the process gas and depositing the ionized process gas on the substrate, can be an important parameter and can be directly and easily adjusted in the actual deposition process .
원자증착공정(ALD, Atomic Layer Deposition)은 원자를 한층씩 증착시키는 공정으로 미세화 공정이 더욱 요구되는 곳에 수행될 수 있다. CVD와 다른점은 박막을 만드는데 시간이 오래 걸리지만 더 얇은 막을 만들수 있는 장점을 가진다.Atomic Layer Deposition (ALD) is a process that deposits atoms one layer at a time, and can be performed where finer processing is required. The difference from CVD is that it takes a long time to make thin films but has the advantage of making thinner films.
증착공정을 수행하기 위한 장치들은 반도체 기판을 가공하기 위한 공정챔버와, 공정챔버로 공급되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전원이 인가되는 전극과, 반도체 기판을 지지하기 위한 기판 지지대를 갖는다.The apparatus for performing a deposition process includes a process chamber for processing a semiconductor substrate, an electrode to which a radio frequency (RF) power source for forming a reaction gas supplied to the process chamber into a plasma state is applied, Substrate support.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정중 플라즈마(plasma)를 이용하는 증착 공정에서는 반도체 소자의 고집적화에 따라 기존의 클램프(clamp)를 이용에서 기판을 물리적으로 척킹(chucking)하던 기계적인 척(mechanical chuck) 대신에 기판의 정전기를 이용하여 기판 효과적으로 척킹하는 정전기 척(electrostatic chuck)이 주로 사용된다.2. Description of the Related Art Generally, in a deposition process using a plasma in a process for manufacturing a semiconductor device, a mechanical chuck that chucks a substrate physically using a conventional clamp in accordance with high integration of a semiconductor device, ), An electrostatic chuck for effectively chucking the substrate by using the static electricity of the substrate is mainly used.
즉, 기계적인 척(mechanical chuck)은 클램프(clamp)를 이용해서 기판을 위에서 눌러서 척킹하기 때문에 기판의 에지(edge)부위의 다이(die)가 손상되거나 기판이 휘어짐에 따라 수율이 떨어지는 현상이 발생하므로 물리적인 힘을 사용하지 않고 기판을 척킹하는 정전기 척이 사용된다.In other words, the mechanical chuck is chucked by pushing the substrate by using a clamp, so that the die of the edge of the substrate is damaged or the yield is decreased as the substrate is bent. An electrostatic chuck for chucking the substrate without using physical force is used.
공정챔버에 구비되어 기판을 척킹하는 기판 지지대는 정전 척을 포함할 수 있다. 기판 지지대는 지지부재에 의해 지지되는 페데스탈(pedestal), 페데스탈 위에 위치하는 히터 및 전극(electrode)을 포함할 수 있다. 페데스탈은 증착공정시 사용되는 플라즈마를 형성시키기 위한 고주파 전원이 걸리는 부재이고, 전극의 지지 역할을 하며, 그 중심에는 구리봉이 있어서 전극에 전압을 인가한다. 히터는 기판 지지대에 안착되는 기판의 온도를 조절할 수 있다. 전극은 그 표면에 정전력을 발생시키기 위한 유전체(dielectric)가 될 수 있다. 전극은 페데스탈로부터 전원을 공급받아 정전력을 유도함으로써 기판을 흡착하며, 전극 표면에 형성된 유전체는 정전역할을 하게 된다. The substrate support provided in the process chamber for chucking the substrate may include an electrostatic chuck. The substrate support may include a pedestal supported by a support member, a heater positioned over the pedestal, and an electrode. The pedestal is a member to which a high frequency power source is applied to form a plasma used in a deposition process. The pedestal serves as a support for the electrode, and a copper bar is provided at the center thereof to apply a voltage to the electrode. The heater can adjust the temperature of the substrate that is seated on the substrate support. The electrode can be a dielectric for generating electrostatic force on its surface. The electrode receives power from the pedestal to induce electrostatic force to absorb the substrate, and the dielectric formed on the electrode surface serves as a power failure.
플라즈마 공정이 수행되어 기판이 처리되는 동안 증착되는 층의 증착정도(기판의 두께)를 판단하기 위해서는 플라즈마 공정이 끝난 후 기판을 언로딩하여 별도의 측정 장치로 이송하여 증착정도를 측정하였다. 그러므로 기판을 언로딩하기 위하여 플라즈마 공정 진행을 중지해야 하므로 전체적인 플라즈마 공정 시간이 늘어나는 단점이 존재 하였다. 또한 기판을 외부로 배출하는 과정에서 기판이 오염되어 불량품이 발생하는 경우가 많았다. In order to determine the degree of deposition (thickness of the substrate) of the layer to be deposited while the plasma process is being performed, the substrate is unloaded after the plasma process and transferred to a separate measuring device to measure the degree of deposition. Therefore, there is a disadvantage that the entire plasma process time is increased because the plasma process must be stopped in order to unload the substrate. In addition, in the process of discharging the substrate to the outside, the substrate is often contaminated and defective products are often generated.
본 발명의 목적은 RF신호를 이용하여 공정챔버 내부 오염 또는 공정진행 중 증착되는 층의 증착 정도를 측정하고 모니터링함으로써 기판의 증착 정도 및 기판 지지대의 상태를 확인할 수 있는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 원자층 증착 공정 설비를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an atomic layer deposition process and a self-monitoring function capable of confirming the degree of deposition of a substrate and the state of a substrate support by measuring and monitoring the degree of deposition of a layer deposited during a process- And an atomic layer deposition process apparatus having the same.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대는 기판을 지지하는 지지부; 상기 지지부에 포함되어 정전척 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 기판을 척킹, 디척킹하는 정전 전극; 상기 지지부에 포함되어 상기 기판의 온도를 제어하는 발열부; 상기 정전 전극 또는 상기 발열부 중 하나 이상으로부터 알에프(RF) 신호를 수신하여 상기 알에프 신호에 포함된 전기적 파라미터를 측정하는 공정 모니터링 회로; 및 상기 공정 모니터링 회로로부터 전기적 파라미터를 수신하고, 상기 전기적 파라미터를 바탕으로 상기 기판의 원자층 증착 정도 또는 상기 지지부의 이상 여부를 모니터링하는 제어부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate support having an atomic layer deposition process and a self-monitoring function, comprising: a support for supporting a substrate; An electrostatic electrode that is included in the supporting unit and receives electric power from the electrostatic chuck power supply unit to chuck and defocus the substrate; A heating unit included in the supporting unit to control a temperature of the substrate; A process monitoring circuit for receiving an RF signal from at least one of the electrostatic electrode or the heating unit and measuring an electrical parameter included in the RF signal; And a controller for receiving electrical parameters from the process monitoring circuit and monitoring the degree of atomic layer deposition of the substrate or abnormality of the support based on the electrical parameters.
실시 예에 있어서, 상기 정전척 전원 공급부는, 상기 지지부와 연결되어 상기 지지부에 의해 상기 기판이 처킹, 디처킹될 수 있다. In the embodiment, the electrostatic chuck power supply part may be connected to the support part so that the substrate can be chucked and dechucked by the support part.
실시 예에 있어서, 상기 정전 전극과 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the apparatus may further include a voltage divider circuit provided between the electrostatic electrode and the process monitoring circuit.
실시 예에 있어서, 상기 발열부와 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the apparatus may further include a voltage dividing circuit provided between the heating unit and the process monitoring circuit.
실시 예에 있어서, 상기 정전 전극으로 전력을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 정전 전극이 상기 전원 공급부 또는 상기 공정 모니터링 회로와 선택적으로 연결되도록 스위칭되는 스위칭 회로를 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the power supply unit supplies power to the electrostatic electrode. And a switching circuit that is switched so that the electrostatic electrode is selectively connected to the power supply unit or the process monitoring circuit.
실시 예에 있어서, 상기 정전척 전원 공급부로 교류 전원이 유입되는 것을 방지하는 필터 회로를 더 포함할 수 있다.The electrostatic chuck power supply unit may further include a filter circuit for preventing the AC power from flowing into the electrostatic chuck power supply unit.
실시 예에 있어서, 상기 발열부 또는 상기 정전 전극 중 하나 이상이 상기 공정 모니터링 회로와 연결되도록 하는 스위칭 회로를 포함할 수 있다. In an embodiment, the switching circuit may include one or more of the heating unit or the electrostatic electrode to be connected to the process monitoring circuit.
실시 예에 있어서, 상기 발열부는, 하나 이상의 열선을 포함할 수 있다. In an embodiment, the heat generating portion may include one or more heat lines.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비는 기판 지지대; 상기 기판 지지대가 내부에 구비되는 공정챔버; 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및 상기 공정챔버 외부에 구비되고 플라즈마를 방전하는 원격 플라즈마 챔버를 포함하고, 원자층 증착 공정 시 상기 기판 지지대에 지지되는 기판의 증착 정도 또는 상기 기판 지지대의 이상 여부를 모니터링할 수 있다.An atomic layer deposition process facility according to an embodiment of the present invention includes a substrate support; A process chamber in which the substrate support is disposed; A plasma source for discharging the plasma into the process chamber; And a remote plasma chamber provided outside the process chamber for discharging the plasma, and may monitor the degree of deposition of the substrate supported on the substrate support during the atomic layer deposition process or the abnormality of the substrate support.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 상기 공정챔버 상부에 구비되는 상부 전극; 상기 상부 전극에 대향되도록 구비되는 하부 전극; 및 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 연결되어 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함하여, 상기 공정챔버 내부로 용량 결합된 플라즈마가 방전될 수 있다.In an embodiment, the plasma source comprises: an upper electrode disposed above the process chamber; A lower electrode facing the upper electrode; And a power supply connected to the upper electrode or the lower electrode to supply electric power, so that plasma capacitively coupled into the process chamber can be discharged.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우; 및 상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일을 포함하여, 상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마가 방전될수 있다. In an embodiment, the plasma source comprises: a dielectric window provided in the process chamber; And an antenna coil installed in the dielectric window to induce an electric field into the process chamber, so that the plasma induced in the process chamber can be discharged.
실시 예에 있어서, 상기 공정챔버 내로 상기 안테나 코일에서 유도된 자기장을 집속하는 페라이트 코어를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus may further include a ferrite core for concentrating the magnetic field induced in the antenna coil into the process chamber.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우; 상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일; 및 상기 공정챔버에 구비되는 전극부을 포함하여, 상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마와 용량 결합된 플라즈마가 방전될 수 있다. In an embodiment, the plasma source comprises: a dielectric window provided in the process chamber; An antenna coil installed in the dielectric window to induce an electric field into the process chamber; And an electrode portion included in the process chamber, the plasma capacitively coupled to the plasma induced in the process chamber may be discharged.
본 발명에 따른 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 원자층 증착 공정 설비의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the atomic layer deposition process and the atomic layer deposition process facility having the self-monitoring function and the substrate support according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 알에프(RF) 신호를 이용하여 공정챔버 내부 오염, 원자층 증착 공정 진행 중 증착되는 층의 증착 정도를 측정하고 모니터링함으로써 기판 및 기판 지지대의 상태를 확인할 수 있다. 또한 공정 진행 중 증착되는 층의 증착 정도를 정확하게 측정할 수 있어 제품의 불량율을 낮출 수 있다. 또한 기판의 증착 정도를 확인하기 위하여 증착 공정 진행을 멈추지 않을 수 있어 생산성이 향상될 수 있다. According to at least one of the embodiments of the present invention, the state of the substrate and the substrate support can be determined by measuring and monitoring the degree of deposition of the layer deposited during the process of atomic layer deposition, atomic layer deposition using an RF signal have. Also, since the degree of deposition of the layer deposited during the process can be accurately measured, the defect rate of the product can be lowered. In addition, since the deposition process is not stopped to check the degree of deposition of the substrate, the productivity can be improved.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 3은 RF 측정 파라미터를 이용하여 기판 지지대의 이상 유무를 판단할 수 있는 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 원자층 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 10은 시간에 따라 Tx 및 Rx 신호를 도시한 도면이다.
도 11은 안테나 코일을 이용한 원자층 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 12은 안테나 코일을 이용한 원자층 증착 공정 설비의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 13는 안테나 코일 및 전극을 이용한 원자층 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 14은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 정전 전극의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 16은 히터의 다양한 변형 실시 예를 도시한 도면이다.
도 17은 도 16의 히터를 이용한 기판 지지대의 구성을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 19는 기판 두께에 따른 알에프(RF) 신호의 송신, 수신 신호를 도시한 도면이다.
도 20은 원자층 증착 공정 및 세정공정 시 송수신되는 알에프(RF)신호와 캐패시턴스의 변화를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비를 이용하여 기판 지지대를 모니터링을 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세정 공정 설비를 이용하여 세정하는 과정을 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating an atomic layer deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a substrate support according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an example in which an abnormality of the substrate support can be determined using RF measurement parameters.
4 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating a process of performing a substrate deposition process using the atomic layer deposition process facility of FIG.
6 is a view illustrating a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
7 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
8 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
9 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing Tx and Rx signals according to time.
11 is a view showing an atomic layer deposition process facility using an antenna coil.
12 is a view showing another embodiment of an atomic layer deposition process facility using an antenna coil.
13 is a view showing an atomic layer deposition process facility using an antenna coil and an electrode.
14 is a view illustrating a process of performing a substrate deposition process using an atomic layer deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
15 is a view showing various embodiments of a preferred electrostatic electrode of the present invention.
16 is a view showing various modified embodiments of the heater.
Fig. 17 is a view showing a configuration of a substrate support table using the heater of Fig. 16;
18 is a view showing a substrate support of another preferred embodiment of the present invention.
19 is a diagram showing transmission and reception signals of an RF signal according to the thickness of a substrate.
20 is a graph showing changes in RF signals and capacitances transmitted and received during the atomic layer deposition process and the cleaning process.
21 is a view illustrating a process of monitoring a substrate support using an atomic layer deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
22 is a view illustrating a process of cleaning using a cleaning process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.1 is a view illustrating an atomic layer deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 원자층 증착 공정 설비(100)는 공정챔버(110), 플라즈마 소스, 가스 공급부(120)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an atomic layer deposition process facility 100 of the present invention may include a process chamber 110, a plasma source, and a gas supply unit 120.
공정챔버(110)는 내부에 플라즈마 방전이 이루어지는 공간이 구비되고, 플라즈마에 의해 처리되는 기판(112)을 지지하는 기판 지지대(140)가 구비될 수 있다. 플라즈마 방전은 가스를 여기시켜 이온, 자유 라디칼, 원자 및 분자를 함유하는 활성화된 가스를 생성하도록 사용될 수 있다. 활성화된 가스는 반도체 웨이퍼와 같은 고형 물질, 파우더, 및 기타 가스를 처리하는 것을 포함하는 다양한 산업 및 과학 분야에서 사용된다. The process chamber 110 is provided with a space in which a plasma discharge is generated, and a
플라즈마 방전을 위한 플라즈마 소스로는 유도성 커플링 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP) 소스, 트랜스포머 커플링 플라즈마(transformer coupled plasma; TCP) 소스, 용량성 커플링 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 소스 및 하이브리드 플라즈마 소스(Hybrid plasma) 소스 중 하나를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스에 의해 공정챔버 내로 알에프(RF) 에너지를 공급할 수 있다. 알에프(RF) 에너지에 의해 공정챔버(110) 내에서는 플라즈마가 방전되고, 공정챔버(110) 내부로 공급된 공정가스는 플라즈마에 의해 여기(excite)될 수 있다. 따라서, 알에프(RF) 에너지는 기본 알에프(RF) 주파수(fundamental RF frequency)이고, 알에프(RF) 주파수의 고조파(harmonics)로 방사(radiate)될 수 있다. 고조파 주파수는 플라즈마(130)내에서 발생될 수 있다. Plasma sources for plasma discharge include an inductively coupled plasma (ICP) source, a transformer coupled plasma (TCP) source, a capacitively coupled plasma (CCP) source, and a hybrid And a hybrid plasma source. RF energy can be supplied into the process chamber by a plasma source. The plasma is discharged in the process chamber 110 by RF energy, and the process gas supplied into the process chamber 110 can be excited by the plasma. Thus, the RF energy is a fundamental RF frequency and can be radiated with harmonics of the RF frequency. The harmonic frequency may be generated within the
본 발명에서는 도 1 내지 도 9에서는 용량 결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 방전 구조를 개시하였고, 도 11 ,도 12에서는 유도 결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 방전 구조를 개시하였으며, 도 13에서는 하이브리드 플라즈마를 이용한 플라즈마 방전 구조를 개시하였다. 상세한 설명은 하기에서 설명한다.FIGS. 1 to 9 disclose a plasma discharge structure using capacitively coupled plasma, FIGS. 11 and 12 disclose a plasma discharge structure using inductively coupled plasma, and FIG. 13 illustrates a plasma discharge structure using hybrid plasma. . A detailed description will be given later.
공정챔버(110)는 상부에는 용량 결합 플라즈마를 위한 상부 전극(130)이 구비될 수 있다. 상부 전극(130)은 샤워헤드 형상으로 공정챔버(110)의 천장에 설치될 수 있다. 복수 개의 가스 공급부(120a, 120b, 120c, 120d)에서 공급되는 공정가스는 복수 개의 밸브(122a, 122b, 122c, 122d)에 의해 공급량이 제어될 수 있다. The process chamber 110 may be provided with an
복수 개의 가스 공급부(120a, 120b, 120c, 120d) 중 일부는 원격 플라즈마 챔버(170)로 공급될 수 있다. 공급된 가스는 플라즈마 생성을 위하여 사용될 수 있다. 나머지는 상부 전극(130)을 통해 공정챔버(110) 내로 공급될 수 있다. 상부 전극(130)을 통해 공급된 가스는 공정챔버(110) 내에서 원자층 증착(ALD) 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. Some of the plurality of
상부 전극(130)은 하나 이상의 전원 공급부(114, 115)로부터 무선 주파수를 공급받아 구동될 수 있다. 하나 이상의 전원 공급부(114, 115)는 동일한 무선 주파수를 공급할 수도 있고, 서로 다른 무선 주파수를 공급할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 전원 공급부(114)는 높은 주파수의 전력을 공급하고, 다른 하나의 전원 공급부(115)는 낮은 주파수의 전력을 공급할 수 있다. 하나 이상의 전원 공급부(114, 115)는 임피던스 정합기(117)를 통해 상부 전극(130)으로 전력을 공급할 수 있다. 상부 전극(130)과 대향되도록 정전 척(140)은 하부 전극으로 기능할 수 있다. The
공정챔버(110)의 상부에는 플라즈마를 방전하여, 기판 처리를 위한 라디칼을 배출하는 원격 플라즈마 챔버(170)가 구비될 수 있다. 원격 플라즈마 챔버(170)는 가스 공급부(120)로부터 공정가스를 공급받고, 전원 공급부(172)로부터 무선 주파수를 공급받아 플라즈마를 방전하고, 증착 공정을 위한 라디칼을 배출할 수 있다. 원격 플라즈마 챔버(170)에서 배출된 라디칼은 공정챔버(110) 내로 직접 공급될 수 있다. 또는 원격 플라즈마 챔버(170)에서 배출된 라디칼은 상부 전극(130)의 가스 주입구(132)를 통해 공정챔버(110) 내부로 공급될 수 있다. The upper portion of the process chamber 110 may be provided with a
원격 플라즈마 챔버(170)는 플라즈마 방전을 위한 플라즈마 소스로서 유도성 커플링 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP) 소스, 트랜스포머 커플링 플라즈마(transformer coupled plasma; TCP) 소스, 용량성 커플링 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 소스, 변압기 플라즈마(transfer coupled plasma: TCP) 소스 및 하이브리드 플라즈마 소스(Hybrid plasma) 소스 중 하나로 구비될 수 있다. The
공정챔버(110) 내부에는 기판(112)을 지지하는 기판 지지대(140)가 구비될 수 있다. 기판 지지대(140)는 기판 지지부재에 의해 지지되는 지지부(142), 지지부(142) 상부에 구비되는 발열부(143), 발열부(143) 상부에 구비되는 정전 전극(146)을 포함할 수 있다. 지지부(142)는 증착 공정시 사용되는 플라즈마를 형성시키기 위한 고주파 전원이 걸리는 부재로 전극으로 기능할 수 있다. 또한 지지부(142)는 기판을 지지하는 구성 전체를 지칭할 수도 있다. Inside the process chamber 110, a
발열부(143)는 발열부 전원(168)과 연결되어 안착된 기판(112)을 가열할 수 있다. 발열부(143)는 발열부 전원(168)에서 인가되는 전원에 의해 발열되는 열선으로 구비될 수 있다. 발열부(143)는 절연층(145)으로 감싸져 지지부(142) 상부에 구비될 수 있다. 발열부(143)와 발열부 전원(168) 사이에는 필터 회로(167)가 구비될 수 있다. 필터 회로(167)는 플라즈마 공정시 상부 전극(130)으로 공급되는 교류 전원이 발열부 전원(168)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 필터 회로(168)는 알에프(RF) 신호에 의해 발열부(143)에 발생될 수 있는 전력신호들(노이즈 신호들)을 제거함에 따라 발열부 전원(168)로부터 발열부(143)에 안정적인 전원 공급이 가능하도록 하고, 알에프(RF) 신호가 발열부 전원(168)로 유입되어 발생될 수 있는 고장을 방지할 수 있다.The
발열부(143)의 상부에는 정전 전극(146)이 구비될 수 있다. 정전 전극(146)은 절연층(144)으로 감싸져 발열부(143) 상부에 구비될 수 있다. 정전 전극(146)의 상부에는 플라즈마 공정을 통해 처리되는 기판(112)이 안착될 수 있다. 정전 전극(146)은 정전척 전원 공급부(148)로부터 직류 전원을 공급받아 정전력이 유도되고, 이를 이용하여 정전 전극(146)의 상부에 안착된 기판(112)을 척킹함으로써 고정할 수 있다. An
정전척 전원 공급부(148)와 정전 전극(146) 사이에는 필터 회로(147)가 구비될 수 있다. 필터 회로(147)는 플라즈마 공정시 상부 전극(130)으로 공급되는 교류 전원이 정전척 전원 공급부(148)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 필터 회로(147)는 알에프(RF) 신호에 의해 정전 전극(146)에 발생될 수 있는 전력신호들(노이즈 신호들)을 제거함에 따라 정전척 전원 공급부(148)로부터 정전 전극(146)에 안정적인 전원 공급이 가능하도록 하고, 알에프(RF) 신호가 정전척 전원 공급부(148)로 유입되어 발생될 수 있는 고장을 방지할 수 있다. 알에프(RF) 신호는 고주파일 수 있고, 저주파일 수도 있다. 공정챔버(110)에는 내부를 진공으로 형성하거나 미반응 가스 등을 배출하기 위한 배기펌프(116)가 배출구에 연결될 수 있다. A
발열부(143)는 정전 전극(146)의 하부에 위치될 수도 있고, 정전 전극(146)의 상부에 위치될 수도 있다. 또는 발열부(143)와 정전 전극(146)이 동일한 선상에 위치될 수도 있다. The
발열부(143) 또는 정전 전극(146) 중 적어도 하나 이상은 알에프(RF) 신호를 수신하는 안테나로서 역할을 수행할 수 있다. 발열부(143) 또는 정전 전극(146)은 플라즈마 방전시 공정챔버(110) 내로 방사된 알에프(RF) 신호를 실시간으로 수신할 수 있다. 상부 전극(130)은 알에프(RF) 신호를 송신하는 송신부로 기능할 수 있다. 발열부(143) 또는 정전 전극(146)을 통해 알에프(RF) 신호가 유입되어 공정 모니터링 회로(152)로 수신될 수 있다. 공정 모니터링 회로(152)는 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 측정할 수 있다. 여기서, 전기적 파라미터란 공정챔버(110) 내부의 오염, 기판(112)의 증착 정도와 상관된 전기적 파라미터로써 전류, 전압, 전류 피크값, 전압 피크값 또는 공정챔버(110) 내의 임피던스 값 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 공정챔버(110) 내부의 오염이란, 기판(112)의 증착 공정을 진행하면서 공정챔버(110)가 내부가 증착된 물질에 의해 오염된 것을 일컫는다. At least one of the
공정챔버(110) 내로 방사된 알에프(RF) 신호는 기판(112)을 통과하여 발열부(143) 또는 정전 전극(146)으로 수신될 수 있다. 여기서, 기판(112)은 적층된 박막을 포함할 수 있다. 그러므로 기판(112)의 박막은 유전체로서 기능할 수 있다. 그러므로 정전 전극(146)으로 수신된 알에프(RF) 신호는 기판(112)의 두께(박막을 포함한 두께)와 상관 관계를 갖고 변화할 수 있다. 예를 들어, 기판(112)의 두께가 두꺼울수록 저항이 높아져 발열부(143) 또는 정전 전극(146)을 통해 알에프(RF) 신호가 약하게 수신될 수 있다. 기판(112)의 두께 별로 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 설정하여 측정된 알에프(RF) 신호와 비교함으로써 기판(112)의 두께 및 증착 공정을 모니터링할 수 있다. 이를 통해 증착 공정의 진행을 중단하기 위한 증착 공정의 종점도 확인할 수 있다. 증착 공정의 종점은 증착 공정에 따라 기판(112)에 대한 증착 공정을 중단해야하는 시기를 일컬을 수 있다. 또한 전기적 파라미터를 바탕으로 기판 지지대(140)의 이상 유무(자기 모니터링)를 모니터링할 수 있다. 발열부(143) 또는 정전 전극(146) 중 하나를 구동하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있고, 발열부(143) 및 정전 전극(146) 모두를 구동하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수도 있다.The RF signal emitted into the process chamber 110 may be received by the
제어부(154)는 공정 모니터링 회로(152)로부터 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 수신할 수 있다. 제어부(154)는 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 바탕으로 알에프(RF) 신호를 통해 공정챔버(110) 내에서 증착 공정이 진행될 때, 기판(112)의 박막이 증착된 정도를 모니터링할 수 있다. 그러므로 기판(112)을 증착하는 증착공정의 종점을 확인할 수 있다. 또한 전기적 파라미터를 바탕으로 기판 지지대(140)의 이상 유무를 모니터링 할 수 있다. 제어부(154)는 확인된 전기적 파라미터를 호스트 컴퓨터(156)로 전달할 수 있다. 제어부(154)는 전기적 파라미터를 바탕으로 전원 공급부(114, 115), 밸브(122), 발열부 전원(168) 및 정전척 전원 공급부(148)를 제어할 수 있다. The
제어부(154)는 신호처리를 하는 모듈로 구성되며, 하드웨어 또는 소프트웨어 모두 가능하다. 제어부(154)는 공정 모니터링 회로(152)를 통해 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터와 정상신호의 전기적 파라미터를 비교하여 기판 지지대(140)의 이상여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(154)는 기판 지지대(140)에 이상이 발생했을 경우, 이를 청각적 혹은 시각적인 수단에 의해 외부에 알릴 수 있는 알람 기능을 포함할 수 있다. The
제어부(154)는 공정 모니터링 회로(152)를 통과한 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터와 정상신호의 전기적 파라미터를 비교하면서, 누적된 오차데이터와 설정된 오차 허용범위를 비교하여 오차 데이터를 처리할 수 있다. The
제어부(154)에서 수신되는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터는 공정 모니터링 회로(152)로부터 전송되어오는 원신호를 그대로 사용하거나 또는 별도의 신호처리를 통하여 분석이 용이한 형태로 변조된 신호를 사용할 수도 있다. 또한 공정 모니터링 회로(152)와 제어부(154)의 연결은 직접 연결 또는 정전 척 시스템 자체의 부하에 영향을 주지 않기 위한 커플링 방법 중 하나로 이루어질 수 있다. The electrical parameters of the RF signal received by the
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.2 is a view illustrating a substrate support according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판 지지대(240)는 분압회로(249, 269)를 통해 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 분압회로(249, 269)는 정전 전극(246) 및 발열부(243)로부터 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 분압회로(249, 469)는 캐패시터로 구비될 수 있다. 2, the
분압회로(249, 469)를 통해 공정 모니터링 회로(252)에서 측정된 전기적 파라미터는 제어부(254)로 전달될 수 있다. 제어부(254)는 전기적 파라미터를 바탕으로 기판(212)의 증착 정도 및 기판 지지대(240)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. The electrical parameters measured at the
기판 지지대(240)는 인덕터를 이용한 필터 회로(247, 267)를 포함할 수 있다. 필터 회로(247, 267)는 플라즈마 공정시 상부 전극(130)으로 공급되는 교류 전원이 발열부 전원(268) 및 정전척 전원 공급부(248)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. The
기판 지지대(240)의 지지부(242), 절연층(245) 및 절연층(244)은 상기 도1에서 설명한 바와 동일한 구성 및 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다. The supporting
도 3은 RF 측정 파라미터를 이용하여 기판 지지대의 이상 유무를 판단할 수 있는 그래프를 도시한 도면이다. FIG. 3 is a graph showing an example in which an abnormality of the substrate support can be determined using RF measurement parameters.
도 3을 참조하면, 오염두께(기판의 두께 또는 증착 공정의 진행 시간)에 따른 알에프(RF) 신호 측정 파라미터를 비교하여 도시하였다. 상기에서 설명한 바와 같이, 오염두께(기판의 두께 또는 증착 공정의 진행 시간)와 수신되는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터 값 사이에는 일정한 상관관계가 존재할 수 있다. Referring to FIG. 3, RF signal measurement parameters are plotted against contamination thickness (substrate thickness or deposition process progress time). As described above, there may be a constant correlation between the contamination thickness (the thickness of the substrate or the duration of the deposition process) and the electrical parameter values of the received RF signal.
그래프에서 확인할 수 있듯이, 오염두께가 증가하면(증착공정이 소정 시간 진행되면) 발열부 또는 정전 전극을 통해 수신되는 알에프(RF) 신호가 약하게 되므로 이에 따른 알에프 측정 파라미터의 측정값도 줄어들게 된다.As can be seen from the graph, when the contamination thickness is increased (the deposition process proceeds for a predetermined time), the RF signal received through the heating unit or the electrostatic electrode is weakened, thereby reducing the measured value of the RF measurement parameter.
만약, 기판 지지대에 이상이 발생되면, 발열부 또는 정전 전극을 통해 수신되는 알에프(RF) 신호는 일정한 상관관계의 전기적 파라미터 값이 아닌 값(정상적이지 않은 값)이 수신될 수 있다. 그러므로 발열부 또는 정전 전극을 통해 수신되는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 바탕으로 기판 지지대의 이상 유무(자기 모니터링 기능)를 모니터링할 수 있다. If an abnormality occurs in the substrate support, an RF signal received through the heating part or the electrostatic electrode may receive a value (non-normal value) that is not a constant correlation electrical parameter value. Therefore, it is possible to monitor the abnormality of the substrate support (self-monitoring function) based on the electrical parameters of the RF signal received through the heating part or the electrostatic electrode.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.4 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 기판 지지대(440)는 지지부(442) 내부에 발열부(443)가 구비될 수 있다. 발열부(443)는 필터 회로(467)를 통해 발열부 전원(468)과 연결될 수 있다. 발열부(443)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하기 위하여, 공정 모니터링 회로(452)와 연결될 수 있다. 발열부 (443)가 구동되어 공정챔버로 방사된 알에프(RF) 신호를 발열부(443)를 통하여 수신하고, 수신된 알에프(RF) 신호의 파라미터를 공정 모니터링 회로(452)를 통해 측정할 수 있다. 측정된 파라미터는 제어부(454)로 전달될 수 있다. 제어부(454)는 측정된 파라미터를 정상 상태의 파라미터 값과 비교함으로써 기판 지지대(440)의 정상 유무를 판단할 수 있다. 또한 기판(412)의 두께에 따라 파라미터 값이 변하므로 측정된 파라미터 값을 통하여 기판(412)의 두께를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, the
그러므로 제어부(454)는 기판(412)에 막이 증착되는 정도를 모니터링할 수 있다. 또한 기판(412)에 막이 증착되는 정도를 바탕으로 증착 공정을 종료할 시점(증착 공정 종점)을 확인 할 수 있다. 증착 공정을 종료할 시점이 되면, 제어부(254)는 전기적 파라미터를 바탕으로 전원 공급부(114, 115), 밸브(122) 및 발열부 전원(468) 중 하나 이상을 제어할 수 있다.Therefore, the
도 5는 도 1의 원자층 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a process of performing a substrate deposition process using the atomic layer deposition process facility of FIG.
도 5를 참조하면, 원자층 증착 공정 설비의 공정챔버로 기판을 로딩할 수 있다. 기판을 로딩한 후, 공정챔버에서 기판에 대한 원자층 증착공정을 진행할 수 있다. 원자층 증착공정을 진행하기 전에 발열부 또는 정전 전극을 이용하여 알에프(RF) 신호를 수신함으로써 기판 지지대의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. 기판 지지대가 정상이면, 공정챔버에서 기판에 대한 원자층 증착공정을 진행할 수 있다. 원자층 증착공정을 진행하며 알에프(RF) 신호를 이용하여 기판의 두께를 측정할 수 있다. 그러므로 원자층 증착공정을 언제 종료할지에 대한 종점을 검출할 수 있다. Referring to FIG. 5, a substrate may be loaded into a process chamber of an atomic layer deposition process facility. After the substrate is loaded, an atomic layer deposition process for the substrate may be performed in the process chamber. Before proceeding with the atomic layer deposition process, it is possible to monitor the abnormality of the substrate supporter by receiving an RF signal using a heating part or an electrostatic electrode. If the substrate support is normal, an atomic layer deposition process for the substrate can proceed in the process chamber. The thickness of the substrate can be measured using an RF signal while performing the atomic layer deposition process. It is therefore possible to detect the end point of when to terminate the atomic layer deposition process.
원자층 증착공정(ALD공정)은 기상화학증착 반응을 이용하되, 전구체(precursor)와 반응체(Reactor)를 시분할로 주입함으로써 기상반응을 억제하고 기판의 표면에서 이루어지는 자기제어 반응(self-limited reaction)을 이용하여 박막의 두께를 정확히 조절하여 증착하는 공정 기술이다.The atomic layer deposition process (ALD process) uses a vapor phase chemical vapor deposition (CVD) reaction, in which a precursor and a reactant are injected in a time-division manner to suppress a gas phase reaction and a self-limited reaction ) Is used to precisely control the thickness of the thin film to deposit.
원자층 증착공정에 플라즈마 기술을 적용하여 ALD 반응체의 반응성을 높임으로써, 공정온도 범위를 넓혀 다성분 다층 박막의 구현을 가능하게 하고, 퍼지(purge) 시간을 줄여 생산성을 증가시키며, 플라즈마의 역할을 통해 박막 물성도 향상시킬 수 있다. By increasing the reactivity of the ALD reactors by applying plasma technology to the atomic layer deposition process, it becomes possible to realize multi-component multilayer thin films by widening the process temperature range, to increase the productivity by reducing purge time, The physical properties of the thin film can be improved.
전구체(precursor)가 먼저 공정챔버 내부로 공급되어 기판에 안착될 수 있다. 이후 전구체(perge)가 공정챔버 내로 공급됨으로써 기판에 안착되지 못한 전구체를 제거할 수 있다. 퍼지가스는 아르곤, 헬륨 등과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다. 이후 반응체(Reactant)가 공급된 후 다시 퍼지가스(perge)가 공급될 수 있다.A precursor may be first fed into the process chamber and deposited on the substrate. Thereafter, a precursor that is not seated on the substrate can be removed by feeding a precursor into the process chamber. As the purge gas, an inert gas such as argon, helium, or the like may be used. After the reactant is supplied, a purge gas may be supplied again.
원자층 증착을 위하여 공급되는 가스는 플라즈마 챔버를 통해 공정챔버 내로 공급될 수도 있고, 플라즈마 챔버를 통하지 않고 공정챔버로 직접 공급될 수도 있다. The gas supplied for atomic layer deposition may be supplied into the process chamber through the plasma chamber or may be supplied directly to the process chamber without through the plasma chamber.
소스가스가 공급되는 시간 및 공급량은 기판 처리를 위한 레시피에 따라 다양한 실시가 가능할 수 있다. 또한 공정 레시피에 따라 사용하는 공정가스의 종류는 다양한 실시가 가능할 수 있다.The time and amount of supply of the source gas may be variously performed depending on the recipe for the substrate processing. In addition, various types of process gases may be used depending on the process recipe.
전구체는 소스가스로써 소정의 시간 동안 공급되어 기판에 흡착될 수 있다. 소스가스는 목적하는 박막을 구성하는 물질의 전구체(precusor) 가스일 수 있다. 소정의 시간 동안 펄스로 공급된다는 것은 일정한 유량으로 소정의 시간 동안만 공급된 후 차단된다는 것을 의미하며, 이하에서 동일한 의미로 사용될 수 있다. 바람직하게는 소스가스가 먼저 공급된 후 소정의 시간 간격을 두고 전력이 공급되어 소스가스를 플라즈마 상태로 변환시킬 수 있다. 소스가스로는 NF3, N2, Ar, O2, SF6, NH3, H2, He, H2SO4, HCL, F2, HF, Cl2, BCl3, NOX, H2S, SiH4, Si2H6, PH3, AsH3 등이 사용될 수 있다.The precursor may be supplied as a source gas for a predetermined time and adsorbed on the substrate. The source gas may be a precursor gas of the material constituting the desired thin film. The fact that the pulse is supplied for a predetermined time means that it is supplied at a constant flow rate only for a predetermined time and then cut off, and can be used in the same sense in the following. Preferably, the source gas is first supplied and then power is supplied at a predetermined time interval to convert the source gas into a plasma state. As the source gas, NF3, N2, Ar, O2, SF6, NH3, H2, He, H2SO4, HCl, F2, HF, Cl2, BCl3, NOx, H2S, SiH4, Si2H6, PH3 and AsH3 can be used.
기판이 공정챔버 내부로 로딩되고, 공정이 끝난 후 기판이 공정챔버 외부로 언로딩될 수 있다. 또는 하나의 공정 중에 여러 공정가스를 사용하는 경우, 각각의 공정가스가 공급되는 경우일 수 있다. 반도체 제조 공정에서 요구되는 박막의 두께에 따라 기판에 다수의 박막층을 증착하기 위해서는 이러한 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다.The substrate may be loaded into the process chamber and the substrate may be unloaded out of the process chamber after the process is complete. Or when multiple process gases are used in one process, each process gas may be supplied. Such a cycle can be repeatedly performed in order to deposit a plurality of thin film layers on a substrate according to the thickness of the thin film required in a semiconductor manufacturing process.
원자층 증착공정은 한 번만 진행된 후 기판이 공정챔버 외부로 언로딩되고, 새로운 기판이 공정챔버로 로딩될 수도 있다. 또는 여러 번 반복적으로 진행된 후 기판이 공정챔버 외부로 언로딩될 수 있다. After the atomic layer deposition process has been performed only once, the substrate may be unloaded out of the process chamber and a new substrate may be loaded into the process chamber. Or the substrate may be unloaded out of the process chamber after multiple iterations.
증착공정을 두 번 이상 진행한 후 공정챔버 내부의 오염에 대하여 세정을 진행할 수 있다. 공정챔버 내부의 오염 정도는 다양한 방식으로 측정할 수 있으며, 기판 지지대를 이용하여 알에프(RF) 신호를 수신함으로써 확인할 수 있다. 공정챔버 내부의 오염을 측정하여 세정이 필요한 시점을 검출한다. 세정이 필요하다고 판단되면 원자층 증착공정을 계속 진행하지 않고 공정챔버에 대한 세정공정을 진행할 수 있다. 여기서, 세정공정은 공정챔버 내의 기판을 외부로 언로딩 한 후 진행될 수 있다. After the deposition process has been carried out more than once, the contamination inside the process chamber can be cleaned. The degree of contamination inside the process chamber can be measured in a variety of ways and can be confirmed by receiving an RF signal using a substrate support. The contamination inside the process chamber is measured to detect the point at which cleaning is required. If it is determined that cleaning is necessary, the cleaning process for the process chamber can be performed without continuing the atomic layer deposition process. Here, the cleaning process may proceed after unloading the substrate in the process chamber to the outside.
세정공정은 원격 플라즈마 챔버를 이용하여 수행될 수 있다. 세정공정이 필요하다고 판단되면, 제어부는 원격 플라즈마 챔버 내로 플라즈마가 방전될 수 있도록 전원 공급부를 제어할 수 있다. 이때, 제어부의 제어신호에 따라 원격 플라즈마 챔버는 가스 공급부로부터 공정챔버 내부의 세정을 위한 세정가스를 공급받을 수 있다. 원격 플라즈마 챔버 내에서 세정가스는 라디칼로 변환되어 공정챔버 내로 공급될 수 있다. The cleaning process may be performed using a remote plasma chamber. If it is determined that a cleaning process is required, the control unit may control the power supply unit so that the plasma can be discharged into the remote plasma chamber. At this time, the remote plasma chamber can be supplied with the cleaning gas for cleaning the inside of the process chamber from the gas supply unit according to the control signal of the control unit. In the remote plasma chamber, the cleaning gas can be converted to radicals and fed into the process chamber.
발열부 또는 정전 전극을 통해 알에프(RF) 신호의 파라미터를 측정하고, 이를 이용하여 공정챔버 내부에 증착된 물질의 증착 정도를 확인할 수 있다. 그러므로 발열부 또는 정전 전극을 이용하여 세정공정을 종료할 시점(세정공정 종점)을 모니터링 할 수 있다. The parameters of the RF signal can be measured through the heating element or the electrostatic electrode, and the degree of deposition of the material deposited in the process chamber can be checked using this parameter. Therefore, the point at which the cleaning process is terminated (the end point of the cleaning process) can be monitored using the heat generating portion or the electrostatic electrode.
세정공정을 종료한 후 다시 공정챔버 내로 기판을 로딩하여 기판의 원자층 증착공정을 진행할 수 있다. After the cleaning process is completed, the substrate may be loaded into the process chamber again to perform the atomic layer deposition process of the substrate.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.6 is a view illustrating a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 기판 지지대(640)는 지지부(642)에 바이어스 전원부(662)가 연결될 수 있다. 지지부(642)는 임피던스 정합기(664)와 캐패시터(666)를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 지지부(642)는 공정챔버의 상부 전극이 구비되는 경우, 상부 전극과 대향되는 하부 전극으로 기능할 수 있다. 또는 공정챔버가 접지로 연결될 수도 있다. 이때, 절연층(644)에 의해 싸여진 정전 전극(646)은 필터 회로(647)를 통해 연결된 정전척 전원 공급부(648)로부터 전력을 공급받아 기판(612)을 척킹하기 위한 정전력이 유도될 수 있다. Referring to FIG. 6, a bias
또한 정전 전극(646)은 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압 회로(649)를 통해 공정 모니터링 회로(652)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(652)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(654)로 전달할 수 있다. The
또한 발열부(643)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압회로(669)를 통해 공정 모니터링 회로(652)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(652)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(654)로 전달할 수 있다. 발열부 (643)는 필터 회로(667)를 통하여 발열부 전원(668)과 연결될 수 있다. Also, the
제어부(554)는 발열부(643) 또는 정전 전극(646)을 통해 공정 모니터링 회로(652)에서 측정된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 바탕으로 기판(612)의 증착 종점 또는 기판 지지대(640)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. The control unit 554 controls the deposition end point of the
정전 전극(646)은 정전척 전원 공급부(648)로부터 전력을 공급받아 정전력이 유도되어 기판(612)을 척킹하는데 이용될 수 있고, 바이어스 전원부(662)가 연결됨으로써 플라즈마를 방전하기 위한 하부 전극으로 이용될 수 있다. 정전 전극(646)은 임피던스 정합기(664)와 캐패시터(666)를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 정전 전극(646)은 공정챔버에 상부 전극이 구비되는 경우, 상부전극과 대향되는 하부 전극으로 기능할 수 있다. 또는 공정챔버가 접지로 연결될 수도 있다. The
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.7 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 기판 지지대(740)의 지지부(742)는 임피던스 정합기(764)와 캐패시터(766)를 통해 바이어스 전원부(762)와 연결되어 하부 전극으로 기능할 수 있다. 7, the
이때, 정전척 전원 공급부(748)는 지지부(742) 또는 정전 전극(746)에 연결되어 지지부(742) 또는 정전 전극(746)에 정전력이 유도되도록 할 수 있다. 지지부(742)는 하부 전극으로 기능할 수도 있고, 정전력이 유도되어 기판(112)을 척킹할 수도 있다. 지지부(742)와 정전척 전원 공급부(748) 사이, 정전 전극(746)과 정전척 전원 공급부(748) 사이에는 각각 인덕터를 이용한 필터 회로(747)가 구비될 수 있다. 정전 전극(746)은 절연층(744)으로 감싸진다. 발열부 (743)는 필터 회로(767)를 통해 발열부 전원(768)과 연결될 수 있다. At this time, the electrostatic chuck
정전 전극(746)은 제1 분압회로(749a)를 통해 공정 모니터링 회로(752)로 연결될 수 있다. 지지부(742)는 제2 분압회로(749b)를 통해 공정 모니터링 회로(752)로 연결될 수 있다. 또한 발열부(743)는 제3 분압회로(769)를 통해 공정 모니터링 회로(752)로 연결될 수 있다. The
공정 모니터링 회로(752)는 지지부(742), 발열부(743) 및 정전 전극(746)으로부터 전기적 파라미터 값을 측정할 수 있다. 공정 모니터링 회로(752)에서 측정된 전기적 파라미터는 제어부(754)로 전달되고, 제어부(754)는 이를 바탕으로 증착 종점 및 기판 지지대(740)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. The
공정 모니터링 회로(752)는 입력신호 검출기와 출력신호 검출기를 통하여 알에프(RF) 신호의 평균값을 측정하고, 이를 제어부(754)로 전달하여 박막 두께 별로 설정된 데이터와 비교하여 기판(712)의 두께를 판단할 수 있다. The
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.8 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 기판 지지대(840)는 정전 전극(846)에 바이어스 전원부(862) 및 정전척 전원 공급부(848)가 연결됨으로써, 정전 전극(846)은 하부전극으로 기능되거나 정전력이 유도되어 정전 척으로 기능될 수 있는 공통 전극으로 사용될 수 있다. 정전 전극(846)은 임피던스 정합기(864)와 캐패시터(866)를 통해 바이어스 전원부(862)와 연결되어 바이어스 전력을 공급받을 수 있다. 또한 정전 전극(846)은 필터 회로(847)를 통해 정전척 전원 공급부(848)와 연결되어 정전력 유도를 위한 전력을 공급받을 수 있다. 분압회로(849)를 통해 공정 모니터링 회로(852)와 연결될 수 있다. . 8, a bias
발열부(843)는 필터 회로(867)를 통해 발열부 전원(868)과 연결될 수 있다. 발열부(843)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능할 수 있다. 발열부(843)는 알에프(RF) 신호를 수신하고, 분압회로(869)를 통해 공정 모니터링 회로(852)와 연결될 수 있다. 공정 모니터링 회로(852)는 알에프 신호의 전기적 파라미터가 수신될 수 있다. 공정 모니터링 회로(852)에서 수신된 전기적 파라미터는 제어부(854)로 전달될 수 있다. The
제어부(854)는 발열부(843) 및 정전 전극(846)을 통해 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 이용하여 증착 종점 및 기판 지지대(840)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. 발열부(843) 및 정전 전극(846)은 절연층(845, 844)으로 감싸질 수 있다.The
도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이고, 도 10은 시간에 따라 Tx 및 Rx 신호를 도시한 도면이다.FIG. 9 is a view showing a substrate support according to another preferred embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a view showing Tx and Rx signals according to time.
도 9를 참조하면, 절연층(944)으로 싸여진 정전 전극(946)은 알에프(RF) 신호를 송신하기 위한 송신 안테나(Tx)로 기능할 수도 있고, 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(Rx)로 기능할 수도 있다. 정전 전극(946)은 필터 회로(947)를 통해 정전척 전원 공급부(948)과 연결될 수 있다. 9, the
정전 전극(946)은 전원 공급부(962)와 임피던스 정합기(964) 및 캐패시터(966)를 통해 연결될 수 있다. 전원 공급부(962)는 스위칭 회로(970)를 통해 정전 전극(946)과 연결될 수 있다. 전원 공급부(962)와 연결된 정전 전극(946)은 알에프(RF) 신호를 송신하기 위한 송신 안테나(Tx)로 기능할 수 있다. The
정전 전극(946)은 분압회로(949)를 통해 공정 모니터링 회로(952)에 연결될 수 있다. 공정 모니터링 회로(952)와 연결된 정전 전극(946)은 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(Rx)로 기능할 수 있다. 다시 말해, 스위칭 회로(970)의 하나의 탭은 전원 공급부(962)와 연결되고, 다른 탭은 분압회로(949)와 연결될 수 있다. 스위칭 회로(970)는 제어부(954)에 의해 제어되어 선택적으로 전원 공급부(962) 또는 분압회로(949)는 정전 전극(946)과 연결될 수 있다.
또한 발열부(943)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압회로(969)를 통해 공정 모니터링 회로(952)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(952)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(954)로 전달할 수 있다. Also, the
발열부(943)는 필터 회로(967)를 통하여 발열부 전원(968)과 연결될 수 있다. 발열부 (943)는 발열부 전원(968)으로부터 전력을 공급받아 가열됨으로써 기판 지지대(940)에 안착된 기판(912)으로 열을 전달할 수 있다. The
발열부(943)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압회로(969)를 통해 공정 모니터링 회로(952)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(952)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(954)로 전달할 수 있다.The
도 9 및 도 10을 참조하면, 제어부(954)는 스위칭 회로(970)를 제어하여 정전 전극(946)과 전원 공급부(962)가 연결될 수 있다. 정전 전극(946)은 구동되어 공정챔버 내부로 알에프(RF) 신호를 송신할 수 있다. 송신된 알에프(RF) 신호는 정전 척(940)에 안착된 기판(912)을 통과하여 정전 전극(946) 및 발열부(943)를 통해 수신될 수 있다. 9 and 10, the
제어부(954)는 스위칭 회로(970)를 제어하여 정전 전극(946)과 분압회로(949)가 연결될 수 있다. 공정챔버 내부로 송신된 알에프(RF) 신호는 정전 전극(946) 및 발열부(943)를 통해 수신되어 공정 모니터링 회로(952)로 전달된다. 공정 모니터링 회로(952)는 알에프 신호의 전기적 파라미터를 제어부(954)로 전달하면, 제어부(954)는 이러한 전기적 파라미터를 바탕으로 증착 종점 및 기판 지지대(940)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. The
도 11은 안테나 코일을 이용한 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.11 is a view showing a deposition process facility using an antenna coil.
도 11을 참조하면, 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마가 사용될 수 있다. 공정챔버(1100)의 천장은 유전체 윈도우(1130)가 구비되고, 유전체 윈도우(1130)의 상부에는 안테나 코일(1120)이 권선될 수 있다. 안테나 코일(1120)은 나선 형상으로 유전체 윈도우(1130) 상부에 권선될 수 있다. 안테나 코일(1120)은 전원 공급부(1140)와 임피던스 정합기(1142)를 통해 연결될 수 있다. 안테나 코일(1120)로 전력이 공급되면, 공정챔버(1100) 내부로 전기장이 유도되어 공정챔버(1100) 내로 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마 방전을 위한 가스 공급은 유전체 윈도우(1130)를 통해 공정챔버(1100) 내로 공급될 수도 있고, 직접 공정챔버(1100)를 통해 공급될 수도 있다. 공정챔버(1100)의 상부에는 원격 플라즈마 챔버(1170)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 11, an inductively coupled plasma may be used as the plasma source. The ceiling of the
유전체 윈도우(1130)는 공정챔버(1100)의 천장 전체에 구성될 수도 있고, 안테나 코일(1120)이 구비되는 부분에만 구성될 수도 있다. 또한 유전체 윈도우(1130)은 평판 형상일 수 있고, 돔 형상일 수 있다. The
안테나 코일(1120)은 일정한 간격으로 권선될 수도 있고, 일정하지 않은 간격으로 권선될 수도 있다. 또한 하나의 안테나 코일(1120)이 유전체 윈도우(1130) 전체에 권선될 수도 있고, 다수 개의 안테나 코일(1120)이 유전체 윈도우(1130) 전체에 권선될 수도 있다. The antenna coils 1120 may be wound at regular intervals or at regular intervals. One
도 12은 안테나 코일을 이용한 원자층 증착 공정 설비의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.12 is a view showing another embodiment of an atomic layer deposition process facility using an antenna coil.
도 12를 참조하면, 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마가 사용될 수 있다. 공정챔버(1200)의 천장은 유전체 윈도우(1230)로 구비되고, 유전체 윈도우(1230)의 상부에는 안테나 코일(1220)이 권선될 수 있다. 안테나 코일(1220)은 나선 형상으로 유전체 윈도우(1230) 상부에 권선될 수 있다. 안테나 코일(1220)은 전원 공급부(1240)와 임피던스 정합기(1242)를 통해 연결될 수 있다. 안테나 코일(1220)의 상부에는 말굽 형상의 페라이트 코어(1222)가 구비될 수 있다. 페라이트 코어(1222)는 자속 출입구가 유전체 윈도우(1230)를 향하도록 안테나 코일(1220)의 상부에 구비될 수 있다. 그러므로 안테나 코일(1220)에 의해 유도되는 자기장은 페라이트 코어(1222)에 의해 공정챔버(1200) 내부로 자기장이 집중될 수 있고, 이로 인해 공정챔버(1200) 내부로의 플라즈마 방전이 집중될 수 있다. Referring to FIG. 12, an inductively coupled plasma may be used as the plasma source. The ceiling of the
안테나 코일(1220)로 전력이 공급되면, 공정챔버(1200) 내부로 전기장이 유도되어 공정챔버(1200) 내로 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마 방전을 위한 가스 공급은 유전체(1230)를 통해 공정챔버(1200) 내로 공급될 수도 있고, 직접 공정챔버(1200)를 통해 공급될 수도 있다. When power is applied to the
유전체 윈도우(1230)는 공정챔버(1200)의 천장 전체에 구성될 수도 있고, 안테나 코일(1220)이 구비되는 부분에만 구성될 수도 있다. 또한 유전체 윈도우(1230)는 평판 형상일 수 있고, 돔 형상일 수 있다. The
안테나 코일(1220)은 일정한 간격으로 권선될 수도 있고, 일정하지 않은 간격으로 권선될 수도 있다. 또한 하나의 안테나 코일(1220)이 유전체 윈도우(1230) 전체에 권선될 수도 있고, 다수 개의 안테나 코일(1220)이 유전체 윈도우(1230) 전체에 권선될 수도 있다.The antenna coils 1220 may be wound at regular intervals or at regular intervals. One
도 13은 안테나 코일 및 전극을 이용한 원자층 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.13 is a view showing an atomic layer deposition process facility using an antenna coil and an electrode.
도 13을 참조하면, 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 플라즈마가 함께 사용된 하이브리드 플라즈마가 사용될 수 있다. 공정챔버(1300)의 천장은 중심 영역은 전극부(1335)가 구비되고, 전극부(1335)의 주변 영역으로 유전체 윈도우(1330)가 구비될 수 있다. 유전체 위도우(1330)의 상부에는 안테나 코일(1320)이 권선될 수 있다. 안테나 코일(1320)은 나선 형상으로 유전체 윈도우(1330) 상부에 권선될 수 있다. 안테나 코일(1320)은 전원 공급부(1340)와 임피던스 정합기(1342)를 통해 연결될 수 있다. 또한 전극부(1335)는 다른 전원 공급부(1344)와 임피던스 정합기(1346)를 통해 연결될 수 있다. 전극부(1335)와 대향되는 전극은 공정챔버(1300) 내부에 구비될 수 있다. 다른 실시 예로, 공정챔버(1300)의 천장은 중심 영역은 유전체 윈도우(1330)가 구비될 수 있고, 주변 영역으로 전극부(1335)가 구비될 수도 있다. Referring to FIG. 13, a hybrid plasma in which an inductively coupled plasma and a capacitively coupled plasma are used together can be used as the plasma source. The central region of the ceiling of the process chamber 1300 is provided with an electrode portion 1335 and a dielectric window 1330 may be provided in a peripheral region of the electrode portion 1335. [ An
안테나 코일(1320)의 상부에는 말굽 형상의 페라이트 코어(1322)가 구비될 수 있다. 페라이트 코어(1322)는 자속 출입구가 유전체 윈도우(1320)를 향하도록 안테나 코일(1320)의 상부에 구비될 수 있다. 그러므로 안테나 코일(1320)에 의해 유도되는 자기장은 페라이트 코어(1322)에 의해 공정챔버(1300) 내부로 자기장이 집중될 수 있고, 이로 인해 공정챔버(1300) 내부로의 플라즈마 방전이 집중될 수 있다. A horseshoe-shaped
안테나 코일(1320) 및 전극부(1335)로 전력이 공급되면, 공정챔버(1300) 내부로 안테나 코일(1320)과 전극부(1335)에 의해 전기장이 유도되어 공정챔버(1300) 내로 하이브리드 플라즈마가 방전될 수 있다. When electric power is supplied to the
유전체 윈도우(1330)는 공정챔버(1300)의 천장 전체에 구성될 수도 있고, 안테나 코일(1320)이 구비되는 부분에만 구성될 수도 있다. 또한 유전체 윈도우(1330)은 평판 형상일 수 있고, 돔 형상일 수 있다. The dielectric window 1330 may be formed entirely on the ceiling of the process chamber 1300 or only on the portion where the
안테나 코일(1320)은 일정한 간격으로 권선될 수도 있고, 일정하지 않은 간격으로 권선될 수도 있다. 또한 하나의 안테나 코일(1320)이 유전체 윈도우(1330) 전체에 권선될 수도 있고, 다수 개의 안테나 코일(1320)이 유전체 윈도우(1330) 전체에 권선될 수도 있다.The antenna coils 1320 may be wound at regular intervals or at regular intervals. A
도 14은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다. 14 is a view illustrating a process of performing a substrate deposition process using a deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
도 14은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.14 is a view illustrating a process of performing a substrate deposition process using an atomic layer deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 공정챔버 내로 원자층 증착 공정을 진행하기 위한 기판을 로딩할 수 있다(S100). 기판 지지대에 기판이 로딩되면, 기판 지지대는 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 정전기력이 유도되어 기판을 처킹할 수 있다(S110). 이때, 기판 지지대인 정전 척은 상기에서 설명한 바와 같이, 발열부 및 정전 전극을 통해 수신되는 알에프 신호를 이용하여 발열부 및 기판 지지대의 이상 유무를 모니터링할 수 있다(S120). First, a substrate for carrying out the atomic layer deposition process into the process chamber may be loaded (S100). When the substrate is loaded on the substrate supporting table, the substrate supporting table receives electric power from the power supplying unit and electrostatic force can be induced to chuck the substrate (S110). At this time, as described above, the electrostatic chuck as the substrate support can monitor the abnormality of the heating unit and the substrate support using the RF signal received through the heating unit and the electrostatic electrode (S120).
기판 지지대를 모니터링하여 기판 지지대가 정상이면, 기판의 원자층 증착공정을 수행할 수 있다(S130). 원자층 증착 공정은 전구체(precursor)를 공정챔버 내로 공급하는 단계(S131), 기판에 안착되지 않은 전구체를 제거하기 위하여 퍼지가스(purge)를 공급하는 단계(S132), 플라즈마 챔버로 RF 주파수를 공급하여 플라즈마를 온(on) 하는 단계(S133), 반응체를 공급하는 단계(S134), RF 주파수의 공급을 오프(off)하는 단계(S135) 및 다시 퍼지가스를 공급하는 단계(S136)를 포함할 수 있다. 원자층 증착 공정은 상기의 과정을 반복적으로 수행함으로써 기판에 원자층을 증착할 수 있다. If the substrate support is normal and the substrate support is normal, the atomic layer deposition process of the substrate may be performed (S130). The atomic layer deposition process may include supplying a precursor into the process chamber (S131), supplying a purge gas (purge) to remove the precursor that is not deposited on the substrate (S132), supplying the RF frequency to the plasma chamber A step S133 of turning on the plasma, a step S134 of supplying the reactant, a step S135 of turning off the supply of the RF frequency, and a step S136 of supplying the purge gas again can do. The atomic layer deposition process can deposit an atomic layer on a substrate by repeating the above process.
원자층 증착 공정에서는 레시피에 따라 원격 플라즈마 챔버를 이용하여 라디칼을 공급할 수도 있다. 그러므로 원격 플라즈마 챔버는 원자층 증착 공정에서 사용되거나 세정 공정에서 사용될 수 있다. In the atomic layer deposition process, a remote plasma chamber may be used to supply the radicals according to the recipe. Thus, the remote plasma chamber may be used in an atomic layer deposition process or in a cleaning process.
제어부는 질량 유량계(MFC: Mass flow Controller) 또는 가스 공급부를 제어하여 공정챔버로 공급되는 공정가스의 공급을 제어할 수 있다. 제어부는 공정챔버에서 진행하고자 하는 증착 공정 레시피에 따라 공정가스를 공급할 수 있다. 공정가스를 공급한 후 제어부는 플라즈마 소스의 전원 공급부를 제어하여 무선(RF) 주파수를 플라즈마 소스로 공급할 수 있다(S140). 무선 주파수가 공급되는 플라즈마 소스가 구동되어 플라즈마가 방전(온)될 수 있다. 플라즈마가 방전되면 공정챔버 내부에 로딩된 기판을 증착하는 증착공정이 진행될 수 있다. The control unit may control a mass flow controller (MFC) or a gas supply unit to control the supply of the process gas supplied to the process chamber. The control unit may supply the process gas according to the deposition process recipe to be processed in the process chamber. After supplying the process gas, the control unit controls the power supply unit of the plasma source to supply a radio frequency (RF) frequency to the plasma source (S140). The plasma source to which the radio frequency is supplied may be driven to discharge (turn on) the plasma. When the plasma is discharged, a deposition process for depositing a substrate loaded inside the process chamber can be performed.
원자층 증착공정이 진행되는 동안 제어부는 공정 모니터링 회로를 구동하여 공정챔버의 내부 오염, 기판 증착과 상관된 전기적 파라미터를 측정할 수 있다(S140). 제어부는 측정된 전기적 파라미터를 바탕으로 기판의 증착상태를 측정하며 원자층 증착공정의 종점을 검출할 수 있다(S150). 원자층 증착공정의 종점이라고 판단되면, 증착공정의 진행을 종료해야하므로 제어부는 플라즈마 소스의 전원 공급부를 제어하여 무선 주파수가 플라즈마 소스로 공급되지 않도록 할 수 있다. 또는 증착공정의 종점이라고 판단되지 않으면, 증착공정을 계속 진행할 수 있다. 플라즈마 소스로 무선 주파수가 공급되지 않으면, 플라즈마 방전이 오프될 수 있다. During the atomic layer deposition process, the controller may drive a process monitoring circuit to measure the internal contamination of the process chamber, and electrical parameters correlated with substrate deposition (S140). The controller may measure the deposition state of the substrate based on the measured electrical parameters and may detect the end point of the atomic layer deposition process (S150). If it is determined that the atomic layer deposition process is the end point, the control unit must control the power supply unit of the plasma source so that the radio frequency is not supplied to the plasma source. Or if it is not the end point of the deposition process, the deposition process can continue. If the radio frequency is not supplied to the plasma source, the plasma discharge can be turned off.
플라즈마 방전이 오프되면 제어부는 질량 유량계(MFC: Mass flow Controller) 또는 가스 공급부를 제어하여 공정가스가 공정챔버로 공급되는 것을 차단할 수 있다(S210). 공정가스 공급을 차단하여 증착공정 진행이 완료되면, 제어부는 전원 공급부를 제어하여 기판 지지대로 공급되는 전력을 차단하여 기판을 디처킹할 수 있다(S160). 디처킹된 기판은 공정챔버 외부로 언로딩될 수 있다(S170). 기판을 언로딩한 후 오염된 공정챔버 내부를 세정할지 여부를 판단할 수 있다(S180). When the plasma discharge is off, the control unit may control the mass flow controller (MFC) or the gas supply unit to block the process gas from being supplied to the process chamber (S210). After completion of the deposition process by cutting off the process gas supply, the control unit controls the power supply unit to cut off power supplied to the substrate support, thereby dechucking the substrate (S160). The dechucked substrate may be unloaded out of the process chamber (S170). After the substrate is unloaded, it can be determined whether to clean the contaminated process chamber (S180).
제어부는 공정챔버 세정이 필요하다고 판단되면 원자층 증착공정을 종료하고 세정공정을 진행할 수 있다. 제어부는 공정챔버 세정이 필요하지 않다고 판단되면, 이후 공정챔버에서 원자층 증착공정을 처리해야할 기판이 존재하는지를 확인할 수 있다(S190). 원자층 증착공정을 처리해야할 기판이 존재하면 기판을 로딩한 후 상기에 설명한 원자층 증착공정을 진행하여 기판을 처리할 수 있다. The controller may terminate the atomic layer deposition process and proceed with the cleaning process if it is determined that process chamber cleaning is necessary. If it is determined that the process chamber cleaning is not required, the control unit can confirm whether there is a substrate to be subjected to the atomic layer deposition process in the process chamber (S190). If there is a substrate to be subjected to the atomic layer deposition process, the substrate can be processed by performing the atomic layer deposition process described above after loading the substrate.
도 15는 본 발명의 바람직한 정전 전극의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.15 is a view showing various embodiments of a preferred electrostatic electrode of the present invention.
도 15를 참조하면, 기판 지지대에 구비된 정전 전극(1540)은 둘 이상의 정전 전극편을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 정전 전극을 두 개의 분리된 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)을 도시하여 설명할 수 있다. Referring to FIG. 15, the
먼저, 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 동심원 구조로 정전 척(1540)에 구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)은 정전 척(1540)의 중심 영역에 위치되고, 제1 정전 전극(1546a)으로부터 소정 간격 이격된 상태로 제2 정전 전극(1546b)이 위치될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b) 사이에는 절연층(1544)이 구비될 수 있다. First, the first
다른 실시 예에서, 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 각각 반원 형상으로 형성될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 하나의 원 형상을 이룰 수 있도록 기판 지지대(1540)에 구비될 수 있다. In another embodiment, the first
또 다른 실시 예에서, 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 다수 개의 트위그 전극(1546c)이 구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)은 일방향으로 다수 개의 트위그 전극(1546c)구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)의 다수 개의 트위그 전극(1546c)은 소정의 길이로 형성되고, 각각의 트위그 전극(1546c)은 소정의 간격이 이격되어 형성될 수 있다. 제2 정전 전극(1546b)은 제1 정전 전극(1546a)과 마주하는 방향으로 다수 개의 트위그 전극(1546c)이 구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)의 다수 개의 트위그 전극(1546c)은 마주하며 겹치지 않도록 교차로 배치될 수 있다. In another embodiment, the first
정전 전극의 형상은 본 발명에서 도시된 실시 예에 국한되지 않으며, 다양한 변형 실시가 가능할 것이다. The shape of the electrostatic electrode is not limited to the embodiment shown in the present invention, and various modifications may be made.
도면에서는 도시하지 않았으나, 본 발명에서의 기판 지지대는 정전 척으로 기능하고, 기판을 고정하는 방법으로써, 유니폴라(Unipolar) 방식 또는 바이폴라(Bipolar) 방식 중 하나로 형성될 수 있다. 유니폴라(Unipolar) 방식은 정전 전극이 + 또는 -로 대전되어 기판을 고정하는 방식으로 간단한 전기적 연결로 동작할 수 있다. 바이폴라(Bipolar) 방식은 정전 전극이 + 와 -로 대전되어 기판을 고정하는 방식으로 기판에 대한 전기적 연결이 불필요할 수 있다. 정전 척의 기판 고정 방식에 대한 상세한 설명은 이미 알려진 방식으로 상세한 설명은 생략한다.Although not shown in the drawings, the substrate support in the present invention may function as an electrostatic chuck, and may be formed by one of a unipolar method and a bipolar method as a method for fixing a substrate. The Unipolar method can operate with simple electrical connection in such a way that the electrostatic electrode is charged with + or - to fix the substrate. The bipolar method may not require electrical connection to the substrate in a manner that the electrostatic electrode is charged with + and - to fix the substrate. Detailed description of the method of fixing the substrate of the electrostatic chuck is omitted in the known manner.
도 16은 발열부의 다양한 변형 실시 예를 도시한 도면이다. 16 is a view showing various modified embodiments of the heat generating portion.
도 16을 참조하면, 기판 지지대(1640)의 발열부는 발열코일로 하나의 열선(1643)이 나선형으로 권선되어 구비될 수 있다. 열선(1643) 전체는 절연층(1645)이 감싸져 구비될 수 있다. Referring to FIG. 16, a heating portion of the
또는 발열부는 다수 개의 열선(1643a, 1643b)이 나선형으로 권선되어 구비될 수 있다. 다수 개의 열선(1643a, 1643b)은 서로 겹치지 않도록 권선될 수 있다. 다수 개의 열선(1643a, 1643b)은 절연층(1645)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다. Alternatively, the heat generating portion may include a plurality of
도 17은 도 16의 발열부를 이용한 기판 지지대의 구성을 도시한 도면이다.17 is a view showing a configuration of a substrate support table using the heat generating portion of FIG.
도 17을 참조하면, 기판 지지대(1740)의 두 개의 열선(1643a, 1643b)에 각각 발열부 전원(1768)이 연결될 수 있다. 발열부 전원(1768)은 필터회로(1767a, 1767b)를 통해 두 개의 열선(1643a, 1643b)에 각각 연결될 수 있다. 발열부 전원(1768)으로부터 공급된 전력은 두 개의 열선(1643a, 1643b)에 공급되고, 열선이 발열하여 기판의 온도를 제어할 수 있다. Referring to FIG. 17, a heating
또한 두 개의 열선(1643a, 1643b)은 분압회로(1769a, 1769b)와 연결되어 안테나로 기능할 수 있다. 열선(1643a, 1643b)은 알에프(RF)신호를 수신하기 위한 안테나로 기능할 수 있다. 기판 지지대(1740)에 안착된 기판을 통과하여 열선(1743a, 1743b)으로 수신될 수 있고, 분압회로(1769a, 1769b)를 통해 검출되어 공정 모니터링 회로로 전달될 수 있다. Further, the two
도 18은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 기판 지지대를 도시한 도면이다. 18 is a view showing a substrate support of another preferred embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 기판 지지대(1840)는 정전 전극(1846) 및 발열부(1843)를 포함할 수 있다. 정전 전극(1846)은 정전 척으로 기능할 수 있도록 정전척 전원(1848)과 필터회로(1847)를 통해 연결될 수 있다. 또한 발열부(1843)는 기판(1812)을 가열하기 위한 수단으로 기능할 수 있도록 필터회로(1867)을 통해 발열부 전원(1868)과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 18, the
정전 전극(1846) 및 발열부(1843)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능할 수 있다. 정전 전극(1846)과 발열부(1843)는 각각 분압회로(1849, 1869)와 연결될 수 있다. 분압회로(1849, 1869)는 스위칭 회로(1870)를 통해 공정모니터링 회로(1852)와 연결될 수 있다. The
제어부(1854)는 스위칭 회로(1870)를 제어하여 정전 전극(1846) 또는 발열부(1843)와 연결되어 수신된 알에프(RF) 신호를 공정 모니터링 회로(1852)로 전송할 수 있다. 제어부(1854)는 정전 전극(1846) 또는 발열부(1843) 중 하나를 이용하여 알에프(RF)신호를 수신하거나, 정전 전극(1846) 및 발열부(1843)를 이용하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. The
도 19는 기판 두께에 따른 알에프(RF) 신호의 송신, 수신 신호를 도시한 도면이다. 19 is a diagram showing transmission and reception signals of an RF signal according to the thickness of a substrate.
도 19를 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이, 정전 전극 또는 발열부를 통해 공정챔버로 송신된 알에프(RF) 신호는 정전 전극 또는 발열부를 통해 수신될 수 있다. 이때, 알에프(RF) 신호는 기판의 두께에 따라 다르게 수신될 수 있다. 예를 들어, 기판에 증착공정을 수행하는 과정에서 알에프(RF) 신호를 송, 수신하면, 공정이 진행될수록 기판에 막이 증착되면서 기판 두께가 두꺼워질 수 있다. 그러므로 기판 두께가 두께워질수록 기판을 통과하여 수신되는 알에프(RF) 신호는 점차 약하게 수신될 수 있다. Referring to FIG. 19, as described above, the RF signal transmitted to the process chamber through the electrostatic electrode or the heating unit may be received through the electrostatic electrode or the heating unit. At this time, the RF signal may be received differently depending on the thickness of the substrate. For example, when an RF signal is transmitted and received in a process of performing a deposition process on a substrate, the thickness of the substrate may become thicker as the film is deposited on the substrate as the process proceeds. Therefore, the thicker the substrate thickness, the more slowly the RF signal received through the substrate can be received.
도 20은 원자층 증착 공정 및 세정공정시 송수신되는 알에프(RF)신호와 캐패시턴스의 변화를 도시한 도면이다. 20 is a graph showing changes in RF signals and capacitances transmitted and received during the atomic layer deposition process and the cleaning process.
도 20을 참조하면, 원자층 증착 공정시 안테나를 통해 수신되는 알에프(RF) 신호는 기판의 두께와 상관성을 갖는다. 원자층 증착 공정을 수행하면서 기판의 두께가 점차 두꺼워질수록 기판을 통과하여 수신되는 알에프(RF) 신호의 세기는 점차 약하게 수신될 수 있다. Referring to FIG. 20, the RF signal received through the antenna during the atomic layer deposition process has a correlation with the thickness of the substrate. As the thickness of the substrate becomes thicker while carrying out the atomic layer deposition process, the intensity of the RF signal received through the substrate can gradually be received weakly.
또한 기판의 두께와 측정되는 캐패시턴스는 상관성을 갖는다. 기판의 두께가 점차 두꺼워질수록 기판을 통해 검출되는 캐패시턴스도 증가할 수 있다. Also, the thickness of the substrate and the capacitance to be measured have a correlation. The greater the thickness of the substrate, the greater the capacitance detected through the substrate.
원격 플라즈마 챔버를 이용하여 공정챔버를 세정하는 경우, 세정공정이 진행되면서 두께에 따라 수신되는 알에프(RF) 신호의 세기는 점차 강하게 수신될 수 있다.In cleaning a process chamber using a remote plasma chamber, as the cleaning process progresses, the strength of the received RF signal may gradually be received, depending on the thickness.
원격 플라즈마 챔버를 이용하여 공정챔버를 세정하는 경우, 파티클의 두께에 따라 검출되는 캐패시턴스는 감소할 수 있다. When cleaning a process chamber using a remote plasma chamber, the capacitance detected depending on the thickness of the particles may be reduced.
도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원자층 증착 공정 설비를 이용하여 기판 지지대를 모니터링을 하는 과정을 도시한 도면이다.21 is a view illustrating a process of monitoring a substrate support using an atomic layer deposition process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면, 정전 척인 기판 지지대(이하에서는 정전 척으로 기재함)를 모니터링하기 위하여 공정 모니터링 회로를 통해 정전 척의 전기적 파라미터의 변화량을 측정할 수 있다(S121). 측정된 정전 척의 전기적 파라미터의 변화량을 제어부로 전달되고, 제어부는 전기적 파라미터의 변화량을 바탕으로 정전 척의 동작 상태를 판단할 수 있다(S122). 제어부는 정전 척을 전기적으로 제어가 필요한 경우, 측정된 전기적 파라미터의 변화량을 기반으로 정전 척을 구동하기 위한 구성요소(예를 들어, 정전 척으로 전력을 공급하기 위한 정전 척 전원 공급부)를 제어할 수 있다(S123). 정전 척을 전기적으로 제어한 후 디스플레이부를 통해 정전 척의 상태를 표시할 수 있다(S124). Referring to FIG. 21, in order to monitor a substrate support (hereinafter referred to as an electrostatic chuck) serving as an electrostatic chuck, a change amount of an electrical parameter of the electrostatic chuck can be measured through a process monitoring circuit (S121). The change amount of the electrical parameter of the measured electrostatic chuck is transmitted to the control unit, and the control unit can determine the operation state of the electrostatic chuck based on the change amount of the electrical parameter (S122). When the electrostatic chuck is to be electrically controlled, the control unit controls a component (for example, an electrostatic chuck power supply for supplying power to the electrostatic chuck) for driving the electrostatic chuck based on the measured amount of change in the electrical parameter (S123). After the electrostatic chuck is electrically controlled, the state of the electrostatic chuck can be displayed through the display unit (S124).
이후 제어부는 제어된 정전 척을 이용하여 원자층 증착공정을 계속 진행할지 여부를 판단할 수 있다(S125). S122단계에서 제어부는 정전 척에 대한 인터락 제어가 필요한 경우, 인터락 제어 신호를 정전 척을 구동하기 위한 구성요소로 전달할 수 있다(S126). S126단계에서 인터락 제어신호를 수신하면, 정전 척은 구동을 멈추게 되고, 제어부는 정전 척이 인터락된 상태를 사용자에게 알람 또는 디스플레이부를 통해 상태를 표시함으로써 알릴 수 있다. Thereafter, the controller may determine whether to continue the atomic layer deposition process using the controlled electrostatic chuck (S125). In step S122, if the interlock control for the electrostatic chuck is required, the controller may transmit the interlock control signal to the component for driving the electrostatic chuck in step S126. When the interlock control signal is received in step S126, the electrostatic chuck stops driving, and the control unit can inform the user of the interlocked state of the electrostatic chuck by displaying the status through an alarm or display unit.
도 22는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세정 공정 설비를 이용하여 세정하는 과정을 도시한 도면이다.22 is a view illustrating a process of cleaning using a cleaning process facility according to a preferred embodiment of the present invention.
도 22를 참조하면, 공정챔버에서 원자층 증착 공정을 수행한 후 공정챔버 내의 세정이 필요하다고 판단되면, 세정공정을 수행할 수 있다. 제어부는 질량 유량계(MFC) 및 가스 공급부를 제어함으로써 원격 플라즈마 챔버 내부로 세정가스가 공급될 수 있다(S310). 세정가스 공급 후 원격 플라즈마 챔버로 전력을 공급할 수 있다(S311). 그러면 원격 플라즈마 챔버 내에서 원격 플라즈마가 방전될 수 있다(S312). 방전된 플라즈마에 의해 원격 플라즈마 챔버에서 분해된 라디칼이 공정챔버로 배출될 수 있다. 배출된 라디칼은 공정챔버 내의 라디칼을 제거함으로써 공정챔버를 세정하는 공정이 수행될 수 있다(S313). 공정챔버를 세정하는 과정에서 공정 모니터링 회로를 통해 공정챔버 내부의 세정 변화량에 상관된 전기적 파라미터를 측정할 수 있다. 이때, 전기적 파라미터는 상기에서 설명한 바와 같이, 정전 전극 또는 발열부를 이용하여 알에프(RF) 신호에 포함되어 수신될 수 있다(S314). 측정된 전기적 파라미터를 이용하여 세정공정의 종점을 검출(판단)할 수 있다(S315).Referring to FIG. 22, after performing the atomic layer deposition process in the process chamber, if it is determined that cleaning in the process chamber is necessary, a cleaning process can be performed. The control unit may supply the cleaning gas into the remote plasma chamber by controlling the mass flow meter (MFC) and the gas supply unit (S310). After supplying the cleaning gas, power may be supplied to the remote plasma chamber (S311). The remote plasma may then be discharged in the remote plasma chamber (S312). The discharged plasma can cause the decomposed radicals in the remote plasma chamber to exit the process chamber. The discharged radical may be subjected to a process of cleaning the process chamber by removing radicals in the process chamber (S313). In the course of cleaning the process chamber, process parameters can be measured through process monitoring circuitry that is correlated to the amount of cleaning change within the process chamber. At this time, the electric parameter may be received in the RF signal using the electrostatic electrode or the heating unit as described above (S314). The end point of the cleaning process can be detected (determined) using the measured electrical parameters (S315).
세정공정이 완료되면 원격 플라즈마 챔버로의 전력공급을 중단할 수 있다(S316). 원격 플라즈마 챔버 내의 원격 플라즈마가 오프되고(S317), 질량 유량계(MFC) 또는 가스 공급부를 제어하여 세정가스의 공급을 차단함으로써 세정공정을 완료할 수 있다(S318).When the cleaning process is completed, power supply to the remote plasma chamber can be stopped (S316). The remote plasma in the remote plasma chamber is turned off (S317), and the cleaning process can be completed by controlling the mass flow meter (MFC) or the gas supply unit to shut off the supply of the cleaning gas (S318).
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in any way as being restrictive and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (13)
상기 지지부에 포함되어 정전척 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 기판을 처킹, 디처킹하는 정전 전극;
상기 지지부에 포함되어 상기 기판의 온도를 제어하는 발열부;
상기 정전 전극 또는 상기 발열부 중 하나 이상으로부터 알에프(RF) 신호를 수신하여 상기 알에프 신호에 포함된 전기적 파라미터를 측정하는 공정 모니터링 회로; 및
상기 공정 모니터링 회로로부터 전기적 파라미터를 수신하고, 상기 전기적 파라미터를 바탕으로 원자층 증착 공정시 상기 기판의 증착 정도 또는 상기 지지부의 이상 여부를 모니터링하는 제어부를 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
A support for supporting the substrate;
An electrostatic electrode that is included in the supporting unit and receives electric power from the electrostatic chuck power supply unit and chucks and dechucks the substrate;
A heating unit included in the supporting unit to control a temperature of the substrate;
A process monitoring circuit for receiving an RF signal from at least one of the electrostatic electrode or the heating unit and measuring an electrical parameter included in the RF signal; And
And a controller for receiving electrical parameters from the process monitoring circuit and monitoring the degree of deposition of the substrate or the abnormality of the support during the atomic layer deposition process based on the electrical parameters, Substrate support.
상기 정전척 전원 공급부는,
상기 지지부와 연결되어 상기 지지부에 의해 상기 기판이 처킹, 디처킹되는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
Wherein the electrostatic chuck power supply unit includes:
And an atomic layer deposition process and a magnetic monitoring function in which the substrate is chucked and dechucked by the support unit in connection with the support unit.
상기 정전 전극과 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
Further comprising a voltage divider circuit provided between the electrostatic electrode and the process monitoring circuit.
상기 발열부와 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
Further comprising a voltage divider circuit provided between the heating unit and the process monitoring circuit.
상기 정전 전극으로 전력을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 정전 전극이 상기 전원 공급부 또는 상기 공정 모니터링 회로와 선택적으로 연결되도록 스위칭되는 스위칭 회로를 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
A power supply unit for supplying power to the electrostatic electrode; And
Wherein the electrostatic electrode is switched to be selectively connected to the power supply or the process monitoring circuit.
상기 정전척 전원 공급부로 교류 전원이 유입되는 것을 방지하는 필터 회로를 더 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
Further comprising a filter circuit for preventing an AC power source from flowing into the electrostatic chuck power supply unit, and a substrate support having a self-monitoring function.
상기 발열부 또는 상기 정전 전극 중 하나 이상이 상기 공정 모니터링 회로와 연결되도록 하는 스위칭 회로를 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
And a switching circuit for connecting at least one of the heating portion or the electrostatic electrode with the process monitoring circuit.
상기 발열부는,
하나 이상의 열선을 포함하는 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
The method according to claim 1,
The heat-
An atomic layer deposition process comprising at least one hot wire and a substrate support having a magnetic monitoring function.
상기 기판 지지대가 내부에 구비되는 공정챔버;
상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및
상기 공정챔버 외부에 구비되고 플라즈마를 방전하는 원격 플라즈마 챔버를 포함하고,
원자층 증착 공정 시 상기 기판 지지대에 지지되는 기판의 증착 정도 또는 상기 기판 지지대의 이상 여부를 모니터링하는 원자층 증착 공정 설비.
A substrate support according to any one of claims 1 to 8;
A process chamber in which the substrate support is disposed;
A plasma source for discharging the plasma into the process chamber; And
And a remote plasma chamber provided outside the process chamber for discharging the plasma,
An atomic layer deposition process facility that monitors the degree of deposition of a substrate supported on the substrate support during an atomic layer deposition process or whether the substrate support is abnormal.
상기 플라즈마 소스는,
상기 공정챔버 상부에 구비되는 상부 전극;
상기 상부 전극에 대향되도록 구비되는 하부 전극; 및
상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 연결되어 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함하여,
상기 공정챔버 내부로 용량 결합된 플라즈마를 방전하는 원자층 증착 공정 설비.
10. The method of claim 9,
Wherein the plasma source comprises:
An upper electrode disposed above the process chamber;
A lower electrode facing the upper electrode; And
And a power supply unit connected to the upper electrode or the lower electrode to supply power,
An atomic layer deposition process facility for discharging capacitively coupled plasma into the process chamber.
상기 플라즈마 소스는,
상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우; 및
상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일을 포함하여,
상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마가 방전되는 원자층 증착 공정 설비.
10. The method of claim 9,
Wherein the plasma source comprises:
A dielectric window provided in the process chamber; And
And an antenna coil installed in the dielectric window to induce an electric field into the process chamber,
An atomic layer deposition process facility in which an inductively coupled plasma is discharged into the process chamber.
상기 공정챔버 내로 상기 안테나 코일에서 유도된 자기장을 집속하는 페라이트 코어를 더 포함하는 원자층 증착 공정 설비.
12. The method of claim 11,
Further comprising a ferrite core for concentrating the magnetic field induced in the antenna coil into the process chamber.
상기 플라즈마 소스는,
상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우;
상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일; 및
상기 공정챔버에 구비되는 전극부을 포함하여,
상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마와 용량 결합된 플라즈마가 방전되는 원자층 증착 공정 설비.
10. The method of claim 9,
Wherein the plasma source comprises:
A dielectric window provided in the process chamber;
An antenna coil installed in the dielectric window to induce an electric field into the process chamber; And
And an electrode unit provided in the process chamber,
An atomic layer deposition process facility in which plasma capacitively coupled with an inductively coupled plasma into the process chamber is discharged.
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