KR20220083923A - Apparatus for treating substrate - Google Patents

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KR20220083923A KR1020200173456A KR20200173456A KR20220083923A KR 20220083923 A KR20220083923 A KR 20220083923A KR 1020200173456 A KR1020200173456 A KR 1020200173456A KR 20200173456 A KR20200173456 A KR 20200173456A KR 20220083923 A KR20220083923 A KR 20220083923A
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Abstract

전극 주변에 자성체를 배치하여 챔버 내의 전자기장을 제어하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 정전 척; 정전 척의 상부에 배치되며, 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드 유닛; 및 샤워 헤드 유닛의 상부에 배치되며, 기판 및 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제1 자성체를 포함한다.Provided is a substrate processing apparatus for controlling an electromagnetic field in a chamber by disposing a magnetic material around an electrode. The substrate processing apparatus may include: an electrostatic chuck for supporting a substrate; a shower head unit disposed on the electrostatic chuck and supplying a process gas for processing a substrate; and a first magnetic body disposed on the shower head unit and controlling an electromagnetic field for a space between the substrate and the shower head unit.

Description

기판 처리 장치 {Apparatus for treating substrate}Substrate processing apparatus {Apparatus for treating substrate}

본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for processing a substrate. More particularly, it relates to an apparatus for processing a substrate using plasma.

반도체 소자 제조 공정은 반도체 제조 설비 내에서 연속적으로 수행될 수 있으며, 전공정 및 후공정으로 구분될 수 있다. 반도체 제조 설비는 반도체 소자를 제조하기 위해 팹(FAB)으로 정의되는 공간 내에 설치될 수 있다.The semiconductor device manufacturing process may be continuously performed in a semiconductor manufacturing facility, and may be divided into a pre-process and a post-process. The semiconductor manufacturing facility may be installed in a space defined as a FAB to manufacture semiconductor devices.

전공정은 기판(예를 들어, 웨이퍼(Wafer)) 상에 회로 패턴을 형성하여 칩(Chip)을 완성하는 공정을 말한다. 이러한 전공정은 기판 상에 박막을 형성하는 증착 공정(Deposition Process), 포토 마스크(Photo Mask)를 이용하여 박막 상에 포토 레지스트(Photo Resist)를 전사하는 노광 공정(Photo Lithography Process), 기판 상에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해 화학 물질이나 반응성 가스를 이용하여 필요 없는 부분을 선택적으로 제거하는 식각 공정(Etching Process), 식각 후에 남아있는 포토 레지스트를 제거하는 에싱 공정(Ashing Process), 회로 패턴과 연결되는 부분에 이온을 주입하여 전자 소자의 특성을 가지도록 하는 이온 주입 공정(Ion Implantation Process), 기판 상에서 오염원을 제거하는 세정 공정(Cleaning Process) 등을 포함할 수 있다.The pre-process refers to a process of forming a circuit pattern on a substrate (eg, a wafer) to complete a chip. These previous processes include a deposition process for forming a thin film on a substrate, a photo lithography process for transferring a photo resist onto a thin film using a photo mask, and a In order to form a circuit pattern, an etching process that selectively removes unnecessary parts using a chemical or reactive gas, an ashing process that removes the photoresist remaining after etching, and the It may include an ion implantation process for implanting ions into a portion to have characteristics of an electronic device, a cleaning process for removing contamination sources from the substrate, and the like.

후공정은 전공정을 통해 완성된 제품의 성능을 평가하는 공정을 말한다. 후공정은 기판 상의 각각의 칩에 대해 동작 여부를 검사하여 양품과 불량을 선별하는 기판 검사 공정, 다이싱(Dicing), 다이 본딩(Die Bonding), 와이어 본딩(Wire Bonding), 몰딩(Molding), 마킹(Marking) 등을 통해 각각의 칩을 절단 및 분리하여 제품의 형상을 갖추도록 하는 패키지 공정(Package Process), 전기적 특성 검사, 번인(Burn In) 검사 등을 통해 제품의 특성과 신뢰성을 최종적으로 검사하는 최종 검사 공정 등을 포함할 수 있다.The post-process refers to the process of evaluating the performance of the finished product through the pre-process. The post-process is a board inspection process that selects good and bad products by inspecting whether each chip on the board operates, dicing, die bonding, wire bonding, molding, The product characteristics and reliability are finally checked through the package process, electrical characteristic inspection, and burn-in inspection, which cuts and separates each chip through marking and separates it to have the shape of the product. It may include a final inspection process for inspection, and the like.

한국공개특허 제10-2014-0145468호 (공개일: 2014.12.23.)Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2014-0145468 (published date: 2014.12.23.)

플라즈마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 설비의 경우, 챔버 내의 전자기장이나 임피던스를 제어하여 식각 균일도(Etch Uniformity)를 향상시킬 수 있다.In the case of equipment performing an etching process using plasma, etching uniformity may be improved by controlling an electromagnetic field or impedance in a chamber.

종래에는 챔버 내의 전자기장이나 임피던스를 제어하기 위해 전극 주변에 배치되는 구조물을 다른 부품으로 대체하거나, 그 구조물의 형상이나 위치 등을 조절하였다. 그러나 이러한 방식은 제어 영역에 한계가 있으며, 하이 파워 프로세스(High Power Process) 운영시 RF 경로(RF Path) 왜곡 및 커플링(Coupling)에 의한 전력 손실 등 사이드 이펙트(Side Effect)가 유발될 수 있다.Conventionally, in order to control the electromagnetic field or impedance in the chamber, a structure disposed around the electrode is replaced with another component, or the shape or position of the structure is adjusted. However, this method has a limitation in the control area, and side effects such as RF path distortion and power loss due to coupling may be induced during high power process operation. .

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 전극 주변에 자성체를 배치하여 챔버 내의 전자기장을 제어하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus for controlling an electromagnetic field in a chamber by disposing a magnetic material around an electrode.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판을 지지하는 정전 척; 상기 정전 척의 상부에 배치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드 유닛; 및 상기 샤워 헤드 유닛의 상부에 배치되며, 상기 기판 및 상기 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제1 자성체를 포함한다.One aspect of a substrate processing apparatus of the present invention for achieving the above object includes: an electrostatic chuck for supporting a substrate; a shower head unit disposed on the electrostatic chuck and supplying a process gas for processing the substrate; and a first magnetic material disposed on the shower head unit and configured to control an electromagnetic field in a space between the substrate and the shower head unit.

상기 기판 처리 장치는, 상기 정전 척의 하부에 배치되며, 상기 기판 및 상기 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제2 자성체를 더 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus may further include a second magnetic material disposed under the electrostatic chuck and controlling an electromagnetic field in a space between the substrate and the shower head unit.

상기 제1 자성체는 센터 영역 및 상기 센터 영역의 외측에 위치하는 에지 영역 중 어느 하나의 영역에 배치되며, 상기 제2 자성체는 상기 센터 영역 및 상기 에지 영역 중 다른 하나의 영역에 배치될 수 있다.The first magnetic body may be disposed in any one of a center area and an edge area positioned outside the center area, and the second magnetic body may be disposed in the other one of the center area and the edge area.

상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 동시 제어되거나, 개별 제어될 수 있다.The first magnetic material and the second magnetic material may be controlled simultaneously or individually.

상기 제1 자성체는, S극 극성을 가지는 제1 물질; 및 N극 극성을 가지는 제2 물질을 포함할 수 있다.The first magnetic material may include: a first material having an S pole polarity; and a second material having an N-pole polarity.

상기 제1 물질은 상기 제2 물질의 상부에 배치되거나, 상기 제2 물질의 외측에 배치되거나, 또는 상기 제2 물질과 교대로 외측에 배치될 수 있다.The first material may be disposed on top of the second material, disposed outside the second material, or alternately disposed outside the second material.

상기 제1 자성체는 영구 자석 및 전자석 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first magnetic body may include at least one of a permanent magnet and an electromagnet.

상기 제1 자성체는 표면을 외부로부터 보호하는 절연 커버를 포함할 수 있다.The first magnetic material may include an insulating cover that protects the surface from the outside.

상기 제1 자성체는 상기 기판과의 거리에 따라 강도가 조절될 수 있다.The strength of the first magnetic material may be adjusted according to a distance from the substrate.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 다른 면은, 기판을 지지하는 정전 척; 상기 정전 척의 상부에 배치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드 유닛; 및 상기 정전 척의 하부에 배치되며, 상기 기판 및 상기 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제2 자성체를 더 포함한다.Another aspect of a substrate processing apparatus of the present invention for achieving the above object includes: an electrostatic chuck for supporting a substrate; a shower head unit disposed on the electrostatic chuck and supplying a process gas for processing the substrate; and a second magnetic material disposed under the electrostatic chuck and controlling an electromagnetic field in a space between the substrate and the shower head unit.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제1 자성체의 극성 배열을 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제1 자성체의 극성 배열을 설명하기 위한 제2 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제1 자성체의 극성 배열을 설명하기 위한 제3 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a substrate processing apparatus according to an embodiment to which the present invention can be applied.
2 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a substrate processing apparatus according to another embodiment to which the present invention can be applied.
3 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
4 is a first exemplary view for explaining the polarity arrangement of a first magnetic material constituting a substrate processing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
5 is a second exemplary view for explaining the polarity arrangement of a first magnetic material constituting a substrate processing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
6 is a third exemplary view for explaining the polarity arrangement of the first magnetic material constituting the substrate processing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
7 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
9 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

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.Reference to an element or layer “on” or “on” another element or layer includes not only directly on the other element or layer, but also with other layers or other elements intervening. include all On the other hand, reference to an element "directly on" or "directly on" indicates that no intervening element or layer is interposed.

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.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between an element or components and other elements or components. The spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, when an element shown in the figures is turned over, an element described as "beneath" or "beneath" another element may be placed "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. The device may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

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.It should be understood that although first, second, etc. are used to describe various elements, components, and/or sections, these elements, components, and/or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component, or sections from another. Accordingly, it goes without saying that the first element, the first element, or the first section mentioned below may be the second element, the second element, or the second section within the spirit of the present invention.

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.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.

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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numbers regardless of reference numerals, A description will be omitted.

본 발명은 전극 주변에 자성체를 배치하여 챔버 내의 전자기장을 제어하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.The present invention relates to a substrate processing apparatus for controlling an electromagnetic field in a chamber by disposing a magnetic material around an electrode. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to drawings and the like.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a substrate processing apparatus according to an embodiment to which the present invention can be applied.

도 1에 따르면, 기판 처리 장치(100)는 하우징(110), 기판 지지 유닛(120), 플라즈마 생성 유닛(130), 샤워 헤드 유닛(140), 제1 가스 공급 유닛(150), 제2 가스 공급 유닛(160), 라이너 유닛(170), 배플 유닛(180) 및 상부 모듈(190)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the substrate processing apparatus 100 includes a housing 110 , a substrate support unit 120 , a plasma generating unit 130 , a shower head unit 140 , a first gas supply unit 150 , and a second gas. It may be configured to include a supply unit 160 , a liner unit 170 , a baffle unit 180 , and an upper module 190 .

기판 처리 장치(100)는 진공 환경에서 건식 식각 공정을 이용하여 기판(W)(예를 들어, 웨이퍼(Wafer))을 처리하는 것이다. 기판 처리 장치(100)는 예를 들어, 플라즈마 공정(Plasma Process)을 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있으며, 식각 공정 챔버(Etching Process Chamber), 세정 공정 챔버(Cleaning Process Chamber) 등으로 구현될 수 있다.The substrate processing apparatus 100 processes a substrate W (eg, a wafer) using a dry etching process in a vacuum environment. The substrate processing apparatus 100 may process the substrate W using, for example, a plasma process, and is implemented as an etching process chamber, a cleaning process chamber, etc. can be

하우징(110)은 플라즈마 공정이 수행되는 공간을 제공하는 것이다. 이러한 하우징(110)은 그 하부에 배기 홀(111)을 구비할 수 있다.The housing 110 provides a space in which the plasma process is performed. The housing 110 may have an exhaust hole 111 at a lower portion thereof.

배기 홀(111)은 펌프(112)가 장착된 배기 라인(113)과 연결될 수 있다. 배기 홀(111)은 배기 라인(113)을 통해 플라즈마 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 하우징(110)의 내부에 잔여하는 가스를 하우징(110)의 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 하우징(110)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다.The exhaust hole 111 may be connected to the exhaust line 113 on which the pump 112 is mounted. The exhaust hole 111 may discharge a reaction by-product generated during a plasma process and a gas remaining in the housing 110 to the outside of the housing 110 through the exhaust line 113 . In this case, the inner space of the housing 110 may be decompressed to a predetermined pressure.

하우징(110)은 그 측벽에 개구부(114)가 형성될 수 있다. 개구부(114)는 하우징(110)의 내부로 기판(W)이 출입하는 통로로서 기능할 수 있다. 개구부(114)는 도어 어셈블리(115)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다.The housing 110 may have an opening 114 formed in a sidewall thereof. The opening 114 may function as a passage through which the substrate W enters and exits the housing 110 . The opening 114 may be configured to be opened and closed by the door assembly 115 .

도어 어셈블리(115)는 외측 도어(115a) 및 도어 구동기(115b)를 포함하여 구성될 수 있다. 외측 도어(115a)는 하우징(110)의 외벽에 제공되는 것이다. 이러한 외측 도어(115a)는 도어 구동기(115b)를 통해 상하 방향(즉, 제3 방향(30))으로 이동될 수 있다. 도어 구동기(115b)는 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 등을 이용하여 작동할 수 있다.The door assembly 115 may include an outer door 115a and a door driver 115b. The outer door 115a is provided on the outer wall of the housing 110 . The outer door 115a may be moved in the vertical direction (ie, the third direction 30 ) through the door driver 115b. The door actuator 115b may be operated using a motor, a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, or the like.

기판 지지 유닛(120)은 하우징(110)의 내부 하측 영역에 설치되는 것이다. 이러한 기판 지지 유닛(120)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 기판 지지 유닛(120)은 기계적 클램핑(Mechanical Clamping), 진공(Vacuum) 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지하는 것도 가능하다.The substrate support unit 120 is installed in the inner lower region of the housing 110 . The substrate support unit 120 may support the substrate W using electrostatic force. However, the present embodiment is not limited thereto. The substrate support unit 120 may support the substrate W in various ways such as mechanical clamping, vacuum, and the like.

기판 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.When the substrate W is supported by using an electrostatic force, the substrate support unit 120 may include a base 121 and an electrostatic chuck (ESC) 122 .

정전 척(122)은 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판(W)을 지지하는 기판 지지 부재이다. 이러한 정전 척(122)은 세라믹 재질로 제공될 수 있으며, 베이스(121) 상에 고정되도록 베이스(121)와 결합될 수 있다.The electrostatic chuck 122 is a substrate support member that supports the substrate W seated thereon by using an electrostatic force. The electrostatic chuck 122 may be made of a ceramic material, and may be coupled to the base 121 to be fixed on the base 121 .

정전 척(122)은 구동 부재(미도시)를 이용하여 하우징(110)의 내부에서 상하 방향(즉, 제3 방향(30))으로 이동 가능하게 설치될 수도 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.The electrostatic chuck 122 may be installed to be movable in the vertical direction (ie, the third direction 30 ) inside the housing 110 using a driving member (not shown). When the electrostatic chuck 122 is formed to be movable in the vertical direction as described above, it may be possible to position the substrate W in a region showing a more uniform plasma distribution.

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 절연체 링(123b)을 포함하여 구성될 수 있다.The ring assembly 123 is provided to surround the edge of the electrostatic chuck 122 . The ring assembly 123 may be provided in a ring shape to support the edge region of the substrate W. The ring assembly 123 may include a focus ring 123a and an insulator ring 123b.

포커스 링(123a)은 절연체 링(123b)의 내측에 형성되며, 정전 척(122)을 감싸도록 제공된다. 이러한 포커스 링(123a)은 실리콘 재질로 제공될 수 있으며, 플라즈마 공정시 생성된 이온을 기판(W) 위로 집중시킬 수 있다.The focus ring 123a is formed inside the insulator ring 123b and is provided to surround the electrostatic chuck 122 . The focus ring 123a may be made of a silicon material, and may concentrate ions generated during a plasma process on the substrate W.

절연체 링(123b)은 포커스 링(123a)의 외측에 형성되며, 포커스 링(123a)을 감싸도록 제공된다. 이러한 절연체 링(123b)은 쿼츠(Quartz) 재질로 제공될 수 있다.The insulator ring 123b is formed outside the focus ring 123a and is provided to surround the focus ring 123a. The insulator ring 123b may be made of a quartz material.

한편, 링 어셈블리(123)는 포커스 링(123a)의 테두리에 밀착 형성되는 에지 링(Edge Ring)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 에지 링은 플라즈마에 의해 정전 척(122)의 측면이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다.Meanwhile, the ring assembly 123 may further include an edge ring (not shown) formed in close contact with the edge of the focus ring 123a. The edge ring may be formed to prevent the side surface of the electrostatic chuck 122 from being damaged by the plasma.

제1 가스 공급 유닛(150)은 링 어셈블리(123)의 상부나 정전 척(122)의 테두리 부분에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 제1 가스를 공급하는 것이다. 이러한 제1 가스 공급 유닛(150)은 제1 가스 공급원(151) 및 제1 가스 공급 라인(152)을 포함하여 구성될 수 있다.The first gas supply unit 150 supplies the first gas to remove foreign substances remaining on the upper portion of the ring assembly 123 or the edge portion of the electrostatic chuck 122 . The first gas supply unit 150 may include a first gas supply source 151 and a first gas supply line 152 .

제1 가스 공급원(151)은 제1 가스로 질소 가스(N2 Gas)를 공급할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 가스 공급원(151)은 다른 가스나 세정제 등을 공급하는 것도 가능하다.The first gas supply source 151 may supply nitrogen gas (N2 Gas) as the first gas. However, the present embodiment is not limited thereto. The first gas supply source 151 may supply other gases, cleaning agents, or the like.

제1 가스 공급 라인(152)은 정전 척(122)과 링 어셈블리(123) 사이에 제공되는 것이다. 제1 가스 공급 라인(152)은 예를 들어, 정전 척(122)과 포커스 링(123a) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다.The first gas supply line 152 is provided between the electrostatic chuck 122 and the ring assembly 123 . The first gas supply line 152 may be formed to be connected between, for example, the electrostatic chuck 122 and the focus ring 123a.

한편, 제1 가스 공급 라인(152)은 포커스 링(123a)의 내부에 제공되어, 정전 척(122)과 포커스 링(123a) 사이로 연결되도록 절곡되도록 형성되는 것도 가능하다.Meanwhile, the first gas supply line 152 may be provided inside the focus ring 123a and bent to be connected between the electrostatic chuck 122 and the focus ring 123a.

가열 부재(124) 및 냉각 부재(125)는 하우징(110)의 내부에서 식각 공정이 진행되고 있을 때에 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 제공되는 것이다. 가열 부재(124)는 이를 위해 열선으로 제공될 수 있으며, 냉각 부재(125)는 이를 위해 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다.The heating member 124 and the cooling member 125 are provided so that the substrate W maintains the process temperature while the etching process is in progress inside the housing 110 . The heating member 124 may be provided as a heating wire for this purpose, and the cooling member 125 may be provided as a cooling line through which a refrigerant flows for this purpose.

가열 부재(124) 및 냉각 부재(125)는 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 하기 위해 기판 지지 유닛(120)의 내부에 설치될 수 있다. 일례로, 가열 부재(124)는 정전 척(122)의 내부에 설치될 수 있으며, 냉각 부재(125)는 베이스(121)의 내부에 설치될 수 있다.The heating member 124 and the cooling member 125 may be installed inside the substrate support unit 120 to allow the substrate W to maintain a process temperature. For example, the heating member 124 may be installed inside the electrostatic chuck 122 , and the cooling member 125 may be installed inside the base 121 .

한편, 냉각 부재(125)는 냉각 장치(Chiller; 126)를 이용하여 냉매를 공급받을 수 있다. 냉각 장치(126)는 하우징(110)의 외부에 설치될 수 있다.On the other hand, the cooling member 125 may be supplied with a refrigerant using a cooling device (Chiller; 126). The cooling device 126 may be installed outside the housing 110 .

플라즈마 생성 유닛(130)은 방전 공간에 잔류하는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 것이다. 여기서, 방전 공간은 하우징(110)의 내부 공간 중에서 기판 지지 유닛(120)의 상부에 위치하는 공간을 의미한다.The plasma generating unit 130 generates plasma from the gas remaining in the discharge space. Here, the discharge space means a space located above the substrate support unit 120 in the inner space of the housing 110 .

플라즈마 생성 유닛(130)은 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 하우징(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛(130)은 상부 모듈(190)에 설치되는 안테나 유닛(Antenna Unit; 193)을 상부 전극으로 이용하고, 정전 척(122)을 하부 전극으로 이용할 수 있다.The plasma generating unit 130 may generate plasma in the discharge space inside the housing 110 using an inductively coupled plasma (ICP) source. In this case, the plasma generating unit 130 may use an antenna unit 193 installed in the upper module 190 as an upper electrode and use the electrostatic chuck 122 as a lower electrode.

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 생성 유닛(130)은 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 하우징(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시키는 것도 가능하다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 샤워 헤드 유닛(140)을 상부 전극으로 이용하고, 정전 척(122)을 하부 전극으로 이용할 수 있다. 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 다른 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.However, the present embodiment is not limited thereto. The plasma generating unit 130 may generate plasma in the discharge space inside the housing 110 using a capacitively coupled plasma (CCP) source. In this case, the plasma generating unit 130 may use the shower head unit 140 as an upper electrode and the electrostatic chuck 122 as a lower electrode as shown in FIG. 2 . 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a substrate processing apparatus according to another embodiment to which the present invention can be applied.

다시 도 1을 참조하여 설명한다.It will be described again with reference to FIG. 1 .

플라즈마 생성 유닛(130)은 상부 전극, 하부 전극, 상부 전원(131) 및 하부 전원(133)을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma generating unit 130 may include an upper electrode, a lower electrode, an upper power source 131 , and a lower power source 133 .

상부 전원(131)은 상부 전극, 즉 안테나 유닛(193)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.The upper power source 131 applies power to the upper electrode, that is, the antenna unit 193 . The upper power source 131 may be provided to control plasma characteristics. The upper power source 131 may be provided to adjust, for example, ion bombardment energy.

상부 전원(131)은 도 1에 단일 개 도시되어 있지만, 본 실시예에서 복수 개 구비되는 것도 가능하다. 상부 전원(131)이 복수 개 구비되는 경우, 기판 처리 장치(100)는 복수 개의 상부 전원과 전기적으로 연결되는 제1 매칭 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다.Although a single upper power supply 131 is illustrated in FIG. 1 , a plurality of upper power sources 131 may be provided in this embodiment. When a plurality of upper power sources 131 are provided, the substrate processing apparatus 100 may further include a first matching network (not shown) electrically connected to the plurality of upper power sources.

제1 매칭 네트워크는 각각의 상부 전원으로부터 입력되는 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 안테나 유닛(193)에 인가할 수 있다.The first matching network may match and apply frequency powers of different magnitudes input from respective upper power sources to the antenna unit 193 .

한편, 상부 전원(131)과 안테나 유닛(193)을 연결하는 제1 전송 선로(132) 상에는 임피던스 정합을 목적으로 제1 임피던스 정합 회로(미도시)가 마련될 수 있다.Meanwhile, a first impedance matching circuit (not shown) may be provided on the first transmission line 132 connecting the upper power source 131 and the antenna unit 193 for the purpose of impedance matching.

제1 임피던스 정합 회로는 무손실 수동 회로로 작용하여 상부 전원(131)으로부터 안테나 유닛(193)으로 전기 에너지가 효과적으로(즉, 최대로) 전달되도록 할 수 있다.The first impedance matching circuit may act as a lossless passive circuit to effectively (ie, maximally) transfer electrical energy from the upper power source 131 to the antenna unit 193 .

하부 전원(133)은 하부 전극, 즉 정전 척(122)에 전력을 인가하는 것이다. 이러한 하부 전원(133)은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 역할을 하거나, 상부 전원(131)과 더불어 플라즈마의 특성을 제어하는 역할을 할 수 있다.The lower power source 133 applies power to the lower electrode, that is, the electrostatic chuck 122 . The lower power source 133 may serve as a plasma source for generating plasma or may serve to control characteristics of plasma together with the upper power source 131 .

하부 전원(133)은 도 1에 단일 개 도시되어 있지만, 상부 전원(131)과 마찬가지로 본 실시예에서 복수 개 구비되는 것도 가능하다. 하부 전원(133)이 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 하부 전원과 전기적으로 연결되는 제2 매칭 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다.Although a single lower power source 133 is shown in FIG. 1 , a plurality of lower power sources 133 may be provided in this embodiment like the upper power source 131 . When a plurality of lower power sources 133 are provided, a second matching network (not shown) electrically connected to the plurality of lower power sources may be further included.

제2 매칭 네트워크는 각각의 하부 전원으로부터 입력되는 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 정전 척(122)에 인가할 수 있다.The second matching network may match and apply frequency powers of different magnitudes input from respective lower power sources to the electrostatic chuck 122 .

한편, 하부 전원(133)과 정전 척(122)을 연결하는 제2 전송 선로(134) 상에는 임피던스 정합을 목적으로 제2 임피던스 정합 회로(미도시)가 마련될 수 있다.Meanwhile, on the second transmission line 134 connecting the lower power source 133 and the electrostatic chuck 122 , a second impedance matching circuit (not shown) may be provided for the purpose of impedance matching.

제2 임피던스 정합 회로는 제1 임피던스 정합 회로와 마찬가지로 무손실 수동 회로로 작용하여 하부 전원(133)으로부터 정전 척(122)으로 전기 에너지가 효과적으로(즉, 최대로) 전달되도록 할 수 있다.Like the first impedance matching circuit, the second impedance matching circuit may act as a lossless passive circuit to effectively (ie, maximally) transfer electrical energy from the lower power source 133 to the electrostatic chuck 122 .

샤워 헤드 유닛(Shower Head Unit; 140)은 정전 척(122)과 하우징(110)의 내부에서 상하로 대향되도록 설치될 수 있다. 이러한 샤워 헤드 유닛(140)은 하우징(110)의 내부로 가스를 분사하기 위해 복수 개의 가스 분사 홀(Gas Feeding Hole)을 구비할 수 있으며, 정전 척(122)보다 더 큰 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 한편, 샤워 헤드 유닛(140)은 실리콘 재질로 제공되거나, 금속 재질로 제공될 수 있다.The shower head unit 140 may be installed so that the electrostatic chuck 122 and the housing 110 are vertically opposed to each other. The shower head unit 140 may have a plurality of gas feeding holes to inject gas into the housing 110 , and may be provided to have a larger diameter than the electrostatic chuck 122 . can Meanwhile, the shower head unit 140 may be made of a silicon material or a metal material.

제2 가스 공급 유닛(160)은 샤워 헤드 유닛(140)을 통해 하우징(110)의 내부로 공정 가스(제2 가스)를 공급하는 것이다. 이러한 제2 가스 공급 유닛(160)은 제2 가스 공급원(161) 및 제2 가스 공급 라인(162)을 포함할 수 있다.The second gas supply unit 160 supplies a process gas (second gas) to the inside of the housing 110 through the shower head unit 140 . The second gas supply unit 160 may include a second gas supply source 161 and a second gas supply line 162 .

제2 가스 공급원(161)은 기판(W), 하우징(110)의 내부 등을 처리하는 데에 이용되는 세정 가스를 공정 가스로 공급하는 것이다. 이러한 제2 가스 공급원(161)은 기판(W)을 처리하는 데에 이용되는 에칭 가스(Etching Gas)를 공정 가스로 공급하는 것도 가능하다.The second gas supply source 161 supplies a cleaning gas used to process the substrate W and the inside of the housing 110 as a process gas. The second gas source 161 may supply an etching gas used to process the substrate W as a process gas.

제2 가스 공급원(161)은 단일 개 구비되어 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)로 공급할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 가스 공급원(161)은 복수 개 구비되어 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)로 공급하는 것도 가능하다.A single second gas supply source 161 may be provided to supply the process gas to the shower head unit 140 . However, the present embodiment is not limited thereto. A plurality of second gas supply sources 161 may be provided to supply the process gas to the shower head unit 140 .

제2 가스 공급 라인(162)은 제2 가스 공급원(161)과 샤워 헤드 유닛(140)을 연결하는 것이다. 제2 가스 공급 라인(162)은 제2 가스 공급원(161)을 통해 공급되는 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)으로 이송하여, 공정 가스가 하우징(110)의 내부로 유입될 수 있도록 한다.The second gas supply line 162 connects the second gas supply source 161 and the shower head unit 140 . The second gas supply line 162 transfers the process gas supplied through the second gas supply source 161 to the shower head unit 140 so that the process gas can be introduced into the housing 110 .

한편, 샤워 헤드 유닛(140)이 센터 영역(Center Zone), 미들 영역(Middle Zone), 에지 영역(Edge Zone) 등으로 분할되는 경우, 제2 가스 공급 유닛(160)은 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역으로 공정 가스를 공급하기 위해 가스 분배기(미도시)와 가스 분배 라인(미도시)을 더 포함할 수 있다.On the other hand, when the shower head unit 140 is divided into a center zone, a middle zone, an edge zone, etc., the second gas supply unit 160 is the shower head unit 140 . A gas distributor (not shown) and a gas distribution line (not shown) may be further included to supply a process gas to each region of the .

가스 분배기는 제2 가스 공급원(161)으로부터 공급되는 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역으로 분배하는 것이다. 이러한 가스 분배기는 제2 가스 공급 라인(161)을 통해 제2 가스 공급원(161)과 연결될 수 있다.The gas distributor distributes the process gas supplied from the second gas supply source 161 to each area of the shower head unit 140 . Such a gas distributor may be connected to the second gas supply source 161 through the second gas supply line 161 .

가스 분배 라인은 가스 분배기와 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역을 연결하는 것이다. 가스 분배 라인은 이를 통해 가스 분배기에 의해 분배된 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역으로 이송할 수 있다.The gas distribution line connects the gas distributor and each region of the shower head unit 140 . The gas distribution line may transfer the process gas distributed by the gas distributor to each area of the shower head unit 140 through this.

라이너 유닛(Liner Unit; 170)은 월 라이너(Wall Liner)라고도 하며, 공정 가스가 여기되는 과정에서 발생되는 아크 방전, 기판 처리 공정 중에 발생되는 불순물 등으로부터 하우징(110)의 내측면을 보호하기 위한 것이다. 이러한 라이너 유닛(170)은 하우징(110)의 내부에 상부와 하부가 각각 개방된 원통 형상으로 제공될 수 있다.The liner unit 170 is also called a wall liner, and is used to protect the inner surface of the housing 110 from arc discharge generated while the process gas is excited, impurities generated during the substrate processing process, and the like. will be. The liner unit 170 may be provided in a cylindrical shape in which the upper part and the lower part are opened, respectively, inside the housing 110 .

라이너 유닛(170)은 하우징(110)의 내측벽에 인접하도록 제공될 수 있다. 이러한 라이너 유닛(170)은 그 상부에 지지 링(171)을 구비할 수 있다. 지지 링(171)은 라이너 유닛(170)의 상부에서 외측 방향(즉, 제1 방향(10))으로 돌출 형성되며, 하우징(110)의 상단에 놓여 라이너 유닛(170)을 지지할 수 있다.The liner unit 170 may be provided adjacent to the inner wall of the housing 110 . The liner unit 170 may include a support ring 171 thereon. The support ring 171 may protrude from an upper portion of the liner unit 170 in an outward direction (ie, in the first direction 10 ), and may be placed on the upper end of the housing 110 to support the liner unit 170 .

배플 유닛(Baffle Unit; 180)은 플라즈마의 공정 부산물, 미반응 가스 등을 배기하는 역할을 한다. 이러한 배플 유닛(180)은 하우징(110)의 내측벽과 기판 지지 유닛(120) 사이에 설치될 수 있다.The baffle unit 180 serves to exhaust process by-products of plasma, unreacted gas, and the like. The baffle unit 180 may be installed between the inner wall of the housing 110 and the substrate support unit 120 .

배플 유닛(180)은 환형의 링 형상으로 제공될 수 있으며, 상하 방향(즉, 제3 방향(30))으로 관통되는 복수 개의 관통 홀을 구비할 수 있다. 배플 유닛(180)은 관통 홀의 개수 및 형상에 따라 공정 가스의 흐름을 제어할 수 있다.The baffle unit 180 may be provided in an annular ring shape, and may include a plurality of through holes penetrating in the vertical direction (ie, the third direction 30 ). The baffle unit 180 may control the flow of the process gas according to the number and shape of the through-holes.

상부 모듈(190)은 하우징(110)의 개방된 상부를 덮도록 설치되는 것이다. 이러한 상부 모듈(190)은 윈도우 부재(191), 안테나 부재(192) 및 안테나 유닛(193)을 포함할 수 있다.The upper module 190 is installed to cover the open upper part of the housing 110 . The upper module 190 may include a window member 191 , an antenna member 192 , and an antenna unit 193 .

윈도우 부재(191)는 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시키기 위해 하우징(110)의 상부를 덮도록 형성되는 것이다. 이러한 윈도우 부재(191)는 판(예를 들어, 원판) 형상으로 제공될 수 있으며, 절연 물질(예를 들어, 알루미나(Al2O3))을 소재로 하여 형성될 수 있다.The window member 191 is formed to cover the upper portion of the housing 110 in order to seal the inner space of the housing 110 . The window member 191 may be provided in a plate (eg, disk) shape, and may be formed of an insulating material (eg, alumina (Al 2 O 3 )) as a material.

윈도우 부재(191)는 유전체 창(Dielectric Window)을 포함하여 형성될 수 있다 윈도우 부재(191)는 제2 가스 공급 라인(162)이 삽입되기 위한 통공이 형성될 수 있으며, 하우징(110)의 내부에서 플라즈마 공정이 수행될 때 파티클(Particle)의 발생을 억제하기 위해 그 표면에 코팅막이 형성될 수 있다.The window member 191 may be formed to include a dielectric window. The window member 191 may have a hole through which the second gas supply line 162 is inserted, and may be formed inside the housing 110 . In order to suppress the generation of particles when the plasma process is performed, a coating film may be formed on the surface thereof.

안테나 부재(192)는 윈도우 부재(191)의 상부에 설치되는 것으로서, 안테나 유닛(193)이 그 내부에 배치될 수 있도록 소정 크기의 공간이 제공될 수 있다.The antenna member 192 is installed on the window member 191 , and a space of a predetermined size may be provided so that the antenna unit 193 can be disposed therein.

안테나 부재(192)는 하부가 개방된 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 하우징(110)과 대응되는 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 안테나 부재(192)는 윈도우 부재(191)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다.The antenna member 192 may be formed in a cylindrical shape with an open lower portion, and may be provided to have a diameter corresponding to that of the housing 110 . The antenna member 192 may be provided to be detachably attached to the window member 191 .

안테나 유닛(193)은 상부 전극으로 기능하는 것으로서, 폐루프를 형성하도록 제공되는 코일이 장착된 것이다. 이러한 안테나 유닛(193)은 상부 전원(131)으로부터 공급되는 전력을 기초로 하우징(110)의 내부에 자기장 및 전기장을 생성하여, 샤워 헤드 유닛(140)를 통해 하우징(110)의 내부로 유입된 가스를 플라즈마로 여기시키는 기능을 한다.The antenna unit 193 functions as an upper electrode, and is equipped with a coil provided to form a closed loop. The antenna unit 193 generates a magnetic field and an electric field inside the housing 110 based on the power supplied from the upper power source 131 , and flows into the housing 110 through the shower head unit 140 . It functions to excite gas into plasma.

안테나 유닛(193)은 평판 스파이럴(Planar Spiral) 형태의 코일을 장착할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 코일의 구조나 크기 등은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경될 수 있다.The antenna unit 193 may be equipped with a coil in the form of a planar spiral. However, the present embodiment is not limited thereto. The structure or size of the coil may be variously changed by a person skilled in the art.

종래에는 앞서 설명한 바와 같이 전극 주변에 배치되는 구조물의 종류, 형상, 위치 등을 변경하여 챔버 내의 전자기장을 제어하였다. 그러나 이러한 방식은 제어 영역에 한계가 있으며, 하이 파워 프로세스(High Power Process) 운영시 RF 경로(RF Path) 왜곡 및 커플링(Coupling)에 의한 전력 손실 등 사이드 이펙트(Side Effect)가 유발될 수 있다.Conventionally, as described above, the electromagnetic field in the chamber was controlled by changing the type, shape, location, etc. of structures disposed around the electrode. However, this method has a limitation in the control area, and side effects such as RF path distortion and power loss due to coupling may be induced during high power process operation. .

본 실시예에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 전극 주변에 자성체를 배치하여 챔버 내의 전자기장을 제어하는 것을 특징으로 한다. 이하에서는 이에 대해 상세하게 설명하기로 한다.In this embodiment, in order to solve the above problems, the electromagnetic field in the chamber is controlled by disposing a magnetic material around the electrode. Hereinafter, this will be described in detail.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이하 설명은 도 3을 참조한다.3 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The following description refers to FIG. 3 .

제1 자성체(310)는 상부 전극 상에 배치될 수 있다. 제1 자성체(310)는 기판 처리 장치(100)가 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성하는 경우, 안테나 유닛(193) 상에 배치될 수 있으며, 기판 처리 장치(100)가 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성하는 경우, 샤워 헤드 유닛(140) 상에 배치될 수 있다.The first magnetic material 310 may be disposed on the upper electrode. The first magnetic material 310 may be disposed on the antenna unit 193 when the substrate processing apparatus 100 generates plasma using an inductively coupled plasma (ICP) method, and the substrate processing apparatus 100 is capacitively (CCP). In the case of generating plasma by a coupled plasma method, it may be disposed on the shower head unit 140 .

제1 자성체(310)는 상부 전극 상에 배치되는 경우, 상부 전극의 중심 영역에 설치될 수 있다. 제1 자성체(310)는 이와 같이 형성됨으로써, 하부 전극에 형성되는 쉬스(Sheath)를 확장(Expansion)시켜, 센터 핫 스팟(Center Hot Spot) 현상을 완화시키는 효과를 얻을 수 있다.When the first magnetic material 310 is disposed on the upper electrode, it may be installed in a central region of the upper electrode. As the first magnetic material 310 is formed in this way, it is possible to obtain an effect of alleviating a center hot spot phenomenon by expanding a sheath formed on the lower electrode.

제1 자성체(310)는 상부 전극의 중심 영역에 링(Ring) 형상으로 설치될 수 있다. 이때, 제1 자성체(310)는 도 4에 도시된 바와 같이 S극 극성을 가지는 물질(330)이 N극 극성을 가지는 물질(340)의 상부에 배치되도록 설치될 수 있다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제1 자성체의 극성 배열을 설명하기 위한 제1 예시도이다.The first magnetic material 310 may be installed in a ring shape in the central region of the upper electrode. In this case, the first magnetic material 310 may be installed such that the material 330 having the S pole polarity is disposed on the material 340 having the N pole polarity, as shown in FIG. 4 . 4 is a first exemplary view for explaining the polarity arrangement of a first magnetic material constituting a substrate processing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 자성체(310)는 도 5에 도시된 바와 같이 S극 극성을 가지는 물질(330)이 N극 극성을 가지는 물질(340)의 외측에 배치되도록 설치되는 것도 가능하다. 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제1 자성체의 극성 배열을 설명하기 위한 제2 예시도이다.However, the present embodiment is not limited thereto. As shown in FIG. 5 , the first magnetic body 310 may be installed such that the material 330 having the S pole polarity is disposed outside the material 340 having the N pole polarity. 5 is a second exemplary view for explaining the polarity arrangement of a first magnetic material constituting a substrate processing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.

한편, 본 실시예에서 제1 자성체(310)는 도 6에 도시된 바와 같이 S극 극성을 가지는 물질(330)과 N극 극성을 가지는 물질(340)이 교대로 외측에 배치되도록 설치되는 것도 가능하다. 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제1 자성체의 극성 배열을 설명하기 위한 제3 예시도이다.Meanwhile, in the present embodiment, the first magnetic material 310 may be installed such that the material 330 having the S polarity and the material 340 having the N pole polarity are alternately arranged outside as shown in FIG. 6 . do. 6 is a third exemplary view for explaining the polarity arrangement of the first magnetic material constituting the substrate processing apparatus according to various embodiments of the present disclosure.

한편, 제1 자성체(310)는 상부 전극의 중심 영역에 원기둥 형상으로 설치되는 것도 가능하다.Meanwhile, the first magnetic body 310 may be installed in a cylindrical shape in the central region of the upper electrode.

다시 도 3을 참조하여 설명한다.It will be described again with reference to FIG. 3 .

제1 자성체(310)는 영구 자석(Permanent Magnet) 및 전자석(Electro Magnet) 중 어느 하나의 자석을 포함하여 구성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 자성체(310)는 영구 자석 및 전자석 모두를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.The first magnetic body 310 may include any one of a permanent magnet and an electromagnet. However, the present embodiment is not limited thereto. The first magnetic body 310 may be configured to include both a permanent magnet and an electromagnet.

제2 자성체(320)는 하부 전극의 하부에 배치될 수 있다. 제1 자성체(310)는 예를 들어, 정전 척(122)의 하부에 배치될 수 있다. 도 3에서, RF 로드(RF Rod; 350)는 정전 척(122)에 전원을 공급하는 것으로서, 도 1 및 도 2의 제2 전송 선로(134)에 대응하는 개념이다.The second magnetic material 320 may be disposed under the lower electrode. The first magnetic material 310 may be disposed under the electrostatic chuck 122 , for example. In FIG. 3 , an RF rod 350 supplies power to the electrostatic chuck 122 and corresponds to the second transmission line 134 of FIGS. 1 and 2 .

제2 자성체(320)는 하부 전극의 하부에 배치되는 경우, 하부 전극의 외곽 영역에 설치될 수 있다. 제2 자성체(320)는 이와 같이 형성됨으로써, 낮은 주파수 높은 전력(Low Frequency High Power) 활용에 따른 에지 이펙트(Edge Effect)를 제어할 수 있으며, 이에 따라 에지 E-필드(Edge E-Field)를 완화시키는 효과를 얻을 수 있다.When the second magnetic material 320 is disposed under the lower electrode, it may be installed in an outer region of the lower electrode. As the second magnetic material 320 is formed in this way, it is possible to control the edge effect according to the use of the low frequency high power, and accordingly, the edge E-field A mitigating effect can be obtained.

제2 자성체(320)는 제1 자성체(310)와 마찬가지로 하부 전극의 하부에 링 형상으로 설치될 수 있다. 이때, 제2 자성체(320)는 도 4에 도시된 바와 같이 S극 극성을 가지는 물질(330)이 N극 극성을 가지는 물질(340)의 상부에 배치되도록 설치될 수 있다.Like the first magnetic body 310 , the second magnetic body 320 may be installed under the lower electrode in a ring shape. In this case, the second magnetic material 320 may be installed such that the material 330 having the S pole polarity is disposed on the material 340 having the N pole polarity, as shown in FIG. 4 .

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 자성체(320)는 도 5에 도시된 바와 같이 S극 극성을 가지는 물질(330)이 N극 극성을 가지는 물질(340)의 외측에 배치되도록 설치되는 것도 가능하다. 한편, 본 실시예에서 제2 자성체(320)는 도 6에 도시된 바와 같이 S극 극성을 가지는 물질(330)과 N극 극성을 가지는 물질(340)이 교대로 외측에 배치되도록 설치되는 것도 가능하다.However, the present embodiment is not limited thereto. As shown in FIG. 5 , the second magnetic body 320 may be installed such that the material 330 having the S pole polarity is disposed outside the material 340 having the N pole polarity. Meanwhile, in the present embodiment, the second magnetic material 320 may be installed such that the material 330 having the S pole polarity and the material 340 having the N pole polarity are alternately arranged outside as shown in FIG. 6 . do.

한편, 제2 자성체(320)도 제1 자성체(310)와 마찬가지로 원기둥 형상으로 형성될 수도 있다.Meanwhile, the second magnetic body 320 may also be formed in a cylindrical shape like the first magnetic body 310 .

다시 도 3을 참조하여 설명한다.It will be described again with reference to FIG. 3 .

제2 자성체(320)는 제1 자성체(310)와 마찬가지로 영구 자석(Permanent Magnet) 및 전자석(Electro Magnet) 중 어느 하나의 자석을 포함하여 구성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 자성체(310)는 영구 자석 및 전자석 모두를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.Like the first magnetic body 310 , the second magnetic body 320 may include any one of a permanent magnet and an electromagnet. However, the present embodiment is not limited thereto. The first magnetic body 310 may be configured to include both a permanent magnet and an electromagnet.

한편, 본 실시예에서는 정전 척(122)의 측면에 배치되는 구조물 내에 EBIC(Edge Block Impedance Control; 360))를 추가로 설치하는 것도 가능하다. EBIC(360)는 전극 역할을 하는 것으로서, 금속 성분을 소재로 하여 금속 전극으로 형성될 수 있다. 링 어셈블리(123) 내에 EBIC(360)가 설치되면, 에지 영역에서의 전기장을 제어할 수 있으며, 이에 따라 에지(Edge) 영역의 식각(Etch) 비대칭 및 균일도를 제어할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, it is also possible to additionally install an Edge Block Impedance Control (EBIC) 360 in a structure disposed on a side surface of the electrostatic chuck 122 . The EBIC 360 serves as an electrode, and may be formed of a metal electrode using a metal component as a material. When the EBIC 360 is installed in the ring assembly 123 , the electric field in the edge region can be controlled, and thus, the etch asymmetry and uniformity of the edge region can be controlled.

기판 처리 장치(100)는 이상 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)를 포함함으로써, 하우징(110)의 내부에서 발생되는 플라즈마를 제어할 수 있으며, 이에 따라 영역별 전자기장(Electro Magnetic Field)을 제어할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 이를 통해 하우징(110)의 내부에서 식각 균일도(Etch Uniformity)를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.The substrate processing apparatus 100 includes the first magnetic material 310 and the second magnetic material 320 described above with reference to FIGS. 3 to 6 , thereby controlling plasma generated inside the housing 110, Accordingly, it is possible to control the electromagnetic field for each area. Through this, the substrate processing apparatus 100 may obtain an effect of improving the etch uniformity inside the housing 110 .

자속선(Magnetic Flux Line)을 따라 차지된 파티클(Charged Particle)은 선회(Gyration)하기 때문에 플라즈마 봉입(Plasma Confinement)을 통해 상대적으로 에칭 레이트(Etch Rate)가 강한 영역을 완화시킬 수 있으며, 방향성 강화 및 밀도 증가를 통해 에칭 레이트를 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.Because the charged particles along the magnetic flux line rotate (gyration), it is possible to relieve a region with a relatively strong etching rate through plasma confinement, and the directionality is strengthened. and an effect of improving an etching rate through an increase in density may also be obtained.

기판 처리 장치(100)는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 상부 전극의 상부 중심 영역에 배치되는 제1 자성체(310) 및 하부 전극의 하부 외곽 영역에 배치되는 제2 자성체(320)를 포함하여 구성될 수 있다.As described with reference to FIG. 3 , the substrate processing apparatus 100 includes a first magnetic material 310 disposed in an upper central region of the upper electrode and a second magnetic material 320 disposed in a lower outer region of the lower electrode. can be

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 자성체(310)는 상부 전극의 상부 외곽 영역에 배치되고, 제2 자성체(320)는 하부 전극의 하부 중심 영역에 배치되는 것도 가능하다. 즉, 본 실시예에서는 기판 처리 장치(100)가 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)를 포함하는 경우, 하우징(110) 내 전반에 걸쳐 플라즈마를 제어하기 위해, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)가 서로 다른 영역에 배치될 수 있으면 족하다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.However, the present embodiment is not limited thereto. As shown in FIG. 7 , the first magnetic body 310 may be disposed in an upper outer region of the upper electrode, and the second magnetic body 320 may be disposed in a lower central region of the lower electrode. That is, in the present embodiment, when the substrate processing apparatus 100 includes the first magnetic material 310 and the second magnetic material 320 , in order to control plasma throughout the housing 110 , the first magnetic material 310 . ) and the second magnetic body 320 may be disposed in different regions. 7 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.

한편, 기판 처리 장치(100)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320) 중 어느 하나만 구비하는 것도 가능하다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.Meanwhile, the substrate processing apparatus 100 may include only one of the first magnetic material 310 and the second magnetic material 320 as shown in FIGS. 8 and 9 . 8 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an internal structure of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. to be.

한편, 기판 처리 장치(100)가 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)를 모두 구비하는 경우, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)는 동시에 제어될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)는 개별 제어되는 것도 가능하다.Meanwhile, when the substrate processing apparatus 100 includes both the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 , the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 may be simultaneously controlled. However, the present embodiment is not limited thereto. The first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 may be individually controlled.

한편, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)의 형태 및 극성은 요구되는 B 필드(B-Field) 형태에 맞게 선택될 수 있다. 이때, 유도되는 B 필드의 왜곡 및 주변 구조물, 메탈 파티클(Metal Particle) 등의 영향을 최소화하기 위해, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)는 절연 커버(미도시)에 의해 보호될 수 있다.Meanwhile, the shape and polarity of the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 may be selected according to a required B-Field shape. At this time, in order to minimize the distortion of the induced B field and the influence of surrounding structures, metal particles, etc., the first magnetic material 310 and the second magnetic material 320 are to be protected by an insulating cover (not shown). can

한편, 국부적이고 미세한 제어를 통해 에칭 레이트를 개선하기 위해서는, 식각이 진행되는 기판(W)의 표면에서의 필드 강도(Field Strength)가 100 Gauss 미만 수준으로 유도되어야 한다. 본 실시예에서는 이와 같이 낮은 필드 강도가 유도될 수 있도록 기판(W)과 자성체(제1 자성체(310) 및/또는 제2 자성체(320)) 간 거리에 따라 자성체의 강도를 선택적으로 조절할 수 있다.On the other hand, in order to improve the etching rate through local and fine control, the field strength at the surface of the substrate W on which etching is performed should be induced to a level of less than 100 Gauss. In this embodiment, the strength of the magnetic material may be selectively adjusted according to the distance between the substrate W and the magnetic material (the first magnetic material 310 and/or the second magnetic material 320) so that such a low field strength can be induced. .

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)는 영구 자석 및 전자석 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. Magnet의 장착 및 타 구조물의 영향성을 용이하게 하려는 경우, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)는 영구 자석을 이용할 수 있으며, 미세한 필드 강도를 제어하려는 경우, 제1 자성체(310) 및 제2 자성체(320)는 전자석을 이용할 수 있다.Meanwhile, as described above, the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 may include at least one of a permanent magnet and an electromagnet. In order to facilitate the mounting of the magnet and the influence of other structures, the first magnetic body 310 and the second magnetic body 320 may use a permanent magnet, and in the case of controlling the fine field strength, the first magnetic body 310 And the second magnetic body 320 may use an electromagnet.

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.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

100: 기판 처리 장치 110: 하우징
120: 기판 지지 유닛 122: 정전 척
123: 링 어셈블리 123a: 포커스 링
123b: 절연체 링 130: 플라즈마 생성 유닛
140: 샤워 헤드 유닛 160: 제2 가스 공급 유닛
190: 상부 모듈 193: 안테나 유닛
310: 제1 자성체 320: 제2 자성체
330: S극 극성을 가지는 물질 340: N극 극성을 가지는 물질
350: RF 로드 360: EBIC100: substrate processing apparatus 110: housing
120: substrate support unit 122: electrostatic chuck
123: ring assembly 123a: focus ring
123b: insulator ring 130: plasma generating unit
140: shower head unit 160: second gas supply unit
190: upper module 193: antenna unit
310: first magnetic material 320: second magnetic material
330: a material having an S pole polarity 340: a material having an N pole polarity
350: RF load 360: EBIC

Claims (10)

기판을 지지하는 정전 척;
상기 정전 척의 상부에 배치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드 유닛; 및
상기 샤워 헤드 유닛의 상부에 배치되며, 상기 기판 및 상기 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제1 자성체를 포함하는 기판 처리 장치.an electrostatic chuck for supporting the substrate;
a shower head unit disposed on the electrostatic chuck and supplying a process gas for processing the substrate; and
and a first magnetic material disposed above the shower head unit and configured to control an electromagnetic field in a space between the substrate and the shower head unit. 제 1 항에 있어서,
상기 정전 척의 하부에 배치되며, 상기 기판 및 상기 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제2 자성체를 더 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
and a second magnetic material disposed under the electrostatic chuck and configured to control an electromagnetic field in a space between the substrate and the shower head unit. 제 2 항에 있어서,
상기 제1 자성체는 센터 영역 및 상기 센터 영역의 외측에 위치하는 에지 영역 중 어느 하나의 영역에 배치되며,
상기 제2 자성체는 상기 센터 영역 및 상기 에지 영역 중 다른 하나의 영역에 배치되는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
The first magnetic body is disposed in any one of a center region and an edge region located outside the center region,
The second magnetic body is disposed in the other one of the center region and the edge region. 제 2 항에 있어서,
상기 제1 자성체 및 상기 제2 자성체는 동시 제어되거나, 개별 제어되는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
The first magnetic body and the second magnetic body are simultaneously controlled or individually controlled. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 자성체는,
S극 극성을 가지는 제1 물질; 및
N극 극성을 가지는 제2 물질을 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The first magnetic body,
a first material having an S pole polarity; and
A substrate processing apparatus comprising a second material having an N-pole polarity. 제 5 항에 있어서,
상기 제1 물질은 상기 제2 물질의 상부에 배치되거나, 상기 제2 물질의 외측에 배치되거나, 또는 상기 제2 물질과 교대로 외측에 배치되는 기판 처리 장치.6. The method of claim 5,
The first material is disposed on the second material, the outside of the second material, or the substrate processing apparatus is disposed on the outside alternately with the second material. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 자성체는 영구 자석 및 전자석 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The first magnetic body includes at least one of a permanent magnet and an electromagnet. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 자성체는 표면을 외부로부터 보호하는 절연 커버를 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The first magnetic material substrate processing apparatus including an insulating cover for protecting the surface from the outside. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 자성체는 상기 기판과의 거리에 따라 강도가 조절되는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
A substrate processing apparatus in which the strength of the first magnetic material is adjusted according to a distance from the substrate. 기판을 지지하는 정전 척;
상기 정전 척의 상부에 배치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드 유닛; 및
상기 정전 척의 하부에 배치되며, 상기 기판 및 상기 샤워 헤드 유닛 사이의 공간에 대한 전자기장을 제어하는 제2 자성체를 더 포함하는 기판 처리 장치.an electrostatic chuck for supporting the substrate;
a shower head unit disposed on the electrostatic chuck and supplying a process gas for processing the substrate; and
and a second magnetic material disposed under the electrostatic chuck and configured to control an electromagnetic field in a space between the substrate and the shower head unit.
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