KR20200122208A - Capacitively-coupled plasma substrate processing apparatus including a focus ring and a substrate processing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a capacitively coupled plasma substrate processing apparatus and a substrate processing method using the same.
반도체 소자의 미세화에 따라 높은 종횡비를 갖는 패턴(high aspect ratio pattern) 구조물에 대한 수요가 증가하고, 기판이 대형화 됨에 따라 플라즈마의 미세한 균일도 변화에도 기판의 에지 영역에서는 식각 불량이 발생한다. 그 결과, 플라즈마 식각 공정에서 기판 에지 영역의 수율이 현저하게 감소한다. 이에 따라, 플라즈마의 균일성을 증가시킬 수 있는 새로운 플라즈마 식각 장치의 개발이 요구된다.As semiconductor devices are miniaturized, demand for a high aspect ratio pattern structure increases, and as the substrate becomes larger, etching defects occur in the edge region of the substrate even with a slight change in plasma uniformity. As a result, the yield of the edge region of the substrate in the plasma etching process is significantly reduced. Accordingly, there is a need to develop a new plasma etching apparatus capable of increasing plasma uniformity.
본 개시의 실시예들에 따른 과제 플라즈마를 이용하여 반도체 기판을 처리하는 플라즈마 공정에서 플라즈마 밀도를 고르게 분산시켜 공정 속도 및 생산 수율을 높이는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치 및 그 장치를 이용하는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.Tasks according to embodiments of the present disclosure A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus and a substrate processing method using the apparatus for increasing a process speed and production yield by evenly distributing plasma density in a plasma process for processing a semiconductor substrate using plasma. To provide.
본 개시의 일 실시예에 따른 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 상부에 위치하는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드를 상기 공정 챔버의 상부에서 상기 샤워 헤드의 외측 근방에 위치하는 고정 링; 상기 공정 챔버의 하부에 배치된 지지대를 포함하고, 상기 샤워 헤드는, 상기 지지대 상의 상부 전극을 포함하고,상기 지지대는, 상기 상부 전극의 아래에 배치되는 정전 척; 및 상기 정전 척 상에 배치되는 링 유닛을 포함하며, 상기 정전 척은, 상기 링 유닛이 안착되는 하부 전극; 및 상기 하부 전극 상에 배치되는 유전체층을 포함하고, 상기 링 유닛은, 상기 유전체층의 외곽부를 둘러싸는 포커스 링; 및 상기 포커스 링의 외측에 배치되는 커버 링을 포함하며, 상기 포커스 링은, Al2O3를 포함하는 하부층과, 상기 하부층 상의 Si를 포함하는 상부층을 포함하되, 상기 유전체층의 두께는 3~4mm이하이며, 상기 포커스 링의 상기 하부층의 두께는 포커스 링 두께의 0.25~0.4배이고, 상기 고정 링은 탑 뷰에서 상기 커버 링의 일부와 오버랩하되, 상기 고정 링의 내측면에 정렬되는 수직선은 상기 커버 링의 내측면에 수직한 수직선과 소정의 거리로 이격되며, 상기 소정의 거리는 상기 커버 링 상면의 폭의 3/4배보다 크고 상기 커버 링 상면의 폭보다는 작을 수 있다.An apparatus for processing a capacitively coupled plasma substrate according to an embodiment of the present disclosure includes: a process chamber; A shower head positioned above the process chamber; A fixing ring positioned at the upper portion of the process chamber and near the outer side of the shower head; A support disposed below the process chamber, the shower head including an upper electrode on the support, the support comprising: an electrostatic chuck disposed under the upper electrode; And a ring unit disposed on the electrostatic chuck, wherein the electrostatic chuck comprises: a lower electrode on which the ring unit is mounted; And a dielectric layer disposed on the lower electrode, wherein the ring unit comprises: a focus ring surrounding an outer portion of the dielectric layer; And a cover ring disposed outside the focus ring, wherein the focus ring includes a lower layer containing Al 2 O 3 and an upper layer containing Si on the lower layer, wherein the dielectric layer has a thickness of 3 to 4 mm Or less, wherein the thickness of the lower layer of the focus ring is 0.25 to 0.4 times the thickness of the focus ring, and the fixing ring overlaps a part of the cover ring in a top view, but a vertical line aligned with the inner surface of the fixing ring is the cover It is spaced apart from a vertical line perpendicular to the inner surface of the ring by a predetermined distance, and the predetermined distance may be greater than 3/4 times the width of the upper surface of the cover ring and smaller than the width of the upper surface of the cover ring.
본 개시의 일 실시예에 따른 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 상부에 위치하는 샤워 헤드; 상기 샤워 헤드의 외측 근방에 위치하는 고정 링; 상기 샤워 헤드 아래에 위치하는 지지대를 포함하며, 상기 샤워 헤드는, 분사 홀이 형성된 상부 전극을 포함하고, 상기 지지대는, 정전 척과 상기 정전 척 상에 배치된 링 유닛을 포함하며, 상기 정전 척은, 하부 전극과 상기 하부 전극 상의 유전체층을 포함하고, 상기 링 유닛은, 상기 하부 전극의 외곽에 배치되는 포커스 링; 및 상기 하부 전극 상에서 상기 포커스 링의 외측에 배치되는 커버 링을 포함하며, 상기 포커스 링은, 상면의 폭이 상기 커버 링 상면의 폭의 2~10배이며, 상기 고정 링은 탑 뷰에서 상기 커버 링의 일부와 오버랩하되, 상기 고정 링의 내측면에 정렬되는 수직선은 상기 커버 링의 내측면에 수직한 수직선과 소정의 거리로 이격되며, 상기 소정의 거리는 상기 커버 링 상면의 폭의 3/4배보다 크고 상기 커버 링 상면의 폭보다 작을 수 있다.An apparatus for processing a capacitively coupled plasma substrate according to an embodiment of the present disclosure includes: a process chamber; A shower head positioned above the process chamber; A fixing ring located near the outside of the shower head; It includes a support positioned under the shower head, the shower head includes an upper electrode in which a spray hole is formed, the support includes an electrostatic chuck and a ring unit disposed on the electrostatic chuck, the electrostatic chuck , A lower electrode and a dielectric layer on the lower electrode, wherein the ring unit includes: a focus ring disposed outside the lower electrode; And a cover ring disposed outside the focus ring on the lower electrode, wherein the focus ring has a width of an upper surface of 2 to 10 times a width of an upper surface of the cover ring, and the fixing ring is the cover in a top view. It overlaps with a part of the ring, but a vertical line aligned with the inner surface of the fixed ring is spaced apart from a vertical line perpendicular to the inner surface of the cover ring by a predetermined distance, and the predetermined distance is 3/4 of the width of the upper surface of the cover ring. It may be larger than a ship and smaller than the width of the upper surface of the cover ring.
본 개시의 일 실시예에 따른 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법은 기판 처리 장치가 포함하는 공정 챔버 내에 배치된 정전 척 상에 기판을 로딩하는 것; 상기 공정 챔버 내의 상기 기판 상에 처리 가스를 공급하는 것; 상기 정전 척에 RF 신호를 제공하여 플라즈마를 생성하는 것; 및 상기 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 처리하는 것을 포함하되, 상기 기판 처리 장치는, 상기 정전 척 상에 배치되는 링 유닛, 상기 정전 척 및 상기 링 유닛 상에 위치하는 샤워 헤드 및 상기 공정 챔버의 상부 코너에 위치하는 고정 링을 포함하고, 상기 정전 척은, 상기 RF 신호가 제공되는 하부 전극과 상기 하부 전극 상의 유전체층을 포함하고, 상기 링 유닛은, 상기 기판에 인접한 포커스 링과 상기 포커스 링 외측에 배치되는 커버 링을 포함하며, 상기 유전체층의 두께는 3~4mm 이하이고, 상기 포커스 링은 Si를 포함하는 상부층과 Al2O3를 포함하는 하부층을 포함하며, 상기 상부층은 오목한 리세스를 포함하고, 상기 고정 링의 내측면에 정렬되는 수직선은 상기 커버 링의 내측면에 수직한 수직선과 소정의 거리로 이격되며, 상기 소정의 거리는 상기 커버 링 상면의 폭의 3/4보다 크고 상기 커버 링 상면의 폭보다 작을 수 있다.A substrate processing method using a capacitively coupled plasma substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure includes loading a substrate on an electrostatic chuck disposed in a process chamber included in the substrate processing apparatus; Supplying a processing gas onto the substrate in the process chamber; Generating plasma by providing an RF signal to the electrostatic chuck; And processing the substrate using the plasma, wherein the substrate processing apparatus comprises: a ring unit disposed on the electrostatic chuck, a shower head disposed on the electrostatic chuck and the ring unit, and an upper portion of the process chamber And a fixing ring positioned at a corner, wherein the electrostatic chuck includes a lower electrode to which the RF signal is provided and a dielectric layer on the lower electrode, and the ring unit includes a focus ring adjacent to the substrate and an outer side of the focus ring. It includes a cover ring disposed, the thickness of the dielectric layer is 3 ~ 4mm or less, the focus ring includes an upper layer containing Si and a lower layer containing Al 2 O 3 , the upper layer includes a concave recess, , A vertical line aligned with the inner surface of the fixing ring is spaced apart from a vertical line perpendicular to the inner surface of the cover ring by a predetermined distance, and the predetermined distance is greater than 3/4 of the width of the upper surface of the cover ring and the upper surface of the cover ring May be smaller than the width of
본 개시의 실시예에 따르면, 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치는 기판이 안착되는 정전 척과 정전 척 가장자리에 배치되는 포커스 링의 고주파 파워에 대한 임피던스 차이를 감소시켜 플라즈마가 생성되는 반경을 넓힐 수 있다. 기판 에지 영역 상에 위치하던 고밀도 플라즈마 영역이 기판 에지 영역에서 벗어나서 생성되어 기판 전체에서 균일한 식각률이 나타날 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present disclosure, the capacitively coupled plasma substrate processing apparatus may increase a radius at which plasma is generated by reducing an impedance difference between an electrostatic chuck on which a substrate is mounted and a focus ring disposed at an edge of the electrostatic chuck against high frequency power. The high-density plasma region located on the edge region of the substrate may be generated outside the edge region of the substrate, so that a uniform etch rate may appear over the entire substrate.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치가 포함하는 포커스 링, 커버 링, 돌출 전극 및 고정 링을 도시하는 사시 단면도이다.
도 3은 종래의 기판 처리 장치에서 기판의 영역에 따른 식각율을 도시하는 그래프이다.
도 4는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 5a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 5b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 6a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 6b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 7a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 7b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 8a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 8b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 동작하여 기판을 처리하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 도 4, 도 5b, 도 6b, 도 7a 및 도 8a의 실시예들에 따른 고밀도 플라즈마 영역의 발생 위치 변화를 비교 도시한 그래프들이다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 종래 기판 처리 장치와 도 4, 도 5b, 도 6b 도 7a 및 도 8a의 실시예들에 따른 플라즈마 밀도 분포를 도시한 시뮬레이션 결과들이다.
도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a 및 도 14b는 기판 처리 장치에서 포커스 링의 상부층과 하부층의 두께 비율에 따른 고주파 전력에 대한 기판과 포커스 링의 임피던스 위상을 도시한 그래프들과 플라즈마 밀도 분포를 도시한 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.1 is a schematic cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is a perspective cross-sectional view illustrating a focus ring, a cover ring, a protruding electrode, and a fixing ring included in the substrate processing apparatus of FIG. 1.
3 is a graph showing an etch rate according to an area of a substrate in a conventional substrate processing apparatus.
4 is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
5A is an enlarged cross-sectional view of area P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
5B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
6A is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
6B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
7A is an enlarged cross-sectional view of area P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
7B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
8A is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
8B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
9 is a flowchart illustrating a method of processing a substrate by operating a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
10 are graphs showing a comparison of changes in locations of high-density plasma regions according to the embodiments of FIGS. 4, 5B, 6B, 7A, and 8A.
11A, 11B, and 11C are simulation results showing a plasma density distribution according to the conventional substrate processing apparatus and the embodiments of FIGS. 4, 5B, 6B, 7A and 8A.
12A, 12B, 13A, 13B, 14A, and 14B are graphs showing the impedance phase of the substrate and the focus ring versus the high frequency power according to the thickness ratio of the upper layer and the lower layer of the focus ring in the substrate processing apparatus. Simulation results showing plasma density distribution are shown.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1의 기판 처리 장치가 포함하는 포커스 링, 커버 링, 돌출 전극 및 고정 링을 도시하는 사시 단면도이다. 도 1 및 도 2에서 동일한 참조부호는 서로 대응되는 구성을 지칭할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있는 용량성 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 기판 처리 장치일 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a perspective cross-sectional view illustrating a focus ring, a cover ring, a protruding electrode, and a fixing ring included in the substrate processing apparatus of FIG. 1. The same reference numerals in FIGS. 1 and 2 may refer to configurations corresponding to each other. The
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 지지대(200) 및 플라즈마 소스 유닛(400)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 배기부(105), 전원 공급부(300) 및 가스 공급부(500)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
공정 챔버(100)는 내부 공간을 가질 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(100)는 원통 형상을 가질 수 있다. 공정 챔버(100)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 공정 챔버(100)는 전기적으로 접지 전위를 가질 수 있다. The
공정 챔버(100)의 바닥에는 배기 포트(101)가 형성되고, 배기 포트(101)는 배기관(103)을 통해 공정 챔버(100)의 하부에 설치된 배기부(105)에 연결될 수 있다. 배기부(105)는 터보 펌프와 같은 진공 펌프를 포함하여 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간을 원하는 진공도의 압력으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물과 잔류 가스가 배기 포트(101)와 배기관(103)을 통해 외부로 배기되며, 배기부(105)가 공정 챔버(100) 내의 압력을 조절할 수 있다. An
공정 챔버(100) 내부의 하부에 지지대(200)가 배치될 수 있다. 지지대(200)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지대(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 지지대(200)는 기계적 클램핑과 같은 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 지지대(200)는 기판(W)을 지지하기 위한 서셉터일 수 있다.The
지지대(200)는 정전 척(ESC)(220)과 링 유닛(230)을 포함할 수 있다. 정전 척(220)은 기판(W)과 링 유닛(230)을 지지할 수 있다. 정전 척(220)의 내부에는 열전달 매체가 순환하는 제1 순환 유로(220a)와 냉매가 순환하는 제2 순환 유로(220b)를 포함할 수 있다. 정전 척(220)은 유전체층(221)과 하부 전극(225)을 포함할 수 있다.The
유전체층(221)은 하부 전극(225) 상에 배치될 수 있다. 유전체층(221)은 원판 형상의 유전체일 수 있다. 기판(W)은 유전체층(221)의 상면에 직접 안착할 수 있다. 유전체층(221)의 상면은 플라즈마 소스 유닛(400)의 하면과 대면할 수 있다. 유전체층(221)은 기판(W)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 탑 뷰에서 기판(W)의 가장자리 영역은 유전체층(221)과 오버랩 되지 않을 수 있다.The
하부 전극(225) 상에 유전체층(221)과 링 유닛(230)이 배치될 수 있다. 하부 전극(225)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(225)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 하부 전극(225)에는 고주파 전원(310), 저주파 전원(320) 및 정합기(330)를 포함하는 전원 공급부(300)가 연결될 수 있다. 하부 전극(225)에는 고주파 전원(310)과 저주파 전원(320)이 정합기(330)를 거쳐서 제공될 수 있다. 고주파 전원(310)은 비교적 높은 주파수의 파워를 하부 전극(225)에 제공하고, 저주파 전원(320)은 비교적 낮은 주파수의 파워를 하부 전극(225)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 고주파 전원(310)은 40~60MHz의 파워를 제공하고, 저주파 전원(320)은 400kHz의 파워를 제공할 수 있다. 고주파 파워가 제공된 하부 전극(225)은 처리 공간에 고주파 파워를 제공할 수 있다. A
링 유닛(230)이 정전 척(220) 상에 배치될 수 있다. 링 유닛(230)은 탑 뷰에서 링 형상을 가지며, 정전 척(220)의 상부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 링 유닛(230)은 유전체층(221)과 유전체층(221) 상의 기판(W)의 둘레를 감쌀 수 있다. 링 유닛(230)은 하부 전극(225) 상에 안착될 수 있다. 링 유닛(230)은 하부 전극(225) 상부의 둘레를 감쌀 수 있다.The
플라즈마 소스 유닛(400)이 공정 챔버(100)의 상부에 위치할 수 있다. 플라즈마 소스 유닛(400)은 지지대(200)와 이격하여 지지대(200) 상에 위치할 수 있다. 플라즈마 소스 유닛(400)과 정전 척(220) 사이에 처리 공간(플라즈마 발생 영역)이 제공될 수 있다. 플라즈마 소스 유닛(400)은 공정 챔버(100) 내로 공급되는 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The
도 1 및 도 2를 참조하면, 링 유닛(230)은 링 형상의 포커스 링(231)과 커버 링(232)을 포함할 수 있다. 포커스 링(231)은 커버 링(232)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 포커스 링(231)은 정전 척(220) 상에서 유전체층(221)의 외곽부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 커버 링(232)은 정전 척(220) 상에서 포커스 링(231)의 외측에 배치될 수 있다. 커버 링(232)은 포커스 링(231)의 외곽부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 포커스 링(231)은 기판(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 따라, 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다. 커버 링(232)은 포커스 링(231)을 지지하는 역할을 할 수 있다.1 and 2, the
플라즈마 소스 유닛(400)은 샤워 헤드(410)와 고정 링(420)을 포함할 수 있다. 샤워 헤드(410)는 공정 챔버(100)의 상부에 위치하며, 지지대(200)의 정전 척(220)과 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 샤워 헤드(410)는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.The
샤워 헤드(410)는 상부 전극(411)과 전극 지지체(415)를 포함할 수 있다. 상부 전극(411)이 전극 지지체(415)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 상부 전극(411) 아래에 정전 척(220)이 위치할 수 있다. 상부 전극(411)은 하부 전극(225)과 대향하도록 지지대(200) 상에 위치할 수 있다. 상부 전극(411)은 원형 형상의 전극 플레이트일 수 있다. 상부 전극(411)에는 두께 방향으로 관통하는 분사 홀들(411a)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(411)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.The
전극 지지체(415)가 상부 전극(411) 상에 위치할 수 있다. 전극 지지체(415)는 내부에 원반 형상의 빈 수용 공간(RS)을 가질 수 있다. 전극 지지체(415)의 바닥부에는 다수의 관통 홀들이 형성될 수 있다. 각각의 관통 홀들은 탑 뷰에서 상부 전극(411)의 분사 홀들(411a)과 중첩될 수 있다. 이에, 수용 공간(RS)과 처리 공간이 관통 홀들과 분사 홀들(411a)을 통해 연통할 수 있다. 전극 지지체(415)는 수냉 구조를 포함하여 플라즈마 식각 처리 중에 샤워 헤드(410)를 원하는 온도로 냉각할 수 있다. 전극 지지체(415)의 상부에는 가스 공급홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극 지지체(415)는 도전성 재료로 이루어질 수 있다. The
기판 처리 장치(10)의 상부 전극(411)은 내측 전극(412), 외측 전극(413) 및 돌출 전극(414)을 포함할 수 있다. 내측 전극(412)은 원판 형상을 가질 수 있다. 내측 전극(412)은 두께 방향으로 관통하여 전극 지지체(415)의 관통 홀과 연통하는 분사 홀들(411a)이 형성될 수 있다. 내측 전극(412)은 하부 전극(225)과 함께 플라즈마를 발생시키는 역할을 한다. The
외측 전극(413)은 링 형상을 가지며, 내측 전극(412)의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 외측 전극(413)은 내측 전극(412)과 돌출 전극(414)을 전기적으로 연결할 수 있다. 외측 전극(413)은 고정 링(420) 상에 놓여 상부 전극(411)을 안정적으로 고정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 외측 전극(413)은 탑 뷰에서 고정 링(420)보다 내측에 위치하며, 고정 링(420)과 접촉하지 않을 수도 있다.The
돌출 전극(414)은 링 형상을 가지며, 외측 전극(413)의 하부에 위치할 수 있다. 돌출 전극(414)은 고정 링(420)의 내측에 위치할 수 있다. 돌출 전극(414)은 발생된 플라즈마를 물리적으로 처리 공간 내에 가두는 역할을 할 수 있다.The protruding
고정 링(420)이 공정 챔버(100)의 상부 코너에 위치할 수 있다. 고정 링(420)은 샤워 헤드(410)의 외측 근방에 위치할 수 있다. 고정 링(420)은 링 형상일 수 있다. 고정 링(420)은 돌출 전극(414)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 고정 링(420)은 샤워 헤드(410)를 공정 챔버(100)의 상부에 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 고정 링(420)은 상부 전극(411)의 외측 전극(413) 아래에서 외측 전극(413)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 고정 링(420)은 쿼츠를 포함할 수 있다.The fixing
가스 공급부(500)가 샤워 헤드(410)에 연결될 수 있다. 가스 공급부(500)는 가스 공급관(510), 유량 제어기 및 가스 공급원(530)을 포함할 수 있다. 가스 공급관(510)이 전극 지지체(415)의 가스 공급홀을 통해 수용 공간(RS)과 연결되고, 유량 제어기가 가스 공급관(510)을 통하여 공정 챔버(100) 내부로 유입되는 처리 가스의 공급 유량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 가스 공급원(530)은 복수 개의 가스 탱크들을 포함하고, 유량 제어기는 가스 탱크들에 각각 대응하는 복 수 개의 질량 유량 제어기들을 포함할 수 있다. 질량 유량 제어기들은 처리 가스들의 공급 유량들을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.The
도 3은 종래의 기판 처리 장치에서 기판의 영역에 따른 식각율을 도시하는 그래프이다. 3 is a graph showing an etch rate according to an area of a substrate in a conventional substrate processing apparatus.
도 3을 참조하면, 종래의 기판 처리 장치에서는 기판의 에지 영역(예를 들어, 기판의 반경 150mm 근방)에서 식각률이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 종래의 기판 처리 장치의 지지대에 고주파 파워가 인가될 때 서로 다른 물질을 포함하는 정전 척과 포커스 링은 고주파 파워에 대한 임피던스 차이를 갖게 된다. 정전 척과 포커스 링의 임피던스 차이에 따라 정전 척 상의 처리 공간과 포커스 링 상의 처리 공간에서 RF 위상 차이가 발생하며, 위상 차이만큼 정전 척 상과 포커스 링 상의 플라즈마 밀도 차이가 생기고, 밀도 차이만큼 기판의 에지 영역 상에 플라즈마가 집중되는 고밀도 플라즈마 영역이 생길 수 있다. 이에 기판 상에서 식각률이 균일하지 못하고 도 3과 같이 기판의 위치 별로 식각률이 달라질 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that in a conventional substrate processing apparatus, an etch rate is high in an edge region of a substrate (eg, near a radius of 150 mm). When high frequency power is applied to the support of a conventional substrate processing apparatus, the electrostatic chuck and the focus ring including different materials have an impedance difference with respect to the high frequency power. Depending on the impedance difference between the electrostatic chuck and the focus ring, the RF phase difference occurs in the processing space on the electrostatic chuck and the processing space on the focus ring. A high-density plasma region in which plasma is concentrated may be formed on the region. Accordingly, the etch rate may not be uniform on the substrate, and the etch rate may vary according to the position of the substrate as shown in FIG. 3.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 플라즈마가 기판보다 더 넓은 반경을 가지도록 생성하여 고밀도 플라즈마 영역이 기판의 에지 영역보다 외측에서 형성되도록 함으로써 기판 상에서는 플라즈마 밀도가 균일하게 하는 기판 처리 장치를 제공한다. 예를 들어, 본 발명은 종래의 기판 처리 장치에서 플라즈마가 생성되는 반경보다 대략 표피 깊이(skin depth)(예를 들어, 기판 처리 장치에서 고주파 전력의 주파수에 따라 정해지는 표피 깊이일 수 있다.) 정도 더 넓은 반경 범위에서 플라즈마를 생성할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.In order to solve this problem, the present invention provides a substrate processing apparatus in which plasma density is uniform on a substrate by generating plasma to have a wider radius than a substrate so that a high-density plasma region is formed outside the edge region of the substrate. . For example, in the present invention, a skin depth approximately than a radius at which plasma is generated in a conventional substrate processing apparatus (for example, it may be a skin depth determined according to a frequency of high frequency power in the substrate processing apparatus). It is possible to provide a substrate processing apparatus capable of generating plasma in a wider radius range.
이를 위해, 본 발명은 도 1과 같은 기판 처리 장치에서 1) 물리적으로 플라즈마를 확산시키거나, 2) 정전 척(220)과 포커스 링(231)의 고주파 파워에 대한 임피던스 차이를 줄이고, 이에 따라 RF 위상 차이를 최소화할 수 있는 실시예들을 개시한다. To this end, in the substrate processing apparatus as shown in FIG. 1, the present invention 1) physically diffuses plasma, or 2) reduces the impedance difference between the
구체적으로, 본 발명은 정전 척(220)과 포커스 링(231)의 고주파 파워에 대한 임피던스 차이를 최소화 할 수 있는 포커스 링(231)의 형상, 물질, 두께 및/또는 그에 따른 포커스 링(231)의 비저항과, 정전 척(220)의 유전체층(221) 두께를 개시한다. 본 발명이 개시하는 임피던스 차이를 최소화할 수 있는 포커스 링(231)과 유전체층(221)은 정전 척(220)과 포커스 링(231)에 대한 RF의 위상 차에 따른 전위의 최대치가 전리 임계값를 넘지 않는 구성을 가질 수 있다.Specifically, the present invention relates to the shape, material, thickness, and/or
이하에서는, 전술한 내용과 같이, 플라즈마를 기판(W)보다 더 넓은 반경을 가지도록 생성할 수 있는 본 발명의 기판 처리 장치의 실시예들을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, as described above, embodiments of the substrate processing apparatus of the present invention capable of generating plasma to have a larger radius than the substrate W will be described in detail.
도 4는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 1, 도 2 및 도 4에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이하에서는 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 설명과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.4 is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. In FIGS. 1, 2, and 4, the same reference numerals denote the same components, and hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 4를 참조하면, 링 유닛(230)은 포커스 링(231)과 커버 링(232)을 포함할 수 있다. 포커스 링(231)은 정전 척(220)의 상면에 안착할 수 있다. 포커스 링(231)은 하부 전극(225) 상에 배치될 수 있다. 포커스 링(231)은 상부에 단차를 가질 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(231)은 기판(W)이 지지대(200) 상에 안착된 경우, 기판(W)의 하면보다 높은 레벨에 위치하는 제1 상면과 기판(W)의 하면보다 낮은 레벨에 위치하는 제2 상면을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
커버 링(232)은 정전 척(220) 상에서 포커스 링(231)의 외측에 배치될 수 있다. 커버 링(232)은 포커스 링(231)보다 큰 반경을 가지는 링 형상일 수 있다. 커버 링(232)은 포커스 링(231)의 하면과 공면인 하면을 갖는 오버행 부(OH)를 포함할 수 있다. 오버행 부(OH)는 하부 전극(225)의 상면 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 커버 링(232)은 쿼츠를 포함할 수 있다. The
일 실시예에 있어서, 포커스 링(231)은 상부층(231a)과 하부층(231b)을 포함할 수 있다. 상부층(231a)은 하부층(231b) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상부층(231a)은 실리콘(Si)을 포함하고, 하부층(231b)은 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상부층(231a)의 실리콘(Si)은 불순물로 도핑될 수 있다. 포커스 링(231)은 상부층(231a)의 물질, 하부층(231b)의 물질, 상부층(231a)에 도핑된 불순물 종류 및/또는 상부층(231a)에 도핑된 불순물의 농도에 따라서 비저항이 달라질 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(231)의 상부층(231a)은 포커스 링(231)이 대략 100Ω·㎝의 비저항을 갖도록 불순물로 도핑될 수 있다.In one embodiment, the
상부층(231a)과 하부층(231b)의 두께의 비는 1~2 : 3 (즉, 하부층의 두께가 포커스 링(231)의 전체 두께의 0.25~0.4배)일 수 있다. 포커스 링(231)의 비저항은 대략 100Ω·㎝일 수 있다. 정전 척(220)의 유전체층(221)은 두께가 1~4mm일 수 있다. 바람직하게는, 유전체층(221)의 두께는 3~4mm일 수 있다. 유전체층(221)의 두께가 3~4mm인 경우, 유전체층(221)은 우수한 내구성을 가질 수 있다.The ratio of the thickness of the
이와 같은 포커스 링(231)과 유전체층(221)을 포함하는 기판 처리 장치(10)에서 식각 공정을 수행하는 경우, 정전 척(220)과 포커스 링(231) 간의 고주파 파워에 대한 임피던스 차이가 감소되고, RF 위상 차이가 감소될 수 있다. 그 결과, 정전 척(220) 상의 플라즈마 밀도와 포커스 링(231) 상의 플라즈마 밀도 차이가 감소하며, 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역을 벗어나서 형성될 수 있다. 따라서, 기판(W)의 상부에 전체적으로 균일한 플라즈마 영역이 형성될 수 있다.When the etching process is performed in the
일 실시예에 있어서, 샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)은 내측 전극(412)과 외측 전극(413)을 포함할 수 있다. 외측 전극(413)의 하면이 노출될 수 있으며, 상부 전극(411)은 돌출 전극(414)을 포함하지 않을 수 있다. 외측 전극(413)은 하면의 일부가 고정 링(420)의 상면에 접할 수 있다.In one embodiment, the
고정 링(420)은 커버 링(232)의 상부까지 내측으로 폭이 넓게 확장될 수 있다. 고정 링(420)은 탑 뷰에서 커버 링(232)의 상면과 오버랩 될 수 있다. 고정 링(420)은 내경이 커버 링(232)의 내경보다는 크고, 커버 링(232)의 외경 보다는 작을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 고정 링(420)의 내측면에 정렬되는 제1 수직선(V1)과 커버 링(232)의 내측면에 정렬되는 제2 수직선(V2)의 수평 거리(D)는 커버 링(232)의 상면 폭의 3/4 이상이고, 커버 링(232) 상면의 폭보다는 작을 수 있다. 플라즈마의 확산을 방지하고 처리 공간 내로 플라즈마를 가두는 돌출 전극(414)이 제거되면 기판(W)의 에지 영역 및/또는 그 근방에 형성되었던 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역보다 외측으로 더욱 멀리에 형성될 수 있다. 또한, 고정 링(420)이 내측으로 연장되는 길이가 제한됨으로써, 고정 링(420)에 의해 플라즈마 확산이 방지되어 기판(W)의 에지 영역에 고밀도 플라즈마 영역이 형성되지 않게 할 수 있다. 더불어, 상부 전극(411)을 안정적으로 지지할 수 있다.The fixing
도 5a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 5b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 1, 도 2, 도 4, 도 5a 및 도 5b에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이하에서는 도 1, 도 2 및 도 4에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.5A is an enlarged cross-sectional view of area P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. 5B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. In FIGS. 1, 2, 4, 5A, and 5B, the same reference numerals denote the same components, and descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1, 2, and 4 will be omitted.
도 5a를 참조하면, 샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)은 내측 전극(412), 외측 전극(413) 및 돌출 전극(414)을 포함할 수 있다. 돌출 전극(414)은 외측 전극(413)의 하부에 결합될 수 있다. 돌출 전극(414)은 외측 전극(413)에 착탈 가능하도록 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 돌출 전극(414)은 외측 전극(413)과 일체를 이룰 수 있다. 돌출 전극(414)은 링 형상일 수 있다. 돌출 전극(414)은 내경이 내측 전극(412)의 외경과 실질적으로 동일하거나 그보다 큰 내경을 가질 수 있다. 5A, the
돌출 전극(414)은 외측 전극(413)의 하면에 접하는 상면(414a)에 대하여 경사를 가지는 제1 하면(414b)과 상면과 평행한 제2 하면(414c)을 포함할 수 있다. 제1 하면(414b)이 내측 전극(412)에 인접하게 위치하고, 제2 하면(414c)은 제1 하면(414b)보다 외측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 하면(414b)은 상면(414a)에 대하여 45°이하의 기울기를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제1 하면(414b)은 상면(414a)에 대하여 20~25°의 기울기를 가질 수 있다. 돌출 전극(414)은 내측 전극(412)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출 전극(414)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.The protruding
링 유닛(230)은 확장된 폭을 갖는 포커스 링(231)과 축소된 폭을 갖는 커버 링(232)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 포커스 링(231)의 상면의 수평 폭(Wf)은 커버 링(232)의 제1 상면(232a)의 수평 폭(Wc)의 2~10배일 수 있다. 플라즈마를 처리 영역 내로 밀집시키는 포커스 링(231)의 폭이 넓어짐으로써 플라즈마의 확산이 증가되고, 이에 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역보다 외측에서 형성될 수 있다.The
도 4와 같이, 포커스 링(231)은 실리콘(Si)을 포함하는 상부층(231a)과 알루미나(Al2O3)를 포함하는 하부층(231b)을 포함할 수 있다. 상부층(231a)과 하부층(231b)의 두께의 비는 1~2: 3 (즉, 하부층의 두께가 포커스 링(231)의 두께의 0.25~0.4배)일 수 있다. 포커스 링(231)의 비저항은 대략 100Ω·㎝일 수 있다. 정전 척(220)의 유전체층(221)은 두께가 대략 3~4mm일 수 있다. As shown in FIG. 4, the
도 5b를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 포커스 링(231)의 상면의 수평 폭(Wf)이 커버 링(232)의 제1 상면(232a)의 수평 폭(Wc)의 2~10배인 경우 포커스 링(231)은 일부(내측부)는 하부 전극(225) 상에 배치되고, 나머지 일부(외측부)는 커버 링(232) 상에 배치될 수 있다. 커버 링(232)은 단차를 가지는 제1 상면(232a)과 제2 상면(232b)을 가지며, 제1 상면(232a)이 제2 상면(232b)보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 제1 상면(232a)은 제2 상면(232b)보다 내측에 위치할 수 있다. 포커스 링(231)의 외측부는 제2 상면(232b) 상에 놓일 수 있다. Referring to FIG. 5B, in one embodiment, when the horizontal width Wf of the upper surface of the
도 6a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 6b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 1, 도 2 및 도 4 내지 도 6b에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이하에서는 도 1, 도 2 및 도 4 내지 도 5b에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.6A is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. 6B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. In FIGS. 1, 2 and 4 to 6B, the same reference numerals denote the same components, and hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1, 2 and 4 to 5B will be omitted.
도 6a를 참조하면, 정전 척(220)의 유전체층(221), 링 유닛(230)의 포커스 링(231) 및 커버 링(232)은 도 5a와 동일한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(231)의 상면의 수평 폭(Wf)이 커버 링(232)의 상면의 수평 폭(Wc)의 2~10배일 수 있다.Referring to FIG. 6A, the
샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)은 내측 전극(412)과 외측 전극(413)을 포함할 수 있다. 도 5a와 대비하여, 상부 전극(411)은 돌출 전극(414)을 포함하지 않으며, 외측 전극(413) 하면의 적어도 일부가 노출될 수 있다. The
외측 전극(413)보다 아래에 위치하는 고정 링(420)은 도 5a의 고정 링(420)보다 상대적으로 넓은 폭을 가지며, 커버 링(232)의 상부까지 내측으로 확장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 고정 링(420)은 내경은 커버 링(232)의 내경보다 크고, 커버 링(232)의 외경보다 작을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 고정 링(420)의 내측면에 정렬되는 제1 수직선(V1)과 커버 링(232)의 내측면에 정렬되는 제2 수직선(V2)의 수평 거리(D)는 커버 링(232)의 상면 수평 폭(Wc)의 3/4 이상이고, 커버 링(232) 상면의 수평 폭(Wc)보다는 작을 수 있다.The fixing
도 6b를 참조하면, 정전 척(220)의 유전체층(221), 링 유닛(230)의 포커스 링(231)과 커버 링(232) 및 샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)은 도 5b와 동일한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(231)의 상면의 수평 폭(Wf)이 커버 링(232)의 제1 상면(232a)의 수평 폭(Wc)의 2~10배이고, 포커스 링(231)의 외측부가 커버 링(232)의 제2 상면(232b) 상에 위치할 수 있다. 6B, the
샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)은 내측 전극(412)과 외측 전극(413)을 포함할 수 있다. 상부 전극(411)은 돌출 전극(414)을 포함하지 않으며, 외측 전극(413) 하면의 일부가 노출될 수 있다. 고정 링(420)은 탑 뷰에서 커버 링(232)과 오버랩 하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고정 링(420)의 내측면에 정렬되는 제1 수직선(V1)은 커버 링(232)의 제1 상면(232a) 또는 제2 상면(232b)을 지날 수 있다.The
도 5a, 5b, 도 6a 및 도 6b의 구성을 갖는 기판 처리 장치(10)에서 식각 공정을 수행하는 경우, 종래의 기판 처리 장치와 대비하여, 유전체층(221)의 두께, 포커스 링(231)의 비저항에 따라 고주파 파워에 대한 임피던스 차이가 감소되어 RF 위상차가 감소하며, 확장된 포커스 링(231)에 의한 플라즈마 집중 현상이 감소될 수 있다. When the etching process is performed in the
도 6a 및 도 6b와 같이, 플라즈마의 확산을 방지하고 처리 공간 내로 플라즈마를 가두는 돌출 전극(414)이 제거되면 플라즈마의 확산이 용이할 수 있다. 이에, 기판(W)의 에지 영역에 형성되었던 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역보다 외측에서 형성될 수 있다. 또한, 고정 링(420)이 내측으로 연장되는 길이가 제한됨으로써, 고정 링(420)에 의해 플라즈마 확산이 억제되어 기판(W)의 에지 영역에 고밀도 플라즈마 영역이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고정 링(420)은 안정적으로 샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)을 안정적으로 지지하면서도 고밀도 플라즈마 영역이 에지 영역보다 외측에 형성되게 할 수 있다.As shown in FIGS. 6A and 6B, when the protruding
도 7a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 7b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 1, 도 2 및 도 4 내지 도 7b에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이하에서는 도 1 내지 도 6b에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.7A is an enlarged cross-sectional view of area P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. 7B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. In FIGS. 1, 2, and 4 to 7B, the same reference numerals denote the same components, and hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1 to 6B will be omitted.
도 7a을 참조하면, 유전체층(221)은 3~4mm의 두께를 가질 수 있다. 포커스 링(231)은 실리콘(Si)을 포함하는 상부층(231a)과 알루미나(Al2O3)를 포함하는 하부층(231b)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상부층(231a)의 실리콘(Si)은 불순물로 도핑될 수 있다. 상부층(231a)과 하부층(231b)의 두께의 비는 1~2: 3 (즉, 하부층의 두께가 포커스 링(231)의 두께의 0.25~0.4배)일 수 있다. 샤워 헤드(410)의 상부 전극(411)은 내측 전극(412), 외측 전극(413) 및 돌출 전극(414)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7A, the
일 실시예에 있어서, 포커스 링(231)의 상부층(231a)에는 포커스 링(231)의 원주 방향을 따라 상면으로부터 소정의 폭과 소정의 깊이를 갖는 리세스(R)가 형성될 수 있다. 리세스(R)의 부피는 포커스 링(231) 부피의 0.4~4배일 수 있다. 즉, 리세스(R)의 부피는 리세스(R)가 형성되기 전의 포커스 링(231)의 부피(예를 들어, 도 4의 포커스 링(231)의 부피)의 20%~80%일 수 있다. 도 7a에는 리세스(R)의 단면이 사각형으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 리세스(R)는 포커스 링(231)의 상부층(231a)이 하방으로 오목하게 함입되는 다양한 형상을 가질 수 있다. 포커스 링(231)에 리세스(R)가 형성되는 경우, 플라즈마 식각 공정에서 고주파 파워의 주파수에 대한 임피던스가 감소되며, 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역보다 외측으로 이동할 수 있다.In one embodiment, the
도 7b를 참조하면, 포커스 링(231)의 리세스(R)는 확장된 폭을 가지는 포커스 링(231)에도 형성될 수 있다. 도 7b의 기판 처리 장치는 도 7a와 대응되는 구성을 포함하되, 리세스(R)가 형성된 포커스 링(231)의 상면의 수평 폭(Wf)은 커버 링(232)의 상면의 수평 폭(Wc)에 대해 2~10배일 수 있다. 리세스(R)의 부피는 포커스 링(231) 부피의 0.4~4배일 수 있다. 즉, 리세스(R)의 부피는 리세스(R)가 형성되기 전의 포커스 링(231)의 부피(예를 들어, 도 5a의 포커스 링(231)의 부피)의 20%~80%일 수 있다. 도 7b과 같이 리세스(R)가 형성되고, 확장된 폭을 가지는 포커스 링(231)을 포함하는 기판 처리 장치는 도 7a의 기판 처리 장치보다 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역에서 더 멀리 외측으로 이동할 수 있다.Referring to FIG. 7B, the recess R of the
도 8a는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 8b는 도 1의 일 실시예에 따른 P영역에 대한 확대 단면도이다. 도 1, 도 2, 도 4 내지 도 8b에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 이하에서는 도 1 내지 도 7b에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.8A is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. 8B is an enlarged cross-sectional view of region P according to the exemplary embodiment of FIG. 1. In FIGS. 1, 2, and 4 to 8B, the same reference numerals denote the same components, and hereinafter, descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1 to 7B will be omitted.
도 8a를 참조하면, 정전 척(220)의 유전체층(221), 링 유닛(230)의 포커스 링(231)과 커버 링(232), 상부 전극(411)의 내측 전극(412)과 외측 전극(413)은 도 7a 구성들과 동일할 수 있다.Referring to FIG. 8A, the
도 8a에서는 도 7a와 대비하여 상부 전극(411)이 돌출 전극(414)을 포함하지 않으며, 고정 링(420)이 상대적으로 확장된 폭을 가질 수 있다. 고정 링(420)과 커버 링(232)은 도 4에서 설명한 것과 동일하게 오버랩될 수 있다. 상부 전극(411)이 돌출 전극(414)을 포함하지 않으므로, 플라즈마의 확산이 증가되어 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역보다 더 멀리 외측으로 이동할 수 있다. 이에, 기판(W) 에지 영역에서도 다른 영역들과 균일한 식각률을 가질 수 있다.In FIG. 8A, compared to FIG. 7A, the
도 8b를 참조하면, 기판 처리 장치는 정전 척(220)의 유전체층(221), 링 유닛(230)의 포커스 링(231) 및 커버 링(232)이 도 7b의 구성들과 동일할 수 있다. 즉, 포커스 링(231)에는 리세스(R)가 형성되며, 포커스 링(231)의 상면의 수평 폭(Wf)은 커버 링(232)의 상면의 수평 폭(Wc)에 대해 2~10배일 수 있다. 리세스(R)의 부피는 포커스 링(231) 부피의 0.4~4배일 수 있다. 도 8b에서는 도 7b와 대비하여 상부 전극(411)이 돌출 전극(414)을 포함하지 않으며, 고정 링(420)의 내측면에 정렬되는 제1 수직선(V1)과 커버 링(232)의 내측면에 정렬되는 제2 수직선(V2)의 수평 거리(D)는 커버 링(232)의 상면 폭의 3/4 이상이고, 커버 링(232) 상면의 폭보다는 작을 수 있다. 이에, 플라즈마의 확산이 증가되어 고밀도 플라즈마 영역이 기판(W)의 에지 영역보다 더 멀리 외측으로 이동할 수 있다. 이에, 기판(W) 에지 영역에서도 다른 영역들과 균일한 식각률을 가질 수 있다.Referring to FIG. 8B, in the substrate processing apparatus, the
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 동작하여 기판을 처리하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 9 is a flowchart illustrating a method of processing a substrate by operating a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1 및 도 9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판(W)을 공정 챔버(100) 내의 정전 척(220) 상에 로딩하고(S100), 공정 챔버(100) 내에 처리 가스를 공급하고(S120), 하부 전극(225)에 RF 신호를 제공하고(S130), 및 기판(W)을 처리하는 것(S140)을 포함할 수 있다. 1 and 9, in the substrate processing method according to an embodiment of the present disclosure, the substrate W is loaded on the
기판(W)을 공정 챔버(100) 내의 정전 척(220) 상에 로딩하는 것(S100)은, 처리될 기판(W)을 외부로부터 게이트(14)를 통하여 공정 챔버(100) 내부로 도입하고, 기판(W)을 지지대(200)의 정전 척(220) 상에 안착시키고, 기판(W)을 정전 척(220)의 유전체층(221) 상에 흡착시키는 것을 포함할 수 있다. Loading the substrate W onto the
공정 챔버(100) 내에 처리 가스를 공급하는 것(S120)은 가스 공급부(500) 로부터 샤워 헤드(410)의 수용 공간(RS)으로 처리 가스를 공급하여, 처리 가스가 샤워 헤드(410)의 분사 홀들(411a)을 통과하여 공정 챔버(100) 내에서 샤워 형상으로 분산되어 공정 챔버(100) 내의 처리 공간에 공급되도록 하는 것을 포함할 수 있다.Supplying the processing gas into the process chamber 100 (S120) is to supply the processing gas from the
하부 전극(225)에 RF 신호를 제공하는 것(S130)은 전원 공급부(300)로부터 하부 전극(225)에 RF 파워를 제공하여 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시키고, 및 기판(W) 및/또는 기판(W) 상의 식각 대상막을 선택적으로 식각하는 것을 포함할 수 있다. RF 신호는 고주파 전원(310)으로부터 제공되는 고주파 파워 및 저주파 전원(320)로부터 제공되는 저주파 파워를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전원 공급부의 고주파 전원(310)은 공정 챔버(100)의 내부에 용량성 결합 플라즈마를 생성할 수 있다. 저주파 전원(320)은 생성된 용량성 결합 플라즈마를 기판(W)으로 유도할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부의 고주파 전원(310)은 40~60MHz의 고주파 파워를 정전 척(220)에 제공할 수 있다. 고주파 전원(310)과 동시에, 저주파 전원(320)은 400kHz의 저주파 파워를 정전 척(220)에 인가할 수 있다. Providing the RF signal to the lower electrode 225 (S130) is to provide RF power to the
기판(W)을 처리하는 것(S140)은 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 식각 대상막을 식각하는 것을 포함할 수 있다. 고주파 파워에 의해 플라즈마로 여기된 처리가스는 저주파 파워에 의해 기판(W)의 표면으로 가속될 수 있고, 기판(W)과 반응할 수 있다. Processing the substrate W (S140) may include etching an etching target layer on the substrate W using plasma. The processing gas excited by the plasma by the high frequency power can be accelerated to the surface of the substrate W by the low frequency power and can react with the substrate W.
기판(W)의 식각 공정이 완료되고, 처리 공간 내의 잔류 가스가 배기 홀을 통해 공정 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다. 잔류 가스는 반응 부산물을 포함할 수 있다. 정전 척(220)으로부터 기판(W)이 분리되고, 공정 챔버(100)에서 기판(W)이 회수될 수 있다. The etching process of the substrate W is completed, and residual gas in the processing space may be discharged to the outside of the
도 10은 도 4, 도 5b, 도 6b, 도 7a 및 도 8a의 실시예들에 따른 고밀도 플라즈마 영역의 발생 위치 변화를 비교 도시한 그래프들이다. 도 11a, 도 11b 및 도 11c는 종래 기판 처리 장치와 도 4, 도 5b, 도 6b 도 7a 및 도 8a의 실시예들에 따른 플라즈마 밀도 분포를 도시한 시뮬레이션 결과들이다.10 are graphs showing a comparison of changes in locations of high-density plasma regions according to the embodiments of FIGS. 4, 5B, 6B, 7A, and 8A. 11A, 11B, and 11C are simulation results showing a plasma density distribution according to the conventional substrate processing apparatus and the embodiments of FIGS. 4, 5B, 6B, 7A and 8A.
도 10의 Reference와 도 11a의 Reference는 종래 기판 처리 장치의 플라즈마 밀도 분포를 도시한다. 도 10의 (a)와 도 11a의 (1)는 도 4의 기판 처리 장치의 플라즈마 밀도 분포를 도시하고, 도 10의 (b)와 도 11b의 (2)는 도 5b의 기판 처리 장치의 플라즈마 밀도 분포를 도시하고, 도 10의 (c)와 도 11b의 (3)는 도 6b의 기판 처리 장치의 플라즈마 밀도 분포를 도시하고, 도 10의 (d)와 도 11c의 (4)는 도 7a의 기판 처리 장치의 플라즈마 밀도 분포를 도시하고, 도 10의 (e)와 도 11c의 (5)는 도 8a의 기판 처리 장치의 플라즈마 밀도 분포를 도시한다.Reference of FIG. 10 and Reference of FIG. 11A show plasma density distributions of a conventional substrate processing apparatus. 10(a) and 11a(1) show the plasma density distribution of the substrate processing apparatus of FIG. 4, and FIG. 10(b) and FIG. 11b(2) show the plasma density distribution of the substrate processing apparatus of FIG. 5b. Fig. 10(c) and Fig. 11b(3) show the plasma density distribution of the substrate processing apparatus of Fig. 6b, and Figs. 10(d) and 11c(4) are shown in Fig. 7a. The plasma density distribution of the substrate processing apparatus of Fig. 10E and Fig. 11C (5) show the plasma density distribution of the substrate processing apparatus of Fig. 8A.
도 1, 도 4 내지 8b, 도 10 및 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 1) 돌출 전극(414)이 없는 경우 2) 포커스 링(231)의 폭이 확장되는 경우, 3) 포커스 링(231)에서 포커스 링(231)의 원주 방향을 따라 움푹 파인 리세스(R)가 형성되는 경우, 또는 4) 유전체가 4mm 이하의 두께를 가지며, 포커스 링(231)이 실리콘(Si)의 상부층(231a)과 알루미나(Al2O3)의 하부층(231b)을 포함하고, 상부층(231a)과 하부층(231b)의 두께의 비가 1~2: 3인 경우 중 적어도 하나의 구성을 포함하는 기판 처리 장치(10)는 기판(W)의 에지 영역에서 형성되는 고밀도 플라즈마 영역의 중심축이 기판 에지 영역에서 기판(W) 외측으로 벗어나는 것을 확인할 수 있다.1, 4 to 8B, 10, and 11A to 11C, 1) no protruding
기판 처리 장치(10)가 1) 또는 2)의 구성을 갖는 경우, 플라즈마의 확산 정도가 증가되어 플라즈마의 발생 반경이 넓어지며, 이에 따라 고밀도 플라즈마의 발생 위치도 기판(W) 에지 영역보다 더 넓은 반경에서 형성될 수 있다.When the
기판 처리 장치(10)가 3) 또는 4)의 구성을 갖는 경우, 정전 척(220) 상의 유전체층(221)과 포커스 링(231)의 고주파 파워에 대한 임피던스 차이를 감소시키고, RF 위상 차이를 최소화할 수 있다. 이에 따라, RF 위상 차이에 따라 기판(W)의 에지 영역에서 플라즈마 밀도가 증가하였던 현상을 감소시킬 수 있다.When the
도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a 및 도 14b는 기판 처리 장치에서 포커스 링의 상부층과 하부층의 두께 비율에 따른 고주파 전력에 대한 기판과 포커스 링의 임피던스 위상을 도시한 그래프들과 플라즈마 밀도 분포를 도시한 시뮬레이션 결과들을 나타낸다.12A, 12B, 13A, 13B, 14A, and 14B are graphs showing the impedance phase of the substrate and the focus ring versus the high frequency power according to the thickness ratio of the upper layer and the lower layer of the focus ring in the substrate processing apparatus. Simulation results showing plasma density distribution are shown.
본 개시의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 포커스 링의 실리콘(Si)을 포함하는 상부층과 알루미나(Al2O3)를 포함하는 하부층의 두께의 비가 1~2 : 3 (즉, 하부층의 두께가 포커스 링(231)의 전체 두께의 0.25~0.4배)이다. 이 때, 포커스 링의 비저항은 대략 100Ω·㎝을 가질 수 있다. 상부층과 하부층의 두께의 비가 1~2 : 3이고, 포커스 링의 비저항은 대략 100Ω·㎝인 경우, 고주파 파워에 대한 기판과 포커스 링의 임피던스 위상 차이가 최소화되며, 이에 기판의 에지 영역에 플라즈마가 밀집되지 않고, 기판 전체 영역에서 균일한 식각률이 나타날 수 있으며, 도 12a 내지 도 14b를 통해 이를 확인할 수 있다.In the substrate processing apparatus according to the embodiments of the present disclosure, the ratio of the thickness of the upper layer including silicon (Si) of the focus ring and the lower layer including alumina (Al 2 O 3 ) is 1 to 2: 3 (that is, the thickness of the lower layer Is 0.25 to 0.4 times the total thickness of the focus ring 231). In this case, the specific resistance of the focus ring may have approximately 100 Ω·cm. When the ratio of the thickness of the upper layer and the lower layer is 1 to 2: 3 and the specific resistance of the focus ring is approximately 100 Ω·cm, the impedance phase difference between the substrate and the focus ring against high frequency power is minimized. It is not dense, and a uniform etch rate may appear over the entire area of the substrate, which can be confirmed through FIGS. 12A to 14B.
구체적으로, 도 12a 및 도 12b의 결과를 나타낸 기판 처리 장치는 포커스 링의 비저항이 100Ω·㎝, 포커스 링의 실리콘(Si)을 포함하는 상부층의 두께가 3mm, 알루미나(Al2O3)를 포함하는 하부층의 두께가 1mm이다. 도 13a 및 도 13b의 결과를 나타낸 기판 처리 장치는 포커스 링의 비저항이 100Ω·㎝, 포커스 링의 실리콘(Si)을 포함하는 상부층의 두께가 3mm, 알루미나(Al2O3)를 포함하는 하부층의 두께가 2mm이다. 도 14a 및 도 14b의 결과를 나타낸 기판 처리 장치는 포커스 링의 실리콘(Si)을 포함하는 상부층의 두께가 4mm, 알루미나(Al2O3)를 포함하는 하부층의 두께가 1mm이다. 도 12a 및 도 13a에서는 도 14a 대비 상대적으로 고주파 파워에 대한 기판과 포커스 링의 위상차이가 작으며, 이에 따라, 도 12b, 도 13b의 시뮬레이션 결과에서는 도 14b의 시뮬레이션 결과보다 상대적으로 균일한 플라즈마 밀도 분포를 가짐을 확인할 수 있다. Specifically, in the substrate processing apparatus showing the results of FIGS. 12A and 12B, the specific resistance of the focus ring is 100 Ω·cm, the thickness of the upper layer including silicon (Si) of the focus ring is 3 mm, and the lower layer including alumina (Al 2 O 3 ). The thickness is 1mm. In the substrate processing apparatus showing the results of FIGS. 13A and 13B, the specific resistance of the focus ring is 100 Ω·cm, the thickness of the upper layer including silicon (Si) of the focus ring is 3 mm, and the thickness of the lower layer including alumina (Al2O3) is 2 mm. to be. In the substrate processing apparatus showing the results of FIGS. 14A and 14B, the thickness of the upper layer including silicon (Si) of the focus ring is 4 mm, and the thickness of the lower layer including alumina (Al 2 O 3) is 1 mm. In FIGS. 12A and 13A, the phase difference between the substrate and the focus ring for high frequency power is relatively small compared to FIG. 14A. Accordingly, the simulation results of FIGS. 12B and 13B show a relatively uniform plasma density than the simulation results of FIG. 14B. It can be seen that it has a distribution.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.In the above, embodiments according to the technical idea of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains, the present invention does not change the technical idea or essential features of the present invention. It will be appreciated that it can be implemented with. It is to be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.
10: 기판 처리 장치 100: 공정 챔버
101: 배기 포트 103: 배기관
105: 배기부 200: 지지대
220: 정전 척 220a: 제1 순환 유로
220b: 제2 순환 유로 221: 유전체층
225: 하부전극 230: 링 유닛
231: 포커스 링 231a: 상부층
231b: 하부층 R: 리세스
232: 커버 링 232a: 제1 상면
232b: 제2 상면 300: 전원 공급부
310: 고주파 전원 320: 고주파 전원
330: 정합기 400: 플라즈마 소스 유닛
410: 샤워 헤드 411: 상부 전극
411a: 분사 홀 412: 내측 전극
413: 외측 전극 414: 돌출 전극
415: 전극 지지체 420: 고정 링
500: 가스 공급부 510: 가스 공급관
520: 유량 제어기 530: 가스 공급원10: substrate processing apparatus 100: process chamber
101: exhaust port 103: exhaust pipe
105: exhaust part 200: support
220:
220b: second circulation passage 221: dielectric layer
225: lower electrode 230: ring unit
231:
231b: lower layer R: recess
232:
232b: second upper surface 300: power supply
310: high frequency power supply 320: high frequency power supply
330: matcher 400: plasma source unit
410: shower head 411: upper electrode
411a: injection hole 412: inner electrode
413: outer electrode 414: protruding electrode
415: electrode support 420: fixing ring
500: gas supply unit 510: gas supply pipe
520: flow controller 530: gas source
Claims (20)
상기 공정 챔버의 상부에 위치하는 샤워 헤드;
상기 샤워 헤드를 상기 공정 챔버의 상부에서 상기 샤워 헤드의 외측 근방에 위치하는 고정 링;
상기 공정 챔버의 하부에 배치된 지지대를 포함하고,
상기 샤워 헤드는,
상기 지지대 상의 상부 전극을 포함하고,
상기 지지대는,
상기 상부 전극의 아래에 배치되는 정전 척; 및
상기 정전 척 상에 배치되는 링 유닛을 포함하며,
상기 정전 척은,
상기 링 유닛이 안착되는 하부 전극; 및
상기 하부 전극 상에 배치되는 유전체층을 포함하고,
상기 링 유닛은,
상기 유전체층의 외곽부를 둘러싸는 포커스 링; 및
상기 포커스 링의 외측에 배치되는 커버 링을 포함하며,
상기 포커스 링은,
Al2O3를 포함하는 하부층과, 상기 하부층 상의 Si를 포함하는 상부층을 포함하되,
상기 유전체층의 두께는 3~4mm이하이며,
상기 포커스 링의 상기 하부층의 두께는 포커스 링 두께의 0.25~0.4배이고,
상기 고정 링은 탑 뷰에서 상기 커버 링의 일부와 오버랩하되, 상기 고정 링의 내측면에 정렬되는 수직선은 상기 커버 링의 내측면에 수직한 수직선과 소정의 거리로 이격되며, 상기 소정의 거리는 상기 커버 링의 상면의 폭의 3/4배보다 크고 상기 커버 링의 상면의 폭보다는 작은 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.Process chamber;
A shower head positioned above the process chamber;
A fixing ring positioned at the upper portion of the process chamber and near the outer side of the shower head;
Including a support disposed below the process chamber,
The shower head,
Including an upper electrode on the support,
The support,
An electrostatic chuck disposed under the upper electrode; And
And a ring unit disposed on the electrostatic chuck,
The electrostatic chuck,
A lower electrode on which the ring unit is seated; And
Including a dielectric layer disposed on the lower electrode,
The ring unit,
A focus ring surrounding an outer portion of the dielectric layer; And
It includes a cover ring disposed outside the focus ring,
The focus ring,
Including a lower layer containing Al 2 O 3 and an upper layer containing Si on the lower layer,
The thickness of the dielectric layer is 3 to 4 mm or less,
The thickness of the lower layer of the focus ring is 0.25 to 0.4 times the thickness of the focus ring,
The fixing ring overlaps a part of the cover ring in a top view, but a vertical line aligned with the inner surface of the fixing ring is spaced apart from a vertical line perpendicular to the inner surface of the cover ring by a predetermined distance, and the predetermined distance is the A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus that is larger than 3/4 times the width of the upper surface of the cover ring and smaller than the width of the upper surface of the cover ring.
상기 고정 링은,
상기 커버 링의 내경보다 큰 내경을 가지며,
상기 커버 링은,
상기 포커스 링의 하면과 공면을 이루는 하면을 갖는 오버행부를 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The fixing ring,
Has an inner diameter larger than the inner diameter of the cover ring,
The cover ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus comprising an overhang portion having a lower surface coplanar with the lower surface of the focus ring.
상기 포커스 링의 비저항은, 100 Ω·㎝인 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The specific resistance of the focus ring is 100 Ω·cm.
상기 포커스 링은,
불순물이 도핑된 Si를 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The focus ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus including Si doped with impurities.
상기 포커스 링은,
상면의 수평 폭이 상기 커버 링 상면의 수평 폭의 2~10배인 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The focus ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus in which the horizontal width of the upper surface is 2 to 10 times the horizontal width of the upper surface of the cover ring.
상기 커버 링은,
단차를 가지는 제1 상면과 제2 상면을 가지며, 상기 제1 상면은 상기 제2 상면보다 높은 레벨에 위치하고,
상기 포커스 링은, 상기 제2 상면을 덮는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 5,
The cover ring,
It has a first upper surface and a second upper surface having a step, the first upper surface is located at a level higher than the second upper surface,
The focus ring covers the second upper surface of the capacitively coupled plasma substrate processing apparatus.
상기 포커스 링은,
오목한 리세스를 더 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The focus ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus further comprising a concave recess.
상기 리세스의 부피는 상기 포커스 링의 부피의 20~80%인 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 7,
The volume of the recess is 20 to 80% of the volume of the focus ring capacitively coupled plasma substrate processing apparatus.
상기 상부 전극은,
두께 방향으로 관통하는 분사 홀이 형성된 내측 전극; 및
상기 내측 전극의 둘레를 감싸는 외측 전극을 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The upper electrode,
An inner electrode having a spray hole penetrating through the thickness direction; And
Capacitively coupled plasma substrate processing apparatus comprising an outer electrode surrounding the inner electrode.
상기 외측 전극은,
상기 일부가 상기 고정 링의 상면에 접촉하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 9,
The outer electrode,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus in which the portion of the fixing ring is in contact with an upper surface of the fixed ring.
상기 상부 전극은,
상기 외측 전극의 하부에 결합되는 돌출 전극을 더 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 9,
The upper electrode,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus further comprising a protruding electrode coupled to a lower portion of the outer electrode.
상기 커버 링과 상기 고정 링은 쿼츠(quartz)를 포함하며,
상기 상부 전극은 실리콘(Si)을 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The cover ring and the fixing ring include quartz,
The upper electrode is a capacitively coupled plasma substrate processing apparatus including silicon (Si).
상기 공정 챔버의 상부에 위치하는 샤워 헤드;
상기 샤워 헤드의 외측 근방에 위치하는 고정 링;
상기 샤워 헤드 아래에 위치하는 지지대를 포함하며,
상기 샤워 헤드는,
분사 홀이 형성된 상부 전극을 포함하고,
상기 지지대는,
정전 척과 상기 정전 척 상에 배치된 링 유닛을 포함하며,
상기 정전 척은,
하부 전극과 상기 하부 전극 상의 유전체층을 포함하고,
상기 링 유닛은,
상기 하부 전극의 외곽에 배치되는 포커스 링; 및
상기 하부 전극 상에서 상기 포커스 링의 외측에 배치되는 커버 링을 포함하며,
상기 포커스 링은,
상면의 폭이 상기 커버 링 상면의 폭의 2~10배이며,
상기 고정 링은 탑 뷰에서 상기 커버 링의 일부와 오버랩하되, 상기 고정 링의 내측면에 정렬되는 수직선은 상기 커버 링의 내측면에 수직한 수직선과 소정의 거리로 이격되며, 상기 소정의 거리는 상기 커버 링의 상면의 폭의 3/4배보다 크고 상기 커버 링의 상면의 폭보다 작은, 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.Process chamber;
A shower head positioned above the process chamber;
A fixing ring located near the outside of the shower head;
It includes a support located under the shower head,
The shower head,
Including an upper electrode formed with a spray hole,
The support,
It includes an electrostatic chuck and a ring unit disposed on the electrostatic chuck,
The electrostatic chuck,
Including a lower electrode and a dielectric layer on the lower electrode,
The ring unit,
A focus ring disposed outside the lower electrode; And
And a cover ring disposed outside the focus ring on the lower electrode,
The focus ring,
The width of the upper surface is 2 to 10 times the width of the upper surface of the cover ring,
The fixing ring overlaps a part of the cover ring in the top view, but a vertical line aligned with the inner surface of the fixing ring is spaced apart from a vertical line perpendicular to the inner surface of the cover ring by a predetermined distance, and the predetermined distance is the A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus that is larger than 3/4 times the width of the upper surface of the cover ring and smaller than the width of the upper surface of the cover ring.
상기 포커스 링은,
Al2O3를 포함하는 하부층과, 상기 하부층 상의 Si를 포함하는 상부층을 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 13,
The focus ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus comprising a lower layer containing Al 2 O 3 and an upper layer containing Si on the lower layer.
상기 유전체층의 두께가 3~4mm이고,
상기 포커스 링은 비저항이 100 Ω·㎝이며,
상기 하부층은 상기 포커스 링의 두께의 0.25~0.4배를 가지는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 14,
The thickness of the dielectric layer is 3 to 4 mm,
The focus ring has a specific resistance of 100 Ω·cm,
The lower layer is a capacitively coupled plasma substrate processing apparatus having a thickness of 0.25 to 0.4 times the thickness of the focus ring.
상기 포커스 링은,
불순물이 도핑된 Si를 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 13,
The focus ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus including Si doped with impurities.
상기 포커스 링은,
오목한 리세스를 더 포함하는 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 13,
The focus ring,
A capacitively coupled plasma substrate processing apparatus further comprising a concave recess.
상기 리세스의 부피는 상기 포커스 링의 부피의 20~80%인 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치.The method of claim 17,
The volume of the recess is 20 to 80% of the volume of the focus ring capacitively coupled plasma substrate processing apparatus.
상기 공정 챔버 내의 상기 기판 상에 처리 가스를 공급하는 것;
상기 정전 척에 RF 신호를 제공하여 플라즈마를 생성하는 것; 및
상기 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 처리하는 것을 포함하되,
상기 기판 처리 장치는,
상기 정전 척 상에 배치되는 링 유닛, 상기 정전 척 및 상기 링 유닛 상에 위치하는 샤워 헤드 및 상기 공정 챔버의 상부 코너에 위치하는 고정 링을 포함하고,
상기 정전 척은,
상기 RF 신호가 제공되는 하부 전극과 상기 하부 전극 상의 유전체층을 포함하고,
상기 링 유닛은,
상기 기판에 인접한 포커스 링과 상기 포커스 링 외측에 배치되는 커버 링을 포함하며,
상기 유전체층의 두께는 3~4mm 이하이고,
상기 포커스 링은 Si를 포함하는 상부층과 Al2O3를 포함하는 하부층을 포함하며,
상기 상부층은 오목한 리세스를 포함하고,
상기 고정 링의 내측면에 정렬되는 수직선은 상기 커버 링의 내측면에 수직한 수직선과 소정의 거리로 이격되며,
상기 소정의 거리는 상기 커버 링 상면의 폭의 3/4보다 크고 상기 커버 링 상면의 폭보다 작은, 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법.Loading a substrate onto an electrostatic chuck disposed in a process chamber included in the substrate processing apparatus;
Supplying a processing gas onto the substrate in the process chamber;
Generating plasma by providing an RF signal to the electrostatic chuck; And
Including processing the substrate using the plasma,
The substrate processing apparatus,
A ring unit disposed on the electrostatic chuck, a shower head disposed on the electrostatic chuck and the ring unit, and a fixing ring disposed at an upper corner of the process chamber,
The electrostatic chuck,
A lower electrode to which the RF signal is provided and a dielectric layer on the lower electrode,
The ring unit,
A focus ring adjacent to the substrate and a cover ring disposed outside the focus ring,
The thickness of the dielectric layer is 3 to 4 mm or less,
The focus ring includes an upper layer including Si and a lower layer including Al 2 O 3 ,
The upper layer comprises a concave recess,
A vertical line aligned with the inner surface of the fixing ring is spaced apart from a vertical line perpendicular to the inner surface of the cover ring by a predetermined distance,
The predetermined distance is greater than 3/4 of the width of the upper surface of the cover ring and smaller than the width of the upper surface of the cover ring, a substrate processing method using a capacitively coupled plasma substrate processing apparatus.
상기 오목한 리세스의 부피는,
상기 포커스 링의 부피의 20%~80%인, 용량성 결합 플라즈마 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법.
The method of claim 19,
The volume of the concave recess is,
A substrate processing method using a capacitively coupled plasma substrate processing apparatus, which is 20% to 80% of the volume of the focus ring.
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