KR20230104497A - Apparatus for treating substrate and method for processing a substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 기판이 위치하는 처리 공간에 제1가스를 공급하고 고주파 전력을 인가하여 제1플라즈마를 발생시키고, 상기 제1플라즈마와 기판에 형성된 박막이 반응하여 반응물을 생성하는 개질 단계 및 상기 처리 공간에 제2가스를 공급하고 고주파 전력을 인가하여 제2플라즈마를 발생시키고, 상기 제2플라즈마에 상기 반응물을 노출시켜 상기 기판으로부터 제거하는 제거 단계를 포함하고, 상기 개질 단계에서 상기 제1가스의 공급은 상기 고주파 전력의 인가보다 선행할 수 있다.The present invention provides a method of processing a substrate. A method of processing a substrate includes a reforming step of generating a first plasma by supplying a first gas to a processing space where the substrate is located and applying high-frequency power to generate a reactant by reacting the first plasma with a thin film formed on the substrate; and a removal step of supplying a second gas to the processing space, applying high-frequency power to generate a second plasma, and exposing the reactant to the second plasma to remove the reactant from the substrate, and in the reforming step, the first plasma is generated. The supply of gas may precede the application of the high frequency power.
Description
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for processing a substrate, and more particularly, to an apparatus and method for processing a substrate using plasma.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화 된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도, 강한 전계, 또는 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 플라즈마를 이용한 반도체 소자 제조 공정은 웨이퍼 등의 기판 상에 형성된 박막을 제거하는 에칭 공정, 기판 상에 원자층을 증착하는 원자층 증착 공정(Atomic Layer Deposition), 또는 순간적인 펄스를 사용하여 증착된 원자층을 제거하는 원자층 에칭 공정(Atomic Layer Etch, 이하 ALE 공정)을 포함할 수 있다. 특히, ALE 공정은 개질 가스를 공급하여 기판에 반응물을 생성하고, 제거 가스를 이용하여 생성된 반응물을 기판으로부터 제거할 수 있다.Plasma refers to an ionized gaseous state composed of ions, radicals, and electrons. Plasma is generated by very high temperatures, strong electric fields, or RF Electromagnetic Fields. A semiconductor device manufacturing process using plasma includes an etching process for removing a thin film formed on a substrate such as a wafer, an atomic layer deposition process for depositing an atomic layer on a substrate, or an atom deposited using an instantaneous pulse. It may include an atomic layer etching process (Atomic Layer Etch, hereinafter referred to as an ALE process) to remove the layer. Particularly, in the ALE process, a reactant may be generated on the substrate by supplying a modifying gas, and the generated reactant may be removed from the substrate by using a removal gas.
일반적으로 ALE 공정에서 반응물을 생성할 때, 개질 가스는 펄스(Pulse) 동작으로 공급된다. 또한, 개질 가스를 여기시키는 소스로 기능하는 고주파 전력은 펄스 동작으로 공급된다. 펄스 동작으로 공급되는 개질 가스와 펄스 동작으로 인가되는 고주파 전력 각각은 서로 매칭되기 어렵다. 예컨대, 공급되는 개질 가스와 인가되는 고주파 전력이 순간적으로 매칭되지 않는 시점에 처리 공간에 플라즈마 오프(Plasma Off) 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, ALE 공정의 불안정성을 야기할 수 있다.In general, when generating a reactant in an ALE process, a reforming gas is supplied in a pulse operation. In addition, high-frequency power serving as a source for exciting the reforming gas is supplied in a pulse operation. It is difficult to match the reformed gas supplied through the pulse operation and the high-frequency power applied through the pulse operation. For example, a plasma off phenomenon may occur in the processing space at a point in time when the supplied reforming gas and the applied high frequency power are not instantaneously matched. In this case, instability of the ALE process may be caused.
또한, 처리 공간의 내부 압력은 개질 가스의 펄스 동작에 따라 변동될 수 있다. 처리 공간의 내부 압력이 지속적으로 변동되는 경우, 플라즈마가 처리 공간에 안정적으로 형성될 수 없다. 이에, 공정의 안정성이 낮아지고 기판 처리의 효율성을 떨어뜨린다.In addition, the internal pressure of the processing space may vary according to the pulse operation of the reforming gas. When the internal pressure of the processing space continuously fluctuates, plasma cannot be stably formed in the processing space. As a result, the stability of the process is lowered and the efficiency of substrate processing is lowered.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of efficiently processing a substrate.
또한, 본 발명은 처리 공간의 내부 환경을 일정하게 유지하면서 기판을 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of processing a substrate while maintaining a constant internal environment of a processing space.
또한, 본 발명은 처리 공간에 플라즈마를 안정적으로 형성할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of stably forming plasma in a processing space.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 기판이 위치하는 처리 공간에 제1가스를 공급하고 고주파 전력을 인가하여 제1플라즈마를 발생시키고, 상기 제1플라즈마와 기판에 형성된 박막이 반응하여 반응물을 생성하는 개질 단계 및 상기 처리 공간에 제2가스를 공급하고 고주파 전력을 인가하여 제2플라즈마를 발생시키고, 상기 제2플라즈마에 상기 반응물을 노출시켜 상기 기판으로부터 제거하는 제거 단계를 포함하고, 상기 개질 단계에서 상기 제1가스의 공급은 상기 고주파 전력의 인가보다 선행할 수 있다.The present invention provides a method of processing a substrate. A method of processing a substrate includes a reforming step of generating a first plasma by supplying a first gas to a processing space where the substrate is located and applying high-frequency power to generate a reactant by reacting the first plasma with a thin film formed on the substrate; and a removal step of supplying a second gas to the processing space, applying high-frequency power to generate a second plasma, and exposing the reactant to the second plasma to remove the reactant from the substrate, and in the reforming step, the first plasma is generated. The supply of gas may precede the application of the high frequency power.
일 실시예에 의하면, 상기 방법은 상기 개질 단계 이후, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 제1퍼지 단계 및 상기 제거 단계 이후, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 제2퍼지 단계를 포함하고, 상기 개질 단계, 상기 제1퍼지 단계, 상기 제거 단계, 그리고 상기 제2퍼지 단계는 순차적으로 수행되는 일 사이클로 이루어지고, 상기 사이클은 복수 회 수행될 수 있다.According to an embodiment, the method includes a first purge step of exhausting the atmosphere of the processing space after the reforming step and a second purge step of exhausting the atmosphere of the processing space after the removing step, wherein the reforming step includes: Step, the first purge step, the removal step, and the second purge step consist of one cycle performed sequentially, and the cycle may be performed a plurality of times.
일 실시예에 의하면, 상기 사이클을 수행하는 동안 상기 처리 공간에는 상기 제2가스가 지속적으로 공급될 수 있다.According to an embodiment, the second gas may be continuously supplied to the processing space while performing the cycle.
일 실시예에 의하면, 상기 개질 단계에서의 상기 고주파 전력의 인가 시간은 상기 제거 단계에서의 상기 고주파 전력의 인가 시간보다 짧을 수 있다.According to an embodiment, a time for applying the high frequency power in the reforming step may be shorter than a time for applying the high frequency power in the removing step.
일 실시예에 의하면, 상기 개질 단계에서 상기 고주파 전력은 상기 개질 단계의 전 구간 중 일부 구간에서 인가되고, 상기 제거 단계에서 상기 고주파 전력은 상기 제거 단계의 전 구간에서 인가될 수 있다.According to an embodiment, in the reforming step, the high frequency power may be applied to some of the entire sections of the reforming step, and in the removing step, the high frequency power may be applied to all sections of the removing step.
일 실시예에 의하면, 상기 개질 단계 및 상기 제거 단계에서 상기 고주파 전력은 펄스(Pulse)로 인가될 수 있다.According to an embodiment, in the reforming step and the removing step, the high frequency power may be applied as a pulse.
일 실시예에 의하면, 상기 제거 단계에서는 기판을 지지하는 척에 바이어스 전력이 더 인가될 수 있다.According to one embodiment, in the removing step, bias power may be further applied to the chuck supporting the substrate.
일 실시예에 의하면, 상기 제1가스는 플루오린과 탄소의 화합물(Fluorocarbon) 또는 염소(Cl)를 포함하고, 상기 제2가스는 Ar을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the first gas may include a compound of fluorine and carbon (Fluorocarbon) or chlorine (Cl), and the second gas may include Ar.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 처리 공간에 위치한 기판에 반응물을 생성하여 기판을 개질시키고, 상기 반응물을 상기 기판으로부터 제거하는 일 사이클의 공정을 수행하고, 상기 반응물은 상기 처리 공간에 공급되는 제1가스에 의해 생성되고, 상기 처리 공간에 공급되는 상기 제1가스와 상이한 제2가스에 의해 제거되되, 상기 제1가스는 상기 반응물을 생성하는 동안에만 상기 처리 공간에 공급하고, 상기 제2가스는 공정을 수행하는 동안 지속적으로 상기 처리 공간에 공급할 수 있다.The invention also provides a method of processing a substrate. A method of processing a substrate includes generating a reactant on a substrate located in a processing space to modify the substrate, and performing a cycle of processes of removing the reactant from the substrate, and the reactant is supplied to a first gas supplied to the processing space. generated by and removed by a second gas different from the first gas supplied to the processing space, the first gas being supplied to the processing space only while generating the reactant, and the second gas performing the process. During operation, it may be continuously supplied to the processing space.
일 실시예에 의하면, 상기 반응물은 제1고주파 전력을 인가하여 상기 제1가스를 여기시켜 발생한 제1플라즈마와 기판에 형성된 박막이 반응하여 생성되고, 상기 반응물은 제2고주파 전력을 인가하여 상기 제2가스를 여기시켜 발생한 제2플라즈마에 노출되어 기판으로부터 제거될 수 있다.According to an embodiment, the reactant is generated by reacting a thin film formed on a substrate with a first plasma generated by exciting the first gas by applying a first high-frequency power, and the reactant is generated by applying a second high-frequency power to the first plasma. It can be removed from the substrate by being exposed to the second plasma generated by exciting the two gases.
일 실시예에 의하면, 상기 제1고주파 전력은 상기 제1가스가 상기 처리 공간으로 공급된 이후 인가될 수 있다.According to an embodiment, the first high frequency power may be applied after the first gas is supplied to the processing space.
일 실시예에 의하면, 상기 제1고주파 전력의 인가 시간은 상기 제2고주파 전력의 인가 시간보다 짧을 수 있다.According to an embodiment, an application time of the first high frequency power may be shorter than an application time of the second high frequency power.
일 실시예에 의하면, 상기 제2플라즈마가 발생하는 동안 기판을 지지하는 척에는 바이어스 전력이 인가될 수 있다.According to one embodiment, while the second plasma is generated, bias power may be applied to the chuck supporting the substrate.
일 실시예에 의하면, 상기 제1가스는 상기 처리 공간에 펄스로 공급될 수 있다.According to one embodiment, the first gas may be supplied as a pulse to the processing space.
일 실시예에 의하면, 상기 제1고주파 전력과 상기 제2고주파 전력은 펄스로 공급될 수 있다.According to an embodiment, the first high frequency power and the second high frequency power may be supplied in pulses.
일 실시예에 의하면, 상기 제1가스는 플루오린과 탄소의 화합물(Fluorocarbon) 또는 염소(Cl)를 포함하고, 상기 제2가스는 Ar을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the first gas may include a compound of fluorine and carbon (Fluorocarbon) or chlorine (Cl), and the second gas may include Ar.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the substrate can be efficiently processed.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 처리 공간의 내부 환경을 일정하게 유지하면서 기판을 처리할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the substrate can be processed while maintaining a constant internal environment of the processing space.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 처리 공간에 플라즈마를 안정적으로 형성할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, plasma can be stably formed in the processing space.
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.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 위에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 일 실시예에 따른 공정 챔버를 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대한 플로우 차트이다.
도 4는 도 3의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 일 사이클을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.1 is a view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention viewed from above.
FIG. 2 is a view schematically showing a front view of the process chamber according to the exemplary embodiment of FIG. 1 .
3 is a flow chart of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart schematically illustrating one cycle of the substrate processing method according to the exemplary embodiment of FIG. 3 .
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited due to the examples described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes of components in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer explanation.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, the second element may also be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 위에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 로드 포트(10), 제어기(15), 상압 이송 모듈(20), 진공 이송 모듈(30), 로드락 챔버(40), 그리고 공정 챔버(50)를 포함할 수 있다.1 is a view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention viewed from above. Referring to FIG. 1 , a
로드 포트(10)는 후술하는 상압 이송 모듈(20)의 일 측에 배치될 수 있다. 로드 포트(10)는 적어도 하나 이상 제공될 수 있다. 로드 포트(10)의 개수는 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용기(F)는 로드 포트(10)에 놓일 수 있다.The
용기(F)는 천장 이송 장치(Overhead Transfer Apparatus, OHT), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)이나 작업자에 의해 로드 포트(10)에 로딩되거나 로드 포트(10)에서 언로딩 될 수 있다. 용기(F)는 수납되는 물품의 종류에 따라 다양한 종류의 용기를 포함할 수 있다. 용기(F)는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod, FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다.The container F is transported by a transport means (not shown) such as an Overhead Transfer Apparatus (OHT), an overhead conveyor, or an Automatic Guided Vehicle, or a
제어기(15)는 기판 처리 장치(1)를 제어할 수 있다. 제어기(15)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(1)를 제어할 수 있다. 제어기(15)는 기판 처리 장치(1)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(1)에서 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.The
상압 이송 모듈(20)과 진공 이송 모듈(30)은 제1방향(2)을 따라 배열될 수 있다. 이하에서는, 위에서 바라볼 때, 제1방향(2)과 수직한 방향을 제2방향(4)으로 정의한다. 또한, 제1방향(2)과 제2방향(4)을 모두 포함하는 평면에 수직한 방향을 제3방향(6)이라 정의한다. 예컨대, 제3방향(6)은 지면에 대해 수직한 방향을 의미할 수 있다.The normal
상압 이송 모듈(20)은 용기(F)와 후술하는 로드락 챔버(40) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 예컨대, 상압 이송 모듈(20)은 용기(F)로부터 기판(W)을 인출하여 로드락 챔버(40)로 반송하거나, 로드락 챔버(40)로부터 기판(W)을 인출하여 용기(F)의 내부로 반송할 수 있다.The normal
상압 이송 모듈(20)은 반송 프레임(220)과 제1반송 로봇(240)을 포함할 수 있다. 반송 프레임(220)은 로드 포트(10)와 로드락 챔버(40) 사이에 배치될 수 있다. 반송 프레임(220)의 길이 방향은 제2방향(4)과 수평한 방향을 가질 수 있다. 반송 프레임(220)에는 로드 포트(10)가 접속될 수 있다. 반송 프레임(220)의 내부는 상압으로 제공될 수 있다. 예컨대, 반송 프레임(220)의 내부는 대기압 분위기로 유지될 수 있다.The normal
반송 프레임(220)에는 반송 레일(230)이 배치된다. 예컨대, 반송 레일(230)은 제2방향(4)을 따라 그 길이 방향이 형성될 수 있다. 반송 레일(230)의 길이 방향은 반송 프레임(220)의 길이 방향과 수평할 수 있다. 반송 레일(230) 상에는 제1반송 로봇(240)이 위치할 수 있다.A
반송 프레임(220)에는 제1반송 로봇(240)이 위치한다. 제1반송 로봇(240)은 기판(W)을 반송한다. 제1반송 로봇(240)은 로드 포트(10)에 안착된 용기(F)와 후술하는 로드락 챔버(40) 사이에서 기판(W)을 반송할 수 있다. 제1반송 로봇(240)은 반송 레일(230)을 따라 전진 및 후진 이동할 수 있다. 제1반송 로봇(240)은 수직한 방향(예컨대, 제3방향(6))으로 이동할 수 있다. 제1반송 로봇(240)은 수평면 상에서 전진, 후진, 또는 회전하는 제1반송 핸드(242)를 가진다. 제1반송 핸드(242)는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 제1반송 핸드(242)들은 제3방향(6)을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 제1반송 핸드(242)에는 기판(W)이 놓인다.The
진공 이송 모듈(30)은 후술하는 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50) 사이에 배치될 수 있다. 진공 이송 모듈(30)은 트랜스퍼 챔버(320)와 제2반송 로봇(340)을 포함할 수 있다.The
트랜스퍼 챔버(320)의 내부는 진공압 분위기로 유지될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(320)에는 제2반송 로봇(340)이 배치된다. 일 예로, 제2반송 로봇(340)은 트랜스퍼 챔버(320)의 중앙부에 배치될 수 있다. 제2반송 로봇(340)은 후술하는 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50) 간에 기판(W)을 반송한다. 또한, 제2반송 로봇(340)은 공정 챔버(50)들 간에 기판(W)을 반송한다. 제2반송 로봇(340)은 수직한 방향(예컨대, 제3방향(6))으로 이동할 수 있다. 제2반송 로봇(340)은 수평면 상에서 전진, 후진, 또는 회전하는 제2반송 핸드(342)를 가진다. 제2반송 핸드(342)는 적어도 하나 이상일 수 있다. 복수 개의 제2반송 핸드(342)들은 제3방향(6)을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 제2반송 핸드(342)에는 기판(W)이 놓인다.The inside of the
트랜스퍼 챔버(320)에는 후술하는 적어도 하나 이상의 공정 챔버(50)가 접속된다. 트랜스퍼 챔버(320)는 다각형의 형상으로 제공될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(320)의 둘레에는 후술하는 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50)가 배치될 수 있다. 예컨대, 도 1과 같이, 진공 이송 모듈(30)의 중앙부에 육각형 형상의 트랜스퍼 챔버(320)가 배치되고, 그 둘레에 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50)가 배치될 수 있다. 상술한 바와 달리, 트랜스퍼 챔버(320)의 형상 및 공정 챔버(50)의 개수는 사용자의 필요에 따라 또는 공정 요구 조건에 따라 다양하게 변형될 수 있다.At least one
로드락 챔버(40)는 반송 프레임(220)과 트랜스퍼 챔버(320) 사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 반송 프레임(220)과 트랜스퍼 챔버(320) 사이에서, 기판(W)이 교환되는 버퍼 공간을 제공한다. 예컨대, 공정 챔버(50)에서 소정의 처리가 완료된 기판(W)은 로드락 챔버(40)의 버퍼 공간에서 일시적으로 머무를 수 있다. 또한, 용기(F)로부터 인출되어 소정의 공정 처리가 예정된 기판(W)은 로드락 챔버(40)의 버퍼 공간에서 일시적으로 머무를 수 있다.The
상술한 바와 같이, 반송 프레임(220)의 내부 분위기는 대기압 분위기로 유지될 수 있고, 트랜스퍼 챔버(320)의 내부 분위기는 진공압 분위기로 유지될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 반송 프레임(220)과 트랜스퍼 챔버(320) 사이에 배치되어, 그 내부 분위기가 대기압 분위가와 진공압 분위기 사이에서 전환될 수 있다.As described above, the inner atmosphere of the
트랜스퍼 챔버(320)에는 적어도 하나 이상의 공정 챔버(50)가 접속된다. 공정 챔버(50)는 복수 개 제공될 수 있다. 공정 챔버(50)는 기판(W)에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 챔버(50)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 예컨대, 공정 챔버(50)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 박막을 제거하는 에칭(Etching) 공정, 기판(W) 상에 박막을 형성하는 증착 공정, 또는 드라이 클리닝 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 또한, 공정 챔버(50)는 서로 다른 종류의 가스를 번갈아서 공급하고, 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 원자층을 증착하는 원자층 증착 공정(Atomic Layer Deposition, ALD)을 수행하는 챔버일 수 있다. 또한, 공정 챔버(50)는 원자 층 에칭 공정(Atomic Layer Etch, ALE)을 수행하는 챔버일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 공정 챔버(50)에서 수행하는 플라즈마 처리 공정은 공지된 플라즈마 처리 공정으로 다양하게 변형될 수 있다.At least one
도 2는 도 1의 일 실시예에 따른 공정 챔버를 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a view schematically showing a front view of the process chamber according to the exemplary embodiment of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 공정 챔버(50)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 일 실시예에 따른 공정 챔버(50)는 플라즈마를 이용한 원자 층 에칭(ALE) 공정을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
공정 챔버(50)는 하우징(500), 지지 유닛(600), 그리고 가스 공급 유닛(700), 샤워 헤드 유닛(800)을 포함할 수 있다.The
하우징(500)은 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(501)을 가진다. 처리 공간(501)은 밀폐될 수 있다. 하우징(500)의 재질은 금속을 포함할 수 있다. 예컨대, 하우징(500)의 재질은 알루미늄을 포함할 수 있다. 또한, 하우징(500)은 접지될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 하우징(500)의 내측벽에는 라이너(미도시)가 형성될 수 있다. 라이너(미도시)는 하우징(500)의 내측벽과 면접할 수 있다. 라이너(미도시)는 하우징(500)의 내측벽을 처리 공간(501)에 형성되는 플라즈마로부터 보호할 수 있다. 상술한 예와 달리, 하우징(500)의 내측벽에는 라이너(미도시)가 형성되지 않을 수도 있다.According to one embodiment, a liner (not shown) may be formed on an inner wall of the
하우징(500)의 측벽에는 개구(미도시)가 형성된다. 개구(미도시)는 기판(W)이 처리 공간(501)으로 반입 또는 반출되는 공간으로 기능한다. 개구(미도시)는 도시되지 않은 게이트 밸브 등과 같은 도어 어셈블리에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다.An opening (not shown) is formed in the side wall of the
하우징(500)의 바닥면에는 배기 홀(510)이 형성된다. 배기 홀(510)은 배기 유닛(520)과 연결된다. 배기 유닛(520)은 처리 공간(501)의 분위기를 배기한다. 배기 유닛(520)은 처리 공간(501)의 분위기를 배기하여 처리 공간(501)의 내부 압력을 조절할 수 있다. 또한, 배기 유닛(520)은 처리 공간(501)에 부유하는 공정 가스와 불순물(Byproduct) 등을 처리 공간(501)의 외부로 배출할 수 있다.An
배기 유닛(520)은 배기 라인(522)과 감압 부재(524)를 포함한다. 배기 라인(522)의 일단은 배기 홀(510)과 연결되고, 배기 라인(522)의 타단은 감압 부재(524)와 연결된다. 감압 부재(524)는 음압을 제공하는 공지된 장치일 수 있다.The
배기 홀(510)의 상측에는 배기 배플(530)이 위치할 수 있다. 배기 배플(530)은 하우징(500)의 측벽과 후술하는 지지 유닛(600) 사이에 배치될 수 있다. 배기 배플(530)은 위에서 바라볼 때, 대체로 링 형상을 가질 수 있다. 배기 배플(530)에는 적어도 하나 이상의 배플 홀(532)이 형성된다. 배플 홀(532)은 배기 배플(530)의 상면과 하면을 관통하는 관통 홀일 수 있다. 처리 공간(501)에 존재하는 공정 가스와 불순물 등은 배플 홀(532)을 통해 배기 홀(510) 및 배기 라인(522)으로 이동할 수 있다. 이에, 배기 배플(530)은 처리 공간(501)에 대한 배기가 보다 균일하게 수행될 수 있도록 기능한다.An
지지 유닛(600)은 처리 공간(501)에 위치한다. 일 실시예에 의하면, 지지 유닛(600)은 처리 공간(501)의 전 영역 중 아래 영역에 위치할 수 있다. 지지 유닛(600)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(600)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(600)은 정전기력(Electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(ESC)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(600)은 진공 흡착 방식 또는 기계적 클램핑 방식과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. 이하에서는, 정전 척(ESC)을 포함하는 지지 유닛(600)을 예로 들어 설명한다.The
지지 유닛(600)은 정전 척(610)과 절연판(650)을 포함할 수 있다. 정전 척(610)은 유전판(620), 베이스판(630), 그리고 링 부재(640)를 포함할 수 있다.The
유전판(620)은 지지 유닛(600)의 상부에 위치한다. 유전판(620)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 기판(W)이 유전판(620)의 상면에 놓일 때, 기판(W)의 가장자리 영역은 유전판(620)의 바깥에 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 유전판(620)은 대체로 원판 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 유전판(620)의 상면은 기판(W)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 유전판(620)은 유전체(Dielectric substance)일 수 있다.The
유전판(620)의 내부에는 전극(622)이 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 전극(622)은 유전판(620)의 내부에 매설될 수 있다. 전극(622)은 제1전원(624)과 전기적으로 연결된다. 제1전원(624)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 전극(622)과 제1전원(624) 사이에는 제1스위치(626)가 설치된다. 전극(622)은 제1스위치(626)의 온/오프에 따라 제1전원(624)과 전기적으로 연결되거나, 단절될 수 있다. 제1스위치(626)가 온(ON)되면, 전극(622)에는 직류 전류가 흐른다. 전극(622)에 흐르는 전류에 의해 전극(622)과 기판(W) 사이에는 정전기적 힘이 작용한다. 이에 따라, 기판(W)은 유전판(620)에 흡착될 수 있다.An
베이스판(630)은 유전판(620)의 아래에 위치한다. 베이스판(630)은 대체로 원판 형상을 가질 수 있다. 베이스판(630)의 상면은 그 중심 영역이 가장자리 영역보다 상대적으로 높게 위치하도로고 단차지게 형성될 수 있다. 베이스판(630)의 상면 중심 영역은 유전판(620)의 저면과 상응하는 면적을 가질 수 있다. 또한, 베이스판(630)의 상면 가장자리 영역에는 후술하는 링 부재(640)가 위치할 수 있다.The
베이스판(630)은 열 전달성 및 전기 전달성이 우수한 소재를 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 베이스판(630)은 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 베이스판(630)의 전체가 금속 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 베이스판(630)의 재질은 알루미늄을 포함할 수 있다.The
베이스판(630)은 제2전원(630a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전원(630a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원일 수 있다. 일 예에 의하면, 제2전원(630a)은 후술하는 고주파 전원(920)에서 발생하는 고주파 전력보다 상대적으로 세기가 약한 전력을 베이스판(630)에 인가할 수 있다. 이에, 제2전원(630a)은 바이어스(Bias) 전원으로 기능할 수 있다. 고주파 전원(920)이 연결된 라인의 끝단은 접지될 수 있다.The
제2전원(630a)에는 제2스위치(630b)가 설치될 수 있다. 베이스판(630)은 제2스위치(630b)의 온/오프에 의해 제2전원(630a)과 전기적으로 연결되거나, 단절될 수 있다. 제2스위치(630b)가 온(ON)되면, 제2전원(630a)은 베이스판(630)에 바이어스 전력을 인가한다. 베이스판(630)은 제2전원(630a)으로부터 바이어스 전력을 인가받아 처리 공간(501)에 형성된 플라즈마의 인입(引入)성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 베이스판(630)에 바이어스 전력이 인가되면, 처리 공간(501)에 형성된 플라즈마에 포함되는 이온 및/또는 라디칼 등은 척(610)에 지지된 기판(W)의 상면을 향하는 방향으로 유동할 수 있다.A
베이스판(630)의 내부에는 냉각 유로(632)가 형성될 수 있다. 냉각 유로(632)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 기능할 수 있다. 일 예에 의하면, 냉각 유체는 냉각수를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각 유체는 냉각 가스일 수 있다. 일 예에 의하면, 냉각 유로(632)는 베이스판(630)의 내부에서 나선 형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 냉각 유로(632)는 복수 개일 수 있다. 예컨대, 복수 개의 냉각 유로(632)들은 베이스판(630)의 내부에서 베이스판(630)의 중심을 공유하되, 서로 다른 반경을 가지는 링 형상으로 형성될 수 있다. 복수 개의 냉각 유로(632)들은 서로 유체 연통할 수 있다. 또한, 복수 개의 냉각 유로(632)들은 서로 동일한 높이에 위치할 수 있다.A
냉각 유로(632)는 냉각 유체 공급 라인(634)을 통해 냉각 유체 저장부(636)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(636)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(636)의 내부에는 도시되지 않은 냉각기가 위치할 수 있다. 냉각기(미도시)는 냉각 유체 저장부(636)의 내부에 저장된 냉각 유체를 소정의 온도로 냉각할 수 있다. 상술한 바와 달리, 냉각기(미도시)는 냉각 유체 공급 라인(634)에 설치될 수 있다. 냉각 유로(632)에 공급된 냉각 유체는 냉각 유로(632)를 따라 순환하며 베이스판(630)을 냉각할 수 있다. 냉각된 베이스판(630)에 의해 유전판(620)과 기판(W)이 함께 냉각될 수 있다. 이에, 기판(W)은 희망하는 온도로 유지될 수 있다.The
비록 도시되지 않았으나, 베이스판(630)의 내부에는 열 전달 유로(미도시)가 더 형성될 수 있다. 열 전달 유로(미도시)는 기판(W)의 하면으로 열 전달 매체를 공급할 수 있다. 열 전달 매체는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 동안, 기판(W)의 온도 불균일성을 해소하기 위해 기판(W)의 하면으로 공급하는 유체일 수 있다. 일 예에 의하면, 열 전달 매체는 헬륨(He) 가스일 수 있다.Although not shown, a heat transfer channel (not shown) may be further formed inside the
링 부재(640)는 정전 척(610)의 가장자리 영역에 배치된다. 일 예에 의하면, 링 부재(640)는 포커스 링일 수 있다. 링 부재(640)는 링 형상을 가진다. 링 부재(640)는 유전판(620)의 둘레를 따라 배치된다. 링 부재(640)의 상면은 외측부가 내측부보다 높도록 단차지게 형성될 수 있다. 링 부재(640)의 상면 내측부는 유전판(620)의 상면과 동일한 높이에 위치할 수 있다. 링 부재(640)의 상면 내측부는 유전판(620)의 외측에 위치한 기판(W)의 가장자리 하면을 지지할 수 있다. 링 부재(640)의 상면 외측부는 기판(W)의 가장자리 측면을 둘러쌀 수 있다.The
베이스판(630)의 아래에는 절연판(650)이 위치한다. 절연판(650)은 절연 소재일 수 있다. 절연판(650)은 베이스판(630)과 하우징(500)을 서로 전기적으로 절연시킨다. 절연판(650)은 위에서 바라볼 때, 원형의 판 형상을 가질 수 있다. 절연판(650)의 상면 및 하면은 베이스판(630)의 저면과 상응하는 면적으로 형성될 수 있다.An insulating
가스 공급 유닛(700)은 처리 공간(501)에 가스를 공급한다. 처리 공간(501)에 공급되는 가스는 제1가스와 제2가스를 포함할 수 있다. 가스 공급 유닛(700)은 가스 공급 노즐(710), 제1가스 공급 유닛(720), 그리고 제2가스 공급 유닛(740)을 포함할 수 있다.The
가스 공급 노즐(710)은 하우징(500)의 상벽에 설치될 수 있다. 예컨대, 가스 공급 노즐(710)은 하우징(500)의 상벽 중앙에 설치될 수 있다. 비록 도시되지 않았으나, 가스 공급 노즐(710)의 저면에는 분사구가 형성된다.The
제1가스 공급 유닛(720)은 처리 공간(501)에 제1가스를 공급할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제1가스는 기판(M)의 표면과 반응하여 기판(M)의 표면을 개질(改質)시키는 가스일 수 있다. 제1가스는 개질 가스일 수 있다. 예컨대, 제1가스는 기판(M)의 표면과 반응하여 반응물을 생성하고, 생성된 반응물은 기판(M)의 표면을 개질시킬 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제1가스는 플루오린(Flourine)과 탄소(Carbon)의 화합물(Flourocarbon)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1가스는 CF4, C4F6, 또는 C4F8 등을 포함할 수 있다.다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1가스는 염소(Cl2)를 포함할 수 있다.The first
제1가스 공급 유닛(720)은 제1가스 공급원(722), 제1가스 공급 라인(724), 그리고 제1밸브(726)를 포함할 수 있다.The first
제1가스 공급원(722)은 제1가스를 저장한다. 제1가스 공급 라인(724)의 일단은 제1가스 공급원(722)에 연결되고, 제1가스 공급 라인(724)의 타단은 가스 공급 노즐(710)과 연결된다. 제1가스 공급원(722)에 저장된 제1가스는 제1가스 공급 라인(724)과 가스 공급 노즐(710)을 거쳐 처리 공간(501)으로 공급될 수 있다. 제1밸브(726)는 제1가스 공급 라인(724)에 설치된다. 제1밸브(726)는 온/오프 밸브일 수 있다. 또한, 제1밸브(726)는 제1가스 공급 라인(724)을 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브일 수 있다.The first
제2가스 공급 유닛(740)은 처리 공간(501)에 제2가스를 공급할 수 있다. 제2가스는 에칭 가스일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제2가스는 제1가스에 의해 기판(M)에 형성된 반응물을 제거하는 가스일 수 있다. 예컨대, 제2가스는 비활성 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2가스는 아르곤(Ar)을 포함할 수 있다.The second
제2가스 공급 유닛(740)은 제2가스 공급원(742), 제2가스 공급 라인(744), 그리고 제2밸브(746)를 포함할 수 있다. 제2가스 공급원(742)은 제2가스를 저장한다. 제2가스 공급 라인(744)의 일단은 제2가스 공급원(742)과 연결되고, 제2가스 공급 라인(744)의 타단은 가스 공급 노즐(710)과 연결된다. 제2가스 공급원(742)에 저장된 제2가스는 제2가스 공급 라인(744)과 가스 공급 노즐(710)을 거쳐 처리 공간(501)으로 공급될 수 있다. 제2밸브(746)는 제2가스 공급 라인(744)에 설치된다. 제2밸브(746)는 온/오프 밸브일 수 있다. 또한, 제2밸브(746)는 제2가스 공급 라인(744)을 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브일 수 있다.The second
플라즈마 소스는 처리 공간(501)에 공급된 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 본 발명의 일 예에 따른 플라즈마 소스는 용량 결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP)가 사용된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 또는 마이크로파 플라즈마(Microwave Plasma)를 사용하여 처리 공간(501)에 공급된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 이하에서는, 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(CCP)가 사용되는 경우를 예로 들어 설명한다.The plasma source excites the gas supplied to the
플라즈마 소스는 상부 전극과 하부 전극을 포함할 수 있다. 상부 전극과 하부 전극은 처리 공간(501)에서 서로 마주보게 배치될 수 있다. 예컨대, 상부 전극과 하부 전극은 처리 공간(501)에서 서로 평행하게 상하 방향으로 배치될 수 있다. 양 전극 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이와 달리, 양 전극 중 어느 하나에는 고주파 전력이 인가되고, 다른 하나는 접지될 수 있다. 양 전극의 사이 공간에는 전자기장이 형성되고, 사이 공간에 공급되는 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 처리 공간(501)에 형성된 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다.The plasma source may include an upper electrode and a lower electrode. The upper electrode and the lower electrode may face each other in the
일 예에 의하면, 상부 전극은 후술할 샤워 헤드 유닛(800)일 수 있고, 하부 전극은 상술한 베이스판(630)일 수 있다.According to an example, the upper electrode may be the
일 실시예에 의하면, 샤워 헤드 유닛(800)은 상술한 고주파 전원(830a)으로부터 고주파 전력을 인가받아 상부 전극으로 기능할 수 있다. 또한, 제2스위치(630b)가 온(ON)되면, 베이스판(630)에는 바이어스 전력이 인가되므로, 베이스판(630)은 하부 전극으로 기능할 수 있다. 이와 달리, 제2스위치(630b)가 오프(OFF)되면, 베이스판(630)은 접지되므로, 베이스판(630)은 하부 전극으로 기능할 수 있다.According to an embodiment, the
샤워 헤드 유닛(800)은 처리 공간(501)에 위치한다. 샤워 헤드 유닛(800)은 처리 공간(501)에서 지지 유닛(600)의 상측에 위치할 수 있다. 샤워 헤드 유닛(800)은 가스 분사판(810), 전극 플레이트(830), 그리고 지지부(850)를 포함할 수 있다.The
가스 분사판(810)은 지지 유닛(600)의 상측에서 지지 유닛(600)과 마주보게 위치할 수 있다. 가스 분사판(810)은 하우징(500)의 상벽으로부터 아래 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 가스 분사판(810)은 두께가 일정한 판 형상을 가질 수 있다. 가스 분사판(810)에는 복수의 분사 홀(812)들이 형성된다. 가스 분사판(810)의 저면은 플라즈마에 의한 아크(Arc) 발생을 최소화하기 위해 그 표면이 양그화 처리될 수 있다.The
가스 공급 노즐(710)을 통해 공급되는 가스는 분사 홀(812)을 통해 처리 공간(501)으로 유입된다. 분사 홀(812)은 가스 분사판(810)의 상면과 하면을 관통할 수 있다. 분사 홀(812)은 후술하는 전극 플레이트(830)에 형성된 홀(832)과 대향되게 위치한다. 가스 분사판(810)은 절연체일 수 있다.The gas supplied through the
전극 플레이트(830)는 가스 분사판(810)의 위에 배치된다. 전극 플레이트(830)는 하우징(500)의 상벽에서 아래 방향으로 일정 거리 이격된다. 이에, 전극 플레이트(830)와 하우징(500)의 상벽 사이에는 일정한 공간이 형성된다. 전극 플레이트(830)는 두께가 일정한 판 형상을 가질 수 있다.The
전극 플레이트(830)의 단면은 가스 분사판(810)의 단면과 유사하게 형성될 수 있다. 예컨대, 전극 플레이트(830)의 단면 형상은 가스 분사판(810)의 단면 형상과 동일 또는 유사할 수 있다. 또한, 전극 플레이트(830)의 단면적은 가스 분사판(810)의 단면적과 동일 또는 유사할 수 있다. 전극 플레이트(830)에는 복수 개의 홀(832)이 형성된다. 홀(832)은 전극 플레이트(830)의 상면과 하면을 수직으로 관통할 수 있다. 복수 개의 홀(832)들은 가스 분사판(810)에 형성된 분사 홀(812)들과 각각 유체 연통할 수 있다.A cross section of the
전극 플레이트(830)는 금속 재질을 포함할 수 있다. 전극 플레이트(830)는 고주파 전원(830a)과 전기적으로 연결된다. 고주파 전원(830a)은 전극 플레이트(830)에 고주파 전력을 인가할 수 있다. 고주파 전원(830a)은 고주파 스위치(830b)에 의해 전극 플레이트(830)에 전기적으로 연결되거나, 전기적으로 차단될 수 있다. 또한, 고주파 전원(830a)은 도시되지 않은 임피던스 매쳐와 연결될 수 있다. 고주파 전원(830a)이 전극 플레이트(830)에 고주파 전력을 인가함으로써, 전극 플레이트(830)는 플라즈마 소스의 상부 전극으로 기능할 수 있다.The
지지부(850)는 가스 분사판(810)과 전극 플레이트(830)의 측부를 각각 지지한다. 지지부(850)의 상단은 하우징(500)의 상벽과 연결되고, 지지부(850)의 하단은 가스 분사판(810)과 전극 플레이트(830)의 측부와 연결된다. 지지부(850)는 비금속 재질을 포함할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대한 플로우 차트이다. 도 4는 도 3의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 일 사이클을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.3 is a flow chart of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart schematically illustrating one cycle of the substrate processing method according to the exemplary embodiment of FIG. 3 .
이하에서는 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 공정 챔버(50)에서 수행될 수 있다. 또한, 제어기(15)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행하도록 공정 챔버(50)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다.Hereinafter, a substrate processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 . A substrate processing method according to an embodiment of the present invention described below may be performed in the
일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 플라즈마를 이용한 원자 층 에칭(ALE) 공정일 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 개질 단계(S100), 제1퍼지 단계(S200), 제거 단계(S300), 그리고 제2퍼지 단계(S400)를 포함할 수 있다. 개질 단계(S100), 제1퍼지 단계(S200), 제거 단계(S300), 그리고 제2퍼지 단계(S400)는 순차적으로 수행될 수 있다. 또한, 개질 단계(S100), 제1퍼지 단계(S200), 제거 단계(S300), 그리고 제2퍼지 단계(S400)는 하나의 사이클(1 Cycle)을 이룰 수 있다. 해당 사이클은 복수 회 반복하여 수행할 수 있다.A substrate processing method according to an embodiment may be an atomic layer etching (ALE) process using plasma. Referring to FIG. 3 , the substrate processing method according to an embodiment of the present invention may include a modification step (S100), a first purge step (S200), a removal step (S300), and a second purge step (S400). there is. The reforming step (S100), the first purge step (S200), the removal step (S300), and the second purge step (S400) may be sequentially performed. In addition, the reforming step (S100), the first purge step (S200), the removal step (S300), and the second purge step (S400) may form one cycle (1 Cycle). The cycle may be repeated multiple times.
개질 단계(S100)는 기판(W)의 표면을 개질(改質)한다. 개질 단계(S100)에서는 처리 공간(501)에 제1플라즈마를 발생시킨다. 예컨대, 개질 단계(S100)에서는 제1플라즈마가 기판(W)에 형성된 박막과 반응하여 반응물(반응층)을 형성할 수 있다. 개질 단계(S100)에서 발생된 제1플라즈마는 제1가스(G1)로부터 유래한다. 제1가스 공급 유닛(720)은 처리 공간(501)에 제1가스(G1)를 공급한다. 제1가스(G1)는 개질 단계(S100)를 수행하는 동안 처리 공간(501)에 지속적으로 공급될 수 있다. 또한, 제1가스(G1)는 처리 공간(501)에 펄스(Pulse)로 공급될 수 있다. 제1가스(G1)의 펄스 동작은 수 초(second) 내지 수 밀리 초 간격으로 반복될 수 있다.In the reforming step (S100), the surface of the substrate (W) is reformed. In the reforming step ( S100 ), a first plasma is generated in the
개질 단계(S100)에서는 고주파 스위치(830b)를 온(ON)하여 전극 플레이트(830)에 고주파 전력을 인가한다. 또한, 제2스위치(630b)는 오프(OFF)되어 베이스판(630)은 접지된다. 이에, 처리 공간(501)에 공급된 제1가스(G1)는 고주파 전력이 인가된 전극 플레이트(830)와 접지된 베이스판(630)에 의해 처리 공간(501)에서 여기될 수 있다.In the reforming step ( S100 ), the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고주파 스위치(830b)는 처리 공간(501)에 제1가스(G1)가 공급된 이후에 온(ON)될 수 있다. 예컨대, 고주파 스위치(830b)는 처리 공간(501)에 제1가스(G1)가 일정량 공급된 이후에 온(ON)될 수 있다. 즉, 처리 공간(501)에 제1가스(G1)를 공급하는 동작은 전극 플레이트(830)에 전력을 인가하는 동작보다 선행할 수 있다. 또한, 고주파 스위치(830b)는 수 초의 짧은 시간동안 온(ON)될 수 있다. 또한, 고주파 스위치(830b)는 수 초의 짧은 시간 동안 온(ON)과 오프(OFF)가 반복되는 펄스 동작으로 전극 플레이트(830)에 고주파 전력을 인가할 수 있다. 펄스 동작은 수 초(second) 내지 수 밀리 초 간격으로 반복될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
개질 단계(S100)에서 고주파 전력이 인가되는 펄스 동작의 지속 시간은 후술하는 제거 단계(S100)에서 고주파 전력이 인가 시간보다 상대적으로 짧을 수 있다. 예컨대, 개질 단계(S100)에서 고주파 전력은 개질 단계(S100)의 전 구간 중 일부 구간에서 전극 플레이트(830)에 인가될 수 있다. 이와 달리, 개질 단계(S100)에서는 후술하는 제거 단계(S300)와 달리, 베이스판(630)에 바이어스 전력이 인가되지 않는다.The duration of the pulse operation to which the high frequency power is applied in the reforming step ( S100 ) may be shorter than the time during which the high frequency power is applied in the removing step ( S100 ) to be described later. For example, in the reforming step ( S100 ), high frequency power may be applied to the
처리 공간(501)에 발생된 제1플라즈마는 기판(W)에 형성된 박막과 반응할 수 있다. 제1플라즈마는 기판(W)에 형성된 박막과 반응하여 기판(W)의 표면에 반응물(반응층)을 생성할 수 있다. 개질 단계(S100)의 초기에서 후기로 갈수록 제1플라즈마와 박막 간의 반응은 제한된다. 이에, 개질 단계(S100)에서는 시간의 경과에 따라 기판(W)의 표면에 추가적으로 생성되는 반응물(반응층)의 양이 억제되는 자기 억제 현상이 나타난다.The first plasma generated in the
개질 단계(S100)에서는 처리 공간(501)으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 개질 단계(S100)를 수행하는 동안, 처리 공간(501)으로 제2가스(G2)를 지속적으로 공급할 수 있다. 개질 단계(S100)에서 제2가스(G2)를 지속적으로 공급함으로써, 처리 공간(501)의 내부 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.In the reforming step ( S100 ), the second gas G2 may be supplied to the
또한, 처리 공간(501)으로 공급되는 제2가스(G2) 또한 여기될 수 있다. 이에, 처리 공간(501)에는 제2가스(G2)로부터 유래되는 제2플라즈마가 생성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 제2가스(G2)는 아르곤(Ar)을 포함하므로, 제2플라즈마는 처리 공간(501)에 공급되는 제1가스(G1)가 처리 공간(501)에 형성된 전계에 의해 보다 효율적으로 여기되도록 기여한다.In addition, the second gas G2 supplied to the
제1퍼지 단계(S200)는 개질 단계(S100) 이후에 수행될 수 있다. 제1퍼지 단계(S200)에서는 처리 공간(501)의 분위기를 배기한다. 제1퍼지 단계(S200)에서는 감압 부재(524)가 처리 공간(501)에 음압을 제공하여 처리 공간(501)의 내부 분위기를 배기한다. 또한, 제1배기 단계(S200)에서는 개질 단계(S100)에서 공급된 제1가스(G1)와 제2가스(G2) 중 처리 공간(501)에 잔류하는 제1가스(G1)와 제2가스(G2)는 배기 라인(522)을 통해 처리 공간(501)의 외부로 배출된다.The first purge step (S200) may be performed after the reforming step (S100). In the first purge step (S200), the atmosphere of the
제1퍼지 단계(S200)에서는 처리 공간(501)에 전계를 형성하지 않는다. 이에, 제1퍼지 단계(S200)에서는 제2스위치(630b)와 고주파 스위치(830b)가 모두 오프(OFF)된다. 또한, 제1퍼지 단계(S200)에서는 제1가스(G1)와 제2가스(G2) 중 제2가스(G2)를 처리 공간(501)으로 공급한다. 제2가스(G2)는 제1퍼지 단계(S200)에서 지속적으로 처리 공간(501)에 공급된다. 이에, 처리 공간(501)의 내부 압력은 설정 압력으로 일정하게 유지될 수 있다.In the first purge step ( S200 ), an electric field is not formed in the
제거 단계(S300)는 기판(W)의 표면에 생성된 반응물을 제거한다. 제거 단계(S300)에서는 처리 공간(501)에 제2플라즈마를 발생시킨다. 예컨대, 제거 단계(S300)에서는 제2플라즈마가 기판(W)의 표면에 생성된 반응물을 기판(W)의 표면으로부터 물리적으로 제거할 수 있다. 제거 단계(S300)에서 발생된 제2플라즈마는 제2가스(G2)로부터 유래한다. 제2가스 공급 유닛(740)은 처리 공간(501)에 제2가스(G2)를 공급한다. 제2가스(G2)는 제거 단계(S300)를 수행하는 동안 처리 공간(501)에 지속적으로 공급될 수 있다. 이와 달리, 제거 단계(S300)에서는 처리 공간(501)에 제1가스(G1)는 공급되지 않을 수 있다.In the removal step ( S300 ), reactants generated on the surface of the substrate (W) are removed. In the removal step ( S300 ), a second plasma is generated in the
제거 단계(S300)에서는 고주파 스위치(830b)와 제2스위치(630b)를 온(ON)할 수 있다. 이에, 전극 플레이트(830)에는 고주파 전력이 인가된다. 고주파 전력은 전극 플레이트(830)에 펄스 동작으로 인가될 수 있다. 또한, 베이스판(630)에는 바이어스 전력이 인가된다. 바이어스 전력은 베이스판(630)에 펄스 동작으로 인가될 수 있다. 전극 플레이트(830)와 베이스판(630)에 의해 처리 공간(501)에는 전계가 형성될 수 있다. 이에, 처리 공간(501)에 공급된 제2가스(G2)는 전계에 의해 여기될 수 있다.In the removal step (S300), the
또한, 처리 공간(501)에 형성된 제2플라즈마는 베이스판(630)에 인가된 바이어스 전력에 의해 유전판(620)의 상부에 안착된 기판(W)의 상면을 향해 유동한다. 즉, 제2플라즈마의 기판(W)에 대한 인입(引入)성이 향상될 수 있다. 이에, 제거 단계(S300)에서는 제2플라즈마를 이용하여 기판(W)에 생성된 반응물을 물리적으로 제거할 수 있다. 제거 단계(S300)는 기판(W)에 형성된 반응물(반응층)이 대부분 제거될 때까지 설정 시간 동안 수행될 수 있다. 제거 단계(S300)가 수행되는 동안 제2스위치(630b)와 고주파 스위치(830b)는 온(ON) 상태를 유지할 수 있다.In addition, the second plasma formed in the
제2퍼지 단계(S400)는 제거 단계(S300) 이후에 수행될 수 있다. 제2퍼지 단계(S400)에서는 처리 공간(501)의 분위기를 배기한다. 또한, 제2퍼지 단계(S400)에서는 제거 단계(S300)에서 공급되어 처리 공간(501)에 잔류하는 제2가스(G2)를 배기 라인(522)을 통해 처리 공간(501)의 외부로 배출한다. 또한, 제2퍼지 단계(S400)에서는 처리 공간(501)에 전계를 형성하지 않는다. 이에, 제2퍼지 단계(S400)에서는 제2스위치(630b)와 고주파 스위치(830b)가 모두 오프(OFF)된다. 또한, 제2퍼지 단계(S400)에서는 제1가스(G1)와 제2가스(G2) 중 제2가스(G2)를 처리 공간(501)으로 공급한다. 제2가스(G2)는 제2퍼지 단계(S400)에서 지속적으로 처리 공간(501)에 공급된다. 이에, 처리 공간(501)의 내부 압력은 설정 압력으로 일정하게 유지될 수 있다. 제2퍼지 단계(S400)에서 수행되는 메커니즘은 상술한 제1퍼지 단계(S200)와 동일 또는 유사하므로, 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.The second purge step (S400) may be performed after the removal step (S300). In the second purge step ( S400 ), the atmosphere of the
제1가스(G1)가 펄스 동작으로 처리 공간(501)에 공급되는 경우, 고주파 전력을 제1가스(G1)의 펄스 동작에 매칭(Matching)시켜 인가하는 것은 매우 어렵다. 또한, 제1가스(G1)의 펄스 동작과 인가되는 고주파 전력이 매칭되지 않는 경우 처리 공간(501)에 일시적인 플라즈마 오프 현상이 발생하여 공정 불안정성이 증가한다.When the first gas G1 is supplied to the
상술한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 개질 단계(S100)에서 제1가스(G1)가 선행적으로 처리 공간(501)에 공급된 이후, 후행적으로 고주파 전력을 인가할 수 있다. 이에, 제1가스(G1)가 처리 공간(501)에 충분히 공급된 이후 고주파 전력을 인가하므로, 처리 공간(501)에서 발생될 수 있는 플라즈마 오프 현상을 최소화할 수 있다. 이에, 기판(W)에 반응물이 균일하게 생성될 수 있다. 플라즈마 온(ON) 상태에서 처리 공간(501)에 제1가스(G1)를 공급하지 않으므로, 처리 공간(501)에 공정 압력의 변동성을 최소화할 수 있다.According to the above-described embodiment of the present invention, after the first gas G1 is supplied to the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 개질 단계(S100), 제1퍼지 단계(S200), 제거 단계(S300), 그리고 제2퍼지 단계(S400)를 수행하는 동안 처리 공간(501)에 지속적으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 이에, 처리 공간(501)의 내부 압력을 설정 압력으로 일정하게 유지하고, 안정된 설정 압력 하에서 기판(W)을 처리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, during the reforming step (S100), the first purge step (S200), the removal step (S300), and the second purge step (S400), the
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, within the scope equivalent to the written disclosure and / or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to cover other embodiments as well.
10: 로드 포트
20: 상압 이송 모듈
30: 진공 이송 모듈
40: 로드락 챔버
50: 공정 챔버
500 : 하우징
600 : 지지 유닛
700 : 가스 공급 유닛
720 : 제1가스 공급 유닛
740 : 제2가스 공급 유닛
800 : 샤워 헤드 유닛
S100 : 개질 단계
S200 : 제1퍼지 단계
S300 : 제거 단계
S400 : 제2퍼지 단계10: load port
20: normal pressure transfer module
30: vacuum transfer module
40: load lock chamber
50: process chamber
500: housing
600: support unit
700: gas supply unit
720: first gas supply unit
740: second gas supply unit
800: shower head unit
S100: reforming step
S200: 1st purge step
S300: Removal step
S400: Second purge step
Claims (16)
기판이 위치하는 처리 공간에 제1가스를 공급하고 고주파 전력을 인가하여 제1플라즈마를 발생시키고, 상기 제1플라즈마와 기판에 형성된 박막이 반응하여 반응물을 생성하는 개질 단계; 및
상기 처리 공간에 제2가스를 공급하고 고주파 전력을 인가하여 제2플라즈마를 발생시키고, 상기 제2플라즈마에 상기 반응물을 노출시켜 상기 기판으로부터 제거하는 제거 단계를 포함하고,
상기 개질 단계에서 상기 제1가스의 공급은 상기 고주파 전력의 인가보다 선행하는 기판 처리 방법.In the method of treating the substrate,
A reforming step of supplying a first gas to a processing space where a substrate is located and applying high-frequency power to generate a first plasma, and reacting the first plasma with a thin film formed on the substrate to generate a reactant; and
A removing step of supplying a second gas to the processing space, applying high-frequency power to generate a second plasma, and exposing the reactant to the second plasma to remove it from the substrate;
In the reforming step, the supply of the first gas precedes the application of the high frequency power.
상기 방법은,
상기 개질 단계 이후, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 제1퍼지 단계; 및
상기 제거 단계 이후, 상기 처리 공간의 분위기를 배기하는 제2퍼지 단계를 포함하고,
상기 개질 단계, 상기 제1퍼지 단계, 상기 제거 단계, 그리고 상기 제2퍼지 단계는 순차적으로 수행되는 일 사이클로 이루어지고,
상기 사이클은 복수 회 수행되는 기판 처리 방법.According to claim 1,
The method,
After the reforming step, a first purge step of exhausting the atmosphere of the processing space; and
After the removing step, a second purge step of exhausting the atmosphere of the processing space;
The reforming step, the first purge step, the removal step, and the second purge step consist of one cycle performed sequentially,
The substrate processing method wherein the cycle is performed a plurality of times.
상기 사이클을 수행하는 동안 상기 처리 공간에는 상기 제2가스가 지속적으로 공급되는 기판 처리 방법.According to claim 2,
The substrate processing method in which the second gas is continuously supplied to the processing space while performing the cycle.
상기 개질 단계에서의 상기 고주파 전력의 인가 시간은 상기 제거 단계에서의 상기 고주파 전력의 인가 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to claim 1,
The substrate processing method, characterized in that the application time of the high frequency power in the reforming step is shorter than the application time of the high frequency power in the removing step.
상기 개질 단계에서 상기 고주파 전력은 상기 개질 단계의 전 구간 중 일부 구간에서 인가되고,
상기 제거 단계에서 상기 고주파 전력은 상기 제거 단계의 전 구간에서 인가되는 기판 처리 방법.According to claim 4,
In the reforming step, the high frequency power is applied in a partial section among all sections of the reforming step,
In the removing step, the high frequency power is applied in all sections of the removing step.
상기 개질 단계 및 상기 제거 단계에서 상기 고주파 전력은 펄스(Pulse)로 인가되는 기판 처리 방법.According to claim 5,
In the reforming step and the removing step, the high frequency power is applied as a pulse.
상기 제거 단계에서는 기판을 지지하는 척에 바이어스 전력이 더 인가되는 기판 처리 방법.According to claim 1,
In the removing step, bias power is further applied to a chuck supporting the substrate.
상기 제1가스는 플루오린과 탄소의 화합물(Fluorocarbon) 또는 염소(Cl)를 포함하고, 상기 제2가스는 Ar을 포함하는 기판 처리 방법.According to any one of claims 1 to 7,
The first gas includes a compound of fluorine and carbon (Fluorocarbon) or chlorine (Cl), and the second gas includes Ar.
처리 공간에 위치한 기판에 반응물을 생성하여 기판을 개질시키고, 상기 반응물을 상기 기판으로부터 제거하는 일 사이클의 공정을 수행하고,
상기 반응물은 상기 처리 공간에 공급되는 제1가스에 의해 생성되고, 상기 처리 공간에 공급되는 상기 제1가스와 상이한 제2가스에 의해 제거되되,
상기 제1가스는 상기 반응물을 생성하는 동안에만 상기 처리 공간에 공급하고, 상기 제2가스는 공정을 수행하는 동안 지속적으로 상기 처리 공간에 공급하는 기판 처리 방법.In the method of treating the substrate,
performing a cycle of modifying the substrate by generating a reactant in the processing space and removing the reactant from the substrate;
The reactant is generated by a first gas supplied to the processing space and removed by a second gas different from the first gas supplied to the processing space,
The substrate processing method of supplying the first gas to the processing space only while generating the reactant and continuously supplying the second gas to the processing space while performing a process.
상기 반응물은 제1고주파 전력을 인가하여 상기 제1가스를 여기시켜 발생한 제1플라즈마와 기판에 형성된 박막이 반응하여 생성되고,
상기 반응물은 제2고주파 전력을 인가하여 상기 제2가스를 여기시켜 발생한 제2플라즈마에 노출되어 기판으로부터 제거되는 기판 처리 방법.According to claim 9,
The reactant is generated by reacting a first plasma generated by applying a first high-frequency power to excite the first gas and a thin film formed on the substrate,
The reactant is removed from the substrate by being exposed to a second plasma generated by applying a second high-frequency power to excite the second gas.
상기 제1고주파 전력은 상기 제1가스가 상기 처리 공간으로 공급된 이후 인가되는 기판 처리 방법.According to claim 10,
The substrate processing method of claim 1 , wherein the first high frequency power is applied after the first gas is supplied to the processing space.
상기 제1고주파 전력의 인가 시간은 상기 제2고주파 전력의 인가 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to claim 10,
The substrate processing method, characterized in that the application time of the first high frequency power is shorter than the application time of the second high frequency power.
상기 제2플라즈마가 발생하는 동안 기판을 지지하는 척에는 바이어스 전력이 인가되는 기판 처리 방법.According to claim 10,
A substrate processing method in which bias power is applied to a chuck for supporting the substrate while the second plasma is generated.
상기 제1가스는 상기 처리 공간에 펄스로 공급되는 기판 처리 방법.According to claim 9,
The first gas is supplied as a pulse to the processing space.
상기 제1고주파 전력과 상기 제2고주파 전력은 펄스로 공급되는 기판 처리 방법.According to any one of claims 10 to 14,
The substrate processing method of claim 1 , wherein the first high frequency power and the second high frequency power are supplied in pulses.
상기 제1가스는 플루오린과 탄소의 화합물(Fluorocarbon) 또는 염소(Cl)를 포함하고, 상기 제2가스는 Ar을 포함하는 기판 처리 방법.According to any one of claims 9 to 14,
The first gas includes a compound of fluorine and carbon (Fluorocarbon) or chlorine (Cl), and the second gas includes Ar.
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