KR20230055550A - Plasma processing apparatus and semiconductor device menufacturing method using the same - Google Patents

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강유선
김장섭
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박태민
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Abstract

An embodiment of the present invention provides a plasma processing device comprising: a process chamber having an internal space in which a substrate is processed; an upper electrode disposed at the top of the internal space; a lower electrode disposed at the bottom of the internal space; an electrostatic chuck fastened to the lower electrode by a fastening member, having a cylindrical body part having an upper surface on which the substrate is seated, protruding from an outer peripheral surface of the body part, having a protrusion part in contact with the lower electrode, and having a lift pin disposed on the upper surface for lifting and lowering the substrate, wherein the protrusion part has a concave part on an upper surface thereof for receiving the fastening member; a cover disposed on the upper surface of the protrusion part to cover the concave part and having a flat upper surface; and a support ring disposed to surround the outer peripheral surface of the body part. The plasma processing device according to the technical idea of the present invention can reduce contamination of a wafer processed in a plasma processing process.

Description

플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR DEVICE MENUFACTURING METHOD USING THE SAME}Plasma processing apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same

본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing device and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

일반적으로 반도체 소자는 박막의 증착 공정 및, 건식 또는 습식 식각 공정을 포함하는 다수의 단위공정을 통해 제조되고 있다. 이 중 건식 식각 공정은 주로 전기장에 의해 플라즈마 반응이 유도되는 공정 챔버 내에서 수행된다. 반도체 소자의 미세화 및 고집적화에 따라, 건식 식각 공정 중 웨이퍼를 이송하는 과정에서, 웨이퍼에 파티클이 부착되는 오염으로 인한 반도체 소자의 불량이 증가하고 있다.In general, semiconductor devices are manufactured through a plurality of unit processes including a thin film deposition process and a dry or wet etching process. Among them, the dry etching process is mainly performed in a process chamber in which a plasma reaction is induced by an electric field. BACKGROUND ART [0002] As semiconductor devices are miniaturized and highly integrated, defects in semiconductor devices due to contamination by particles adhered to the wafer in the process of transferring the wafer during a dry etching process are increasing.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 플라즈마 처리 공정에서 처리되는 웨이퍼의 오염을 감소시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.One of the technical problems to be achieved by the technical spirit of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of reducing contamination of wafers processed in a plasma processing process.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 플라즈마 처리 공정에서 처리되는 웨이퍼의 오염을 감소시킬 수 있는 반도체 소자 제조방법을 제공하는 것이다.One of the technical problems to be achieved by the technical spirit of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of reducing contamination of wafers processed in a plasma treatment process.

본 발명의 일 실시예는, 기판이 처리되는 내부 공간을 갖는 공정 챔버; 상기 내부 공간의 상부에 배치되는 상부 전극; 상기 내부 공간의 하부에 배치되는 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 체결 부재에 의해 체결되며, 상기 기판이 안착되는 상면을 갖는 원통형의 몸체부를 가지며, 상기 몸체부의 외주면에 돌출되며 상기 하부 전극과 접하는 돌출부를 가지며, 상기 상면에 상기 기판을 승하강하는 리프트 핀이 배치된 정전 척(electrostatic chuck) - 상기 돌출부는 상부면에 상기 체결 부재가 수용되는 오목부를 가짐-; 상기 오목부를 덮도록 상기 돌출부의 상기 상부면에 배치되며, 평탄한 상부 표면을 갖는 커버; 및 상기 몸체부의 상기 외주면을 감싸도록 배치되는 지지 링을 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention, a process chamber having an inner space in which a substrate is processed; an upper electrode disposed above the inner space; a lower electrode disposed below the inner space; It is fastened on the lower electrode by a fastening member, has a cylindrical body portion having an upper surface on which the substrate is seated, has a protruding portion protruding from an outer circumferential surface of the body portion and in contact with the lower electrode, and moves the substrate up and down on the upper surface. is an electrostatic chuck on which a lift pin is disposed, wherein the protruding portion has a concave portion in an upper surface in which the fastening member is accommodated; a cover disposed on the upper surface of the protruding portion to cover the concave portion and having a flat upper surface; and a support ring disposed to surround the outer circumferential surface of the body.

본 발명의 일 실시예는, 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 상부에 배치되는 상부 전극과, 상기 공정 챔버의 하부에 배치되는 하부 전극과, 상기 하부 전극 상에 체결 부재에 의해 체결되며, 기판이 안착되는 상면을 갖는 원통형의 몸체부와 상기 몸체부의 외주면에 돌출되며 상기 하부 전극과 접하는 돌출부를 가지며 상기 돌출부는 상부면에 상기 체결 부재가 수용되는 오목부를 갖는 정전 척(electrostatic chuck)과, 상기 오목부를 덮도록 상기 돌출부의 상기 상부면에 배치되며 평탄한 상부 표면을 갖는 커버를 포함하는 플라즈마 처리 장치의 상기 정전 척의 상기 상면에 기판을 로딩하는 단계; 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전원을 인가하여 상기 기판을 플라즈마 처리하는 단계; 및 상기 정전 척에서 상기 기판을 언로딩 하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a process chamber, an upper electrode disposed above the process chamber, a lower electrode disposed below the process chamber, and the lower electrode are fastened by a fastening member, and a substrate An electrostatic chuck having a cylindrical body having an upper surface to be seated on, a protrusion protruding on an outer circumferential surface of the body and contacting the lower electrode, and an upper surface of the protrusion having a concave portion in which the fastening member is accommodated; loading a substrate onto the upper surface of the electrostatic chuck of a plasma processing apparatus including a cover disposed on the upper surface of the protruding part and having a flat upper surface to cover the part; Plasma-processing the substrate by applying power to the upper electrode and the lower electrode; and unloading the substrate from the electrostatic chuck.

본 발명의 기술적 사상에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리 공정에서 처리되는 웨이퍼의 오염을 감소시킬 수 있다.The plasma processing apparatus according to the technical idea of the present invention can reduce contamination of a wafer processed in a plasma processing process.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 정전 척의 상부에서 바라본 플라즈마 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 플라즈마 처리 장치의 일부 분해 사시도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 도 3의 커버의 변형예이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 웨이퍼가 상승함에 따라 기류가 형성되어 파티클이 웨이퍼에 부착되는 과정을 도시하는 도면이다.1 is a side view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the plasma processing apparatus viewed from above the electrostatic chuck of FIG. 1 .
FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the plasma processing apparatus of FIG. 2 .
4(a) and 4(b) are modified examples of the cover of FIG. 3 .
5(a) and 5(b) are diagrams illustrating a process in which airflow is formed as the wafer rises and particles are attached to the wafer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 측면도이다.1 is a side view of a plasma processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1)는, 내부 공간(12)을 갖는 공정 챔버(chamber)(10), 내부 공간(12)의 상부에 배치되는 상부 전극(70), 내부 공간(12)의 하부에 배치되는 하부 전극(20), 하부 전극(20) 상에 체결되며 웨이퍼(W)를 지지하는 정전 척(electrostatic chuck)(30), 정전 척(30)의 외주면을 둘러싸는 절연 링(insulation ring)(50)과 지지 링(60), 및 정전 척(30)의 상면에 배치되는 에지 링(edge ring)(40)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the plasma processing apparatus 1 includes a process chamber 10 having an inner space 12, an upper electrode 70 disposed on the inner space 12, and an inner space 12 ), a lower electrode 20 disposed on the lower electrode 20, an electrostatic chuck 30 fastened on the lower electrode 20 and supporting the wafer W, and an insulating ring surrounding the outer circumferential surface of the electrostatic chuck 30 It may include an insulation ring 50, a support ring 60, and an edge ring 40 disposed on an upper surface of the electrostatic chuck 30.

공정 챔버(10)는 측벽(11)에 의해 정의되는 내부 공간(12)을 가질 수 있다. 내부 공간(12)은 공급된 공정 가스에 플라즈마(P)를 발생시켜, 피처리 대상인 웨이퍼(W)를 처리하는 플라즈마 처리 공정을 수행하는 데에 사용될 수 있다. 측벽(11)은 내마모성 및 내부식성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 공정 챔버(10)는 플라즈마 처리 공정, 예를 들어, 식각 공정에서 내부 공간(12)을 밀폐상태 또는 저기압상태로 유지시킬 수 있다. The process chamber 10 may have an interior space 12 defined by side walls 11 . The inner space 12 may be used to perform a plasma treatment process of processing a wafer W to be processed by generating plasma P in the supplied process gas. The side wall 11 may be made of a material having excellent wear resistance and corrosion resistance. The process chamber 10 may maintain the inner space 12 in a sealed state or a low pressure state during a plasma treatment process, for example, an etching process.

상부 전극(70)은 내부 공간(12)의 상부에 배치되며, 제1 전원(80)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 상부 전극(70)은 공정 챔버(10)의 내부로 공정 가스를 분배해주는 샤워헤드일 수 있다. 샤워헤드는 웨이퍼(W)의 표면에 공정 가스를 분사할 수 있다.The upper electrode 70 is disposed above the inner space 12 and can receive power from the first power source 80 . The upper electrode 70 may be a shower head distributing process gas into the process chamber 10 . The showerhead may spray process gas to the surface of the wafer (W).

하부 전극(20)은 내부 공간(120)의 하부에 상부 전극(70)과 중첩하는 위치에 배치될 수 있다. 하부 전극(20)은 제2 전원(90)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 하부 전극(20)은 상부 전극(70)과 동기화되어 전기장을 형성할 수 있다. 이러한 전기장을 통해 공정 챔버(10)의 내부 공간(12)에 공급된 공정 가스를 플라즈마(P)로 여기시킬 수 있다The lower electrode 20 may be disposed at a position overlapping the upper electrode 70 in the lower part of the inner space 120 . The lower electrode 20 may receive power from the second power source 90 . The lower electrode 20 may form an electric field in synchronization with the upper electrode 70 . Through this electric field, the process gas supplied to the inner space 12 of the process chamber 10 may be excited into plasma P.

하부 전극(20) 상부에는 정전 척(30)이 배치될 수 있다. 정전 척(30)은 몸체부(31) 및 돌출부(32)를 포함할 수 있다. 몸체부(31)는 원통형의 외형을 가질 수 있으며, 상면(31U)에는 정전기 력에 의해 웨이퍼(W)가 안착될 수 있다. 몸체부(31)의 상면(31U)은 웨이퍼(W)와 유사한 형상일 수 있으며, 예를 들어, 몸체부(31)의 상면(31U)은 원형으로 형성될 수 있다. 몸체부(31)의 상면(31U)에는 리프트 핀(36)이 배치되어, 리프트 핀(36)이 승강 및 하강함에 따라, 웨이퍼(W)도 정전 척(30)의 상부로 승강되거나 상면(31U)에 안착될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 정전 척(30)은 하부 전극(20)의 상면(20U)에 볼트(34)와 같은 체결부재를 통해 고정될 수 있다. 체결부재는 도전성 물질로 형성되어, 정전 척(30)과 하부 전극(20)을 전기적으로 접속시킬 수 있다. An electrostatic chuck 30 may be disposed on the lower electrode 20 . The electrostatic chuck 30 may include a body portion 31 and a protrusion portion 32 . The body portion 31 may have a cylindrical shape, and the wafer W may be seated on the upper surface 31U by electrostatic force. The upper surface 31U of the body portion 31 may have a shape similar to that of the wafer W, and for example, the upper surface 31U of the body portion 31 may be formed in a circular shape. Lift pins 36 are disposed on the upper surface 31U of the body 31, and as the lift pins 36 move up and down, the wafer W also moves up to the top of the electrostatic chuck 30 or the upper surface 31U. ) can be settled. Referring to FIGS. 2 and 3 , the electrostatic chuck 30 may be fixed to the upper surface 20U of the lower electrode 20 through a fastening member such as a bolt 34 . The fastening member may be formed of a conductive material to electrically connect the electrostatic chuck 30 and the lower electrode 20 to each other.

몸체부(31)의 외주면(31S)에는 돌출부(32)가 배치될 수 있다. 돌출부(32)는 정전 척(30)의 하단부에 몸체부(31)의 외주면(31S)에서 외곽 방향으로 돌출되도록 마련될 수 있다. 돌출부(32)는 몸체부(31)의 외주면(31S)을 따라 다수개가 등간격으로 배치되거나, 외주면을 따라 일체로 돌출되는 형태로 배치될 수도 있다. 일 실시예의 경우, 8개의 돌출부(32)가 정전 척(30)의 외주면에 배치된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 실시예에 따라 돌출부(32)의 개수는 증감될 수 있다.A protrusion 32 may be disposed on the outer circumferential surface 31S of the body 31 . The protrusion 32 may be provided at the lower end of the electrostatic chuck 30 to protrude from the outer circumferential surface 31S of the body 31 in an outer direction. A plurality of protruding portions 32 may be disposed at equal intervals along the outer circumferential surface 31S of the body portion 31, or may be disposed in a form that protrudes integrally along the outer circumferential surface. In the case of one embodiment, the case where eight protrusions 32 are disposed on the outer circumferential surface of the electrostatic chuck 30 has been described as an example, but the number of protrusions 32 may be increased or decreased according to the embodiment.

돌출부(32)의 상부면(32U)에는 볼트(34)가 수용되는 오목부(33)가 형성될 수 있다. 오목부(33)는 볼트(34)의 헤드부가 수용되기에 충분한 깊이로 형성되어, 볼트(34)가 체결되면 볼트(34)의 상단부(34U)가 돌출부(32)의 상부면(32U) 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 일 실시예의 경우, 오목부(33)는 단차진 형태로 형성되고 돌출부(32)의 측면을 개방하는 형상으로 형성되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 볼트(34)가 수용될 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. A concave portion 33 in which the bolt 34 is accommodated may be formed in the upper surface 32U of the protruding portion 32 . The concave portion 33 is formed to a depth sufficient to accommodate the head portion of the bolt 34, so that when the bolt 34 is fastened, the upper end portion 34U of the bolt 34 is higher than the upper surface 32U of the protruding portion 32. It can be located at a lower level. In the case of one embodiment, the concave portion 33 is formed in a stepped shape and formed in a shape that opens the side of the protruding portion 32, but is not limited thereto, and is formed in various shapes in which the bolt 34 can be accommodated. It can be.

돌출부(32)의 상부면(32U)에는 오목부(33)를 덮도록 커버(35)가 배치될 수 있다. 커버(35)는 오목부(33)를 덮을 수 있도록 오목부(33) 보다 큰 크기로 형성될 수 있다. 일 실시예의 경우, 커버(35)가 오목부(33)를 덮으며, 돌출부(32)의 상부면(30U)으로 연장된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 커버(35)는 돌출부(32)의 상부면(32U)을 덮지 않고 오목부(33)만 덮도록, 오목부(33)와 동일한 크기로 형성될 수도 있다. 커버(35)는 얇은 판상으로 형성될 수 있으며, 상부 표면(35U)에는 평탄면이 형성될 수 있다. A cover 35 may be disposed on the upper surface 32U of the protrusion 32 to cover the concave portion 33 . The cover 35 may have a larger size than the concave portion 33 so as to cover the concave portion 33 . In one embodiment, the case where the cover 35 covers the concave portion 33 and extends to the upper surface 30U of the protruding portion 32 has been described as an example, but is not limited thereto. The cover 35 may be formed to have the same size as the concave portion 33 so as to cover only the concave portion 33 without covering the upper surface 32U of the protruding portion 32 . The cover 35 may be formed in a thin plate shape, and a flat surface may be formed on the upper surface 35U.

이와 같이, 상부 표면(35U)에 평탄면이 형성된 커버(35)는, 볼트(34)가 수용된 오목부(33)를 덮어 평탄하게 함으로써, 웨이퍼(W)가 리프트 핀(36)에 의해 상승하는 과정에서, 볼트(34)의 주위에 상승기류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.In this way, the cover 35 having a flat surface formed on the upper surface 35U covers and flattens the concave portion 33 in which the bolt 34 is accommodated, so that the wafer W is lifted by the lift pins 36. In the process, it is possible to prevent an updraft from being concentrated around the bolt 34 . This will be described later.

커버(35)는 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 커버(35)는 세라믹 재질으로 형성될 수 있다. 커버(35)는 돌출부(32)의 상부면(32U)에 접착 부재에 의해 부착될 수 있다. 예를 들어, 접착 부재는 테이프 및 접착제 중 적어도 하나일 수 있다. The cover 35 may be formed of an insulating material, for example, the cover 35 may be formed of a ceramic material. The cover 35 may be attached to the upper surface 32U of the protrusion 32 by an adhesive member. For example, the adhesive member may be at least one of a tape and an adhesive.

실시예에 따라서, 커버(35)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하여, 커버(35)의 변형예에 대해 설명한다. Depending on the embodiment, the shape of the cover 35 may be variously modified. Referring to Fig. 4 (a) and Fig. 4 (b), a modified example of the cover 35 will be described.

도 4(a)를 참조하면, 일 실시예의 커버(35A)는 평탄한 상부 표면(35AU)을 가지며, 오목부(33)를 채우도록 형성될 수 있다. 커버(35A)의 상부 표면(35AU)은 돌출부(32)의 상부면(32U)과 단차가 생기지 않도록 동일한 레벨을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 커버(35A)의 상부 표면(35AU)과 돌출부(32)의 상부면(32U)은 공면(coplanar)을 이룰 수 있다. Referring to FIG. 4( a ) , the cover 35A of one embodiment may have a flat top surface 35AU and may be formed to fill the concave portion 33 . The upper surface 35AU of the cover 35A may be formed to have the same level as the upper surface 32U of the protrusion 32 so that no step difference occurs. Accordingly, the upper surface 35AU of the cover 35A and the upper surface 32U of the protrusion 32 may be coplanar.

도 4(b)를 참조하면, 일 실시예의 커버(35B)는 오목부(33)를 채우며 돌출부(32)의 상부면(32U)으로 연장되도록 형성될 수 있다. 앞서 설명한 실시예의 커버(35)와 동일하게, 일 실시예의 커버(35B)의 상부 표면(35BU)에는 평탄면이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4B , the cover 35B of one embodiment may be formed to fill the concave portion 33 and extend to the upper surface 32U of the protruding portion 32 . Similar to the cover 35 of the above-described embodiment, a flat surface may be formed on the upper surface 35BU of the cover 35B of one embodiment.

에지 링(40)은 몸체부(31)의 상면(31U)에 가장자리를 따라 배치되는 링 형태를 가질 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 몸체부(31)의 상면(31U)에 안착되면, 에지 링(40)은 웨이퍼를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 에지 링(40)은 내주면에 단차를 가질 수 있다. 에지 링(40)은 웨이퍼(W)의 가공을 위한 플라즈마 처리 공정 중, 웨이퍼(W)의 표면을 확장시키는 역할을 할 수 있다. 플라즈마 처리 공정 중, 웨이퍼(W)의 에지, 즉 외주면에 플라즈마(P)가 집중되는 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 표면에서 고르게 건식 식각이 수행되지 못하여, 식각의 정도가 불균형을 이룰 수 있다. 에지 링(40)은 웨이퍼(W)의 외주면을 둘러싸도록 배치되어, 웨이퍼(W)의 표면 영역을 확장시킬 수 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 외주면에 플라즈마(P)가 집중되는 현상이 완화될 수 있다. 예를 들어, 에지 링(40)은 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs) 등과 같은 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 에지 링(40)은 전원이 인가되면 전극의 성질을 가질 수 있다. The edge ring 40 may have a ring shape disposed along an edge of the upper surface 31U of the body portion 31 . Accordingly, when the wafer W is seated on the upper surface 31U of the body 31, the edge ring 40 may be disposed to surround the wafer. The edge ring 40 may have a step on an inner circumferential surface. The edge ring 40 may serve to expand the surface of the wafer (W) during a plasma treatment process for processing the wafer (W). During the plasma treatment process, a phenomenon in which the plasma P is concentrated on the edge, that is, the outer circumferential surface of the wafer W may occur. Due to this, dry etching may not be performed evenly on the surface of the wafer W, and the degree of etching may be imbalanced. The edge ring 40 may be disposed to surround the outer circumferential surface of the wafer (W) to expand the surface area of the wafer (W). As a result, a phenomenon in which the plasma P is concentrated on the outer circumferential surface of the wafer W can be alleviated. For example, the edge ring 40 may be made of a semiconductor material such as silicon (Si), silicon carbide (SiC), or gallium arsenide (GaAs). Thus, the edge ring 40 may have the property of an electrode when power is applied.

몸체부(31)의 가장자리에는 지지 링(60)이 배치될 수 있다. 지지 링(60)은 정전 척(30)을 감싸는 링 형태를 가질 수 있다. 지지 링(60)의 하부 전극(20)과 접하도록 배치될 수 있으며, 내주면의 하단부에는 하부 전극(20)과 결속되는 지지 돌출부(32)가 배치될 수 있다. 지지 돌출부(32)는 볼트(63)와 같은 체결부재를 통해 하부 전극(20)의 상면(20U)에 고정될 수 있다. 도 2를 참조하면, 지지 돌출부(32)는 지지 링(60)의 내주면을 따라 다수개가 등간격으로 배치될 수 있다. 다수의 지지 돌출부(32)는 몸체부(31)에 형성된 다수의 몸체부(31) 사이에 맞물리도록 배치될 수 있다. 이 경우, 지지 돌출부(32)의 상면은 돌출부(32)의 상부면(32U)과 공면을 이루도록 동일한 레벨로 형성될 수 있다. 지지 링(60)은 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al) 합금으로 형성될 수 있다.A support ring 60 may be disposed at an edge of the body portion 31 . The support ring 60 may have a ring shape surrounding the electrostatic chuck 30 . It may be disposed to contact the lower electrode 20 of the support ring 60, and a support protrusion 32 bound to the lower electrode 20 may be disposed at a lower end of the inner circumferential surface. The support protrusion 32 may be fixed to the upper surface 20U of the lower electrode 20 through a fastening member such as a bolt 63 . Referring to FIG. 2 , a plurality of support protrusions 32 may be arranged at equal intervals along the inner circumferential surface of the support ring 60 . The plurality of support protrusions 32 may be arranged to engage between the plurality of body parts 31 formed on the body part 31 . In this case, the upper surface of the support protrusion 32 may be formed at the same level as the upper surface 32U of the protrusion 32 . The support ring 60 may be formed of a conductive material, for example, an aluminum (Al) alloy.

절연 링(50)은 지지 링(60)에 의해 지지될 수 있다. 지지 링(60)은 절연 링(50)의 측면의 일부와 접촉할 수 있다. 절연 링(50)은 몸체부(31)와 지지 링(60)의 사이에 개재되며 지지 링(60)의 내주면과 접하는 차단부(51)와, 차단부(51)의 상단에서 지지 링(60)의 상단 방향으로 절곡되며 지지 링(60)의 상단에 거치되는 제1 절곡부(52)와, 제1 절곡부(52)에서 지지 링(60)의 외주면 방향으로 다시 절곡되며 지지 링(60)의 외주면과 접하는 제2 절곡부(53)를 가질 수 있다. 차단부(51)와 몸체부(31)의 외주면(31S)의 사이에는 틈이 있을 수 있다. 따라서, 정전 척(30)의 상부에서 발생하는 압력 변화에 따라, 틈을 따라 기류가 형성될 수 있다. 정전 척(30)의 상부에서 발생하는 압력 변화는, 웨이퍼(W)를 승하강 시키는 과정에서 발생할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)가 승강하면 정전 척(30) 상부의 압력이 낮아져 차단부(51)와 몸체부(31) 사이의 틈에서 상승 기류가 형성될 수 있다. 반대로, 웨이퍼(W)가 하강하면 정전 척(30) 상부의 압력이 높아져 차단부(51)와 몸체부(31) 사이의 틈에서 하강 기류가 형성될 수 있다. 특히, 차단부(51)와 몸체부(31) 사이의 틈에서 상승 기류가 강하게 형성되는 경우, 상승 기류를 타고 절연 링(50) 또는 에지 링(40)의 표면에 부착되어 있던 파티클(particle)이 웨이퍼(W)의 표면에 부착되는 오염이 발생할 수 있다. 일 실시예의 플라즈마 처리 장치(1)는 돌출부(32)를 덮는 커버(35)를 구비하여, 차단부(51)와 몸체부(31) 사이의 틈에서 상승 기류가 강하게 형성되어, 웨이퍼(W)의 표면이 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이에 관해서, 도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하여 설명한다. The insulating ring 50 may be supported by a support ring 60 . The support ring 60 may contact a portion of the side surface of the insulating ring 50 . The insulating ring 50 is interposed between the body portion 31 and the support ring 60 and includes a blocking portion 51 in contact with the inner circumferential surface of the support ring 60, and a support ring 60 at an upper end of the blocking portion 51. A first bent portion 52 bent toward the upper end of the support ring 60 and mounted on the upper end of the support ring 60, and bent again in the direction of the outer circumferential surface of the support ring 60 in the first bent portion 52, and the support ring 60 ) It may have a second bent portion 53 in contact with the outer circumferential surface. There may be a gap between the blocking portion 51 and the outer circumferential surface 31S of the body portion 31 . Accordingly, an airflow may be formed along the gap according to a change in pressure occurring at the top of the electrostatic chuck 30 . A change in pressure generated at the top of the electrostatic chuck 30 may occur during the process of moving the wafer W up and down. That is, when the wafer W moves up and down, the pressure on the upper part of the electrostatic chuck 30 is lowered, so that an upward airflow can be formed in the gap between the blocking part 51 and the body part 31 . Conversely, when the wafer W descends, the pressure on the top of the electrostatic chuck 30 increases, so that a downward air current may be formed in the gap between the blocking portion 51 and the body portion 31 . In particular, when an upward airflow is strongly formed in the gap between the blocking portion 51 and the body portion 31, the particle attached to the surface of the insulating ring 50 or the edge ring 40 by riding the upward airflow Contamination adhering to the surface of the wafer W may occur. The plasma processing apparatus 1 according to an embodiment includes a cover 35 covering the protruding portion 32, so that an upward air current is strongly formed in the gap between the blocking portion 51 and the body portion 31, thereby forming a wafer W The surface of the can be prevented from being contaminated by particles. This will be described with reference to FIGS. 5(a) and 5(b).

도 5(a)와 도 5(b)는 돌출부(32)에 커버(35)가 배치되지 않은 경우에 강한 상승기류가 형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.5(a) and 5(b) are views for explaining that a strong updraft is formed when the cover 35 is not disposed on the protrusion 32.

도 5(a)는 웨이퍼(W)를 플라즈마 처리 공정이 수행된 후의 상태를 도시한 것으로, 절연 링(50)과 에지 링(40)의 표면에 플라즈마 처리 공정 중 형성된 부산물(By product)인 파티클(PC)이 부착된 것을 볼 수 있다. 이러한 파티클(PC)은 매우 크기이므로 작은 기류에 의해서도 부유되어 웨이퍼(W)에 부착될 수 있다. 파티클(PC)이 웨이퍼(W)에 부착되면, 웨이퍼(W)를 오염시켜 후속 공정에서 불량을 야기할 수 있다.5(a) shows a state after the plasma treatment process is performed on the wafer W, and particles, which are by-products, are formed on the surfaces of the insulating ring 50 and the edge ring 40 during the plasma treatment process. (PC) can be seen attached. Since these particles (PC) are very large, they can be floated and attached to the wafer (W) even by a small air current. If the particles PC are attached to the wafer W, they may contaminate the wafer W and cause defects in a subsequent process.

도 5(b)는 웨이퍼(W)가 리프트 핀(36)에 의해 상승하는 과정을 도시한 도면이다. 웨이퍼(W)의 상승에 의해 정전 척(30)의 외주면 하부(A 영역)의 기체가 절연 링(50)과 정전 척(30) 사이의 틈(G)을 따라 상승하는 상승 기류가 형성될 수 있다. 이러한 상승 기류는, 특히, 오목부(33) 내에 배치된 볼트(34)의 상부에 집중되는 양상을 띤다. 볼트(34)의 상부에 집중된 상승 기류는, 이외의 영역에서 형성되는 상승 기류 보다 빠른 풍속으로 흐르게 된다. 따라서, 볼트(34)의 상부로 집중된 강한 상승 기류는 절연 링(50)과 에지 링(40)의 표면에 부착된 파티클(PC)을 부유시켜 웨이퍼(W)를 오염시킬 수 있다.5( b ) is a diagram illustrating a process in which the wafer W is lifted by the lift pins 36 . As the wafer W rises, an upward air current may be formed in which gas in the lower portion of the outer circumferential surface of the electrostatic chuck 30 (region A) rises along the gap G between the insulating ring 50 and the electrostatic chuck 30. there is. This updraft tends to be concentrated, in particular, on the top of the bolt 34 disposed in the concave portion 33 . The rising airflow concentrated on the top of the bolt 34 flows at a faster wind speed than the rising airflow formed in other areas. Therefore, the strong airflow concentrated on the top of the bolt 34 may contaminate the wafer W by floating the particles PC attached to the surfaces of the insulating ring 50 and the edge ring 40 .

일 실시예의 경우, 돌출부(32)의 오목부(33)를 커버(35)로 덮어 평탄하게 함으로써, 볼트(34)의 상부에 상승 기류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상승기류가 볼트(34)의 상부에 집중되는 경우보다 약한 풍속의 상승기류가 형성되어, 웨이퍼(W)가 파티클에 의해 오염되는 것이 방지될 수 있다, In one embodiment, by covering the concave portion 33 of the protruding portion 32 with the cover 35 to flatten it, it is possible to prevent an upward airflow from concentrating on the top of the bolt 34 . Therefore, an ascending air flow having a weaker wind speed than the case where the rising air flow is concentrated on the upper part of the bolt 34 is formed, and contamination of the wafer W by particles can be prevented.

다음으로, 도 1을 참조하여, 앞서 설명한 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 앞서 설명한 실시예와 동일한 도면 부호는 동일한 구성이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Next, with reference to FIG. 1 , a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described plasma processing apparatus 1 will be described. Since the same reference numerals as the above-described embodiment are the same components, a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 도 1의 플라즈마 처리 장치(1)의 공정 챔버(10) 내에 배치된 정전 척(30)의 몸체부(31)의 상면(31U)에 웨이퍼(W)를 로딩(loading)할 수 있다. 웨이퍼(W)는 정전 척(30)의 리프트 핀(36)을 하강시켜, 상면(31U)에 안착될 수 있다. 앞서 설명한 실시예에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)에 배치된 정전 척(30)은 돌출부(32)에 형성된 오목부(33)가 커버(35)로 덮여 평탄면을 이룰 수 있다.First, a wafer W may be loaded on the upper surface 31U of the body 31 of the electrostatic chuck 30 disposed in the process chamber 10 of the plasma processing apparatus 1 of FIG. 1 . The wafer W may be seated on the upper surface 31U by lowering the lift pins 36 of the electrostatic chuck 30 . As described in the above-described embodiment, the concave portion 33 formed in the protruding portion 32 of the electrostatic chuck 30 disposed in the plasma processing apparatus 1 may be covered with the cover 35 to form a flat surface.

다음으로, 상부 전극(70)과 하부 전극(20)에 각각 제1 전원(80) 및 제2 전원(90)을 인가하여, 공정 챔버(10)의 내부 공간(12)에 플라즈마(P)를 형성함으로써, 웨이퍼(W)를 플라즈마 처리할 수 있다.Next, the first power source 80 and the second power source 90 are applied to the upper electrode 70 and the lower electrode 20, respectively, to generate plasma P in the inner space 12 of the process chamber 10. By forming, the wafer W can be plasma-processed.

다음으로, 리프트 핀(36)을 상승 시켜 플라즈마 처리가 완료된 웨이퍼(W)를 정전 척(30)의 몸체부(31)의 상면(31U)으로부터 언로딩(unloading)할 수 있다.Next, the lift pin 36 may be raised to unload the plasma-processed wafer W from the upper surface 31U of the body 31 of the electrostatic chuck 30 .

일 실시예의 경우, 돌출부(32)의 오목부(33)를 커버(35)로 덮어 평탄면을 이루므로, 웨이퍼(W)가 언로딩되는 과정에서 볼트(34)의 상부에서 상승 기류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상승기류가 볼트(34)의 상부에 집중되는 경우보다 약한 풍속의 상승기류가 형성되어, 상승기류에 부유된 파티클이 웨이퍼(W)를 오염시키는 것이 방지될 수 있다, In one embodiment, since the concave portion 33 of the protruding portion 32 is covered with the cover 35 to form a flat surface, the upward air current is concentrated at the top of the bolt 34 in the process of unloading the wafer W. can prevent Therefore, an ascending air current having a weaker wind speed than the case where the rising air flow is concentrated on the upper part of the bolt 34 is formed, and particles suspended in the rising air flow can be prevented from contaminating the wafer W.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Therefore, various forms of substitution, modification, and change will be possible by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention described in the claims, which also falls within the scope of the present invention. something to do.

1: 플라즈마 처리 장치 10: 공정 챔버
20: 하부 전극 30: 정전 척
31: 몸체부 32: 돌출부
33: 오목부 34: 볼트
35: 커버 40: 에지 링
50: 절연 링 60: 지지 링
70: 상부 전극 80: 제1 전원
90: 제2 전원1: plasma processing device 10: process chamber
20: lower electrode 30: electrostatic chuck
31: body part 32: protrusion part
33: concave portion 34: bolt
35: cover 40: edge ring
50: insulation ring 60: support ring
70: upper electrode 80: first power source
90: second power supply

Claims (10)

기판이 처리되는 내부 공간을 갖는 공정 챔버;
상기 내부 공간의 상부에 배치되는 상부 전극;
상기 내부 공간의 하부에 배치되는 하부 전극;
상기 하부 전극 상에 체결 부재에 의해 체결되며, 상기 기판이 안착되는 상면을 갖는 원통형의 몸체부를 가지며, 상기 몸체부의 외주면에 돌출되며 상기 하부 전극과 접하는 돌출부를 가지며, 상기 상면에 상기 기판을 승하강하는 리프트 핀이 배치된 정전 척(electrostatic chuck) -상기 돌출부는 상부면에 상기 체결 부재가 수용되는 오목부를 가짐-;
상기 오목부를 덮도록 상기 돌출부의 상기 상부면에 배치되며, 평탄한 상부 표면을 갖는 커버; 및
상기 몸체부의 상기 외주면을 감싸도록 배치되는 지지 링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
a process chamber having an inner space in which a substrate is processed;
an upper electrode disposed above the inner space;
a lower electrode disposed below the inner space;
It is fastened on the lower electrode by a fastening member, has a cylindrical body portion having an upper surface on which the substrate is seated, has a protruding portion protruding from an outer circumferential surface of the body portion and in contact with the lower electrode, and moves the substrate up and down on the upper surface. is an electrostatic chuck in which a lift pin is disposed, wherein the protruding portion has a concave portion in an upper surface in which the fastening member is accommodated;
a cover disposed on the upper surface of the protruding portion to cover the concave portion and having a flat upper surface; and
and a support ring disposed to surround the outer circumferential surface of the body.
 제1항에 있어서,
상기 몸체부의 상기 상면에, 상기 상면의 가장자리를 따라 배치되는 에지 링(edge ring); 및
상기 정전 척과 상기 지지 링의 사이에 개재되며 상기 지지 링의 내주면과 접하는 차단부와, 상기 차단부의 상단에서 상기 지지 링의 상단 방향으로 절곡되며 상기 지지 링의 상기 상단에 거치되는 제1 절곡부와, 상기 제1 절곡부에서 상기 지지 링의 외주면 방향으로 절곡되며 상기 지지 링의 상기 외주면과 접하는 제2 절곡부를 갖는 절연 링을 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 1,
an edge ring disposed on the upper surface of the body along an edge of the upper surface; and
A blocking part interposed between the electrostatic chuck and the support ring and in contact with an inner circumferential surface of the support ring, and a first bent part bent from an upper end of the blocking part toward an upper end of the support ring and mounted on the upper end of the support ring; and an insulating ring bent from the first bent portion toward an outer circumferential surface of the support ring and having a second bent portion contacting the outer circumferential surface of the support ring.
 제2항에 있어서,
상기 몸체부의 상기 외주면과 상기 절연 링의 상기 차단부 사이에는 이격된 틈이 존재하는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 2,
The plasma processing apparatus of claim 1 , wherein a spaced gap exists between the outer circumferential surface of the body and the blocking portion of the insulating ring.
 제1항에 있어서,
상기 돌출부는 복수의 돌출부를 포함하며,
상기 복수의 돌출부는 상기 몸체부의 상기 외주면에 등간격으로 배치되는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 1,
The protrusion includes a plurality of protrusions,
The plurality of protrusions are arranged at regular intervals on the outer circumferential surface of the body.
 제1항에 있어서,
상기 커버는 상기 돌출부의 상기 상부면으로 연장되는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 1,
The cover extends to the upper surface of the protruding portion.
 제1항에 있어서,
상기 커버의 상기 상부 표면은 상기 돌출부의 상면과 공면을 이루는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 1,
The upper surface of the cover forms a coplanar surface with the upper surface of the protruding portion.
 제1항에 있어서,
상기 커버는 절연 물질을 포함하며,
상기 지지 링은 도전성 물질을 포함하며,
상기 절연 물질은 세라믹이고, 상기 도전성 물질은 알루미늄인 플라즈마 처리 장치.
According to claim 1,
The cover includes an insulating material,
The support ring includes a conductive material,
The insulating material is ceramic, and the conductive material is aluminum.
 제4항에 있어서,
상기 지지 링은 내주면에 돌출되며 상기 하부 전극과 접하는 복수의 지지 돌출부를 가지며,
상기 복수의 지지 돌출부는 상기 복수의 돌출부의 사이에 맞물려 배치되는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 4,
The support ring protrudes from an inner circumferential surface and has a plurality of support protrusions in contact with the lower electrode,
The plurality of support protrusions are disposed interdigitated between the plurality of protrusions.
 제1항에 있어서,
상기 체결 부재는 볼트이고,
상기 볼트는 상기 돌출부를 관통하여 상기 하부 전극에 체결되며,
상기 볼트의 상단부는 상기 돌출부의 상기 상부면 보다 낮은 레벨을 갖는 플라즈마 처리 장치.
According to claim 1,
The fastening member is a bolt,
The bolt passes through the protrusion and is fastened to the lower electrode,
The upper end of the bolt has a level lower than the upper surface of the protrusion.
 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 상부에 배치되는 상부 전극과, 상기 공정 챔버의 하부에 배치되는 하부 전극과, 상기 하부 전극 상에 체결 부재에 의해 체결되며, 기판이 안착되는 상면을 갖는 원통형의 몸체부와 상기 몸체부의 외주면에 돌출되며 상기 하부 전극과 접하는 돌출부를 가지며 상기 돌출부는 상부면에 상기 체결 부재가 수용되는 오목부를 갖는 정전 척(electrostatic chuck)과, 상기 오목부를 덮도록 상기 돌출부의 상기 상부면에 배치되며 평탄한 상부 표면을 갖는 커버를 포함하는 플라즈마 처리 장치의 상기 정전 척의 상기 상면에 기판을 로딩하는 단계;
상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전원을 인가하여 상기 기판을 플라즈마 처리하는 단계; 및
상기 정전 척에서 상기 기판을 언로딩 하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법.
A cylindrical body having a process chamber, an upper electrode disposed above the process chamber, a lower electrode disposed below the process chamber, and an upper surface fastened to the lower electrode by a fastening member and on which a substrate is seated. and an electrostatic chuck having a protruding portion on an outer circumferential surface of the body portion and contacting the lower electrode, and an electrostatic chuck having a concave portion on an upper surface of the protruding portion in which the fastening member is accommodated, and the upper portion of the protruding portion so as to cover the concave portion. loading a substrate onto the upper surface of the electrostatic chuck of a plasma processing apparatus including a cover disposed on a surface and having a flat upper surface;
Plasma-processing the substrate by applying power to the upper electrode and the lower electrode; and
and unloading the substrate from the electrostatic chuck.
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