KR20200145096A - 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템 - Google Patents

공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200145096A
KR20200145096A KR1020190073591A KR20190073591A KR20200145096A KR 20200145096 A KR20200145096 A KR 20200145096A KR 1020190073591 A KR1020190073591 A KR 1020190073591A KR 20190073591 A KR20190073591 A KR 20190073591A KR 20200145096 A KR20200145096 A KR 20200145096A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
chamber
shower head
edge portion
gas supply
Prior art date
Application number
KR1020190073591A
Other languages
English (en)
Inventor
이기영
이승배
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020190073591A priority Critical patent/KR20200145096A/ko
Priority to CN202010503364.7A priority patent/CN112117177A/zh
Priority to US16/902,771 priority patent/US11244837B2/en
Publication of KR20200145096A publication Critical patent/KR20200145096A/ko
Priority to KR1020210051537A priority patent/KR102406745B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
    • H01L21/30621—Vapour phase etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge clamping, e.g. clamping ring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

에지 영역을 제1 영역과 상기 제1 영역보다 외곽에 위치하는 제2 영역으로 구분하고, 제2 영역을 복수개의 소 영역으로 분할하여 기판 상에 공정 가스를 공급하는 산화막 식각을 위한 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템을 제공한다. 상기 공정 가스 공급 장치는, 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부에 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드; 및 챔버의 외부에 설치되어 샤워 헤드와 연결되며, 가스 분사 홀을 통해 공정 가스를 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며, 샤워 헤드는, 평판 형태의 센터부; 링 형태의 것으로서 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부; 링 형태의 것으로서 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및 링 형태의 것으로서 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함한다.

Description

공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템 {Apparatus for supplying process gas and system for treating substrate with the apparatus}
본 발명은 공정 가스를 공급하는 장치 및 이를 이용하여 기판을 처리하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 산화막 식각을 위해 공정 가스를 공급하는 장치 및 이를 이용하여 기판을 처리하는 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조할 때에 이용되는 식각 공정에는 습식 식각 공정(wet etching process)과 건식 식각 공정(dry etching process)이 있다. 최근 들어 반도체 소자가 소형 전자 제품에 적용될 수 있도록 초소형화되면서, 미세 패터닝이 가능한 건식 식각 공정이 많이 이용되고 있다.
한국등록특허 제10-1963859호 (공고일: 2019.03.29.)
반도체 소자 제조 설비는 건식 식각 공정을 수행하기 위해 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(shower head)를 공정 챔버(process chamber)의 내부에 구비하고 있다.
샤워 헤드는 기판(wafer) 상의 산화막(oxide)을 식각하기 위해 기판의 상부 영역을 센터 영역(center zone), 미들 영역(middle zone), 에지 영역(edge zone) 등으로 분할하여 공정 가스를 공급하고 있다.
그러나 기판에 형성된 패턴이 미세하기 때문에, 기판 상에서 국부적인 산포 비대칭 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 에지 영역을 제1 영역과 상기 제1 영역보다 외곽에 위치하는 제2 영역으로 구분하고, 제2 영역을 복수개의 소(小) 영역으로 분할하여 기판 상에 공정 가스를 공급하는 산화막 식각을 위한 공정 가스 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 에지 영역을 제1 영역과 상기 제1 영역보다 외곽에 위치하는 제2 영역으로 구분하고, 제2 영역을 복수개의 소 영역으로 분할하여 기판 상에 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급 장치를 구비하는 기판 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 공정 가스 공급 장치의 일 면(aspect)은, 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부에 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드; 및 상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 샤워 헤드와 연결되며, 상기 가스 분사 홀을 통해 상기 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며, 상기 샤워 헤드는, 평판 형태의 센터부; 링 형태의 것으로서 상기 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부; 링 형태의 것으로서 상기 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및 링 형태의 것으로서 상기 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함한다.
상기 가스 공급 유닛은, 상기 공정 가스를 제공하는 가스 공급원; 상기 공정 가스를 분배하는 가스 분배기; 상기 가스 공급원과 상기 가스 분배기를 연결하는 가스 공급 라인; 및 상기 가스 분배기와 상기 센터부, 상기 가스 분배기와 상기 미들부, 상기 가스 분배기와 상기 제1 에지부, 및 상기 가스 분배기와 상기 제2 에지부를 각각 연결하는 가스 분배 라인을 포함할 수 있다.
상기 가스 분배기와 상기 제2 에지부를 연결하는 상기 가스 분배 라인의 개수는 상기 제2 에지부의 개수와 동일할 수 있다.
상기 공정 가스 공급 장치는 상기 가스 분배 라인 상을 흐르는 상기 공정 가스의 유동을 제어하는 분배 제어 밸브; 및 상기 분배 제어 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 에지부는 상기 제1 에지부보다 폭이 넓을 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템의 일 면은, 식각 공정이 수행되는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 정전 척; 상기 챔버의 내부에 상기 정전 척과 상하로 대향되도록 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드; 및 상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 샤워 헤드와 연결되며, 상기 가스 분사 홀을 통해 상기 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며, 상기 샤워 헤드는, 평판 형태의 센터부; 링 형태의 것으로서 상기 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부; 링 형태의 것으로서 상기 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및 링 형태의 것으로서 상기 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함하고, 상기 샤워 헤드는 상부 전극으로 기능하고, 상기 정전 척은 하부 전극으로 기능한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 시스템의 다른 면은, 식각 공정이 수행되는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 정전 척; 상기 챔버의 내부에 상기 정전 척과 상하로 대향되도록 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드; 상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 샤워 헤드와 연결되며, 상기 가스 분사 홀을 통해 상기 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 챔버의 상부에 설치되며, 스파이럴(spiral) 형태의 코일이 장착되어 형성되는 안테나를 포함하며, 상기 샤워 헤드는, 평판 형태의 센터부; 링 형태의 것으로서 상기 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부; 링 형태의 것으로서 상기 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및 링 형태의 것으로서 상기 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함하고, 상기 안테나는 상부 전극으로 기능하고, 상기 정전 척은 하부 전극으로 기능한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 시스템을 구성하는 샤워 헤드의 일실시예에 따른 구조를 보여주는 예시도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 시스템을 구성하는 샤워 헤드의 다른 실시예에 따른 구조를 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공정 가스 공급 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정 가스 공급 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
반도체 소자가 미세 패턴화되면서, 기판(wafer)의 에지 영역(edge zone), 특히 극한 에지 영역(extreme edge zone)에 대한 CD(Critical Dimension, 임계 치수) 산포 제어 기술이 요구되고 있다.
또한, 기판 상에 국부적으로 발생되는 산포 비대칭 문제에 대하여, 컨트롤 노브(control knob)에 대한 기술적 요구도 높아지고 있다.
본 발명에서는 에지 영역을 제1 영역과 상기 제1 영역보다 외곽에 위치하는 제2 영역으로 구분하고, 제2 영역을 복수개의 소(小) 영역으로 분할하여 기판 상에 산화막(oxide) 식각을 위한 공정 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 이를 통해 기판 상에서 국부적인 CD 구배를 미세하게 제어할 수 있으며, 에지 영역, 특히 극한 에지 영역에서 CD 산포를 개선하는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
도 1에 따르면, 기판 처리 시스템(100)은 챔버(chamber; 110), 지지 유닛(120), 플라즈마 생성 유닛, 샤워 헤드(shower head; 140) 및 가스 공급 유닛(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판 처리 시스템(100)은 기판(W)을 건식 식각(dry etching)하여 기판(W)을 처리하는 시스템이다. 이러한 기판 처리 시스템(100)은 기판(W) 상의 산화막(oxide)을 식각할 수 있다. 기판 처리 시스템(100)은 예를 들어, 플라즈마(plasma)를 이용하여 기판(W) 상의 산화막을 식각할 수 있다.
챔버(110)는 식각 공정이 수행되는 공간을 제공하는 것이다. 이러한 챔버(110)는 그 하부에 배기홀(111)을 구비할 수 있다.
배기홀(111)은 펌프(112)가 장착된 배기 라인(113)과 연결될 수 있다. 이러한 배기홀(111)은 배기 라인(113)을 통해 식각 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 챔버(110)의 내부에 잔여하는 가스를 챔버(110)의 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 챔버(110)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다.
챔버(110)는 그 측벽에 개구(114)가 형성될 수 있다. 개구(114)는 챔버(110)의 내부로 기판(W)이 출입하는 통로로서 기능한다. 이러한 개구(114)는 도어 어셈블리(미도시)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다.
도어 어셈블리는 외측 도어(미도시), 내측 도어(미도시) 및 연결판(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.
외측 도어는 챔버(110)의 외벽에 제공되는 것이다. 이러한 외측 도어는 도어 구동기(미도시)를 통해 상하 방향으로 이동될 수 있다. 도어 구동기는 유공압 실린더, 모터 등을 포함하여 구성될 수 있다.
내측 도어는 챔버(110)의 내벽에 제공되는 것이다.
연결판은 개구(114)를 통해 챔버(110)의 내측에서 외측까지 연장되도록 제공되는 것이다. 외측 도어와 내측 도어는 이러한 연결판에 의해 상호 고정되도록 결합될 수 있다.
지지 유닛(120)은 챔버(110)의 내부 하측 영역에 설치되는 것이다. 이러한 지지 유닛(120)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 지지 유닛(120)은 기계적 클램핑(mechanical clamping), 진공 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지하는 것도 가능하다.
지지 유닛(120)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 경우, 베이스(121) 및 정전 척(ESC; Electro-Static Chuck)(122)을 포함하여 구성될 수 있다.
정전 척(122)은 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판(W)을 지지하는 것이다. 이러한 정전 척(122)은 세라믹(ceramic) 재질로 제공될 수 있으며, 베이스(121) 상에 고정되도록 베이스(121)와 결합될 수 있다.
정전 척(122)은 구동 부재(미도시)를 이용하여 챔버(110)의 내부에서 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 정전 척(122)이 이와 같이 상하 방향으로 이동 가능하게 형성되는 경우, 기판(W)을 보다 균일한 플라즈마 분포를 나타내는 영역에 위치시키는 것이 가능해질 수 있다.
링 어셈블리(123)는 정전 척(122)의 테두리를 감싸도록 제공되는 것이다. 이러한 링 어셈블리(123)는 링 형상으로 제공되어, 기판(W)의 테두리 영역을 지지하도록 구성될 수 있다.
링 어셈블리(123)는 포커스 링(focus ring; 123a) 및 절연 링(123b)을 포함하여 구성될 수 있다.
포커스 링(123a)은 절연 링(123b)의 내측에 형성되며, 정전 척(122)을 감싸도록 제공된다. 포커스 링(123a)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스 링(123a)은 실리콘 재질로 제공될 수 있다.
절연 링(123b)은 포커스 링(123a)의 외측에 형성되며, 포커스 링(123a)을 감싸도록 제공된다. 절연 링(123b)은 쿼츠(quartz) 재질로 제공될 수 있다.
한편, 링 어셈블리(123)는 포커스 링(123a)의 테두리에 밀착 형성되는 에지 링(미도시)을 더 포함할 수 있다. 에지 링은 플라즈마에 의해 정전 척(122)의 측면이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다.
가스 제공부(124)는 링 어셈블리(123)의 상부나 정전 척(122)의 테두리 부분에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 가스를 공급하는 것이다. 이러한 가스 제공부(124)는 이물질을 제거하기 위한 가스로 질소 가스(N2 gas)를 공급할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가스 제공부(124)는 다른 가스나 세정제 등을 공급하는 것도 가능하다.
가스 제공부(124)는 가스 제공원(124a) 및 제공 라인(124b)을 포함하여 구성될 수 있다.
제공 라인(124b)은 링 어셈블리(123)와 정전 척(122) 사이에 제공되는 것이다. 제공 라인(124b)은 예를 들어, 포커스 링(123a)과 정전 척(122) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제공 라인(124b)은 포커스 링(123a)의 내부에 제공되어, 포커스 링(123a)과 정전 척(122) 사이로 연결되도록 절곡되는 구조로 형성되는 것도 가능하다.
가열 부재(125) 및 냉각 부재(126)는 챔버(110)의 내부에서 식각 공정이 진행되고 있을 때에 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 제공되는 것이다. 가열 부재(125) 및 냉각 부재(126)는 이를 위해 각각 열선 및 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다.
가열 부재(125) 및 냉각 부재(126)는 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 하기 위해 지지 유닛(120)의 내부에 설치될 수 있다. 일례로, 가열 부재(125)는 정전 척(122)의 내부에 설치되고, 냉각 부재(126)는 베이스(121)의 내부에 설치될 수 있다.
플라즈마 생성 유닛은 방전 공간에 잔류하는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 것이다. 여기서, 방전 공간은 챔버(110)의 내부 공간 중에서 지지 유닛(120)의 상부에 위치하는 공간을 의미한다.
플라즈마 생성 유닛은 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 챔버(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛은 샤워 헤드(140)를 상부 전극으로 이용하고, 정전 척(122)을 하부 전극으로 이용할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 생성 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 챔버(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시키는 것도 가능하다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛은 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(110)의 상부에 설치되는 스파이럴 안테나(spiral antenna)를 상부 전극으로 이용하고, 정전 척(122)을 하부 전극으로 이용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다. 도 2에 대해서는 후술하여 설명하기로 한다.
플라즈마 생성 유닛은 상부 전극, 하부 전극, 상부 전원(131) 및 하부 전원(132)을 포함하여 구성될 수 있다.
앞서 설명하였지만, 플라즈마 생성 유닛이 용량 결합형 플라즈마(CCP) 소스를 이용하는 경우, 샤워 헤드(140)가 상부 전극으로 기능하고, 정전 척(122)이 하부 전극으로 기능할 수 있다.
상부 전극으로 기능하는 샤워 헤드(140)와 하부 전극으로 기능하는 정전 척(122)은 챔버(110)의 내부에서 상하로 대향되도록 설치될 수 있다. 샤워 헤드(140)는 챔버(110)의 내부로 가스를 분사하기 위해 복수 개의 가스 분사 홀(gas feeding hole; 141)을 구비할 수 있으며, 정전 척(122)보다 더 큰 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 샤워 헤드(140)는 실리콘 재질로 제공되거나, 금속 재질로 제공될 수 있다.
상부 전원(131)은 상부 전극, 즉 샤워 헤드(140)에 전력을 인가하는 것이다. 이러한 상부 전원(131)은 플라즈마의 특성을 제어하도록 제공될 수 있다. 상부 전원(131)은 예를 들어, 이온 충격 에너지(ion bombardment energy)를 조절하도록 제공될 수 있다.
상부 전원(131)이 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 상부 전원과 전기적으로 연결되는 제1 매칭 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제1 매칭 네트워크는 각각의 상부 전원으로부터 입력되는 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 샤워 헤드(140)에 인가할 수 있다.
한편, 상부 전원(131)과 샤워 헤드(140)를 연결하는 전송선로 상에는 임피던스 정합을 목적으로 제1 임피던스 정합 회로(미도시)가 마련될 수 있다. 제1 임피던스 정합 회로는 무손실 수동 회로로 작용하여 상부 전원(131)으로부터 샤워 헤드(140)로 전기 에너지가 효과적으로(즉, 최대로) 전달되도록 할 수 있다.
하부 전원(132)은 하부 전극, 즉 정전 척(122)에 전력을 인가하는 것이다. 이러한 하부 전원(132)은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 역할을 하거나, 상부 전원(131)과 더불어 플라즈마의 특성을 제어하는 역할을 할 수 있다.
하부 전원(132)이 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 하부 전원과 전기적으로 연결되는 제2 매칭 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제2 매칭 네트워크는 각각의 하부 전원으로부터 입력되는 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 정전 척(122)에 인가할 수 있다.
한편, 하부 전원(132)과 정전 척(122)을 연결하는 전송선로 상에는 임피던스 정합을 목적으로 제2 임피던스 정합 회로(미도시)가 마련될 수 있다. 제2 임피던스 정합 회로는 무손실 수동 회로로 작용하여 하부 전원(132)으로부터 정전 척(122)으로 전기 에너지가 효과적으로(즉, 최대로) 전달되도록 할 수 있다.
샤워 헤드(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 수평 방향으로 센터 영역(center zone), 미들 영역(middle zone), 에지 영역(edge zone) 등 세 개의 영역으로 구획될 수 있다.
여기서, 에지 영역은 내측(즉, 센터 영역에 가까운 쪽)에 위치하는 제1 영역과 외측(즉, 센터 영역에서 먼 쪽)에 위치하는 제2 영역(extreme edge or ex-edge)으로 구획될 수 있으며, 제2 영역은 복수개의 소(小) 영역으로 분할될 수 있다.
도 3은 도 1의 기판 처리 시스템을 구성하는 샤워 헤드의 일실시예에 따른 구조를 보여주는 예시도이다. 이하 설명은 도 3을 참조한다.
샤워 헤드(140)는 센터부(210), 미들부(220) 및 에지부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 에지부(230)는 단일 개의 제1 에지부(231)와 복수 개의 제2 에지부(232)를 포함하여 구성될 수 있다.
센터부(210)는 샤워 헤드(140)의 센터 영역에 위치하는 것으로서, 복수 개의 가스 분사 홀(141)을 구비할 수 있다.
센터부(210)는 정전 척(122)의 중심 영역에 대향되도록 챔버(110)의 내부에 설치될 수 있다. 즉, 센터부(210)를 통해 분사되는 가스 및 여기되는 플라즈마가 정전 척(122) 상에 안착되는 기판(W)의 중심 영역에 주로 도달되도록 제공될 수 있다.
센터부(210)는 원(또는 타원) 모양의 얇은 판으로 제공될 수 있다. 센터부(210)는 예를 들어, 110mm(샤워 헤드(140)의 중심을 기준으로 0mm ~ 110mm)의 폭을 가지도록 제공될 수 있다.
미들부(220)는 샤워 헤드(140)의 미들 영역에 위치하는 것으로서, 센터부(210)와 마찬가지로 복수 개의 가스 분사 홀(141)을 구비할 수 있다.
미들부(220)는 정전 척(122)의 미들 영역에 대향되도록 챔버(110)의 내부에 설치될 수 있다. 즉, 미들부(220)를 통해 분사되는 가스 및 여기되는 플라즈마가 정전 척(122) 상에 안착되는 기판(W)의 미들 영역에 주로 도달되도록 제공될 수 있다.
미들부(220)는 센터부(210)의 중심과 같은 중심을 가질 수 있으며, 미들부(220)의 직경은 센터부(210)의 직경보다 크게 제공될 수 있다. 즉, 미들부(220)는 그 직경 방향으로 배열되어 센터부(210)를 둘러싸는 링 모양의 얇은 판으로 제공될 수 있다. 미들부(220)는 예를 들어, 94mm(샤워 헤드(140)의 중심을 기준으로 131mm ~ 225mm)의 폭을 가지도록 제공될 수 있다.
에지부(230)는 샤워 헤드(140)의 에지 영역에 위치하는 것으로서, 센터부(210), 미들부(220) 등과 마찬가지로 복수 개의 가스 분사 홀(141)을 구비할 수 있다.
에지부(230)는 정전 척(122)의 에지 영역에 대향되도록 챔버(110)의 내부에 설치될 수 있다. 즉, 에지부(230)를 통해 분사되는 가스 및 여기되는 플라즈마가 정전 척(122) 상에 안착되는 기판(W)의 에지 영역에 주로 도달되도록 제공될 수 있다.
에지부(230)는 센터부(210)의 중심과 같은 중심을 가질 수 있으며, 에지부(230)의 직경은 미들부(220)의 직경보다 크게 제공될 수 있다. 즉, 에지부(230)는 그 직경 방향으로 배열되어 미들부(220)를 둘러싸는 링 모양의 얇은 판으로 제공될 수 있다. 미들부(220)는 예를 들어, 104mm(샤워 헤드(140)의 중심을 기준으로 247mm ~ 329mm)의 폭을 가지도록 제공될 수 있다.
에지부(230)는 미들부(220)에 근접하여 형성되는 제1 에지부(231)와 제1 에지부(231)보다 외곽에 형성되는 제2 에지부(232)를 포함할 수 있다.
제1 에지부(231)는 제2 에지부(232)보다 협소한 폭을 가지도록 제공될 수 있다. 제1 에지부(231)는 예를 들어, 16mm(샤워 헤드(140)의 중심을 기준으로 247mm ~ 263mm)의 폭을 가지도록 제공될 수 있으며, 제2 에지부(232)는 예를 들어, 42mm(샤워 헤드(140)의 중심을 기준으로 287mm ~ 329mm)의 폭을 가지도록 제공될 수 있다.
제2 에지부(232)는 복수개의 소(小) 부를 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 소 부는 제2 영역으로부터 분할된 각각의 소 영역에 위치할 수 있다. 제2 에지부(232)는 예를 들어, 제1 소 부(232a), 제2 소 부(232b), 제3 소 부(232c), 제4 소 부(232d) 등 네 개의 소 부를 포함할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 에지부(232)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 소 부(232a), 제2 소 부(232b), 제3 소 부(232c) 등 세 개의 소 부를 포함하거나, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 소 부(232a), 제2 소 부(232b), 제3 소 부(232c), 제4 소 부(232d), 제5 소 부(232e) 등 다섯 개의 소 부를 포함하는 것도 가능하다. 도 4는 도 1의 기판 처리 시스템을 구성하는 샤워 헤드의 다른 실시예에 따른 구조를 보여주는 예시도이다.
한편, 본 실시예에서는 센터부(210), 미들부(220), 에지부(230)의 제1 에지부(231) 등도 에지부(230)의 제2 에지부(232)와 마찬가지로 복수 개로 분할하여 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
가스 공급 유닛(150)은 샤워 헤드(140)를 통해 챔버(110)의 내부로 공정 가스(process gas)를 공급하는 것이다. 이러한 가스 공급 유닛(150)은 제1 가스 공급원(151), 가스 공급 라인(152), 가스 분배기(153) 및 가스 분배 라인(154)을 포함할 수 있다.
제1 가스 공급원(151)은 기판(W)을 처리하는 데에 이용되는 에칭 가스(etching gas)를 공급하는 것이다. 이러한 제1 가스 공급원(151)은 에칭 가스로 불소(fluorine) 성분을 포함하는 가스를 공급할 수 있다. 일례로, 제1 가스 공급원(151)은 SF6, CF4 등의 가스를 에칭 가스로 공급할 수 있다.
제1 가스 공급원(151)은 단일 개 구비되어 에칭 가스를 샤워 헤드(140)로 공급할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 가스 공급원(151)은 복수 개 구비되어 에칭 가스를 샤워 헤드(140)로 공급하는 것도 가능하다.
한편, 가스 공급 유닛(150)은 증착 가스(deposition gas)를 공급하는 제2 가스 공급원(미도시)을 더 포함하는 것도 가능하다.
제2 가스 공급원은 기판(W) 패턴의 측면을 보호하여 이방성 에칭이 가능해지도록 샤워 헤드(140)로 공급하는 것이다. 이러한 제2 가스 공급원은 C4F8, C2F4 등의 가스를 증착 가스로 공급할 수 있다.
가스 공급 라인(152)은 제1 가스 공급원(151)과 가스 분배기(153)를 연결하는 것이다. 가스 공급 라인(152)은 이를 통해 가스를 제1 가스 공급원(151)으로부터 가스 분배기(153)로 이송할 수 있다.
가스 분배기(153)는 제1 가스 공급원(151)으로부터 공급되는 에칭 가스를 샤워 헤드(140)로 분배하는 것이다. 이러한 가스 분배기(153)는 에칭 가스를 샤워 헤드(140)의 각 부, 즉 센터부(210), 미들부(220), 에지부(230)의 제1 에지부(231), 에지부(230)의 제2 에지부(232) 등으로 분배할 수 있다.
가스 분배기(153)는 에칭 가스를 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)로 분배할 때, 동일한 양의 에칭 가스를 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)로 분배할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가스 분배기(153)는 에칭 가스를 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)로 분배할 때, 서로 다른 양의 에칭 가스를 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)로 분배하는 것도 가능하다.
한편, 가스 분배기(153)는 샤워 헤드(140)의 몇몇 부에 동일한 양의 에칭 가스를 분배하고, 샤워 헤드(140)의 다른 몇몇 부에 다른 양의 에칭 가스를 분배하는 것도 가능하다.
한편, 가스 분배기(153)는 제1 가스 공급원(151)으로부터 에칭 가스가 공급되고, 제2 가스 공급원으로부터 증착 가스가 공급되는 경우, 에칭 가스와 증착 가스를 혼합하여 얻은 혼합 가스를 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)에 분배하는 것도 가능하다.
가스 분배 라인(154)은 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)를 연결하는 것이다. 가스 분배 라인(154)은 이를 통해 가스를 가스 분배기(153)로부터 샤워 헤드(140)로 이송할 수 있다.
가스 분배기(153)는 가스 분배 라인(154)을 통해 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)와 개별적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 가스 분배 라인(154)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 분배 라인(154a), 제2 분배 라인(154b), 제3 분배 라인(154c), 제4 분배 라인(154d) 등을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공정 가스 공급 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 개념도이다.
도 5에 따르면, 공정 가스 공급 장치(300)는 샤워 헤드(140) 및 가스 공급 유닛(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
샤워 헤드(140)는 센터부(210), 미들부(220), 에지부(230)의 제1 에지부(231), 네 개의 에지부(230)의 제2 에지부(232), 즉 제1의 제2 부(232a), 제2의 제2 부(232b), 제3의 제2 부(232c), 제4의 제2 부(232d) 등을 포함할 수 있다.
가스 공급 유닛(150)은 제1 가스 공급원(151), 가스 공급 라인(152), 가스 분배기(153), 네 개의 가스 분배 라인(154), 즉 제1 분배 라인(154a), 제2 분배 라인(154b), 제3 분배 라인(154c), 제4 분배 라인(154d) 등을 포함할 수 있다.
제1 분배 라인(154a)은 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)의 센터부(210)를 연결하는 것이다. 이러한 제1 분배 라인(154a)은 가스 분배기(153)에 의해 분배된 가스가 샤워 헤드(140)의 센터부(210)를 거쳐 챔버(110)의 내부로 공급되도록 할 수 있다.
제2 분배 라인(154b)은 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)의 미들부(220)를 연결하는 것이다. 이러한 제2 분배 라인(154b)은 가스 분배기(153)에 의해 분배된 가스가 샤워 헤드(140)의 미들부(220)를 거쳐 챔버(110)의 내부로 공급되도록 할 수 있다.
제3 분배 라인(154c)은 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)의 에지부(230) 중 제1 에지부(231)를 연결하는 것이다. 이러한 제3 분배 라인(154c)은 가스 분배기(153)에 의해 분배된 가스가 샤워 헤드(140)의 제1 에지부(231)를 거쳐 챔버(110)의 내부로 공급되도록 할 수 있다.
제4 분배 라인(154d)은 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)의 에지부(230) 중 제2 에지부(232)를 연결하는 것이다. 이러한 제4 분배 라인(154d)은 가스 분배기(153)에 의해 분배된 가스가 샤워 헤드(140)의 제2 에지부(232)를 거쳐 챔버(110)의 내부로 공급되도록 할 수 있다.
제4 분배 라인(154d)은 복수 개 구비될 수 있다. 이러한 제4 분배 라인(154d)은 제2 에지부(232)와 동일한 개수 구비될 수 있다. 이 경우, 제4 분배 라인(154d)은 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)의 제2 에지부(232)를 일대일(one to one)로 연결할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제4 분배 라인(154d)은 제2 에지부(232)보다 적은 개수 구비되어, 가스 분배기(153)와 샤워 헤드(140)의 제2 에지부(232)를 일대다(one to many)로 연결하는 것도 가능하다.
공정 가스 공급 장치(300)는 도 6에 도시된 바와 같이 공급 제어 밸브(310), 분배 제어 밸브(320) 및 밸브 제어부를 더 포함할 수 있다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정 가스 공급 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 개념도이다. 이하 설명은 도 6을 참조한다.
공급 제어 밸브(310)는 가스 공급 라인(152) 상에 설치되어, 가스 공급 라인(152) 상을 흐르는 가스의 유동을 제어할 수 있다. 공급 제어 밸브(310)는 이를 통해 가스 공급 라인(152) 상을 흐르는 가스의 공급을 온/오프하거나, 가스 공급 라인(152) 상을 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
분배 제어 밸브(320)는 가스 분배 라인(154) 상에 설치되어, 가스 분배 라인(154) 상을 흐르는 가스의 유동을 제어할 수 있다. 분배 제어 밸브(320)는 이를 통해 가스 분배 라인(154) 상을 흐르는 가스의 공급을 온/오프하거나, 가스 분배 라인(154) 상을 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
분배 제어 밸브(320)는 제1 제어 밸브(321), 제2 제어 밸브(322), 제3 제어 밸브(323), 제4 제어 밸브(324) 등 네 개의 제어 밸브(321, 322, 323, 324)를 포함할 수 있다.
제1 제어 밸브(321)는 제1 분배 라인(154a) 상에 설치되어, 제1 분배 라인(154a) 상을 흐르는 가스의 유동을 제어할 수 있다.
제2 제어 밸브(322)는 제2 분배 라인(154b) 상에 설치되어, 제2 분배 라인(154b) 상을 흐르는 가스의 유동을 제어할 수 있다.
제3 제어 밸브(323)는 제3 분배 라인(154c) 상에 설치되어, 제3 분배 라인(154c) 상을 흐르는 가스의 유동을 제어할 수 있다.
제4 제어 밸브(324)는 제4 분배 라인(154d) 상에 설치되어, 제4 분배 라인(154d) 상을 흐르는 가스의 유동을 제어할 수 있다.
밸브 제어부는 공급 제어 밸브(310) 및 분배 제어 밸브(320)를 제어하는 것이다. 이러한 밸브 제어부는 공급 제어 밸브(310) 및 분배 제어 밸브(320)를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
밸브 제어부는 분배 제어 밸브(320), 즉 제1 제어 밸브(321), 제2 제어 밸브(322), 제3 제어 밸브(323), 제4 제어 밸브(324) 등을 제어할 때, 동일한 양의 가스가 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)로 공급될 수 있도록 제1 제어 밸브(321), 제2 제어 밸브(322), 제3 제어 밸브(323), 제4 제어 밸브(324) 등을 제어할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 밸브 제어부는 서로 다른 양의 가스가 샤워 헤드(140)의 각 부(210, 220, 231, 232)로 공급될 수 있도록 제1 제어 밸브(321), 제2 제어 밸브(322), 제3 제어 밸브(323), 제4 제어 밸브(324) 등을 제어하는 것도 가능하다.
한편, 밸브 제어부는 샤워 헤드(140)의 몇몇 부에 동일한 양의 가스가 공급되고, 샤워 헤드(140)의 다른 몇몇 부에 다른 양의 가스가 공급되도록 제1 제어 밸브(321), 제2 제어 밸브(322), 제3 제어 밸브(323), 제4 제어 밸브(324) 등을 제어하는 것도 가능하다.
한편, 도 6에서는 공정 가스 공급 장치(300)가 공급 제어 밸브(310)와 분배 제어 밸브(320)를 모두 포함하여 구성되는 것으로 도시되어 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 공정 가스 공급 장치(300)는 공급 제어 밸브(310)와 분배 제어 밸브(320) 중 어느 하나만 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
앞서 설명하였지만, 기판 처리 시스템(100)은 플라즈마 생성 유닛이 용량 결합형 플라즈마(CCP) 소스를 이용하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
이하에서는 플라즈마 생성 유닛이 유도 결합형 플라즈마(ICP) 소스를 이용하는 경우, 기판 처리 시스템(400)에 대하여 설명한다.
도 2의 기판 처리 시스템(400)은 도 1의 기판 처리 시스템(100)과 비교하여, 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
스파이럴 안테나(410)는 폐루프를 형성하도록 제공되는 코일이 장착된 것으로서, 챔버(110)의 상부에 설치될 수 있다. 이러한 스파이럴 안테나(410)는 상부 전원(131)으로부터 공급되는 전력을 기초로 챔버(110)의 내부에 자기장 및 전기장을 생성하여, 샤워 헤드(140)를 통해 챔버(110)의 내부로 유입된 가스를 플라즈마로 여기시키는 기능을 한다.
스파이럴 안테나(510)는 평판 스파이럴(planar spiral) 형태의 코일을 장착할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 코일의 구조나 크기 등은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 스파이럴 안테나(410)는 챔버(110)의 외부(예를 들어, 챔버(110)의 상부 위쪽)에 설치되는 것도 가능하다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 처리 시스템 110: 챔버
120: 지지 유닛 121: 베이스
122: 정전 척 123: 링 어셈블리
123a: 포커스 링 123b: 절연 링
124: 가스 제공부 125: 가열 부재
126: 냉각 부재 131: 상부 전원
132: 하부 전원 140: 샤워 헤드
141: 가스 분사 홀 150: 가스 공급 유닛
151: 가스 공급원 152: 가스 공급 라인
153: 가스 분배기 154: 가스 분배 라인
210: 센터부 220: 미들부
231: 제1 에지부 232: 제2 에지부
300: 공정 가스 공급 장치 410: 스파이럴 안테나

Claims (8)

  1. 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부에 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드; 및
    상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 샤워 헤드와 연결되며, 상기 가스 분사 홀을 통해 상기 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며,
    상기 샤워 헤드는,
    원판 형태의 센터부;
    링 형태의 것으로서 상기 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부;
    링 형태의 것으로서 상기 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및
    링 형태의 것으로서 상기 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함하는 공정 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 공정 가스를 제공하는 가스 공급원;
    상기 공정 가스를 분배하는 가스 분배기;
    상기 가스 공급원과 상기 가스 분배기를 연결하는 가스 공급 라인; 및
    상기 가스 분배기와 상기 센터부, 상기 가스 분배기와 상기 미들부, 상기 가스 분배기와 상기 제1 에지부, 및 상기 가스 분배기와 상기 제2 에지부를 각각 연결하는 가스 분배 라인을 포함하는 공정 가스 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 분배기와 상기 제2 에지부를 연결하는 상기 가스 분배 라인의 개수는 상기 제2 에지부의 개수와 동일한 공정 가스 공급 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 분배 라인 상을 흐르는 상기 공정 가스의 유동을 제어하는 분배 제어 밸브; 및
    상기 분배 제어 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 포함하는 공정 가스 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 에지부는 상기 제1 에지부보다 폭이 넓은 공정 가스 공급 장치.
  6. 식각 공정이 수행되는 챔버;
    상기 챔버의 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 정전 척;
    상기 챔버의 내부에 상기 정전 척과 상하로 대향되도록 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드; 및
    상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 샤워 헤드와 연결되며, 상기 가스 분사 홀을 통해 상기 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하며,
    상기 샤워 헤드는,
    원판 형태의 센터부;
    링 형태의 것으로서 상기 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부;
    링 형태의 것으로서 상기 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및
    링 형태의 것으로서 상기 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함하고,
    상기 샤워 헤드는 상부 전극으로 기능하고, 상기 정전 척은 하부 전극으로 기능하는 기판 처리 시스템.
  7. 식각 공정이 수행되는 챔버;
    상기 챔버의 내부에 설치되며, 기판이 안착되는 정전 척;
    상기 챔버의 내부에 상기 정전 척과 상하로 대향되도록 설치되며, 공정 가스가 통과하는 복수개의 가스 분사 홀을 구비하는 샤워 헤드;
    상기 챔버의 외부에 설치되어 상기 샤워 헤드와 연결되며, 상기 가스 분사 홀을 통해 상기 공정 가스를 상기 챔버의 내부로 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 챔버의 상부에 설치되며, 스파이럴(spiral) 형태의 코일이 장착되어 형성되는 안테나를 포함하며,
    상기 샤워 헤드는,
    원판 형태의 센터부;
    링 형태의 것으로서 상기 센터부를 둘러싸도록 배치되는 미들부;
    링 형태의 것으로서 상기 미들부를 둘러싸도록 배치되는 제1 에지부; 및
    링 형태의 것으로서 상기 제1 에지부를 둘러싸도록 배치되며, 복수 개로 분할되는 제2 에지부를 포함하고,
    상기 안테나는 상부 전극으로 기능하고, 상기 정전 척은 하부 전극으로 기능하는 기판 처리 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 공정 가스를 제공하는 가스 공급원;
    상기 공정 가스를 분배하는 가스 분배기;
    상기 가스 공급원과 상기 가스 분배기를 연결하는 가스 공급 라인; 및
    상기 가스 분배기와 상기 센터부, 상기 가스 분배기와 상기 미들부, 상기 가스 분배기와 상기 제1 에지부, 및 상기 가스 분배기와 상기 제2 에지부를 각각 연결하는 가스 분배 라인을 포함하는 기판 처리 시스템.
KR1020190073591A 2019-06-20 2019-06-20 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템 KR20200145096A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190073591A KR20200145096A (ko) 2019-06-20 2019-06-20 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
CN202010503364.7A CN112117177A (zh) 2019-06-20 2020-06-05 工程气体供应装置以及配备上述装置的基板处理系统
US16/902,771 US11244837B2 (en) 2019-06-20 2020-06-16 Process gas supply apparatus and wafer treatment system including the same
KR1020210051537A KR102406745B1 (ko) 2019-06-20 2021-04-21 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190073591A KR20200145096A (ko) 2019-06-20 2019-06-20 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210051537A Division KR102406745B1 (ko) 2019-06-20 2021-04-21 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200145096A true KR20200145096A (ko) 2020-12-30

Family

ID=73799233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190073591A KR20200145096A (ko) 2019-06-20 2019-06-20 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11244837B2 (ko)
KR (1) KR20200145096A (ko)
CN (1) CN112117177A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101963859B1 (ko) 2018-01-12 2019-03-29 정성욱 반도체 에칭용 샤워헤드 제조 장치 및 제조 방법, 및 제조 장치의 제조 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3360265B2 (ja) * 1996-04-26 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
DE19706682C2 (de) 1997-02-20 1999-01-14 Bosch Gmbh Robert Anisotropes fluorbasiertes Plasmaätzverfahren für Silizium
JP6034156B2 (ja) 2011-12-05 2016-11-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR20150140936A (ko) * 2014-06-09 2015-12-17 삼성전자주식회사 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP)를 이용한 식각 장치
KR20180014583A (ko) * 2016-08-01 2018-02-09 세메스 주식회사 샤워 헤드 유닛 및 이를 가지는 기판 처리 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101963859B1 (ko) 2018-01-12 2019-03-29 정성욱 반도체 에칭용 샤워헤드 제조 장치 및 제조 방법, 및 제조 장치의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20200402821A1 (en) 2020-12-24
US11244837B2 (en) 2022-02-08
CN112117177A (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100735937B1 (ko) 기판 유지 부재 및 기판 처리 장치
US7988813B2 (en) Dynamic control of process chemistry for improved within-substrate process uniformity
KR101898079B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR20190038414A (ko) 온도 제어 방법
KR20210008725A (ko) 기판 지지 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
TWI809007B (zh) 半導體製造裝置用之對焦環及半導體製造裝置
KR101477602B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20210103993A (ko) 기판 지지 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR102406745B1 (ko) 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR20200145096A (ko) 공정 가스 공급 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR102262034B1 (ko) 기판 처리 시스템
KR20210046150A (ko) 기판 처리 시스템 및 방법
KR20210004056A (ko) 샤워 헤드 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR20080061108A (ko) 기판을 지지하기 위한 척 및 이를 포함하는 기판 가공 장치
KR102200709B1 (ko) 월 라이너 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR102197611B1 (ko) 기판 처리 시스템
KR101079224B1 (ko) 상부전극 어셈블리 및 플라즈마 처리 장치
WO2023058480A1 (ja) 上部電極構造及びプラズマ処理装置
KR102553385B1 (ko) 기판 처리 장치
KR100712225B1 (ko) 정전척
US20230075120A1 (en) Supporting unit and apparatus for treating substrate
KR20210062299A (ko) 샤워 헤드 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
US20240071783A1 (en) Apparatus for treating substrate
KR20230098977A (ko) 배플 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR100723377B1 (ko) 상부 전극 어셈블리 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination