KR20220134116A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치의 제조 공정에서 실리콘웨이퍼와 같은 기판에 대한 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a substrate processing apparatus. More particularly, it relates to a substrate processing apparatus for performing a processing process on a substrate such as a silicon wafer in a semiconductor device manufacturing process.
반도체 장치들은 일반적으로 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 기판으로서 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 상기 반도체 장치들은 다이싱 공정을 통해 개별화되고 인쇄회로기판 상에 본딩된 후 몰딩 공정을 통해 패키징 처리될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체 장치들을 제조하기 위하여 상기 기판 상에 박막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 박막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 박막을 전기적인 특성을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 등이 반복적으로 수행될 수 있다.Semiconductor devices can generally be formed on a silicon wafer used as a substrate by repeatedly performing a series of manufacturing processes, wherein the semiconductor devices are singulated through a dicing process, bonded on a printed circuit board, and then through a molding process. Packaging may be processed. For example, in order to manufacture the semiconductor devices, a deposition process for forming a thin film on the substrate, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the thin film, and a thin film using the photoresist pattern An etching process for forming patterns having electrical characteristics, etc. may be repeatedly performed.
상기 증착 공정과 식각 공정에는 공정 가스를 플라즈마 상태로 형성하고 상기 플라즈마 상태로 형성된 공정 가스를 이용하여 박막 형성 및 식각을 수행할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD), 플라즈마 강화 원자층 증착(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition; PEALD), 플라즈마 식각 등과 같은 처리 공정이 상기 기판에 대하여 수행될 수 있다.In the deposition process and the etching process, a process gas may be formed in a plasma state, and thin film formation and etching may be performed using the process gas formed in the plasma state. For example, a treatment process such as Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD), or plasma etching may be performed on the substrate.
상기와 같은 플라즈마 처리 공정은 용량성 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma; CCP) 소스, 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP) 소스, 마이크로웨이브 플라즈마(Microwave Plasma) 소스 등에 의해 플라즈마 상태로 형성된 공정 가스를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행할 수 있다.The plasma treatment process as described above is a process gas formed in a plasma state by a capacitively coupled plasma (CCP) source, an inductively coupled plasma (ICP) source, a microwave plasma source, etc. A deposition or etching process may be performed using the .
한편, 상기와 같은 처리 공정에서 상기 기판은 기 설정된 온도로 가열될 수 있으며, 이를 위하여 상기 처리 공정을 수행하기 위한 공정 챔버 내에는 상기 기판을 가열하기 위한 히터가 내장된 기판 지지부가 배치될 수 있다. 그러나, 상기 처리 공정을 수행하기 전에 상기 기판을 기 설정된 공정 온도로 가열하기 위해서는 상당한 시간이 소요되며 이에 따라 상기 반도체 장치의 생산성 향상을 위해 상기 기판을 가열하는데 소요되는 시간을 단축시킬 필요가 있다.On the other hand, in the processing process as described above, the substrate may be heated to a preset temperature, and for this purpose, a substrate support part having a built-in heater for heating the substrate may be disposed in a process chamber for performing the processing process. . However, it takes a considerable amount of time to heat the substrate to a preset process temperature before performing the treatment process, and accordingly, it is necessary to shorten the time required for heating the substrate in order to improve the productivity of the semiconductor device.
본 발명의 실시예들은 기판에 대한 처리 공정에서 기판을 가열하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of reducing a time required for heating a substrate in a processing process for the substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 장치는, 기판에 대한 처리 공정을 수행하기 위한 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되며 상기 기판이 놓여지는 기판 지지부와, 상기 공정 챔버의 상부에 배치되며 상기 기판을 공정 온도로 가열하기 위하여 상기 기판 상으로 마이크로파를 제공하는 마이크로파 히터와, 상기 공정 챔버 내부에 상기 기판의 처리를 위한 공정 가스를 제공하는 가스 제공부와, 상기 공정 챔버의 상부에 배치되며 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 상부 전극을 포함할 수 있다.A substrate processing apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes a process chamber for performing a processing process on a substrate, a substrate support part disposed in the process chamber and on which the substrate is placed, and the process chamber a microwave heater disposed on the upper portion and providing microwaves onto the substrate to heat the substrate to a process temperature; a gas supply unit providing a process gas for processing the substrate in the process chamber; It is disposed on the upper portion and may include an upper electrode for forming the process gas into a plasma state.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 마이크로파 히터는, 상기 마이크로파를 생성하기 위한 마이크로파 생성 모듈과, 상기 마이크로파 생성 모듈과 상기 공정 챔버의 상부를 연결하며 상기 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부로 전달하기 위한 도파관을 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the microwave heater includes a microwave generating module for generating the microwave, and connecting the microwave generating module and an upper portion of the process chamber to transmit the microwave into the process chamber It may include a waveguide.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 공정 챔버의 상부에는 상기 마이크로파를 투과시키기 위한 유전체 창이 배치되며, 상기 상부 전극은 상기 유전체 창의 하부면 상에 부착되며 상기 마이크로파의 투과가 가능한 투명한 물질로 이루어질 수 있다.According to some embodiments of the present invention, a dielectric window for transmitting the microwave is disposed on the upper portion of the process chamber, and the upper electrode is attached on the lower surface of the dielectric window and is made of a transparent material that allows the microwave to pass through. can
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 상부 전극은 상기 공정 챔버의 상부에 배치되어 상기 마이크로파의 투과가 가능하도록 투명한 물질로 이루어질 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the upper electrode may be disposed on the upper portion of the process chamber and made of a transparent material to allow the microwave to pass therethrough.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 상부 전극은 인-주석 산화물을 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the upper electrode may include phosphorus-tin oxide.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 마이크로파 히터는 상기 마이크로파를 펄스 방식으로 제공할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the microwave heater may provide the microwave in a pulsed manner.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 상으로 측정광을 조사하고 상기 기판으로부터 반사된 반사광을 검출하여 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the substrate processing apparatus may further include a temperature measuring unit configured to measure the temperature of the substrate by irradiating measurement light onto the substrate and detecting reflected light reflected from the substrate. .
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 측정광의 파장은 약 1100nm 내지 1600nm 정도일 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the wavelength of the measurement light may be about 1100 nm to about 1600 nm.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는, 상기 기판이 상기 기판 지지부에 놓여진 후 상기 기판이 상기 공정 온도로 가열되도록 상기 온도 측정부의 측정 신호에 기초하여 상기 마이크로파 히터의 동작을 제어하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the substrate processing apparatus controls the operation of the microwave heater based on a measurement signal of the temperature measuring unit so that the substrate is heated to the process temperature after the substrate is placed on the substrate support unit It may further include a temperature control unit.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 공정 가스는 상기 기판이 상기 공정 온도에 도달된 후 상기 공정 챔버 내부로 공급되며, 상기 플라즈마 상태로 형성된 상기 공정 가스에 의해 상기 기판의 처리 공정이 수행되는 동안 상기 온도 제어부는 상기 온도 측정부의 측정 신호에 기초하여 상기 기판의 온도가 상기 공정 온도에서 유지되도록 상기 마이크로파 히터의 동작을 제어할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the process gas is supplied into the process chamber after the substrate reaches the process temperature, and the processing process of the substrate is performed by the process gas formed in the plasma state. During the operation, the temperature controller may control the operation of the microwave heater so that the temperature of the substrate is maintained at the process temperature based on the measurement signal of the temperature measuring unit.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판의 온도 특히 상기 기판의 상부 표면 온도가 상기 마이크로파에 의해 빠르게 상기 공정 온도까지 상승될 수 있으며, 이에 의해 상기 처리 공정을 수행하는데 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다. 즉, 기판 지지부에 히터를 내장하여 기판을 가열하는 종래 기술과 비교하여 상기 기판의 상부 표면 온도를 급속하게 상승시킬 수 있으므로 상기 처리 공정에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 또한 상기 근적외선 측정광을 이용하여 비접촉 방식으로 상기 기판의 상부 표면 온도를 측정할 수 있으므로 상기 처리 공정을 수행하는 동안 상기 기판의 상부 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the temperature of the substrate, particularly the upper surface temperature of the substrate, may be rapidly increased to the process temperature by the microwave, thereby taking the time required to perform the processing process This can be greatly shortened. That is, since the temperature of the upper surface of the substrate can be rapidly increased compared to the prior art of heating the substrate by embedding a heater in the substrate support, the time required for the processing process can be greatly shortened, and the near-infrared measurement light Since the temperature of the upper surface of the substrate can be measured in a non-contact manner using
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도 측정부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 대한 처리 공정을 수행하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic configuration diagram for explaining a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the temperature measuring unit shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of performing a processing process on a substrate using the substrate processing apparatus illustrated in FIG. 1 .
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below and may be embodied in various other forms. The following examples are provided to fully convey the scope of the present invention to those skilled in the art, rather than being provided so that the present invention can be fully completed.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.In embodiments of the present invention, when an element is described as being disposed or connected to another element, the element may be directly disposed or connected to the other element, and other elements may be interposed therebetween. it might be Alternatively, when one element is described as being directly disposed on or connected to another element, there cannot be another element between them. Although the terms first, second, third, etc. may be used to describe various items such as various elements, compositions, regions, layers and/or portions, the items are not limited by these terms. will not
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.The terminology used in the embodiments of the present invention is only used for the purpose of describing specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. In addition, unless otherwise limited, all terms including technical and scientific terms have the same meaning as understood by one of ordinary skill in the art of the present invention. The above terms, such as those defined in conventional dictionaries, shall be interpreted as having meanings consistent with their meanings in the context of the relevant art and description of the present invention, ideally or excessively outwardly intuitive, unless clearly defined. will not be interpreted.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.Embodiments of the present invention are described with reference to schematic diagrams of ideal embodiments of the present invention. Accordingly, variations from the shapes of the diagrams, eg, variations in manufacturing methods and/or tolerances, are those that can be fully expected. Accordingly, the embodiments of the present invention are not to be described as being limited to the specific shapes of the areas described as diagrams, but rather to include deviations in the shapes, and the elements described in the drawings are entirely schematic and their shapes It is not intended to describe the precise shape of the elements, nor is it intended to limit the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram for explaining a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 반도체 장치의 제조 공정에서 실리콘웨이퍼와 같은 기판(10)에 대한 처리 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판(10) 상에 박막을 형성하기 위한 PECVD 공정 또는 PEALD 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있으며, 다른 예로서, 상기 기판(10) 상에 형성된 박막을 식각하기 위한 플라즈마 식각 공정을 수행하기 위해 사용될 수도 있다.Referring to FIG. 1 , a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 처리 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버(102)와, 상기 공정 챔버(102) 내부에 배치되며 상기 기판(10)이 놓여지는 기판 지지부(110)와, 상기 공정 챔버(102) 내부에 상기 기판(10)의 처리를 위한 공정 가스를 제공하는 가스 제공부(120)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 기판(10)을 기 설정된 공정 온도로 가열하기 위하여 상기 기판(10) 상으로 마이크로파(Microwave)를 제공하는 마이크로파 히터(130)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
구체적으로, 상기 공정 챔버(102)의 상부에는 상기 마이크로파를 전송하기 위한 도파관(132)이 연결될 수 있으며, 상기 도파관(132)은 상기 마이크로파를 발생시키기 위한 마이크로파 생성 모듈(134)과 연결될 수 있다. 특히, 상기 공정 챔버(102)의 상부에는 상기 마이크로파를 투과시키기 위한 유전체 창(136)이 배치될 수 있으며, 상기 마이크로파는 상기 유전체 창(136)을 통해 상기 기판(10) 상으로 제공될 수 있다. 일 예로서, 상기 공정 챔버(102)의 상부에는 석영으로 이루어진 유전체 창(136)이 배치될 수 있다.Specifically, a
상기 가스 제공부(120)는 상기 공정 가스, 예를 들면, 소스 가스와 반응 가스를 제공하기 위한 가스 소스들(122)과, 상기 가스 소스들(122)에 연결되며 상기 공정 챔버(102) 내부로 상기 공정 가스를 공급하기 위한 복수의 가스 노즐들(124)을 포함할 수 있다. 상기 가스 소스들(122)과 상기 가스 노즐들(124) 사이를 연결하는 공급 배관들에는 온/오프 밸브들(126)과 유량 제어기들(128)이 설치될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 공정 챔버(102) 내부로 공급된 상기 공정 가스를 플라즈마 상태(20; 도 2 참조)로 형성하기 위한 상부 전극(140)을 포함할 수 있다. 상기 상부 전극(140)에는 상기 공정 가스를 플라즈마 상태(20)로 형성하기 위한 고주파 전원(142)이 매칭 유닛(144)을 통해 연결될 수 있다. 일 예로서, 상기 상부 전극(140)에는 60MHz 정도의 주파수를 갖는 플라즈마 형성용 고주파 전원(142)이 매칭 유닛(144)을 통해 연결될 수 있다. 아울러, 상기 기판 지지부(110)에는 매칭 유닛(114)을 통하여 바이어스 인가용 고주파 전원(112)이 인가될 수 있다. 일 예로서, 상기 기판 지지부(110)에는 매칭 유닛(114)을 통하여 13.56MHz 정도의 주파수를 갖는 바이어스 인가용 고주파 전원(112)이 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
특히, 상기 상부 전극(140)은 상기 유전체 창(136)의 하부면 상에 부착될 수 있으며 상기 마이크로파의 투과가 가능한 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 전극(140)은 인-주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO)로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 유전체 창(136)은 상기 공정 챔버(102)의 상부를 구성하도록 평판 형태로 구성되고 상기 상부 전극(140)은 상기 유전체 창(136)의 하부에 부착될 수 있다. 다른 예로서, 도시되지는 않았으나, 상기 상부 전극(140)은 상기 공정 챔버(102)의 상부를 구성할 수 있도록 충분한 두께를 갖는 평판 형태로 구성되어 상기 공정 챔버(102)의 상부에 배치될 수 있으며, 이 경우 상기 유전체 창(136)은 생략될 수도 있다.In particular, the
한편, 상기 공정 챔버(102)의 일측에는 상기 기판(10)의 반입 및 반출을 위한 게이트 밸브(104)가 구비될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 기판 지지부(110)에는 외부의 반송 기구에 의해 상기 공정 챔버(102)로 반입된 상기 기판(10)을 상기 기판 지지부(110) 상에 로드하고 또한 상기 기판(10)을 상기 기판 지지부(110)로부터 언로드하기 위한 리프트 핀들과 상기 리프트 핀들을 구동하기 위한 구동 기구가 구비될 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(102)는 상기 공정 가스와 상기 처리 공정에 의해 발생되는 반응 부산물들을 배출하기 위한 배기구를 구비할 수 있으며, 상기 배기구는 압력 조절 밸브(152)가 설치된 배기관(150)을 통하여 진공 펌프(154)와 연결될 수 있다.On the other hand, a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 기판(10) 상으로 측정광을 조사하고 상기 기판(10)으로부터 반사된 반사광을 검출하여 상기 기판(10)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부(160)를 포함할 수 있다. 상기 온도 측정부(160)는 상기 도파관(132)의 일측에 장착되어 상기 측정광을 상기 도파관(132) 내측으로 조사하기 위한 광 조사기(162)와, 상기 측정광이 상기 기판(10)을 향하도록 상기 측정광의 경로를 변경시키기 위한 프리즘(164)과, 상기 측정광의 초점을 상기 기판(10)의 상부 표면에 맞추기 위한 포커스 렌즈(166)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 포커스 렌즈(166)와 상기 프리즘(164)은 상기 유전체 창(136)의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 도파관(132)의 일측에는 상기 측정광을 통과시키기 위한 투명 윈도우(168)가 설치될 수 있다. 일 예로서, 상기 도파관(132)의 일측에는 석영으로 이루어진 투명 윈도우(168)가 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
도 2는 도 1에 도시된 온도 측정부를 설명하기 위한 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the temperature measuring unit shown in FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 상기 온도 측정부(160)는 상기 측정광을 제공하기 위한 광원(170)과 광 서큘레이터(172) 및 상기 반사광을 검출하기 위한 수광부(174) 그리고 상기 수광부(174)의 신호를 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(176)를 포함할 수 있으며, 아울러 상기 아날로그/디지털 변환기(176)에 의해 변환된 디지털 신호를 분석하여 상기 기판(10)의 온도를 산출하는 연산부(178)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
상기 광원(170)은 약 1100nm 내지 1600nm 정도의 근적외선 광을 제공할 수 있으며, 일 예로서 SLD(Super Luminescent Diode)가 조명 램프로서 사용될 수 있다. 상기 광원(170)으로부터 조사된 측정광은 광 서큘레이터(172)를 통해 상기 광 조사기(162)로 출사될 수 있으며, 상기 광 조사기(162)는 상기 측정광을 평행광으로 형성하여 상기 프리즘(164)으로 출사할 수 있다. 일 예로서, 상기 광 조사기(162)는 콜리메이터 렌즈를 포함할 수 있다.The
상기 프리즘(164)에 의해 경로가 변경된 측정광은 상기 포커스 렌즈(166)와 상기 유전체 창(136) 및 상기 상부 전극(140)을 통해 상기 기판(10) 상으로 조사될 수 있다. 상기 기판(10)으로부터 반사된 반사광은 상기 측정광의 경로에 대하여 역순으로 상기 광 서큘레이터(172)로 유도될 수 있으며, 상기 광 서큘레이터(172)에 의해 상기 수광부(174)로 제공될 수 있다. 상기 수광부(174)는 상기 반사광을 검출하여 파장별로 광 강도에 따른 아날로그 신호들을 출력할 수 있다. 일 예로서, 상기 수광부(174)로는 분광기가 사용될 수 있으며, 상기 아날로그/디지털 변환기(176)에 의해 변환된 디지털 신호들은 상기 연산부(178)로 제공될 수 있다. 상기 수광부(174)와 아날로그/디지털 변환기(176)는 상기 반사광의 스펙트럼을 제공할 수 있으며 상기 연산부(178)는 상기 반사광 스펙트럼에 기초하여 상기 기판(10)의 온도 특히 상기 기판(10)의 상부 표면 온도를 산출할 수 있다.The measurement light whose path is changed by the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 기판(10)이 상기 기판 지지부(110) 상에 놓여진 후 상기 기판(10)이 상기 기 설정된 공정 온도로 가열되도록 상기 온도 측정부(160)의 측정 신호에 기초하여 상기 마이크로파 히터(130)의 동작을 제어하는 온도 제어부(180)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용하는 기판 처리 방법을 설명한다.Hereinafter, a substrate processing method using the
먼저, 도 1을 참조하면, 상기 기판(10)이 상기 외부의 반송 기구에 의해 상기 기판 지지부(110) 상에 놓여진 후 상기 공정 챔버(102)의 내부는 상기 진공 펌프(154)에 의해 기 설정된 진공 상태로 형성될 수 있다. 아울러, 상기 마이크로파 히터(130)는 상기 기판(10)의 온도 특히 상기 기판(10)의 상부 표면 온도가 기 설정된 공정 온도에 도달되도록 상기 기판(10) 상으로 마이크로파를 제공할 수 있다. 이때, 상기 마이크로파 히터(130)는 상기 기판(10)의 온도 상승 시간을 단축시키기 위하여 상기 마이크로파를 펄스 방식으로 제공할 수 있다.First, referring to FIG. 1 , after the
상기 기판(10)의 온도는 상기 온도 측정부(160)에 의해 측정될 수 있으며, 상기 온도 제어부(180)는 상기 온도 측정부(160)에 의해 측정된 온도 신호에 기초하여 상기 마이크로파 히터(130)의 동작을 제어할 수 있다.The temperature of the
도 3은 도 1에 도시된 기판 처리 장치를 이용하여 기판에 대한 처리 공정을 수행하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of performing a processing process on a substrate using the substrate processing apparatus illustrated in FIG. 1 .
상기 기판(10)의 온도가 상기 기 설정된 공정 온도에 도달된 후 도 3에 도시된 바와 같이 상기 가스 제공부(120)로부터 공정 가스가 상기 상부 전극(140)과 상기 기판(10) 사이로 제공될 수 있다. 상기 공정 가스는 상기 상부 전극(140)에 인가되는 플라즈마 형성용 고주파 파워 및 상기 기판 지지부(110)에 인가되는 바이어스 인가용 고주파 파워에 의해 플라즈마 상태(20)로 형성될 수 있으며, 상기 플라즈마 상태(20)로 형성된 공정 가스에 의해 상기 기판(10)에 대한 처리 공정이 수행될 수 있다.After the temperature of the
특히, 상기 처리 공정이 수행되는 동안 상기 기판(10)의 온도는 상기 온도 측정부(160)에 의해 측정될 수 있으며, 상기 온도 제어부(180)는 상기 온도 측정부(160)의 측정 신호에 기초하여 상기 기판(10)의 온도가 상기 공정 온도에서 일정하게 유지되도록 상기 마이크로파 히터(130)의 동작을 제어할 수 있다.In particular, while the processing process is performed, the temperature of the
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판(10)의 온도 특히 상기 기판(10)의 상부 표면 온도가 상기 마이크로파에 의해 빠르게 상기 공정 온도까지 상승될 수 있으며, 이에 의해 상기 처리 공정을 수행하는데 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다. 즉, 기판 지지부에 히터를 내장하여 기판을 가열하는 종래 기술과 비교하여 상기 기판(10)의 상부 표면 온도를 급속하게 상승시킬 수 있으므로 상기 처리 공정에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 또한 상기 근적외선 측정광을 이용하여 비접촉 방식으로 상기 기판(10)의 상부 표면 온도를 측정할 수 있으므로 상기 처리 공정을 수행하는 동안 상기 기판(10)의 상부 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the temperature of the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that there is
10 : 기판
100 : 기판 처리 장치
102 : 공정 챔버
104 : 게이트 밸브
110 : 기판 지지부
112 : 바이어스 인가용 고주파 전원
114 : 매칭 유닛
120 : 가스 제공부
122 : 가스 소스
124 : 가스 노즐
126 : 온/오프 밸브
128 : 유량 제어기
130 : 마이크로파 히터
132 : 도파관
134 : 마이크로파 생성 모듈
136 : 유전체 창
140 : 상부 전극
142 : 플라즈마 형성용 고주파 전원
144 : 매칭 유닛
150 : 배기관
152 : 압력 조절 밸브
154 : 진공 펌프
160 : 온도 측정부
162 : 광 조사기
164 : 프리즘
166 : 포커스 렌즈
170 : 광원
172 : 광 서큘레이터
174 : 수광부
176 : 아날로그/디지털 변환기
178 : 연산부
180 : 온도 제어부10: substrate 100: substrate processing apparatus
102: process chamber 104: gate valve
110: substrate support 112: high frequency power supply for bias application
114: matching unit 120: gas providing unit
122: gas source 124: gas nozzle
126: on/off valve 128: flow controller
130: microwave heater 132: waveguide
134
140: upper electrode 142: high-frequency power source for plasma formation
144: matching unit 150: exhaust pipe
152: pressure regulating valve 154: vacuum pump
160: temperature measuring unit 162: light irradiator
164: prism 166: focus lens
170: light source 172: optical circulator
174: light receiver 176: analog/digital converter
178: calculation unit 180: temperature control unit
Claims (10)
상기 공정 챔버 내에 배치되며 상기 기판이 놓여지는 기판 지지부;
상기 공정 챔버의 상부에 배치되며 상기 기판을 공정 온도로 가열하기 위하여 상기 기판 상으로 마이크로파를 제공하는 마이크로파 히터;
상기 공정 챔버 내부에 상기 기판의 처리를 위한 공정 가스를 제공하는 가스 제공부; 및
상기 공정 챔버의 상부에 배치되며 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 상부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.a process chamber for performing a processing process on the substrate;
a substrate support disposed in the process chamber and on which the substrate is placed;
a microwave heater disposed above the process chamber and configured to provide microwaves onto the substrate to heat the substrate to a process temperature;
a gas providing unit providing a process gas for processing the substrate into the process chamber; and
and an upper electrode disposed above the process chamber and configured to form the process gas in a plasma state.
상기 마이크로파를 생성하기 위한 마이크로파 생성 모듈과,
상기 마이크로파 생성 모듈과 상기 공정 챔버의 상부를 연결하며 상기 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부로 전달하기 위한 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to claim 1, wherein the microwave heater,
a microwave generating module for generating the microwave;
and a waveguide connecting the microwave generating module and an upper portion of the process chamber and transmitting the microwave into the process chamber.
상기 상부 전극은 상기 유전체 창의 하부면 상에 부착되며 상기 마이크로파의 투과가 가능한 투명한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 2, wherein a dielectric window for transmitting the microwave is disposed on the upper portion of the process chamber,
and the upper electrode is attached to a lower surface of the dielectric window and is made of a transparent material capable of transmitting the microwave.
상기 플라즈마 상태로 형성된 상기 공정 가스에 의해 상기 기판의 처리 공정이 수행되는 동안 상기 온도 제어부는 상기 온도 측정부의 측정 신호에 기초하여 상기 기판의 온도가 상기 공정 온도에서 유지되도록 상기 마이크로파 히터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.10. The method of claim 9, wherein the process gas is supplied into the process chamber after the substrate reaches the process temperature,
While the processing process of the substrate is performed by the process gas formed in the plasma state, the temperature controller controls the operation of the microwave heater so that the temperature of the substrate is maintained at the process temperature based on the measurement signal of the temperature measuring part. A substrate processing apparatus, characterized in that.
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KR1020210039354A KR20220134116A (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Substrate processing apparatus |
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Citations (2)
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KR20180069705A (en) | 2016-12-15 | 2018-06-25 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Film forming method, boron film, and film forming apparatus |
KR20200114826A (en) | 2019-03-29 | 2020-10-07 | 신재철 | Single type chamber for dry etching |
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2021
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Patent Citations (2)
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