KR20220095727A

KR20220095727A - Substrate treating apparatus and method of operating the same

Info

Publication number: KR20220095727A
Application number: KR1020200187517A
Authority: KR
Inventors: 김동훈; 엄영제; 노명섭; 이성길; 이지환; 오동섭; 구준택
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-07

Abstract

Provided in the present invention is a substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus according to one embodiment comprises: a process chamber having an inner space; a support member for supporting a substrate in the inner space; a processing gas supply unit for supplying processing gas into the inner space; a plasma source for exciting the processing gas into a plasma state by transferring energy to the inner space; and an exhaust unit connected to the process chamber and configured to exhaust the atmosphere of the inner space. The exhaust unit includes: a first exhaust line connected to the process chamber; a first pressure reducing pump connected to the first exhaust line and configured to depressurize the inner space through the first exhaust line; and a first decomposition gas supply line connected to the first exhaust line and configured to supply decomposition gas to the first exhaust line. According to the present invention, the apparatus for processing a substrate is capable of improving the efficiency of processing substrates.

Description

Substrate processing apparatus and method of operating the same

본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 운용하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 이를 운용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method of operating the same, and more particularly, to an apparatus for processing a substrate using plasma and a method of operating the same.

기판의 처리 공정에는 플라즈마가 이용될 수 있다. 예를 들어, 식각, 증착 또는 드라이 클리닝 공정에 플라즈마가 사용될 수 있다. 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 플라즈마를 이용한 식각(Etching), 드라이 크리닝(Dry cleaning) 또는 애싱(Ashing) 공정은 플라즈마에 포함된 이온 또는 라디칼 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.Plasma may be used for processing the substrate. For example, plasma may be used for etching, deposition, or dry cleaning processes. Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, and the plasma is generated by a very high temperature, a strong electric field, or a high frequency electromagnetic field (RF Electromagnetic Fields). An etching, dry cleaning, or ashing process using plasma is performed when ions or radical particles included in plasma collide with a substrate.

일반적으로 플라즈마 처리 공정은 챔버 내에 공정 가스를 공급하고, 공급된 공정 가스를 플라즈마로 여기시켜 기판을 처리한다. 이러한 챔버의 내부 공간은 배기 어셈블리에 의해 배기되어 진공 분위기를 유지한다. 일 예에 있어서, 공정 가스의 주요 구성 물질인 할로겐화수소(hydrogen halide)와 암모니아(ammonia)에서 유래되는 부산물은 배기 어셈블리의 배기 경로에 퇴적되어 의하여 배기 경로를 막는 현상을 발생시킨다. In general, a plasma processing process supplies a process gas into a chamber, and processes the substrate by exciting the supplied process gas into plasma. The interior space of this chamber is evacuated by an exhaust assembly to maintain a vacuum atmosphere. In one example, by-products derived from hydrogen halide and ammonia, which are major constituents of the process gas, are deposited in the exhaust path of the exhaust assembly to block the exhaust path.

본 발명은 기판 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of improving substrate processing efficiency.

본 발명은 배기 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of improving exhaust efficiency.

본 발명은 화학적인 방법으로 배기 라인의 부산물 퇴적을 방지하면서도 공정결과에 영향을 주는 것을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of preventing the deposition of by-products in an exhaust line by a chemical method and suppressing an influence on the process result.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 내부 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 지지 부재와; 상기 내부 공간으로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과; 상기 내부 공간에 에너지를 전달하여 상기 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스와; 상기 공정 챔버에 연결되어 상기 내부 공간의 분위기를 배기하는 배기 유닛을 포함하되, 상기 배기 유닛은, 상기 공정 챔버와 연결되는 제1 배기 라인과; 상기 제1 배기 라인에 연결되어 상기 제1 배기 라인을 통해 상기 내부 공간을 감압하는 제1 감압 펌프와; 상기 제1 배기 라인에 연결되어 상기 제1 배기 라인으로 분해용 가스를 공급하는 제1 분해용 가스 공급 라인을 포함한다.The present invention provides an apparatus for processing a substrate. In an embodiment, a substrate processing apparatus includes: a process chamber having an internal space; a support member for supporting the substrate in the inner space; a processing gas supply unit supplying processing gas to the inner space; a plasma source transmitting energy to the inner space to excite the processing gas into a plasma state; an exhaust unit connected to the process chamber to exhaust an atmosphere of the internal space, the exhaust unit comprising: a first exhaust line connected to the process chamber; a first pressure reducing pump connected to the first exhaust line to depressurize the internal space through the first exhaust line; and a first decomposition gas supply line connected to the first exhaust line to supply decomposition gas to the first exhaust line.

일 실시 예에 있어서, 상기 처리 가스는 불소 함유 가스를 포함할 수 있다.In an embodiment, the processing gas may include a fluorine-containing gas.

일 실시 예에 있어서, 상기 분해용 가스는 기화된 물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the decomposition gas may include vaporized water.

일 실시 예에 있어서, 상기 분해용 가스는 불활성 가스를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the decomposition gas may further include an inert gas.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 배기 라인에서 상기 제1 감압 펌프가 제공된 상류에는 제1 개폐 밸브가 제공되고, 상기 제1 분해용 가스 공급 라인은 상기 제1 배기 라인에서 상기 제1 개폐 밸브의 하류 및 상기 제1 감압 펌프의 상류에 연결될 수 있다.In an embodiment, a first on-off valve is provided upstream from the first exhaust line to which the first pressure reducing pump is provided, and the first decomposition gas supply line is the first on-off valve in the first exhaust line. It can be connected downstream and upstream of the first pressure reducing pump.

일 실시 예에 있어서, 상기 공정 챔버의 하부에서 상기 공정 챔버의 중심축과 일치되는 위치에 제공되는 제1 배기 포트와; 상기 공정 챔버의 하부에서 상기 제1 배기 포트의 주변에 제공되는 제2 배기 포트를 더 포함하고, 상기 제1 배기 라인은 제1 배기 포트와 연결되게 제공되고, 상기 제2 배기 포트에 연결되는 제2 배기 라인과; 상기 제2 배기 라인을 통해 상기 내부 공간을 감압하는 제2 감압 펌프를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the first exhaust port provided at a position coincident with the central axis of the process chamber in the lower portion of the process chamber; A second exhaust port provided in the lower portion of the process chamber around the first exhaust port, wherein the first exhaust line is provided to be connected to the first exhaust port, and a second exhaust port connected to the second exhaust port 2 exhaust lines; A second pressure reducing pump for decompressing the internal space through the second exhaust line may be further included.

일 실시 예에 있어서, 상기 제2 배기 라인에 연결되어 상기 제2 배기 라인으로 상기 분해용 가스를 공급하는 제2 분해용 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, a second decomposition gas supply line connected to the second exhaust line to supply the decomposition gas to the second exhaust line may be further included.

일 실시 예에 있어서, 상기 제2 배기 라인에서 상기 제2 감압 펌프가 제공된 상류에는 제2 개폐 밸브가 제공되고, 상기 제2 분해용 가스 공급 라인은 상기 제2 배기 라인에서 상기 제2 개폐 밸브의 하류 및 상기 제2 감압 펌프의 상류에 연결될 수 있다.In one embodiment, a second on-off valve is provided upstream from the second exhaust line to which the second pressure reducing pump is provided, and the second decomposition gas supply line is the second on-off valve in the second exhaust line. It can be connected downstream and upstream of the second pressure reducing pump.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 감압 펌프는 상기 내부 공간을 제1 진공압으로 제어하고, 상기 제2 감압 펌프는 상기 제1 감압 펌프와의 조합으로 상기 내부 공간을 상기 제1 진공압보다 낮은 제2 진공압으로 제어할 수 있다.In an embodiment, the first pressure reducing pump controls the inner space to a first vacuum pressure, and the second pressure reducing pump lowers the inner space to a lower pressure than the first vacuum pressure in combination with the first pressure reduction pump. The second vacuum pressure can be controlled.

일 실시 예에 있어서, 상기 제2 감압 펌프는 제3 배기 라인과 연결되고, 상기 제3 배기 라인은 상기 제1 감압 펌프와 연결될 수 있다.In an embodiment, the second pressure reduction pump may be connected to a third exhaust line, and the third exhaust line may be connected to the first pressure reduction pump.

일 실시 예에 있어서, 상기 처리 공간에서는 상기 처리 가스를 이용하여 기판을 처리함에 따라, 할로겐화암모늄(ammonium halide)을 포함하는 공정 부산물이 발생하고, 상기 공정 부산물은 상기 배기 유닛에 의해 배기될 수 있다.In an embodiment, as the substrate is processed using the processing gas in the processing space, a process by-product including ammonium halide may be generated, and the process by-product may be exhausted by the exhaust unit. .

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 분해용 가스 공급 라인에 설치된 제3 개폐 밸브와, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 제3 개폐 밸브가 폐쇄하도록 제어한 상태에서 기판 처리 공정을 수행하고, 상기 플라즈마 소스의 작동이 중단되고, 상기 제1 감압 펌프가 작동되는 상태에서 상기 제3 개폐 밸브를 개방 상태로 제어할 수 있다.In one embodiment, a third on-off valve installed in the first decomposition gas supply line and a controller further include, wherein the controller performs the substrate processing process in a state in which the third on-off valve is controlled to close, , while the plasma source is stopped and the first pressure reducing pump is operating, the third on-off valve may be controlled to an open state.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 감압 펌프의 작동에 의해, 상기 제1 배기 라인에 의한 배기 경로의 압력은 100mTorr 내지 300mTorr의 압력으로 유지될 수 있다.In an embodiment, by the operation of the first pressure reducing pump, the pressure of the exhaust path by the first exhaust line may be maintained at a pressure of 100 mTorr to 300 mTorr.

본 발명은 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 운용 방법을 제공한다. 일 실시 에에 있어서, 기판 처리 장치의 운용 방법은, 상기 분해용 가스가 공급되지 않는 상태에서 상기 기판에 대한 처리 공정을 수행하고, 상기 플라즈마 소스의 작동이 중단되고, 상기 제1 감압 펌프가 작동되는 상태에서 상기 분해용 가스를 공급할 수 있다.The present invention provides a method of operating a substrate processing apparatus according to an embodiment. In one embodiment, in the method of operating the substrate processing apparatus, the processing process is performed on the substrate in a state in which the decomposition gas is not supplied, the operation of the plasma source is stopped, and the first pressure reducing pump is operated. In this state, the decomposition gas may be supplied.

본 발명의 다른 관점에 따른 실시 예의 기판을 처리하는 장치에 있어서, 내부 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 지지 부재와; 상기 내부 공간으로 불소 함유 가스를 포함하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 유닛과; 상기 내부 공간에 에너지를 전달하여 상기 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스와; 상기 공정 챔버의 하부에서 상기 공정 챔버의 중심축과 일치되는 위치에 제공되는 제1 배기 포트와; 상기 공정 챔버의 하부에서 상기 제1 배기 포트의 주변에 제공되는 제2 배기 포트를 더 포함하고, 상기 제1 배기 포트 및 상기 제2 배기 포트에 연결되어 상기 내부 공간의 분위기를 배기하는 배기 유닛을 포함하되, 상기 배기 유닛은, 상기 제1 배기 포트와 연결되는 제1 배기 라인과; 상기 제1 배기 라인에 연결되어 상기 제1 배기 라인을 통해 상기 내부 공간을 감압하는 제1 감압 펌프와; 상기 제1 배기 라인에서 상기 제1 감압 펌프가 제공된 상류에 제공된 제1 개폐 밸브와; 상기 제2 배기 포트에 연결되는 제2 배기 라인과; 상기 제2 배기 라인을 통해 상기 내부 공간을 감압하는 제2 감압 펌프와; 상기 제2 배기 라인에서 상기 제2 감압 펌프가 제공된 상류에 제공된 제2 개폐 밸브와; 상기 제1 배기 라인에서 상기 제1 개폐 밸브의 하류 및 상기 제1 감압 펌프의 상류에 연결되어 상기 제1 배기 라인으로 기화된 물과 불활성 가스를 포함하는 분해용 가스를 공급하는 제1 분해용 가스 공급 라인과; 상기 제2 배기 라인에서 상기 제2 개폐 밸브의 하류 및 상기 제2 감압 펌프의 상류에 연결되어 상기 제2 배기 라인으로 상기 분해용 가스를 공급하는 제2 분해용 가스 공급 라인과; 상기 제2 감압 펌프와 상기 제1 감압 펌프를 연결하는 제3 배기 라인을 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing a substrate according to an embodiment, comprising: a process chamber having an internal space; a support member for supporting the substrate in the inner space; a processing gas supply unit supplying a processing gas containing a fluorine-containing gas to the inner space; a plasma source transmitting energy to the inner space to excite the processing gas into a plasma state; a first exhaust port provided at a position coincident with a central axis of the process chamber under the process chamber; An exhaust unit further comprising a second exhaust port provided around the first exhaust port in the lower portion of the process chamber, and connected to the first exhaust port and the second exhaust port to exhaust the atmosphere of the internal space The exhaust unit comprising: a first exhaust line connected to the first exhaust port; a first pressure reducing pump connected to the first exhaust line to depressurize the internal space through the first exhaust line; a first on-off valve provided upstream from the first exhaust line to which the first pressure reducing pump is provided; a second exhaust line connected to the second exhaust port; a second pressure reducing pump for depressurizing the internal space through the second exhaust line; a second on-off valve provided upstream from the second exhaust line to which the second pressure reducing pump is provided; A first decomposition gas connected to a downstream of the first on-off valve and an upstream of the first pressure reducing pump in the first exhaust line to supply a decomposition gas containing vaporized water and an inert gas to the first exhaust line supply line; a second decomposition gas supply line connected downstream of the second on-off valve and upstream of the second pressure reducing pump in the second exhaust line to supply the decomposition gas to the second exhaust line; and a third exhaust line connecting the second pressure reducing pump and the first pressure reducing pump.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, substrate processing efficiency can be improved.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, exhaust efficiency can be improved.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 화학적인 방법으로 배기 라인의 부산물 퇴적을 방지하면서도 공정결과에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to suppress the effect on the process result while preventing the deposition of by-products in the exhaust line by a chemical method.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이루는 구성들의 상관 관계를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 간략히 도시한 단면도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a correlation between components constituting a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다."Including" a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. Specifically, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification is present, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof does not preclude the possibility of addition.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as meanings consistent with the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they are not to be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. .

본 실시예에서는 챔버 내에서 플라즈마를 이용하여 기판에 대해 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기판을 처리하는 드라이 클리닝, 애싱, 증착 공정과 같은 다른 종류의 공정을 수행하는 장치에 제공될 수 있다. 나아가 가스를 배기하는 공정을 수행하는 장치에 제공될 수 있다.In this embodiment, a substrate processing apparatus that performs an etching process on a substrate using plasma in a chamber will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and may be provided to an apparatus for performing other types of processes such as dry cleaning, ashing, and deposition processes for treating a substrate. Furthermore, it may be provided to an apparatus for performing a process of evacuating gas.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 2 .

기판 처리 장치(1000)는 공정 챔버(100), 플라즈마 소스(150), 지지 부재(200), 가스 공급 유닛(300), 배기 배플(500), 그리고 배기 유닛(600)을 포함한다.The substrate processing apparatus 1000 includes a process chamber 100 , a plasma source 150 , a support member 200 , a gas supply unit 300 , an exhaust baffle 500 , and an exhaust unit 600 .

공정 챔버(100)는 내부 공간을 가진다. 그 중 처리 공간(102)은 내부에 기판(W)이 처리되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 원형의 통 형상으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)의 일측벽에는 개구(130)가 형성된다. 개구(130)는 기판(W)이 반출입 가능한 출입구로 제공된다. 개구(130)는 도어(140)에 의해 개폐 가능하다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기 포트(170)가 설치된다. 배기 포트(170)는 처리 공간(102)에 발생된 부산물이 공정 챔버(100)의 외부로 배출되는 배출구로 기능한다. 배기 포트(170)에는 제1 배기 포트(171)와 제2 배기 포트(172)가 제공될 수 있다. 제1 배기 포트(171)는 공정 챔버(100)의 중심축과 일치되게 위치될 수 있다. 제2 배기 포트(172)는 제1 배기 포트(171)의 주변에 형성될 수 있다.The process chamber 100 has an internal space. Among them, the processing space 102 provides a space in which the substrate W is processed. The process chamber 100 is provided in a circular cylindrical shape. The process chamber 100 is provided with a metal material. For example, the process chamber 100 may be made of an aluminum material. An opening 130 is formed in one sidewall of the process chamber 100 . The opening 130 is provided as an entrance through which the substrate W can be carried in and out. The opening 130 can be opened and closed by the door 140 . An exhaust port 170 is installed on the bottom surface of the process chamber 100 . The exhaust port 170 functions as an outlet through which by-products generated in the processing space 102 are discharged to the outside of the process chamber 100 . The exhaust port 170 may be provided with a first exhaust port 171 and a second exhaust port 172 . The first exhaust port 171 may be positioned to coincide with the central axis of the process chamber 100 . The second exhaust port 172 may be formed around the first exhaust port 171 .

지지 부재(200)는 처리 공간(102)에 제공되어 기판(W)을 지지한다. 지지 부재(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척으로 제공될 수 있다. The support member 200 is provided in the processing space 102 to support the substrate W. The support member 200 may be provided as an electrostatic chuck for supporting the substrate W using an electrostatic force.

일 실시 예에 있어서, 지지 부재(200)는 유전판(210), 포커스 링(250) 그리고 베이스(230)를 포함한다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판(210)의 내부에는 정전 전극(212)이 설치된다. 정전 전극(212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 전원(미도시)은 직류 전원일 수 있다. 정전 전극(212)은 인가된 전력으로부터 기판(W)이 유전판(210)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다. 유전판(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(214)가 설치된다. 히터(214)는 정전 전극(212)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 예컨대, 유전판(210)은 세라믹 재질로 제공될 수 있다. In an embodiment, the support member 200 includes a dielectric plate 210 , a focus ring 250 , and a base 230 . A substrate W is directly placed on the upper surface of the dielectric plate 210 . The dielectric plate 210 is provided in a disk shape. The dielectric plate 210 may have a smaller radius than the substrate W. An electrostatic electrode 212 is installed inside the dielectric plate 210 . A power source (not shown) is connected to the electrostatic electrode 212 , and power is applied from a power source (not shown). The power source (not shown) may be a DC power source. The electrostatic electrode 212 provides an electrostatic force so that the substrate W is adsorbed to the dielectric plate 210 from the applied electric power. A heater 214 for heating the substrate W is installed inside the dielectric plate 210 . The heater 214 may be positioned below the electrostatic electrode 212 . The heater 214 may be provided as a spiral-shaped coil. For example, the dielectric plate 210 may be made of a ceramic material.

베이스(230)는 유전판(210)을 지지한다. 베이스(230)는 유전판(210)의 아래에 위치되며, 유전판(210)과 고정 결합된다. 베이스(230)의 상면은 그 중앙 영역이 가장 자리 영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(230)는 그 상면의 중앙 영역이 유전판(210)의 저면에 대응하는 면적을 가진다. 베이스(230)의 내부에는 냉각 유로(232)가 형성된다. 냉각 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 베이스(230)는 전기적으로 접지될 수 있다. 그러나 도시하지 않은 실시 에에 있어서, 베이스(230)에는 외부에 위치된 고주파 전원(미도시)과 연결될 수 있다. 베이스(230)는 금속 재질로 제공될 수 있다.The base 230 supports the dielectric plate 210 . The base 230 is positioned under the dielectric plate 210 and is fixedly coupled to the dielectric plate 210 . The upper surface of the base 230 has a stepped shape such that the central area thereof is higher than the edge area. The base 230 has an area in which the central region of the top surface corresponds to the bottom surface of the dielectric plate 210 . A cooling passage 232 is formed inside the base 230 . The cooling passage 232 is provided as a passage through which the cooling fluid circulates. The cooling passage 232 may be provided in a spiral shape inside the base 230 . The base 230 may be electrically grounded. However, in an embodiment not shown, the base 230 may be connected to a high-frequency power source (not shown) located outside. The base 230 may be made of a metal material.

포커스 링(250)은 유전판(210)과 기판(W)의 외주 주변을 감싸도록 제공된다. 포커스 링(250)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 일 실시 예에 있어서, 포커스 링(250)은 내부 링(252)과 외부 링(254)을 포함할 수 있다. 내부 링(252)의 내측 상부는 단차지게 형성되어, 단차진 부분에 기판(W)의 가장자리가 놓일 수 있다. 포커스 링(250)은 웨이퍼가 놓이는 정전척(ESC) 주변의 링으로서 에칭에 의한 파티클이 발생하지 않는 범위 내에서 제조가 되며, 실리콘산화막(SiO2), 실리콘단결정 또는 불화실리콘막(SiF) 등으로 이루어진다. 또한, 포커스 링(250)은 마모되는 경우에 교체될 수 있다. The focus ring 250 is provided to surround the periphery of the dielectric plate 210 and the outer periphery of the substrate W. The focus ring 250 concentrates the plasma to the substrate W. In one embodiment, the focus ring 250 may include an inner ring 252 and an outer ring 254 . The inner upper portion of the inner ring 252 is formed to be stepped, and the edge of the substrate W may be placed on the stepped portion. The focus ring 250 is a ring around the electrostatic chuck (ESC) on which the wafer is placed, and is manufactured within a range where particles due to etching do not occur, and is made of a silicon oxide film (SiO2), a silicon single crystal or a silicon fluoride film (SiF). is done Also, the focus ring 250 may be replaced when worn.

플라즈마 소스(150)는 용량 결합형 플라즈마 소스로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따른 플라즈마 소스(150)는 고주파 전원(151), 임피던스 매쳐(152), 상부 전극(153), 샤워헤드(154)를 포함한다.The plasma source 150 may be provided as a capacitively coupled plasma source. The plasma source 150 according to an embodiment includes a high frequency power source 151 , an impedance matcher 152 , an upper electrode 153 , and a showerhead 154 .

상부 전극(153)과 샤워헤드(154)는 서류 대향되게 배치되고, 상부 전극(153)이 샤워헤드(154)의 상부에 배치된다. 상부 전극(153)과 샤워헤드(154)의 사이에는 플라즈마 발생 공간(535)이 형성된다. 공정 챔버(100)의 내부 공간은 샤워헤드(154)에 의해 처리 공간(102)과 플라즈마 발생 공간(535)로 구획된다. 플라즈마 발생 공간(535)의 측면에는 절연체로 제공되는 측벽링(158)이 제공된다. 상부 전극(153)과 샤워헤드(154)와 측벽링(158)은 서로 조합되어 내부에 플라즈마 발생 공간(535)을 형성하는 플라즈마 챔버를 이룬다. The upper electrode 153 and the showerhead 154 are disposed to face each other, and the upper electrode 153 is disposed on the showerhead 154 . A plasma generating space 535 is formed between the upper electrode 153 and the showerhead 154 . An inner space of the process chamber 100 is divided into a processing space 102 and a plasma generating space 535 by a showerhead 154 . A side wall ring 158 provided as an insulator is provided on the side of the plasma generating space 535 . The upper electrode 153 , the showerhead 154 , and the sidewall ring 158 are combined with each other to form a plasma chamber forming a plasma generating space 535 therein.

플라즈마 발생 공간(535)은 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급부(340)와 연결된다. 제1 처리 가스 공급부(340)는 제1 가스 공급원(311), 제1 가스 공급 라인(312)을 포함하고, 제1 가스 공급 라인(312)에는 유량 조절 부재(313, 314)와 가열 부재(315)가 제공될 수 있다. 제1 가스 공급원(311)은 제1 가스를 저장한다. 제1 가스는 불소 성분 함유 가스이다. 일 실시 예에 있어서, 제1 가스는 NF₃일 수 있다. The plasma generating space 535 is connected to the first processing gas supply unit 340 supplying the first processing gas. The first processing gas supply unit 340 includes a first gas supply source 311 and a first gas supply line 312 , and the first gas supply line 312 includes flow rate control members 313 and 314 and a heating member ( 315) may be provided. The first gas supply source 311 stores the first gas. The first gas is a fluorine component-containing gas. In an embodiment, the first gas may be NF ₃ .

제1 가스 공급 라인(312)은 제1 가스 공급원(311)과 공정 챔버(100)의 사이를 연결하는 유체 통로로 제공된다. 제1 가스 공급 라인(312)은 제1 가스 공급원(311)에 저장된 제1 가스를 공정 챔버(100)의 내부 공간으로 공급한다. 구체적으로 제1 가스 공급 라인(312)은 플라즈마 발생 공간(535)으로 제1 가스를 공급한다.The first gas supply line 312 is provided as a fluid passage connecting the first gas supply source 311 and the process chamber 100 . The first gas supply line 312 supplies the first gas stored in the first gas supply source 311 to the inner space of the process chamber 100 . Specifically, the first gas supply line 312 supplies the first gas to the plasma generating space 535 .

제1 처리 가스 공급부(340)는 제1 가스와 혼합되는 가스를 더 공급하기 위하여, 제1 가스와 상이한 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급원(321), 또는 제1 가스 및 제2 가스와 상이한 제3 가스를 공급하는 제3 가스 공급원(331)을 더 포함할 수 있다. 제2 가스 공급원(321)은 제2 가스 공급 라인(322)을 통해 제1 가스 공급 라인(312)에 연결된다. 제3 가스 공급원(331)은 제3 가스 공급 라인(332)을 통해 제1 가스 공급 라인(312)에 연결된다. 제2 가스 공급 라인(322)에는 유량 조절 부재(323)가 설치될 수 있다. 제3 가스 공급 라인(332)에는 유량 조절 부재(333)가 설치될 수 있다. 제2 가스는 불활성 가스 일 수 있다. 예컨대, 제2 가스는 아르곤(Ar)일 수 있다. 제3 가스는 제2 가스와 상이한 종류의 불활성 가스 일 수 있다. 예컨대, 제3 가스는 헬륨(He)일 수 있다.In order to further supply a gas mixed with the first gas, the first processing gas supply unit 340 may be coupled to a second gas supply source 321 that supplies a second gas different from the first gas, or the first gas and the second gas. A third gas supply source 331 for supplying a different third gas may be further included. The second gas supply source 321 is connected to the first gas supply line 312 through the second gas supply line 322 . The third gas supply source 331 is connected to the first gas supply line 312 through the third gas supply line 332 . A flow rate control member 323 may be installed in the second gas supply line 322 . A flow control member 333 may be installed in the third gas supply line 332 . The second gas may be an inert gas. For example, the second gas may be argon (Ar). The third gas may be a different type of inert gas than the second gas. For example, the third gas may be helium (He).

제2 가스 및 제3 가스 중 어느 하나 이상과 제1 가스의 조합에 의해 제1 처리 가스가 정의될 수 있다. 또는 제1 가스는 단독으로 제1 처리 가스로 정의될 수 있다. 제1 처리 가스는 제시된 실시 예 외에도 추가의 가스가 혼합된 혼합 가스 일 수 있다.The first process gas may be defined by a combination of the first gas and any one or more of the second gas and the third gas. Alternatively, the first gas alone may be defined as the first process gas. The first processing gas may be a mixed gas in which additional gases are mixed in addition to the presented embodiment.

가열 부재(315)는 제1 가스 공급 라인(312)에 제공된다. 가열 부재(315)는 제1 처리 가스를 가열한다. 가열 부재(315)는 제어부(미도시)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 제어부(미도시)는 가열 부재(315)가 제1 처리 가스의 열분해 직전의 온도까지 제1 처리 가스를 가열하도록 가열 부재(315)를 제어할 수 있다. 제1 처리 가스의 열분해 직전의 온도란 제1 처리 가스의 종류와 공급 라인의 압력과 같은 제1 처리 가스가 가열되는 분위기에 따라 상이할 수 있으나, 열분해 온도(보다 상세하게는 열분해가 활발하게 일어나기 시작하는 온도)와 충분한 온도 간격(예컨대, 본 예로 인해 권리범위가 한정되는 것을 원하는 것은 아니나, 충분한 온도 간격이란 열분해 온도보다 20 내지 100°C가량이 미치지 못하는 범위의 온도 간격을 의미한다)을 갖는 온도이다. 일 실시 예에 있어서, 가열 부재(315)가 제공되는 제1 가스 공급 라인(312)의 압력을 읽어 들여 제1 처리 가스의 열분해 온도를 계산하고 그 값과 충분한 온도 간격을 갖도록 제1 처리 가스를 가열한다. 예를 들어 제1 처리 가스가 NF₃라면, 열분해 온도가 600°C 이므로, 가열 부재(315)를 제어하여 제1 처리 가스를 500 내지 580°C까지 가열한다.The heating element 315 is provided in the first gas supply line 312 . The heating member 315 heats the first processing gas. The operation of the heating member 315 may be controlled by a controller (not shown). The controller (not shown) may control the heating member 315 to heat the first processing gas to a temperature immediately before the pyrolysis of the first processing gas by the heating member 315 . The temperature immediately before thermal decomposition of the first processing gas may be different depending on the atmosphere in which the first processing gas is heated, such as the type of the first processing gas and the pressure of the supply line. starting temperature) and a sufficient temperature interval (for example, it is not desired that the scope of rights be limited due to this example, but a sufficient temperature interval means a temperature interval in the range of about 20 to 100 °C less than the pyrolysis temperature) is the temperature In one embodiment, the pyrolysis temperature of the first processing gas is calculated by reading the pressure of the first gas supply line 312 provided with the heating member 315 and the first processing gas is heated to have a sufficient temperature interval with the value. heat up For example, if the first processing gas is NF ₃ , since the thermal decomposition temperature is 600°C, the heating member 315 is controlled to heat the first processing gas to 500 to 580°C.

가열 부재(315)는 제1 가스 공급 라인(312)에 있어서, 제2 가스 공급 라인(322) 또는 제3 가스 공급 라인(332)이 연결되는 상류 또는 하류에 제공될 수 있다. 본 명세서에서는 제1 가스 공급 라인(312)에서 제2 가스 공급 라인(322) 또는 제3 가스 공급 라인(332)이 연결되는 상류에 가열 부재(315)가 제공되는 것을 실시 예로 도시한다.The heating member 315 may be provided upstream or downstream of the first gas supply line 312 to which the second gas supply line 322 or the third gas supply line 332 is connected. In this specification, it is illustrated that the heating member 315 is provided upstream from the first gas supply line 312 to which the second gas supply line 322 or the third gas supply line 332 is connected.

상부 전극(153)에는 고주파 전원(151)이 연결된다. 고주파 전원(151)은 상부 전극(153)에 고주파 전력을 인가한다. 고주파 전원(151)과 상부 전극(153)의 사이에는 임피던스 매쳐(152)가 제공된다. A high frequency power supply 151 is connected to the upper electrode 153 . The high frequency power supply 151 applies high frequency power to the upper electrode 153 . An impedance matcher 152 is provided between the high frequency power supply 151 and the upper electrode 153 .

상부 전극(153)과 샤워헤드(154) 사이에 발생된 전자기장은 플라즈마 발생 공간(535)의 내부로 제공되는 가열된 제1 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 발생 공간(535)으로 유입된 가열된 제1 처리 가스는 플라즈마 상태로 전이된다. 제1 처리 가스는 플라즈마 상태로 전이됨에 따라 이온, 전자, 라디칼로 분해된다. 생성된 라디칼 성분은 샤워헤드(154)를 통과하여 처리 공간(102)로 이동한다.The electromagnetic field generated between the upper electrode 153 and the showerhead 154 excites the heated first processing gas provided into the plasma generating space 535 into a plasma state. The heated first processing gas introduced into the plasma generating space 535 is converted to a plasma state. The first processing gas is decomposed into ions, electrons, and radicals as it transitions to a plasma state. The generated radical component passes through the showerhead 154 and moves to the processing space 102 .

샤워헤드(154)는 처리 공간(102)과 플라즈마 발생 공간(535)의 사이에 제공되고, 처리 공간(102)과 플라즈마 발생 공간(535)의 경계를 이룬다. 샤워헤드(154)는 도전성 물질로 제공된다. 샤워헤드(154)는 판 형상으로 제공된다. 예컨대, 샤워헤드(154)는 원판 형상을 가질 수 있다. 샤워헤드(154)에는 다수개의 관통공(154a)들이 형성된다. 관통공(154a)들은 샤워헤드(154)의 상하 방향을 가로질러 형성된다. 실시 예에 있어서, 샤워헤드(154)는 전기적으로 접지되거나 전원과 연결되어 전력이 인가될 수 있다. The showerhead 154 is provided between the processing space 102 and the plasma generating space 535 , and forms a boundary between the processing space 102 and the plasma generating space 535 . The showerhead 154 is made of a conductive material. The showerhead 154 is provided in a plate shape. For example, the showerhead 154 may have a disk shape. A plurality of through-holes 154a are formed in the showerhead 154 . The through-holes 154a are formed to cross the vertical direction of the showerhead 154 . In an embodiment, the showerhead 154 may be electrically grounded or connected to a power source to apply power.

처리 공간(102)은 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급부(370)와 연결된다. 제2 처리 가스 공급부(370)는 제4 가스 공급원(351), 제4 가스 공급 라인(352)을 포함한다. 제4 가스 공급 라인(352)에는 유량 조절 부재(353, 354)가 설치된다. The processing space 102 is connected to a second processing gas supply unit 370 that supplies a second processing gas. The second processing gas supply unit 370 includes a fourth gas supply source 351 and a fourth gas supply line 352 . Flow rate control members 353 and 354 are installed in the fourth gas supply line 352 .

제4 가스 공급원(351)은 제4 가스를 저장한다. 제4 가스는 질소 또는 수소 함유 가스이다. 일 실시 예에 있어서, 제4 가스는 NH₃이다. The fourth gas source 351 stores a fourth gas. The fourth gas is a nitrogen or hydrogen containing gas. In one embodiment, the fourth gas is NH ₃ .

제4 가스 공급 라인(352)은 제4 가스 공급원(351)과 공정 챔버(100)의 사이를 연결하는 유체 통로로 제공된다. 제4 가스 공급 라인(352)은 제4 가스 공급원(351)에 저장된 제4 가스를 공정 챔버(100)의 내부 공간으로 공급한다. 구체적으로 제4 가스 공급 라인(352)은 처리 공간(102)으로 제4 가스를 공급한다.The fourth gas supply line 352 is provided as a fluid passage connecting the fourth gas supply source 351 and the process chamber 100 . The fourth gas supply line 352 supplies the fourth gas stored in the fourth gas source 351 to the inner space of the process chamber 100 . Specifically, the fourth gas supply line 352 supplies the fourth gas to the processing space 102 .

제2 처리 가스 공급부(370)는 제4 가스와 혼합되는 가스를 더 공급하기 위하여, 제4 가스와 상이한 제5 가스를 공급하는 제5 가스 공급원(361)을 더 포함할 수 있다. 제5 가스 공급원(361)은 제5 가스 공급 라인(362)을 통해 제4 가스 공급원(351)에 연결된다. 제5 가스 공급 라인(362)에는 유량 조절 부재(363)가 설치될 수 있다. 제5 가스는 질소 또는 수소 함유 가스이다. 예컨대, 제5 가스는 H₂일 수 있다. The second processing gas supply unit 370 may further include a fifth gas supply source 361 configured to supply a fifth gas different from the fourth gas in order to further supply a gas mixed with the fourth gas. The fifth gas supply source 361 is connected to the fourth gas supply source 351 through a fifth gas supply line 362 . A flow rate control member 363 may be installed in the fifth gas supply line 362 . The fifth gas is a nitrogen or hydrogen containing gas. For example, the fifth gas may be H ₂ .

제4 가스 및 제5 가스의 조합에 의해 제2 처리 가스가 정의될 수 있다. 또는 제4 가스는 단독으로 제2 처리 가스로 정의될 수 있다. 제2 처리 가스는 제시된 실시 예 외에도 추가의 가스가 혼합된 혼합 가스 일 수 있다.A second process gas may be defined by a combination of the fourth gas and the fifth gas. Alternatively, the fourth gas may alone be defined as the second process gas. The second processing gas may be a mixed gas in which an additional gas is mixed in addition to the presented embodiment.

처리 공간(102)으로 유입된 제2 처리 가스는 처리 공간(102)으로 유입된 제1 처리 가스로부터 발생된 플라즈마와 반응하여 반응 가스를 생성한다. 보다 상세하게 제1 처리 가스로부터 발생된 플라즈마 중 샤워헤드(154)를 통과한 라디칼과 제2 처리 가스가 반응하여 반응 가스를 생성한다. 일 예에 있어서, 제1 처리 가스로부터 발생된 플라즈마 중 라디칼은 불소 라디칼(F*)이고 제2 처리 가스는 NH₃와 H₂의 혼합 가스이며, 반응 가스는 NH₄FHF(ammonium hydrogen fluoride) 및/또는 NH₄F(ammonium fluoride)이다. 반응 가스는 기판과 반응하여 기판을 처리한다. 일 예에 있어서, 반응 가스는 기판과 반응하여 자연 산화막을 제거한다. 또는 반응 가스는 기판과 반응하여 기판을 식각한다.The second processing gas flowing into the processing space 102 reacts with plasma generated from the first processing gas flowing into the processing space 102 to generate a reaction gas. In more detail, radicals passing through the showerhead 154 in plasma generated from the first processing gas react with the second processing gas to generate a reactive gas. In an example, radicals in plasma generated from the first processing gas are fluorine radicals (F*), the second processing gas is a mixed gas of NH ₃ and H ₂ , and the reactive gases include NH ₄ ammonium hydrogen fluoride (FHF) and / or NH ₄ F (ammonium fluoride). The reactant gas reacts with the substrate to treat the substrate. In one example, the reactive gas reacts with the substrate to remove the native oxide layer. Alternatively, the reactant gas reacts with the substrate to etch the substrate.

배기 배플(500)은 처리 공간에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(500)은 처리공간에서 공정 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 부재(200)의 사이에 위치된다. 배기 배플(500)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기 배플(500)에는 복수의 관통홀들(502)이 형성된다. 관통홀들(502)은 상하방향을 향하도록 제공된다. 관통홀들(502)은 배기 배플(500)의 원주방향을 따라 배열된다. 일 실시 예에 의하면, 관통홀들(502)은 슬릿 형상을 가지며, 배기 배플(500)의 반경 방향을 향하는 길이 방향을 가진다.The exhaust baffle 500 uniformly exhausts plasma for each region in the processing space. The exhaust baffle 500 is positioned between the inner wall of the process chamber 100 and the substrate support member 200 in the processing space. The exhaust baffle 500 is provided in an annular ring shape. A plurality of through-holes 502 are formed in the exhaust baffle 500 . The through holes 502 are provided to face up and down. The through-holes 502 are arranged along the circumferential direction of the exhaust baffle 500 . According to an embodiment, the through-holes 502 have a slit shape and have a longitudinal direction toward the radial direction of the exhaust baffle 500 .

배기 배플(500)의 하류에는 공정 부산물을 배기시키는 배기 유닛(600)이 제공된다. 배기 유닛(600)은 제1 감압 펌프(700)와 제2 감압 펌프(800)를 포함한다.Downstream of the exhaust baffle 500 is an exhaust unit 600 for exhausting process by-products. The exhaust unit 600 includes a first pressure reducing pump 700 and a second pressure reducing pump 800 .

제1 감압 펌프(700)는 처리 공간(102)의 분위기를 배기하고, 처리 공간(102)의 분위기를 제1 진공압을 갖는 진공 상태로 잡을 수 있는 펌프가 사용된다. 일 예로, 제1 감압 펌프(700)는 드라이 펌프(dry pump)로 제공될 수 있다.As the first pressure reducing pump 700 , a pump capable of evacuating the atmosphere of the processing space 102 and holding the atmosphere of the processing space 102 in a vacuum state having the first vacuum pressure is used. For example, the first pressure reducing pump 700 may be provided as a dry pump.

제2 감압 펌프(800)는 처리 공간(102)의 분위기를 고진공을 잡기 위한 펌프를 포함할 수 있다. 제2 감압 펌프(800)는 제1 감압 펌프(700)와의 조합을 통해 처리 공간(102)의 분위기를 제2 진공압을 갖는 진공 상태로 잡을 수 있다. 제2 진공압은 제1 진공압보다 낮은 압력 수치를 갖는 것으로, 고진공이다. 제2 감압 펌프(800)는 제1 감압 펌프(700)와의 조합이란 함께 동작하는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 제2 감압 펌프(800)는 터보분자펌프(Turbo Molecular Pump)를 포함할 수 있다.The second pressure reducing pump 800 may include a pump for creating a high vacuum in the atmosphere of the processing space 102 . The second pressure reducing pump 800 may set the atmosphere of the processing space 102 to a vacuum state having the second vacuum pressure through combination with the first pressure reducing pump 700 . The second vacuum pressure has a pressure value lower than that of the first vacuum pressure, and is a high vacuum. Combination of the second pressure reducing pump 800 with the first pressure reducing pump 700 may mean operating together. For example, the second pressure reducing pump 800 may include a turbo molecular pump.

제1 감압 펌프(700)는 제1 배기 라인(711)을 통해 제1 배기 포트(171)와 연결된다. 제2 감압 펌프(800)는 제2 배기 라인(811)을 통해 제2 배기 포트(172)와 연결된다. 제1 감압 펌프(700)의 상류의 제1 배기 라인(711)에는 제1 개폐 밸브(715)가 설치된다. 제2 감압 펌프(800)의 상류의 제2 배기 라인(811)에는 제2 개폐 밸브(815)가 설치된다. 제2 감압 펌프(800)의 하류에는 제3 배기 라인(812)이 제공되고, 제3 배기 라인(812)은 제1 감압 펌프(700)와 연결된다. 즉 제3 배기 라인(812)은 제2 감압 펌프(800)와 제1 감압 펌프(700)를 연결한다.The first pressure reducing pump 700 is connected to the first exhaust port 171 through the first exhaust line 711 . The second pressure reducing pump 800 is connected to the second exhaust port 172 through a second exhaust line 811 . A first on-off valve 715 is installed in the first exhaust line 711 upstream of the first pressure reducing pump 700 . A second on-off valve 815 is installed in the second exhaust line 811 upstream of the second pressure reducing pump 800 . A third exhaust line 812 is provided downstream of the second pressure reducing pump 800 , and the third exhaust line 812 is connected to the first pressure reducing pump 700 . That is, the third exhaust line 812 connects the second pressure reduction pump 800 and the first pressure reduction pump 700 .

배기 유닛(600)에 의해, 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 처리 가스 또는 반응 가스는 진공압에 의해 공정 챔버(100)의 외부로 배출된다. 실시 예에 있어서, 배기 유닛(600)은 챔버(100) 내에 머무르는 처리 가스 또는 반응 가스와 발생된 부산물을 스크러버(400)로 전달한다. 스크러버(400)는 배출가스를 정화하는 장치로서, 공지된 장치를 적용할 수 있다. By the exhaust unit 600 , by-products generated during the process and the process gas or reaction gas staying in the chamber 100 are discharged to the outside of the process chamber 100 by vacuum pressure. In an embodiment, the exhaust unit 600 transfers the process gas or reaction gas staying in the chamber 100 and the generated byproduct to the scrubber 400 . The scrubber 400 is a device for purifying exhaust gas, and a known device may be applied.

처리 가스 또는 반응 가스와 발생된 부산물은 스크러버(400)로 전달되는 과정에서 제1 배기 라인(711), 제2 배기 라인(811) 및/또는 제3 배기 라인(812)의 온도와 내부 압력에 따라 배기 경로에 퇴적되는 현상이 발생할 수 있다.The process gas or reactant gas and the generated by-product are transferred to the scrubber 400 at the temperature and internal pressure of the first exhaust line 711 , the second exhaust line 811 , and/or the third exhaust line 812 . Accordingly, a phenomenon of being deposited in the exhaust path may occur.

배기 유닛(600)은 분해용 가스 공급원(900)과 연결되는 제1 분해용 가스 공급 라인(910)과 제2 분해용 가스 공급 라인(920)을 포함한다. 제1 분해용 가스 공급 라인(910)에는 제3 개폐 밸브(915)가 설치된다. 제2 분해용 가스 공급 라인(920)에는 제4 개폐 밸브(925)가 설치된다. The exhaust unit 600 includes a first decomposition gas supply line 910 and a second decomposition gas supply line 920 connected to the decomposition gas supply source 900 . A third on-off valve 915 is installed in the first decomposition gas supply line 910 . A fourth on-off valve 925 is installed in the second decomposition gas supply line 920 .

제1 분해용 가스 공급 라인(910)은 제1 배기 라인(711)과 연결된다. 제1 분해용 가스 공급 라인(910)은 제1 배기 라인(711)에 있어서, 제1 개폐 밸브(715)의 하류와, 제1 감압 펌프(800)의 상류에 연결된다. 실시 예에 의하면, 제1 분해용 가스 공급 라인(910)은 제1 감압 펌프(800)보다 제1 개폐 밸브(715)에 가까운 위치에 연결된다.The first decomposition gas supply line 910 is connected to the first exhaust line 711 . The first decomposition gas supply line 910 is connected to the downstream of the first on-off valve 715 and upstream of the first pressure reducing pump 800 in the first exhaust line 711 . According to the embodiment, the first decomposition gas supply line 910 is connected to a position closer to the first on-off valve 715 than the first pressure reducing pump 800 .

제2 분해용 가스 공급 라인(920)은 제2 배기 라인(811)과 연결된다. 제2 분해용 가스 공급 라인(920)은 제2 배기 라인(811)에 있어서, 제2 개폐 밸브(815)의 하류와, 제2 감압 펌프(700)의 상류에 연결된다. 실시 예에 의하면, 제2 분해용 가스 공급 라인(920)은 제2 감압 펌프(700)보다 제2 개폐 밸브(815)에 가까운 위치에 연결된다.The second decomposition gas supply line 920 is connected to the second exhaust line 811 . The second decomposition gas supply line 920 is connected to the downstream of the second on-off valve 815 and upstream of the second pressure reducing pump 700 in the second exhaust line 811 . According to the embodiment, the second decomposition gas supply line 920 is connected to a position closer to the second on-off valve 815 than the second pressure reducing pump 700 .

분해용 가스 공급원(900)은 분해용 가스를 공급하는 공급원이다. 일 실시 예에 의하면, 분해용 가스는 기화된 물과 가열된 불활성 가스의 혼합 가스이다. 일 예에 있어서, 불활성 가스는 질소 가스로 제공될 수 있다. 할로겐화암모늄(ammonium halide)은 물(H₂O)에 높은 용해성을 가진다. 기화된 물(H2O)과 N2 가스를 배기 경로로 주입하면 공정 부산물로서 배기되는 할로겐화암모늄(ammonium halide)를 이온(ion)화시킴에 따라, 할로겐화암모늄(ammonium halide)이 고체 형상으로 배기 경로 내 퇴적되는 것을 방지할 수 있다. The decomposition gas supply source 900 is a supply source for supplying the decomposition gas. According to an embodiment, the decomposition gas is a mixed gas of vaporized water and heated inert gas. In one example, the inert gas may be provided as nitrogen gas. Ammonium halide has high solubility in water (H ₂ O). When vaporized water (H2O) and N2 gas are injected into the exhaust path, ammonium halide, which is exhausted as a process by-product, is ionized, so ammonium halide is deposited in the exhaust path as a solid. can be prevented from becoming

식각(Etch) 및/또는 드라이 크리닝 공정은, 설정된 공정 조건 하에서 제1 감압 펌프(700)에 의해 배기 경로의 압력이 결정된다. 일 실시 예에 의하면, 배기 경로의 압력은 약 100mTorr 내지 300mTorr의 압력으로 제공된다. 약 100mTorr 내지 300mTorr의 압력에서 상온의 물(H₂O)은 기체 상태로 존재하며 물에 할로겐화암모늄(ammonium halide)이 용해되더라도 기체 형태로 존재한다. In the etching and/or dry cleaning process, the pressure of the exhaust path is determined by the first pressure reducing pump 700 under the set process conditions. According to an embodiment, the pressure of the exhaust path is provided at a pressure of about 100 mTorr to 300 mTorr. At a pressure of about 100 mTorr to 300 mTorr, water (H ₂ O) at room temperature exists in a gaseous state, and even when ammonium halide is dissolved in water, it exists in a gaseous form.

물(H₂O)과 함께 주입된 질소 가스는 할로겐화암모늄(ammonium halide)가 용해된 물(H₂O)을 스크러버(400)로 전달한다.The nitrogen gas injected with water (H ₂ O) transfers water (H ₂ O) in which ammonium halide is dissolved to the scrubber 400 .

일 예로 처리 가스 생성에서부터 부산물이 용해되기까지의 화학적 반응은 아래와 같이 표현될 수 있다.For example, a chemical reaction from the generation of the processing gas to the dissolution of the by-product may be expressed as follows.

반응 단계reaction step 화학적 반응식chemical equation 1, 처리 가스의 생성1, generation of processing gas 2NF₃-> 6F^*+N₂6F^*+2NH₃-> 6HF+N₂
HF+NH₃-> NH₄F2NF ₃ -> 6F ^* +N ₂ 6F ^* +2NH ₃ -> 6HF+N ₂
HF+NH ₃ -> NH ₄ F 2. 부산물의 생성2. Generation of by-products 6NH₄F+SiO₂-> (NH₄)₂SiF₆+2H₂O+4NH₃18NH₄F+Si₃N_{4 ->}3(NH₄)₂SiF₆+16NH₃ 6NH ₄ F+SiO ₂ -> (NH ₄ ) ₂ SiF ₆ +2H ₂ O+4NH ₃ 18NH ₄ F+Si ₃ N _{4 ->} 3(NH ₄ ) ₂ SiF ₆ +16NH ₃ 3. 부산물의 열분해3. Pyrolysis of by-products (NH₄)₂SiF₆(s) -> NH₄HF₂(s)+HF(g)+SiF₄(g), 100℃@1atmNH₄HF₂(s) -> NH₃(g)+2HF(g), 240℃@1atm(NH ₄ ) ₂ SiF ₆ (s) -> NH ₄ HF ₂ (s)+HF(g)+SiF ₄ (g), 100°C@1atmNH ₄ HF ₂ (s) -> NH ₃ (g)+2HF (g), 240℃@1atm 4. 부산물 용해4. Dissolution of by-products NH₄HF₂(s)+H₂O(g) -> NH₄ ⁺+F^-+HF+H₂ONH ₄ HF ₂ (s)+H ₂ O(g) -> NH ₄ ⁺ +F ^- +HF+H ₂ O

본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 일 실시 예에 따른 운용 방법을 설명한다. 일 예에 의하면, 분해용 가스의 주입 시점은, 런 타임(RUN TIME) 사이의 아이들 타임(IDLE TIME) 또는 예방적 유지 보수(Preventive Maintenance)의 수행 전으로 하여 공정 결과에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다. 상술한 런 타임은 챔버 내에서 플라즈마 공정이 수행되는 시간이고, 아이들 타임은 공정 대기 시간일 수 있다. 예를 들어, 아이들 타임은 챔버 내에 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간일 수 있다. 또한, 아이들 타임은 챔버 내의 분위기를 펌핑하여 배기하는 시간일 수 있다. 아이들 타임의 챔버 내에는 플라즈마 반응이 유도되지 않는다. 보다 구체적인 예에 있어서, 제어기(미도시)가 제3 개폐 밸브(915) 및 제4 개폐 밸브(925)가 폐쇄하도록 제어한 상태에서, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정(런 타임)을 수행한다. 그리고 제어기(미도시)는 챔버 내에 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간 또는 챔버 내의 분위기를 펌핑하여 배기하는 시간에 제3 개폐 밸브(915) 및 제4 개폐 밸브(925)를 개방하여 제1 배기 라인(711) 및/또는 제2 배기 라인(712)에 분해용 가스를 공급하도록 제어한다.제어부(미도시)는 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 제어부(미도시)는 상술하여 설명한 기판 처리 방법을 기판 처리 장치가 수행할 수 있도록, 기판 처리 장치의 각 구성을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(미도시)는 기판 처리 장치의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.An operating method according to an embodiment of the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. According to an example, the injection time of the decomposition gas is set before the idle time between the RUN TIME or the preventive maintenance to suppress the influence on the process result. can The aforementioned run time may be a time during which the plasma process is performed in the chamber, and the idle time may be a process standby time. For example, the idle time may be a time during which wafers are loaded/unloaded into the chamber. Also, the idle time may be a time for pumping and evacuating the atmosphere in the chamber. No plasma reaction is induced in the chamber during idle time. In a more specific example, in a state in which a controller (not shown) controls the third on-off valve 915 and the fourth on-off valve 925 to close, a substrate processing process (runtime) using plasma is performed. In addition, the controller (not shown) opens the third on-off valve 915 and the fourth on-off valve 925 at the time when the wafer is loaded/unloaded into the chamber or the atmosphere in the chamber is pumped to exhaust the first exhaust line. It controls to supply decomposition gas to 711 and/or the second exhaust line 712 . A controller (not shown) may control the substrate processing apparatus. The controller (not shown) may control each configuration of the substrate processing apparatus so that the substrate processing apparatus can perform the above-described substrate processing method. In addition, the control unit (not shown) includes a process controller including a microprocessor (computer) that controls the substrate processing apparatus, a keyboard through which the operator performs command input operations, etc. to manage the substrate processing apparatus, and operation of the substrate processing apparatus A user interface including a display that visualizes and displays the situation, a control program for executing the processing executed in the substrate processing apparatus under the control of the process controller, and a control program for executing processing by each component according to various data and processing conditions It may include a storage unit in which a program, that is, a processing recipe is stored. Further, the user interface and the storage unit may be connected to the process controller. The processing recipe may be stored in a storage medium among the storage units, and the storage medium may be a hard disk, a portable disk such as a CD-ROM or DVD, or a semiconductor memory such as a flash memory.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in specific application fields and uses of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

Claims

An apparatus for processing a substrate, comprising:
a process chamber having an interior space;
a support member for supporting the substrate in the inner space;
a processing gas supply unit supplying processing gas to the inner space;
a plasma source transmitting energy to the inner space to excite the processing gas into a plasma state;
An exhaust unit connected to the process chamber to exhaust the atmosphere of the internal space,
The exhaust unit is
a first exhaust line connected to the process chamber;
a first pressure reducing pump connected to the first exhaust line to depressurize the internal space through the first exhaust line;
and a first decomposition gas supply line connected to the first exhaust line to supply the decomposition gas to the first exhaust line.

According to claim 1,
The processing gas includes a fluorine-containing gas.

According to claim 1,
The decomposition gas is a substrate processing apparatus including vaporized water.

According to claim 1,
The decomposition gas further includes an inert gas.

According to claim 1,
A first on-off valve is provided upstream from the first exhaust line where the first pressure reducing pump is provided,
The first decomposition gas supply line is connected to a downstream of the first on-off valve and an upstream of the first pressure reducing pump in the first exhaust line.

According to claim 1,
a first exhaust port provided at a position coincident with a central axis of the process chamber under the process chamber;
Further comprising a second exhaust port provided in the periphery of the first exhaust port in the lower portion of the process chamber,
The first exhaust line is provided to be connected to the first exhaust port,
a second exhaust line connected to the second exhaust port;
and a second pressure reducing pump for depressurizing the internal space through the second exhaust line.

7. The method of claim 6,
and a second decomposition gas supply line connected to the second exhaust line to supply the decomposition gas to the second exhaust line.

8. The method of claim 7,
A second on-off valve is provided upstream from the second exhaust line where the second pressure reducing pump is provided,
The second decomposition gas supply line is connected to a downstream of the second on-off valve and an upstream of the second pressure reducing pump in the second exhaust line.

7. The method of claim 6,
The first pressure reducing pump controls the internal space to a first vacuum pressure,
The second pressure reducing pump controls the internal space to a second vacuum pressure lower than the first vacuum pressure in combination with the first pressure reducing pump.

10. The method of claim 9,
The second pressure reducing pump is connected to a third exhaust line,
The third exhaust line is connected to the first pressure reducing pump.

According to claim 1,
In the processing space, as the substrate is processed using the processing gas, a process by-product including ammonium halide is generated,
The process by-product is exhausted by the exhaust unit.

According to claim 1,
a third on-off valve installed in the first decomposition gas supply line;
further comprising a controller;
The controller is
performing a substrate processing process in a state in which the third on-off valve is controlled to close,
The substrate processing apparatus is configured to control the third on-off valve to an open state while the plasma source is stopped and the first pressure-reducing pump is in operation.

13. The method of claim 12,
By the operation of the first pressure reducing pump, the pressure of the exhaust path by the first exhaust line is maintained at a pressure of 100 mTorr to 300 mTorr.

A method of operating a substrate processing apparatus for processing a substrate, the method comprising:
The substrate processing apparatus,
a process chamber having an interior space;
a support member for supporting the substrate in the inner space;
a processing gas supply unit supplying processing gas to the inner space;
a plasma source transmitting energy to the inner space to excite the processing gas into a plasma state;
An exhaust unit connected to the process chamber to exhaust the atmosphere of the internal space,
The exhaust unit is
a first exhaust line connected to the process chamber;
a first pressure reducing pump connected to the first exhaust line to depressurize the internal space through the first exhaust line;
and a first decomposition gas supply line connected to the first exhaust line to supply decomposition gas to the first exhaust line,
performing a processing process on the substrate in a state in which the decomposition gas is not supplied,
An operating method of a substrate processing apparatus for supplying the decomposition gas in a state in which the plasma source is stopped and the first pressure reducing pump is operating.

14. The method of claim 13,
The operating method of the substrate processing apparatus, wherein the pressure of the exhaust path by the first exhaust line is maintained at a pressure of 100 mTorr to 300 mTorr by the operation of the first pressure reducing pump.

An apparatus for processing a substrate, comprising:
a process chamber having an interior space;
a support member for supporting the substrate in the inner space;
a processing gas supply unit supplying a processing gas containing a fluorine-containing gas to the inner space;
a plasma source transmitting energy to the inner space to excite the processing gas into a plasma state;
a first exhaust port provided at a position coincident with a central axis of the process chamber under the process chamber;
Further comprising a second exhaust port provided in the periphery of the first exhaust port in the lower portion of the process chamber,
an exhaust unit connected to the first exhaust port and the second exhaust port to exhaust the atmosphere of the internal space;
The exhaust unit is
a first exhaust line connected to the first exhaust port;
a first pressure reducing pump connected to the first exhaust line to depressurize the internal space through the first exhaust line;
a first on-off valve provided upstream from the first exhaust line to which the first pressure reducing pump is provided;
a second exhaust line connected to the second exhaust port;
a second pressure reducing pump for depressurizing the internal space through the second exhaust line;
a second on-off valve provided upstream from the second exhaust line to which the second pressure reducing pump is provided;
A first decomposition gas connected to a downstream of the first on-off valve and an upstream of the first pressure reducing pump in the first exhaust line to supply a decomposition gas including vaporized water and an inert gas to the first exhaust line supply line;
a second decomposition gas supply line connected downstream of the second on-off valve and upstream of the second pressure reducing pump in the second exhaust line to supply the decomposition gas to the second exhaust line;
and a third exhaust line connecting the second pressure reduction pump and the first pressure reduction pump.