KR20220158930A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220158930A
KR20220158930A KR1020210066569A KR20210066569A KR20220158930A KR 20220158930 A KR20220158930 A KR 20220158930A KR 1020210066569 A KR1020210066569 A KR 1020210066569A KR 20210066569 A KR20210066569 A KR 20210066569A KR 20220158930 A KR20220158930 A KR 20220158930A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
space
process gas
electric field
gas
substrate
Prior art date
Application number
KR1020210066569A
Other languages
English (en)
Inventor
김동훈
박완재
박지훈
김두리
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020210066569A priority Critical patent/KR20220158930A/ko
Priority to US17/752,079 priority patent/US20220384153A1/en
Priority to CN202210571132.4A priority patent/CN115394624A/zh
Priority to JP2022084368A priority patent/JP7339396B2/ja
Publication of KR20220158930A publication Critical patent/KR20220158930A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32422—Arrangement for selecting ions or species in the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32513—Sealing means, e.g. sealing between different parts of the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32559—Protection means, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/302—Vessels; Containers characterised by the material of the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/335—Cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 내부 공간을 제공하는 챔버; 전기장을 인가하는 플라즈마 소스; 상기 플라즈마 소스가 전기장을 인가하는 영역으로 제1 공정 가스를 공급하는 제1 가스 공급 유닛, - 상기 제1 공정 가스는 제1 압력 분위기에서 제1 세기의 전기장을 인가받으면 플라즈마로 여기되는 것임- ; 상기 내부 공간에 제공되고 피처리 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 플라즈마 소스로부터 전기장이 인가되는 위치 및 발산된 에너지가 상기 지지 유닛에 지지된 기판에 인가되는 위치에 제공되는 무전극 램프를 포함하고, 상기 무전극 램프는: 상기 플라즈마 소스로부터 인가되는 전기장이 투과 가능한 소재로 제공되고 내부에 충전 공간을 제공하는 하우징; 및 상기 충전 공간에 충전된 발광 물질을 포함하는 충전 물질, - 상기 충전 공간은 제2 압력으로 충전되고, 상기 충전 물질은 제2 압력 분위기에서 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기의 전기장을 인가받으면 방전되어 발광하는 것임- ; 을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
기판의 처리 공정에는 플라즈마가 이용될 수 있다. 예를 들어, 드라이 크리닝, 애싱, 또는 식각 공정에 플라즈마가 사용될 수 있다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마를 이용한 드라이 크리닝, 애싱, 또는 식각 공정은 플라즈마에 포함된 이온 또는 라디칼 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
또한, 반도체 웨이퍼 면 내에서 균일성의 향상, 막질 향상 또는 기판의 표면 처리에 따른 부산물을 제거를 위하여, 열처리를 행한다. 때문에, 반도체 제조 설비는 플라즈마 처리를 위한 챔버와 열처리를 위한 챔버 두 종류를 포함한다.
그러나, 플라즈마 처리와 열처리를 위한 챔버를 분리하는 경우, 설비의 풋프린트(footprint)가 증가하여 WPPS(Wafer Per Price and Space)가 감소하게 되고, 또한 챔버간의 반송 시간으로 인한 UPEH(Unit Per Equipment Hour) 감소가 발생한다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 하나의 챔버에서 플라즈마 처리와 열 처리를 행할 수 있음에 따라, 설비의 풋프린트(footprint)가 증가하여 WPPS(Wafer Per Price and Space)가 감소 및 챔버간의 반송 시간으로 인한 UPEH(Unit Per Equipment Hour) 감소시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 단일 전력원으로 공정 가스를 플라즈마로 여기시켜 처리하는 것과 부산물 제거를 위한 열 에너지를 공급하는 것을 선택적으로 행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 무전극 램프를 사용하여 다른 램프를 사용하는 것과 비교하여 교체 주기를 늘릴 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 내부 공간을 제공하는 챔버; 전기장을 인가하는 플라즈마 소스; 상기 플라즈마 소스가 전기장을 인가하는 영역으로 제1 공정 가스를 공급하는 제1 가스 공급 유닛, - 상기 제1 공정 가스는 제1 압력 분위기에서 제1 세기의 전기장을 인가받으면 플라즈마로 여기되는 것임- ; 상기 내부 공간에 제공되고 피처리 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 플라즈마 소스로부터 전기장이 인가되는 위치 및 발산된 에너지가 상기 지지 유닛에 지지된 기판에 인가되는 위치에 제공되는 무전극 램프를 포함하고, 상기 무전극 램프는: 상기 플라즈마 소스로부터 인가되는 전기장이 투과 가능한 소재로 제공되고 내부에 충전 공간을 제공하는 하우징; 및 상기 충전 공간에 충전된 발광 물질을 포함하는 충전 물질, - 상기 충전 공간은 제2 압력으로 충전되고, 상기 충전 물질은 제2 압력 분위기에서 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기의 전기장을 인가받으면 방전되어 발광하는 것임- ; 을 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 발광 물질은, 황을 포함하는 물질, 금속황화합물, 메탈할라이드, 수은 또는 형광물질일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 충전 물질은 비활성 기체와 상기 발광 물질의 혼합 가스일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 압력은 상기 제1 압력 보다 높을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 충전 공간은 제1 부피로 제공되고, 상기 제1 부피의 크기는 상기 플라즈마 소스에 의해 인가되는 제2 세기의 전기장의 비례하여 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 하우징은 유전체로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 하우징은, 쿼츠 또는 Y2O3로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 챔버의 상기 내부 공간을 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간으로 분리 구획하고 접지되며 복수의 관통홀이 형성된 판상의 이온 블로커를 더 포함하고, 상기 무전극 램프는 상기 이온 블로커에 결합되어 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 가스 공급 유닛은 상기 제1 공정 가스를 상기 제1 공간으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 공간으로 제2 공정 가스 공급하는 제2 가스 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 플라즈마 소스는 상기 제1 공간에 전기장을 인가하도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 공정 가스는, 불소 포함 가스일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제2 공정 가스는, 수소 포함 가스일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 무전극 램프는 상기 이온 블로커의 중앙에 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 무전극 램프는 복수개가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 무전극 램프의 상기 하우징에서 상기 충전 공간을 측벽과 상부벽은 반사 코팅이 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기 더 포함, 상기 제어기는, 상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스를 공급하면서, 상기 제1 압력 분위기에서 상기 플라즈마 소스가 상기 제1 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 제1 공정 가스로부터 여기된 플라즈마의 라디칼 또는 이온으로 기판을 처리하는 제1 처리; 및 상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 내부 공간에서 상기 제1 공정 가스를 배기하고, 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 무전극 램프를 방전시켜 상기 기판을 열처리하는 제2 처리;를 행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급 유닛으로부터 상기 제2 공정 가스를 공급하면서, 상기 제1 압력 분위기에서 상기 플라즈마 소스가 제1 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 제1 공정 가스를 플라즈마로 여기시키고, 상기 플라즈마로의 라디칼과 상기 제2 공정 가스의 반응물로 기판을 처리하는 제1 처리; 및 상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 반응물을 배기하고 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 제어하여, 상기 무전극 램프를 방전시켜 상기 기판을 열처리하는 제2 처리;를 행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는 ICP, TCP, CCP, DF-CCP 및 microwave로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 무전극 램프에서 방전된 빛은 기판의 표면 부산물이 흡수 가능한 파장으로 제공될 수 있다.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 방법은. 공정 가스를 공급하면서, 제1 압력 분위기에서 플라즈마 소스가 제1 세기의 전기장을 발산하도록 하고, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 생성하고. 상기 플라즈마의 라디칼 또는 이온으로 기판을 처리하는 제1 처리와; 상기 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 공정 가스를 배기하고 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 하여, 무전극 램프를 방전해서 기판을 열처리하는 제2 처리;를 하되, 상기 제2 세기는 상기 제1 세기보다 크고, 상기 무전극 램프는 상기 제1 세기에서 작동하지 않는 기판 처리 방법.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하면, 하나의 챔버에서 플라즈마 처리와 열 처리를 행할 수 있음에 따라, 설비의 풋프린트(footprint)가 증가하여 WPPS(Wafer Per Price and Space)가 감소 및 챔버간의 반송 시간으로 인한 UPEH(Unit Per Equipment Hour) 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하면, 단일 전력원으로 공정 가스를 플라즈마로 여기시켜 처리하는 것과 부산물 제거를 위한 열 에너지를 공급하는 것을 선택적으로 행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하면, 무전극 램프를 사용하여 다른 램프를 사용하는 것과 비교하여 교체 주기를 늘릴 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면을 계략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무전극 램프의 단면 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 가스의 플라즈마 여기와 무전극 램프의 방전을 위한 압력별 전기장 밀도(전계 강도)를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제1 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제2 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면을 계략적으로 도시한 도면이다.
도 7는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제1 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제2 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에서는 챔버 내에서 플라즈마를 이용하여 기판을 드라이 크리닝, 세정 또는 식각 처리하는 기판 처리 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치라면 다양한 공정에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면을 계략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 제1 공정 가스 공급 유닛(300)과, 제2 공정 가스 공급 유닛(400)과, 플라즈마 소스(500), 배기 배플(800), 그리고 배기 유닛(700)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부 공간을 가진다. 그 중 제2 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(150)가 설치된다. 배기 포트(150)는 공정 챔버(100)의 중심축과 일치되게 위치된다. 배기 포트(150)는 제2 공간(102)에 발생된 부산물이 공정 챔버(100)의 외부로 배출되는 배출구로 기능한다.
지지 유닛(200)은 제2 공간(102)에 제공되어 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지 유닛(200)은 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 내부 전극(212)이 설치된다. 내부 전극(212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 내부 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 내부 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.
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.
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.
플라즈마 소스(500)는 전기장을 인기한다. 실시 예에 의하면, 플라즈마 소스(500)는 마이크로파(microwave)로 제공될 수 있다.
마이크로파 투과판(528)은 챔버(100)의 상부의 개구부를 닫도록 제공된다. 마이크로파 투과판(528)은 유전체, 예를 들면 석영이나 Al2O3등의 세라믹스로 이루어진다.
마이크로파 투과판(528)의 위쪽에는 원판 형상의 평면 안테나(531)가 마련되어 있다. 평면 안테나(531)는 마이크로파 투과판(528)을 사이에 두고 지지 유닛(200)과 대향하도록 배치된다. 평면 안테나(531)는 도체, 예를 들어 표면이 금도금된 동판 또는 알루미늄판으로 이루어진다. 평면 안테나(531)에는 다수의 마이크로파 방사 구멍(슬롯)(미도시)이 소정의 패턴으로 형성되어 제공될 수 있다. 예컨대, 평면 안테나(531)는 RLSA 안테나를 구성할 수 있다.
평면 안테나(531)의 상면에는 진공보다 큰 유전율을 갖는 유전체로 이루어지는 지파판(533)이 마련된다. 지파판(533)은 진공 중에 있어서의 마이크로파의 파장과 비교해서 지파판 내에 있어서의 마이크로파의 파장을 짧게 한다.
챔버(100)의 상면에는 평면 안테나(531) 및 지파판(533)을 덮도록 쉴드 덮개(534)가 마련되어 있다. 쉴드 덮개(534)는 예를 들어 알루미늄이나 스테인리스강 등의 금속재로 이루어진다. 챔버(100)의 상면과 쉴드 덮개(534)는 밀봉 부재(미도시)에 의해 밀봉되어 있다.
쉴드 덮개(534)에는 냉각수 유로(534a)가 형성되어 있다. 냉각수 유로(534a)에 냉각수를 통류시킴으로써, 평면 안테나(531), 마이크로파 투과판(528), 지파판(533) 및 쉴드 덮개(534)가 냉각될 수 있다. 쉴드 덮개(534)는 접지되어 있다.
쉴드 덮개(534)에는 개구부(536)가 형성되어 있다. 개구부(536)에 도파관(537a, 537b)이 접속되어 있다. 이 도파관(537a, 537b)의 단부에는 매칭 회로(538)를 사이에 두고 마이크로파 발생 장치(539)가 접속되어 있다. 이에 따라, 마이크로파 발생 장치(539)에서 발생되는 마이크로파가 도파관(537a, 537b)을 거쳐서 상기 평면 안테나 부재(531)로 전파된다.
도파관(537a, 537b)은 쉴드 덮개(534)의 개구부(536)로부터 위쪽으로 연장하는 단면 원형 형상의 동축 도파관(537a)과, 이 동축 도파관(537a)의 상단부에 접속된 수평 방향으로 연장하는 단면 직사각형 형상의 직사각형 도파관(537b)을 포함할 수 있다. 직사각형 도파관(537b)의 동축 도파관(537a)과의 접속부측에는 모드 변환기(540)가 마련될 수 있다. 동축 도파관(537a)의 중심에는 내부 도체(541)가 연재해 있다. 이 내부 도체(541)의 하단부는 평면 안테나(531)의 중심부에 접속 고정되어 있다.
플라즈마 소스(500)는 인가하는 전기장의 세기를 상이하게 할 수 있다. 예컨대, 플라즈마 소스(500)는 제1 세기를 갖는 제1 전기장과, 제2 세기를 갖는 제2 전기장을 인가할 수 있다. 전기장의 세기는 전기장의 밀도로도 표현될 수 있다.
제1 공정 가스 공급 유닛(300)은 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 제공된다.
제1 가스 공급원(311)은 제1 가스를 저장한다. 제1 가스는 불소 성분 함유 가스이다. 일 실시 예에 있어서, 제1 가스는 NF3일 수 있다.
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 제1 공간(535)으로 제1 가스를 공급한다.
제1 공정 가스 공급 유닛(300)은 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.
제2 가스 및 제3 가스 중 어느 하나 이상과 제1 가스의 조합에 의해 제1 공정 가스가 정의될 수 있다. 또는 제1 가스는 단독으로 제1 공정 가스로 정의될 수 있다. 제1 공정 가스는 제시된 실시 예 외에도 추가의 가스가 혼합된 혼합 가스 일 수 있다.
평면 안테나(531)와 이온 블로커(551)는 서로 대향되게 배치되고, 평면 안테나(531)는 이온 블로커(551)의 상부에 배치된다. 마이크로파 투과판(528)과 이온 블로커(551)의 사이에는 제1 공간(535)이 형성된다. 공정 챔버(100)의 내부 공간은 이온 블로커(551)에 의해 제2 공간(102)과 제1 공간(535)로 구획된다. 제1 공간(535)은 제1 공정 가스를 공급하는 제1 처리 공급 유닛(300)과 연결된다.
제1 공간(535)에 발생된 전자기장은 제1 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 제1 공간(535)으로 유입된 가열된 제1 공정 가스는 플라즈마 상태로 전이된다. 제1 공정 가스는 플라즈마 상태로 전이됨에 따라 이온, 전자, 라디칼로 분해된다. 생성된 라디칼 성분은 이온 블로커(551)를 통과하여 제2 공간(102)로 이동한다.
이온 블로커(551)는 처리 공간인 제2 공간(102)과 제1 공간(535)의 사이에 제공되고, 제2 공간(102)과 제1 공간(535)의 경계를 이룬다. 이온 블로커(551)는 도전성 물질로 제공된다. 이온 블로커(551)는 판 형상으로 제공된다. 예컨대, 이온 블로커(551)는 원판 형상을 가질 수 있다. 이온 블로커(551)에는 다수개의 관통홀들이 형성된다. 관통홀들은 이온 블로커(551)의 상하 방향을 가로질러 형성된다.
이온 블로커(551)는 접지되도록 제공된다. 이온 블로커(551)가 접지됨에 따라, 이온 블로커(551)를 관통하여 통과하는 플라즈마 성분 중 이온과 전자가 흡수된다. 즉, 이온 블로커(551)는 이온의 통과를 막는(block) 이온 블로커로서 기능한다. 이온 블로커(551)는 접지됨에 따라 플라즈마 성분 중 라디칼만을 통과시킨다.
이온 블로커(551)에는 무전극 램프(600)가 결합된다. 도 2는 일 실시 예에 따른 무전극 램프의 단면 사시도를 도시한 것이다. 도 1에 도 2를 더 참조하여 설명한다. 무전극 램프(600)는 하우징(610)과 하우징(610) 내부의 충전 공간(615)에 충전된 충전 물질(650)을 포함한다. 하우징(610)은 플라즈마 소스(500)로부터 인가되는 전기장이 투과 가능한 소재로 제공된다. 예컨대, 하우징(610)은 유전체로 제공된다. 예컨대, 하우징(610)은 쿼츠 또는 Y2O3로 제공된다. 충전 물질(650)은 비활성 기체와 발광 물질의 혼합 가스로 제공된다. 발광 물질은 전기장을 인가받으면 발광하는 물질으로, 황을 포함하는 물질, 금속황화합물, 메탈할라이드(예를 들어, Li, Ca, K 등과 F, Cl, Br 등의 화합물), 수은 또는 형광 물질일 수 있다. 비활성 기체는 Ar, He 등으로 제공될 수 있다. 충전 물질(650)은 충전 공간(615)이 제2 압력이 되도록 충전된다.
충전 물질(650)은 방전될 때, 기판(W)에 충분한 열 에너지를 전달할 수 있는 파장대역을 방출한다. 무전극 램프(600)에 의하면, 램프의 수명이 길고 타 램프와 비교하여 길고, 금속황화합물을 포함하는 충전 물질이 충전된 무전극 램프의 경우 재점등 시 램프(600)의 충전 공간(615)의 압력이 잔열에 의해 높아지더라도, 금속황화합물을 이루는 금속에서 방출되는 열전자에 의해 순시점등이 가능하다.
충전 공간(615)은 제1 부피로 제공되고, 제1 부피의 크기는 플라즈마 소스(500)에 의해 인가되는 제2 세기의 전기장의 비례하여 제공된다.
하우징(610)에서 충전 공간(615)을 이루는 구성 중 기판(W)을 향하는 면을 제외한 벽면에는 반사 코팅(620)이 제공될 수 있다. 예컨대, 하우징(610)에서 충전 공간(615)을 이루는 측벽과 상부벽은 반사 코팅(620)이 제공될 수 있다. 반사 코팅(620)은 광손실을 억제하고 광이 기판(W)으로 향하도록 한다. 반사 코팅(620)은 ZrO2로 제공될 수 있다. 또한, 반사코팅(620)은 광이 균일한 강도로 기판(W)에 도달하도록 렌즈 형태로 설계할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제2 공간(102)에는 제2 공정 가스를 공급하는 제2 공정 가스 공급 유닛(400)이 연결된다. 제2 공정 가스 공급 유닛(400)은 제4 가스 공급원(451), 제4 가스 공급 라인(452)을 포함한다. 제4 가스 공급 라인(452)에는 유량 조절 부재(453, 454)가 설치된다.
제4 가스 공급원(451)은 제4 가스를 저장한다. 제4 가스는 질소 함유 가스 또는 수소 함유 가스이다. 일 실시 예에 있어서, 제4 가스는 NH3이다.
제4 가스 공급 라인(452)은 제4 가스 공급원(451)과 공정 챔버(100)의 사이를 연결하는 유체 통로로 제공된다. 제4 가스 공급 라인(452)은 제4 가스 공급원(451)에 저장된 제4 가스를 공정 챔버(100)의 내부 공간으로 공급한다. 구체적으로 제4 가스 공급 라인(452)은 제2 공간(102)으로 제4 가스를 공급한다.
제2 공정 가스 공급 유닛(400)은 제4 가스와 혼합되는 가스를 더 공급하기 위하여, 제4 가스와 상이한 제5 가스를 공급하는 제5 가스 공급원(461)을 더 포함할 수 있다. 제5 가스 공급원(461)은 제5 가스 공급 라인(462)을 통해 제4 가스 공급원(451)에 연결된다. 제5 가스 공급 라인(462)에는 유량 조절 부재(463)가 설치될 수 있다. 제5 가스는 질소 함유 가스 또는 수소 함유 가스이다. 예컨대, 제5 가스는 H2일 수 있다.
제4 가스 및 제5 가스의 조합에 의해 제2 공정 가스가 정의될 수 있다. 또는 제4 가스는 단독으로 제2 공정 가스로 정의될 수 있다. 제2 공정 가스는 제시된 실시 예 외에도 추가의 가스가 혼합된 혼합 가스 일 수 있다.
제2 공간(102)으로 유입된 제2 공정 가스는 제2 공간(102)으로 유입된 제1 공정 가스로부터 발생된 플라즈마와 반응하여 반응 가스를 생성한다. 보다 상세하게 제1 공정 가스로부터 발생된 플라즈마 중 이온 블로커(551)를 통과한 라디칼과 제2 공정 가스가 반응하여 반응 가스를 생성한다. 일 예에 있어서, 제1 공정 가스로부터 발생된 플라즈마 중 라디칼은 불소 라디칼(F*)이고 제2 공정 가스는 NH3와 H2의 혼합가HF(ammonium hydrogen fluoride) 및/또는 NH4F(ammonium fluoride)이다.
반응 가스는 기판과 반응하여 기판의 자연 산화막을 제거한다.
배기 배플(800)은 처리 공간에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(800)은 처리공간에서 공정 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 배플(800)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기 배플(800)에는 복수의 관통홀들(802)이 형성된다. 관통홀들(802)은 상하방향을 향하도록 제공된다. 관통홀들(802)은 배기 배플(800)의 원주방향을 따라 배열된다. 관통홀들(802)은 슬릿 형상을 가지며, 배기 배플(800)의 반경방향을 향하는 길이 방향을 가진다.
공정 챔버(100)의 배기 배플(800)의 하류에는 공정부산물을 배기시키는 배기 포트(150), 배기펌프(720), 개폐 밸브(730) 그리고 배기 라인(710)을 포함하는 배기 유닛(700)이 설치된다.
배기 포트(150)에는 배기 라인(710)이 설치되고, 배기 라인(710)에는 배기 펌프(720)가 설치된다. 배기 펌프(720)는 배기 포트(150)에 진공압을 제공한다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 공정 가스 또는 반응 가스는 진공압에 의해 공정 챔버(100)의 외부로 배출된다. 개폐 밸브(730)는 배기 펌프(720)로부터 제공되는 배기압을 조절한다. 개폐 밸브(730)는 배기 포트(150)를 개폐한다. 개폐 밸브(730)는 개방 위치와 차단 위치로 이동 가능하다. 여기서 개방 위치는 개폐 밸브(730)에 의해 배기 포트(150)가 개방되는 위치이고, 차단 위치는 개폐 밸브(730)에 의해 배기 포트(150)가 차단되는 위치이다. 개폐 밸브(730)에는 배기 포트(150)의 길이 방향과 수직한 평면에 대해 영역별로 다수개의 밸브가 설치되고 각각 조절 가능하다. 개폐 밸브(730)의 밸브는 제어기(미도시)에 의해 개방 정도가 조절될 수 있다. 일 예에 의하면, 공정 진행 시 배기 포트(150)의 일부 영역은 개방되게 제공된다. 배기 포트(150)의 개방 영역은 비대칭 영역으로 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 이러한 비대칭적 개방 영역은 분할 영역들 중 일부에만 대향되게 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 가스의 플라즈마 여기와 무전극 램프의 방전을 위한 압력별 전기장 밀도(전계 강도)를 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 작동 방법을 설명한다. g1은 공정 가스를 플라즈마로 여기 시키기 위한 압력별 전계 강도 그래프이고, g2는 충전 물질을 방전시키기 위한 압력별 전계 강도 그래프이다.
방전되기 위한 각각의 최저 전계 강도(E1, E2)를 설정함에 있어서, 무전극 램프(600)에서 충전된 충전 이물질(650) 충전 공간(615)에서 방전되는 최저 전계 강도(E2)를, 제1 공정 가스가 제1 공간(535)에서 여기되는 최저 전계 강도(E1)보다 높게 설정한다. 제1 공간(535)의 압력을 P1 근방에 위치하도록 하고, 전계 강도를 E1과 E2사이로 제공할 때, 제1 공정 가스는 플라즈마로 여기되지만, 충전 물질(650)은 방전되지 않는다. 그리고 제1 공정 가스와 제2 공정 가스의 공급을 중단하고, 제1 공간(535)의 압력이 P3인 상태에서, 전계 강도를 E2 이상 E3이하로 제공하면 충전 공간(615)에 충전된 충전 물질(650)은 P2의 압력으로 고정되어 있음에 따라, 제1 공간(535)의 압력과 무관하게 방전된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제1 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하여, 제1 처리를 행하는 방법을 설명한다. 일 예에 있어서, 제1 처리는 기판을 드라이 크리닝하는 것이다.
기판(W)이 챔버(100)의 제2 공간(102)으로 반입되어, 지지 유닛(200)에 지지된 상태에서, 제1 가스 공급 유닛(300)의 유량 조절 부재(313, 314, 323, 333)를 개방하여 제1 공정 가스를 제1 공간(535)으로 인가한다. 제1 공간(535)은 제1 공정 가스에 의해 제1 압력 분위기가 형성되고, 플라즈마 소스(500)가 제1 세기(도 3에서 E1 내지 E2 사이의 세기)를 갖는 전기장을 제1 공간(535)에 인가하여 제1 공정 가스를 플라즈마(P)로 여기시킨다. 플라즈마(P)의 라디칼 성분은 이온 블로커(551)를 통과하여 제2 공간(102)로 이동한다. 제2 가스 공급 유닛(400)의 유량 조절 부재(454, 453, 463)를 개방하여 제2 공정 가스를 제2 공간(102)으로 인가한다. 플라즈마(P)의 라디칼 성분과 제2 공정 가스는 반응하여 에천트(cf. HF, NH4F 등)를 형성하고, 기판(W)의 목표 막질과 화학 반응하여 부산물(cf. (NH4)2SiF6 등)이 만들어진다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제2 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여, 제2 처리를 행하는 방법을 설명한다. 일 예에 있어서, 제2 처리는 기판을 열처리 하여 부산물을 제거하는 것이다.
기판(W)의 표면 온도를 높여 표면 부산물을 승화되도록 하기 위해 무전극 램프(600)의 충전 가스(650)를 방전시킨다. 방전된 충전 가스(650)에서 생성된 빛은 기판(W)의 표면 부산물이 흡수 가능한 파장으로 설계되어 제공되며, 열로 변환되어 부산물을 승화시킨다. 제1 공정 가스와 제2 공정 가스의 공급을 중단하고, 배기 유닛(700)을 동작시켜 제1 공간(535) 및 제2 공간(102)의 내부 압력을 제1 압력(P1)보다 낮은 제3 압력(P3)으로 낮춘다. 그리고 플라즈마 소스(500)가 제2 세기(도 3에서 E2 내지 E3 사이의 세기)를 갖는 전기장을 무전극 램프(600)의 충전 공간(615)에 인가하여 충전 가스(650)를 방전시킨다. 방전된 빛은 기판(W)에 도달하여 열로 변환되어 부산물을 승화시킨다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면을 계략적으로 도시한 도면이다. 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1100)의 설명에 있어서, 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)의 구성과 동일한 것은 제1 실시 예에 대한 설명으로 대신한다.
제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1100)는 플라즈마 소스(1500)가 ICP타입으로 제공된다. 플라즈마 소스(1500)는 코일 형상의 안테나(1519)를 포함한다. 안테나(1519)의 하부에는 유전판(1510)이 제공된다. 유전판(1510)과 이온 블로커(551)는 서로 이격되게 제공되며, 유전판(1510)과 이온 블로커(551)가 이격된 공간은 제1 공간(535)으로 제공된다. 안테나(1519)는 매처(1538)를 통해 고주파 전원(1539)과 연결된다. 고주파 전원(1539)으로부터 전력을 인가 받은 안테나(1519)는 제1 공간(535)에 전계를 형성한다. 제1 가스 공급 유닛(300)의 공급 포트는 유전판(1510)의 중앙을 관통하여 제공될 수 있다.
도 7는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제1 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여, 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 제1 처리를 행하는 방법을 설명한다. 일 예에 있어서, 제1 처리는 기판을 드라이 크리닝하는 것이다.
기판(W)이 챔버(100)의 제2 공간(102)으로 반입되어, 지지 유닛(200)에 지지된 상태에서, 제1 가스 공급 유닛(300)의 유량 조절 부재(313, 314, 323, 333)를 개방하여 제1 공정 가스를 제1 공간(535)으로 인가한다. 제1 공간(535)은 제1 공정 가스에 의해 제1 압력 분위기가 형성되고, 플라즈마 소스(1500)가 제1 세기(도 3에서 E1 내지 E2 사이의 세기)를 갖는 전기장을 제1 공간(535)에 인가하여 제1 공정 가스를 플라즈마(P)로 여기시킨다. 플라즈마(P)의 라디칼 성분은 이온 블로커(551)를 통과하여 제2 공간(102)로 이동한다. 제2 가스 공급 유닛(400)의 유량 조절 부재(454, 453, 463)를 개방하여 제2 공정 가스를 제2 공간(102)으로 인가한다. 플라즈마(P)의 라디칼 성분과 제2 공정 가스는 반응하여 에천트(cf. HF, NH4F 등)를 형성하고, 기판(W)의 목표 막질과 화학 반응하여 부산물(cf. (NH4)2SiF6 등)이 만들어진다.
도 8는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제2 처리를 행하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여, 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 제2 처리를 행하는 방법을 설명한다. 일 예에 있어서, 제2 처리는 기판을 열처리 하여 부산물을 제거하는 것이다.
기판(W)의 표면 온도를 높여 표면 부산물을 승화되도록 하기 위해 무전극 램프(600)의 충전 가스(650)를 방전시킨다. 방전된 충전 가스(650)에서 생성된 빛은 기판(W)의 표면 부산물이 흡수 가능한 파장으로 설계되어 제공되며, 열로 변환되어 부산물을 승화시킨다. 제1 공정 가스와 제2 공정 가스의 공급을 중단하고, 배기 유닛(700)을 동작시켜 제1 공간(535) 및 제2 공간(102)의 내부 압력을 제1 압력(P1)보다 낮은 제3 압력(P3)으로 낮춘다. 그리고 플라즈마 소스(1500)가 제2 세기(도 3에서 E2 내지 E3 사이의 세기)를 갖는 전기장을 무전극 램프(600)의 충전 공간(615)에 인가하여 충전 가스(650)를 방전시킨다. 방전된 빛은 기판(W)에 도달하여 열로 변환되어 부산물을 승화시킨다.
상술하여 제어부는 기판을 설정 공정에 따라 처리되도록 기판 처리 장치 및 설비의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 기판 처리 장치 및 설비의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치 및 설비를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치 및 설비에서 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.
도시하지 않았으나, 무전극 램프(600)는 복수개가 제공될 수 있다. 무전극 램프(600)는 이온 블로커(551)에 복수개 설치되며, 이온 블로커(551)에 형성되는 관통홀은 무전극 램프(600)의 설치 위치를 피하여 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 여러 가지로 변형 가능하다. 예를 들면, 처리 장치의 구성은, 본 발명의 구성 요건을 만족하는 한, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 대상의 플라즈마 처리는 드라이 클리닝에 한정되지 않고, 산화 처리, 성막 처리, 에칭 처리 등 여러 가지의 처리에 적용 가능하다. 또한, 플라즈마 처리를 행하는 피처리체로서는, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이 기판 등 다른 것이더라도 좋다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하면, 단일 전력원으로 공정 가스를 플라즈마로 여기시켜 처리하는 것과 부산물 제거를 위한 열 에너지를 공급하는 것을 선택적으로 행할 수 있다. 또한, 하나의 챔버에서 플라즈마 처리와 열 처리를 행할 수 있다. 또한, 무전극 램프를 사용하여 다른 램프를 사용하는 것과 비교하여 교체 주기를 늘릴 수 있다.
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.

Claims (21)

  1. 내부 공간을 제공하는 챔버;
    전기장을 인가하는 플라즈마 소스;
    상기 플라즈마 소스가 전기장을 인가하는 영역으로 제1 공정 가스를 공급하는 제1 가스 공급 유닛, - 상기 제1 공정 가스는 제1 압력 분위기에서 제1 세기의 전기장을 인가받으면 플라즈마로 여기되는 것임- ;
    상기 내부 공간에 제공되고 피처리 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 플라즈마 소스로부터 전기장이 인가되는 위치 및 발산된 에너지가 상기 지지 유닛에 지지된 기판에 인가되는 위치에 제공되는 무전극 램프를 포함하고,
    상기 무전극 램프는:
    상기 플라즈마 소스로부터 인가되는 전기장이 투과 가능한 소재로 제공되고 내부에 충전 공간을 제공하는 하우징; 및
    상기 충전 공간에 충전된 발광 물질을 포함하는 충전 물질, - 상기 충전 공간은 제2 압력으로 충전되고, 상기 충전 물질은 제2 압력 분위기에서 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기의 전기장을 인가받으면 방전되어 발광하는 것임- ;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 물질은,
    황을 포함하는 물질, 금속황화합물, 메탈할라이드, 수은 또는 형광물질인 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 충전 물질은 비활성 기체와 상기 발광 물질의 혼합 가스인 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 압력은 상기 제1 압력 보다 높은 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 충전 공간은 제1 부피로 제공되고,
    상기 제1 부피의 크기는 상기 플라즈마 소스에 의해 인가되는 제2 세기의 전기장의 비례하여 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은 유전체로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 쿼츠 또는 Y2O3로 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 상기 내부 공간을 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간으로 분리 구획하고 접지되며 복수의 관통홀이 형성된 판상의 이온 블로커를 더 포함하고,
    상기 무전극 램프는 상기 이온 블로커에 결합되어 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급 유닛은 상기 제1 공정 가스를 상기 제1 공간으로 공급하는 기판 처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 공간으로 제2 공정 가스 공급하는 제2 가스 공급 유닛을 더 포함하고,
    상기 플라즈마 소스는 상기 제1 공간에 전기장을 인가하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 공정 가스는, 불소 포함 가스인 기판 처리 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    제2 공정 가스는, 수소 포함 가스인 기판 처리 장치.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 무전극 램프는 상기 이온 블로커의 중앙에 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 무전극 램프는 복수개가 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 무전극 램프의 상기 하우징에서 상기 충전 공간을 측벽과 상부벽은 반사 코팅이 제공되는 기판 처리 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    제어기 더 포함,
    상기 제어기는,
    상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스를 공급하면서, 상기 제1 압력 분위기에서 상기 플라즈마 소스가 상기 제1 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 제1 공정 가스로부터 여기된 플라즈마의 라디칼 또는 이온으로 기판을 처리하는 제1 처리; 및
    상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 내부 공간에서 상기 제1 공정 가스를 배기하고, 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 무전극 램프를 방전시켜 상기 기판을 열처리하는 제2 처리;를 행하는 기판 처리 장치.
  17. 제10 항에 있어서,
    제어기 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급 유닛으로부터 상기 제2 공정 가스를 공급하면서, 상기 제1 압력 분위기에서 상기 플라즈마 소스가 제1 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 제1 공정 가스를 플라즈마로 여기시키고, 상기 플라즈마로의 라디칼과 상기 제2 공정 가스의 반응물로 기판을 처리하는 제1 처리; 및
    상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 반응물을 배기하고 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 제어하여, 상기 무전극 램프를 방전시켜 상기 기판을 열처리하는 제2 처리;를 행하는 기판 처리 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는 ICP, TCP, CCP, DF-CCP 및 microwave로 이루어지는 군에서 선택되는 기판 처리 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 무전극 램프에서 방전된 빛은 기판의 표면 부산물이 흡수 가능한 파장으로 제공되는 기판 처리 장치.
  20. 공정 가스를 공급하면서, 제1 압력 분위기에서 플라즈마 소스가 제1 세기의 전기장을 발산하도록 하고, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 생성하고. 상기 플라즈마의 라디칼 또는 이온으로 기판을 처리하는 제1 처리와;
    상기 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 공정 가스를 배기하고 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 하여, 무전극 램프를 방전해서 기판을 열처리하는 제2 처리;를 하되,
    상기 제2 세기는 상기 제1 세기보다 크고,
    상기 무전극 램프는 상기 제1 세기에서 작동하지 않는 기판 처리 방법.
  21. 내부 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버의 상기 내부 공간을 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간으로 분리 구획하고 접지되며 복수의 관통홀이 형성된 판상의 이온 블로커;
    상기 제1 공간에 전기장을 인가하는 플라즈마 소스;
    상기 제1 공간으로 제1 공정 가스를 공급하는 제1 가스 공급 유닛, - 상기 제1 공정 가스는 제1 압력 분위기에서 제1 세기의 전기장을 인가받으면 플라즈마로 여기되는 것임- ;
    상기 제2 공간으로 제2 공정 가스 공급하는 제2 가스 공급 유닛;
    상기 제2 공간에 제공되고 피처리 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 이온 블로커의 중앙에 제공되는 무전극 램프; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 무전극 램프는:
    상기 플라즈마 소스로부터 인가되는 전기장이 투과 가능한 소재로 제공되고 내부에 충전 공간을 제공하는 하우징; 및
    상기 충전 공간에 충전된 발광 물질을 포함하는 충전 물질, - 상기 충전 공간은 제2 압력으로 충전되고, 상기 충전 물질은 제2 압력 분위기에서 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기의 전기장을 인가받으면 방전되어 발광하는 것임- ;을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 제1 가스 공급 유닛으로부터 상기 제1 공정 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급 유닛으로부터 상기 제2 공정 가스를 공급하면서, 상기 제1 압력 분위기에서 상기 플라즈마 소스가 제1 세기의 전기장을 발산하도록 제어하고, 상기 제1 공정 가스를 플라즈마로 여기시키고, 상기 플라즈마로의 라디칼과 상기 제2 공정 가스의 반응물로 기판을 처리하는 제1 처리;
    상기 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스의 공급을 중단하고, 상기 반응물을 배기하고 상기 플라즈마 소스가 제2 세기의 전기장을 발산하도록 제어하여, 상기 무전극 램프를 방전시켜 상기 기판을 열처리하는 제2 처리;를 행하는 기판 처리 장치.
KR1020210066569A 2021-05-25 2021-05-25 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 KR20220158930A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210066569A KR20220158930A (ko) 2021-05-25 2021-05-25 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US17/752,079 US20220384153A1 (en) 2021-05-25 2022-05-24 Apparatus for treating substrate and method for treating substrate
CN202210571132.4A CN115394624A (zh) 2021-05-25 2022-05-24 用于处理基板的装置和用于处理基板的方法
JP2022084368A JP7339396B2 (ja) 2021-05-25 2022-05-24 基板処理装置及び基板処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210066569A KR20220158930A (ko) 2021-05-25 2021-05-25 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220158930A true KR20220158930A (ko) 2022-12-02

Family

ID=84115793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210066569A KR20220158930A (ko) 2021-05-25 2021-05-25 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220384153A1 (ko)
JP (1) JP7339396B2 (ko)
KR (1) KR20220158930A (ko)
CN (1) CN115394624A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230100215A (ko) * 2021-12-28 2023-07-05 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6245122A (ja) * 1985-08-23 1987-02-27 Hitachi Ltd 処理装置
JPH07105347B2 (ja) * 1985-11-05 1995-11-13 三菱電機株式会社 光化学気相成長方法
JP2010123739A (ja) 2008-11-19 2010-06-03 Canon Inc 減圧処理容器
US9666414B2 (en) 2011-10-27 2017-05-30 Applied Materials, Inc. Process chamber for etching low k and other dielectric films
JP6379962B2 (ja) 2014-10-08 2018-08-29 岩崎電気株式会社 マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置
US11276579B2 (en) 2018-11-14 2022-03-15 Hitachi High-Tech Corporation Substrate processing method and plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20220384153A1 (en) 2022-12-01
JP2022181197A (ja) 2022-12-07
CN115394624A (zh) 2022-11-25
JP7339396B2 (ja) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101948592B1 (ko) 플라스마 처리 장치의 운전 방법
KR100960424B1 (ko) 마이크로파 플라즈마 처리 장치
US20100190350A1 (en) Plasma etching apparatus, plasma etching method and storage medium
JP6488164B2 (ja) プラズマ処理装置
KR20020043446A (ko) 플라즈마 프로세스 장치
KR20140058350A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR102523730B1 (ko) 이중 주파수 표면파 플라즈마 소스
US20210287877A1 (en) Apparatus for treating substrate and method for treating substrate
KR20100019469A (ko) 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 마이크로파 플라즈마 처리 방법, 및 마이크로파 투과판
JP7339396B2 (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
KR20210042694A (ko) 전자 빔 발생기, 이를 갖는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법
KR102330281B1 (ko) 정전 척 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
US20100307685A1 (en) Microwave plasma processing apparatus
WO2021033612A1 (ja) クリーニング方法及びマイクロ波プラズマ処理装置
US20220406571A1 (en) Substrate treating apparatus and substrate treating method
JP5559505B2 (ja) プラズマ処理装置
KR20210046150A (ko) 기판 처리 시스템 및 방법
KR101895931B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR102668439B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JPH10199699A (ja) プラズマ処理装置
US20220139683A1 (en) Apparatus for controlling impedance and system for treating substrate with the apparatus
KR20240094745A (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
US20240222085A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus including applying a voltage to a lower electrode in a substrate support with a gas supplied into a chamber
KR20230015625A (ko) 기판 처리 장치
KR20220075966A (ko) 배플 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal