KR20230165047A - Method of processing substrate using substrate processing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 기판 처리 방법은, 내부에 반응 공간이 형성된 공정 챔버, 기판을 지지하도록 상기 공정 챔버에 결합되고 정전 전극을 포함하는 기판 지지부 및 상기 반응 공간으로 공정 가스를 공급하기 위해서 상기 기판 지지부에 대향되게 상기 공정 챔버에 설치된 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서, 상기 반응 공간을 진공 상태로 유지하고, 상기 기판 지지부 상에 기판을 안착시키면서, 상기 정전 전극에 정전 전력을 인가하여 상기 기판 지지부에 상기 기판을 척킹하는 단계와, 상기 반응 공간을 진공 상태로 유지하고, 상기 기판 지지부가 가열된 상태에서 상기 가스 분사부를 통해서 상기 반응 공간 내로 가열 가스를 공급하여 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하고, 상기 기판을 가열하는 단계는 적어도 상기 기판을 척킹하는 단계 중에 수행될 수 있다.A substrate processing method according to an aspect of the present invention includes a process chamber having a reaction space formed therein, a substrate supporter coupled to the process chamber to support a substrate and including an electrostatic electrode, and a process gas for supplying a process gas to the reaction space. A substrate processing method using a substrate processing apparatus including a gas injection unit installed in the process chamber to face the substrate support, wherein the reaction space is maintained in a vacuum state, the substrate is placed on the substrate support, and the electrostatic electrode is electrostatically charged. chucking the substrate to the substrate supporter by applying power, maintaining the reaction space in a vacuum state, and supplying heating gas into the reaction space through the gas injection unit while the substrate supporter is heated to heat the substrate. It includes the step of heating, and the step of heating the substrate may be performed at least during the step of chucking the substrate.

Description

기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법{Method of processing substrate using substrate processing apparatus}{Method of processing substrate using substrate processing apparatus}

본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to semiconductor manufacturing, and more specifically, to a substrate processing apparatus and a substrate processing method using the same.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 기판 처리 장치에서 각종 기판 처리 공정이 수행된다. 예를 들어, 공정 챔버 내에 기판을 로딩하고 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 여기서, 기판은 공정 챔버 내에 설치된 기판 지지부에 안착되며, 기판 지지부의 상부에 설치되는 가스 분사부를 통해 공정 가스를 기판으로 공급할 수 있다.In order to manufacture semiconductor devices, various substrate processing processes are performed in a substrate processing apparatus in a vacuum atmosphere. For example, processes such as loading a substrate into a process chamber and depositing a thin film on the substrate or etching the thin film may be performed. Here, the substrate is seated on a substrate supporter installed in the process chamber, and process gas can be supplied to the substrate through a gas injection unit installed on top of the substrate supporter.

이러한 기판 처리 장치에서 기판의 가열이 필요한 경우, 기판 지지부 내 설치된 히터를 이용하여 기판 지지부를 미리 가열할 수 있다. 통상적으로, 진공 분위기 하에서 기판 지지부 상에 기판을 척킹시킨 후, 공정 챔버 내 압력을 상승시켜 기판 지지부로부터 기판으로 열을 전달하여 기판을 가열할 수 있다. In such a substrate processing apparatus, when heating of the substrate is necessary, the substrate support portion can be heated in advance using a heater installed within the substrate support portion. Typically, after chucking a substrate on a substrate supporter under a vacuum atmosphere, the pressure within the process chamber is increased to transfer heat from the substrate supporter to the substrate, thereby heating the substrate.

다만, 기판의 척킹 단계에서는 기판의 슬립을 방지하기 위해서 공정 챔버를 낮은 압력 상태로 유지하고, 기판의 가열 단계에서는 압력을 상승시킬 필요가 있어서, 기판의 척킹 단계와 기판의 가열 단계가 분리되어 진행될 필요가 있다. 따라서, 기판의 척킹 단계와 기판의 가열 단계를 분리하여 진행하게 되면, 전체적인 기판 처리 시간이 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.However, in the substrate chucking step, it is necessary to maintain the process chamber at a low pressure to prevent slip of the substrate, and to increase the pressure in the substrate heating step, so the substrate chucking step and the substrate heating step are performed separately. There is a need. Therefore, if the substrate chucking step and the substrate heating step are performed separately, there is a problem that the overall substrate processing time increases and productivity decreases.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판 처리 시간을 줄여 생산성을 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems including the problems described above, and its purpose is to provide a substrate processing device that can increase productivity by reducing substrate processing time and a substrate processing method using the same. However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 기판 처리 방법은, 내부에 반응 공간이 형성된 공정 챔버, 기판을 지지하도록 상기 공정 챔버에 결합되고 정전 전극을 포함하는 기판 지지부 및 상기 반응 공간으로 공정 가스를 공급하기 위해서 상기 기판 지지부에 대향되게 상기 공정 챔버에 설치된 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서, 상기 반응 공간을 진공 상태로 유지하고, 상기 기판 지지부 상에 기판을 안착시키면서, 상기 정전 전극에 정전 전력을 인가하여 상기 기판 지지부에 상기 기판을 척킹하는 단계와, 상기 반응 공간을 진공 상태로 유지하고, 상기 기판 지지부가 가열된 상태에서 상기 가스 분사부를 통해서 상기 반응 공간 내로 가열 가스를 공급하여 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하고, 상기 기판을 가열하는 단계는 적어도 상기 기판을 척킹하는 단계 중에 수행될 수 있다.A substrate processing method according to an aspect of the present invention for solving the above problem includes a process chamber having a reaction space formed therein, a substrate supporter coupled to the process chamber to support the substrate and including an electrostatic electrode, and a process using the reaction space. A substrate processing method using a substrate processing apparatus including a gas injection unit installed in the process chamber opposite to the substrate support to supply gas, wherein the reaction space is maintained in a vacuum state and the substrate is seated on the substrate support. , chucking the substrate to the substrate supporter by applying electrostatic power to the electrostatic electrode, maintaining the reaction space in a vacuum state, and heating the substrate supporter into the reaction space through the gas injection unit in a heated state. A step of heating the substrate by supplying gas, and the step of heating the substrate may be performed at least during the step of chucking the substrate.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판을 가열하는 단계와 상기 기판을 척킹하는 단계는 동시에 시작할 수 있다.In the substrate processing method, heating the substrate and chucking the substrate may be started simultaneously.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판을 가열하는 단계 후, 상기 가스 분사부를 통해서 상기 반응 공간 내로 퍼지 가스를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 퍼지 가스의 유량은 상기 가열하는 단계에서 상기 가열 가스의 유량보다 적을 수 있다.In the substrate processing method, after heating the substrate, the step includes supplying a purge gas into the reaction space through the gas injection unit, and the flow rate of the purge gas is the flow rate of the heating gas in the heating step. It can be less.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 기판을 추가 가열하기 위해서 상기 퍼지 가스와 더불어 상기 가열 가스를 같이 공급하고, 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 퍼지 가스와 상기 가열 가스의 유량 합은 상기 기판을 가열하는 단계에서 상기 가열 가스의 유량보다 적을 수 있다.In the substrate processing method, in the step of supplying the purge gas, the heating gas is supplied together with the purge gas to additionally heat the substrate, and in the step of supplying the purge gas, the purge gas and the heating gas are supplied together. The sum of the flow rates may be less than the flow rate of the heating gas in the step of heating the substrate.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 공정 챔버 내 압력은 상기 기판을 가열하는 단계 및 상기 기판을 척킹하는 단계에서 상기 공정 챔버 내 압력보다 클 수 있다.In the substrate processing method, the pressure within the process chamber in the step of supplying the purge gas may be greater than the pressure within the process chamber in the steps of heating the substrate and chucking the substrate.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 공정 챔버는 배기 배관을 통해서 연결된 진공 펌프에 의해서 펌핑되고, 상기 배기 배관에는 그 개도율을 조절하기 위한 쓰로틀 밸브가 연결되고, 상기 기판을 가열하는 단계 및 상기 기판을 척킹하는 단계에서 상기 쓰로틀 밸브는 최대로 개방되고, 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 쓰로틀 밸브는 일부 닫힌 상태일 수 있다.In the substrate processing method, the process chamber is pumped by a vacuum pump connected through an exhaust pipe, a throttle valve for adjusting the opening rate is connected to the exhaust pipe, and the steps of heating the substrate and heating the substrate. In the chucking step, the throttle valve may be fully opened, and in the purge gas supply step, the throttle valve may be partially closed.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 가열 가스는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있고, 상기 퍼지 가스는 아르곤(Ar) 가스를 포함할 수 있다.In the substrate processing method, the heating gas may include nitrogen (N2) gas, and the purge gas may include argon (Ar) gas.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판을 가열하는 단계 및 상기 기판을 척킹하는 단계에서, 별도의 퍼지 가스 없이 상기 가열 가스만 상기 반응 공간 내로 공급될 수 있다.In the substrate processing method, in the step of heating the substrate and the step of chucking the substrate, only the heating gas may be supplied into the reaction space without a separate purge gas.

상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판을 척킹하는 단계는 상기 가스 분사부로 RF 전력을 인가하여 상기 반응 공간 내에 플라즈마 분위기를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기판을 가열하는 단계에서 상기 가열 가스는 상기 플라즈마 분위기를 형성하는 단계 동안에도 공급될 수 있다.In the substrate processing method, the step of chucking the substrate includes forming a plasma atmosphere in the reaction space by applying RF power to the gas injection unit, and in the step of heating the substrate, the heating gas is converted into the plasma. It can also be supplied during the atmosphere forming stage.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 따르면, 기판 처리 시간을 줄여서 생산성을 높일 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the substrate processing apparatus and substrate processing method according to some embodiments of the present invention as described above, productivity can be increased by reducing substrate processing time. Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법에서 시간에 따른 공정 제어를 보여주는 타임 챠트들이다.
도 6는 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법에서 증착 전 단계에서 시간에 따른 항온척 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법에서 증착 단계에서 시간에 따른 항온척 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a substrate processing method according to another embodiment of the present invention.
4 and 5 are time charts showing process control over time in a substrate processing method according to some embodiments of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the change in temperature of the thermostatic chuck over time in the pre-deposition stage in the substrate processing method according to the comparative example and the embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the change in temperature of the thermostatic chuck over time in the deposition step in the substrate processing method according to the comparative example and the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Additionally, the thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 보여주는 개략도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 가스 분사부(120) 및 기판 지지부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the substrate processing apparatus 100 may include a process chamber 110, a gas injection unit 120, and a substrate support unit 130.

보다 구체적으로 보면, 공정 챔버(110)는 기판(S)이 처리될 수 있는 반응 공간(112)을 포함할 수 있다. 공정 챔버(110)는 진공 분위기를 형성할 수 있도록 배기 배관(114)을 통해서 진공 펌프(118)에 연결되어, 펌핑될 수 있다. 배기 배관(114)에는 그 개도율을 조절하기 위한 쓰로틀 밸브(throttle valve, 117)가 연결될 수 있다. 쓰로틀 밸브(117)는 공정 챔버(110) 내 반응 공간(112)의 압력을 조절하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 쓰로틀 밸브(117))가 최대로 개방된 상태(full open state)에서는 공정 챔버(110)는 매우 낮은 압력의 진공 분위기로 유지되고, 쓰로틀 밸브(117)의 닫힌 정도가 증가될수록 공정 챔버(110)의 압력이 증가될 수 있다.More specifically, the process chamber 110 may include a reaction space 112 in which the substrate S can be processed. The process chamber 110 may be connected to a vacuum pump 118 through an exhaust pipe 114 to form a vacuum atmosphere and be pumped. A throttle valve 117 for controlling the opening rate may be connected to the exhaust pipe 114. The throttle valve 117 may be used to control the pressure of the reaction space 112 within the process chamber 110. For example, when the throttle valve 117 is fully open, the process chamber 110 is maintained in a very low pressure vacuum atmosphere, and as the degree to which the throttle valve 117 is closed increases, the process chamber 110 is maintained in a vacuum atmosphere of very low pressure. The pressure in chamber 110 may increase.

나아가, 공정 챔버(110)에는 기판(S)을 반응 공간(112)으로 로딩하거나 또는 반응 공간(112)으로부터 언로딩하기 위한 출입구와 이를 개폐시키기 위한 게이트 구조(미도시)가 설치될 수 있다. 공정 챔버(110)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 예컨대 반응 공간(112)을 한정하는 측벽부와 측벽부 상단에 위치하는 덮개부, 예컨대 탑리드(top lead)를 포함할 수 있다.Furthermore, the process chamber 110 may be provided with an entrance for loading or unloading the substrate S into or from the reaction space 112 and a gate structure (not shown) for opening and closing the same. The process chamber 110 may be provided in various shapes, and may include, for example, a side wall defining the reaction space 112 and a cover located on top of the side wall, for example, a top lead.

가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 외부로부터 공급된 공정 가스를 반응 공간(112)으로 공급하도록 공정 챔버(110)에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 가스 분사부(120)는 기판 지지부(130)에 대향되도록 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)는 기판 지지부(130) 상에 안착된 기판(S)에 공정 가스를 분사하도록 공정 챔버(110)의 상부에 설치될 수 있다. The gas injection unit 120 may be coupled to the process chamber 110 to supply the process gas supplied from outside the process chamber 110 to the reaction space 112. More specifically, the gas injection unit 120 may be installed in the process chamber 110 to face the substrate support unit 130. For example, the gas injection unit 120 may be installed at the top of the process chamber 110 to spray process gas on the substrate S seated on the substrate support 130.

일부 실시예들에서, 가스 분사부(120)는 가스 배관(126)을 통해서 공정 가스가 인입되는 유입구(122)와, 유입구(122)를 통해서 유입되어 내부에서 분산된 공정 가스를 반응 공간(112) 내로 분사하기 위한 분사 플레이트(distribution plate, 124)를 포함할 수 있다. 나아가, 가스 분사부(120)는 유입구(122)를 통과한 공정 가스를 분산시키기 위한 블록커 플레이트(blocker plate)를 내부에 더 포함할 수도 있다.In some embodiments, the gas injection unit 120 has an inlet 122 through which the process gas is introduced through the gas pipe 126, and the process gas introduced through the inlet 122 and dispersed therein is distributed to the reaction space 112. ) may include a distribution plate (124) for spraying into. Furthermore, the gas injection unit 120 may further include a blocker plate therein to disperse the process gas that has passed through the inlet 122.

일부 실시예들에서, 가스 분사부(120)는 샤워 헤드(shower head) 형태, 노즐(nozzle) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(120)가 샤워 헤드 형태인 경우, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 상부를 부분적으로 덮는 형태로 공정 챔버(110)에 결합될 수도 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)는 공정 챔버(110)의 덮개부 또는 탑리드에 결합될 수 있다.In some embodiments, the gas injection unit 120 may have various shapes, such as a shower head shape or a nozzle shape. When the gas injection unit 120 is in the form of a shower head, the gas injection unit 120 may be coupled to the process chamber 110 in a form that partially covers the upper part of the process chamber 110. For example, the gas injection unit 120 may be coupled to the cover or top lid of the process chamber 110.

기판 지지부(130)는 기판(S)을 지지하도록 공정 챔버(110)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(130)는 가스 분사부(120)에 대향되게 공정 챔버(110)에 설치될 수 있다. 기판 지지부(130)는 기판(S)이 안착되는 상판과 이를 지지하기 위한 샤프트(135)를 포함할 수 있다. 나아가, 기판 지지부(130)는 그 상판 내부에 기판(S)을 가열하기 위한 히터(182)를 포함할 수 있다.The substrate support 130 may be coupled to the process chamber 110 to support the substrate S. For example, the substrate support 130 may be installed in the process chamber 110 to face the gas injection unit 120. The substrate support unit 130 may include a top plate on which the substrate S is mounted and a shaft 135 for supporting the top plate. Furthermore, the substrate supporter 130 may include a heater 182 for heating the substrate S inside the upper plate.

기판 지지부(130)의 상판 형상은 대체로 기판(S)의 모양에 대응되나 이에 한정되지 않고 기판(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있도록 기판(S)보다 크게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 샤프트(135)는 승하강이 가능하도록 외부 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 이 경우 기밀 유지를 위하여 벨로우즈관(미도시)이 연결될 수도 있다. 기판 지지부(130)는 그 위에 기판(S)을 안치하도록 구성되기 때문에, 기판 안착부, 서셉터 등으로 불릴 수도 있다.The shape of the upper plate of the substrate supporter 130 generally corresponds to the shape of the substrate S, but is not limited to this and may be provided in a variety of shapes larger than the substrate S so as to stably seat the substrate S. The shaft 135 may be connected to an external motor (not shown) to enable raising and lowering, and in this case, a bellows pipe (not shown) may be connected to maintain airtightness. Since the substrate support portion 130 is configured to place the substrate S thereon, it may also be called a substrate seating portion, a susceptor, etc.

나아가, 기판 지지부(130)는 정전 전력이 인가되는 정전 전극(142)을 포함할 수 있다. 정전 전극(142)은 정전력 전원 공급부(미도시)로부터 정전 전력, 예컨대 DC 전력을 공급받을 수 있다. 정전 전극(142)에 정전 전력이 인가되면, 기판(S)과의 사이에 정전기력이 발생하여 기판(S)이 기판 지지부(130)의 상판에 고정될 수 있다.Furthermore, the substrate support 130 may include an electrostatic electrode 142 to which electrostatic power is applied. The electrostatic electrode 142 may receive electrostatic power, for example, DC power, from a constant power power supply unit (not shown). When electrostatic power is applied to the electrostatic electrode 142, electrostatic force is generated between the electrostatic electrode 142 and the substrate S, so that the substrate S can be fixed to the upper plate of the substrate support 130.

선택적으로, 플라즈마 전원부(140)가 공정 챔버(110) 내부의 반응 공간(112)에 플라즈마 분위기를 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전력을 공급하도록 가스 분사부(120)에 연결될 수 있다. 이 경우, 가스 분사부(120)는 전원 공급 전극 또는 상부 전극으로 불릴 수도 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 전원부(140)는 고주파(high frequency, HF) 전원 및/또는 저주파(low frequency, LF) 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고주파(HF) 전원은 5 MHz 내지 60 MHz 범위, 선택적으로 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 저주파(LF) 전원은 100 kHz 내지 5 MHz, 선택적으로 300 kHz 내지 600 kHz 의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다.Optionally, the plasma power source 140 may be connected to the gas injection unit 120 to supply radio frequency (RF) power for forming a plasma atmosphere in the reaction space 112 inside the process chamber 110. In this case, the gas injection unit 120 may also be called a power supply electrode or an upper electrode. In some embodiments, the plasma power source 140 may include a high frequency (HF) power source and/or a low frequency (LF) power source. For example, the high frequency (HF) power source may be an RF power source with a frequency range from 5 MHz to 60 MHz, optionally from 13.56 MHz to 27.12 MHz. The low frequency (LF) power source may be an RF power source with a frequency range of 100 kHz to 5 MHz, optionally 300 kHz to 600 kHz.

부가적으로, 임피던스 매칭부(146)는 임피던스 매칭을 위하여 플라즈마 전원부(140) 및 가스 분사부(120) 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 전원부(140)에서 공급된 RF 전력은 플라즈마 전원부(140)와 공정 챔버(110) 사이에서 임피던스 매칭부(146)를 통해서 적절하게 임피던스 매칭이 되어야 공정 챔버(110)에서 반사되어 되돌아오지 않고 공정 챔버(110)로 효과적으로 전달될 수 있다.Additionally, the impedance matching unit 146 may be disposed between the plasma power supply unit 140 and the gas injection unit 120 for impedance matching. The RF power supplied from the plasma power supply unit 140 must be properly impedance matched between the plasma power supply unit 140 and the process chamber 110 through the impedance matching unit 146 to ensure that the RF power is not reflected back from the process chamber 110 and is used in the process. It can be effectively delivered to the chamber 110.

임피던스 매칭부(146)는 저항, 인덕터 및 커패시터의 군에서 선택된 둘 또는 그 이상의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다. 나아가, 임피던스 매칭부(146)는 RF 전력의 주파수와 공정 조건에 따라서 그 임피던스 값이 가변될 수 있도록 적어도 하나의 가변 커패시터 또는 커패시터 어레이 스위칭 구조를 채택할 수 있다.The impedance matching unit 146 may be composed of a series or parallel combination of two or more selected from the group of resistors, inductors, and capacitors. Furthermore, the impedance matching unit 146 may adopt at least one variable capacitor or capacitor array switching structure so that the impedance value can be varied according to the frequency of RF power and process conditions.

제어부(190)는 기판 처리 장치(100)의 일부 또는 전체 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(190)는 기판(S)의 안착 및 척킹을 제어하도록 기판 지지부(130)를 제어하고, 기판(S)의 가열을 위해서 가스 분사부(120)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어부(190)는 기판(S)의 가열이 적어도 기판(S)의 척킹 중에 시작하도록 기판 지지부(130) 및 가스 분사부(120)를 제어할 수 있다.The control unit 190 may control the operation of some or all components of the substrate processing apparatus 100. For example, the control unit 190 may control the substrate supporter 130 to control seating and chucking of the substrate S, and may control the gas injection unit 120 to heat the substrate S. In some embodiments, the controller 190 may control the substrate supporter 130 and the gas injection unit 120 so that heating of the substrate S begins at least while the substrate S is chucking.

보다 구체적으로 보면, 기판(S)의 안착 및 척킹 시, 제어부(190)는 반응 공간(112)을 진공 상태로 유지하고 공정 챔버(110) 내 기판 지지부(130) 상에 기판(S)을 안착시키면서 정전 전극(142)에 정전 전력을 인가하여 기판 지지부(130)에 기판(S)을 척킹하도록 기판 지지부(130)를 제어할 수 있다. 나아가, 기판(S)의 가열 시, 제어부(190)는 반응 공간(112)을 진공 상태로 유지하고 기판 지지부(130)가 가열된 상태에서 반응 공간(112) 내로 가열 가스를 공급하여 기판(S)을 가열하도록 가스 분사부(120)를 제어할 수 있다.More specifically, when seating and chucking the substrate S, the control unit 190 maintains the reaction space 112 in a vacuum state and seats the substrate S on the substrate support 130 in the process chamber 110. The substrate support unit 130 can be controlled to chucking the substrate S to the substrate support unit 130 by applying electrostatic power to the electrostatic electrode 142 while doing so. Furthermore, when heating the substrate S, the control unit 190 maintains the reaction space 112 in a vacuum state and supplies heating gas into the reaction space 112 while the substrate supporter 130 is heated to heat the substrate S ) can be controlled to heat the gas injection unit 120.

기판 처리 장치(100)는 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 장치 또는 플라즈마 강화 화학기상증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 장치로 이용될 수 있다.The substrate processing device 100 may be used as a chemical vapor deposition (CVD) device or a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) device.

이하에서는 기판 처리 장치(100)를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 아래의 기판 처리 방법은 설명의 편의상 기판 처리 장치(100)를 참조하여 설명되지만, 그 범위가 이러한 기판 처리 장치(100)에 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, a substrate processing method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the substrate processing apparatus 100. The substrate processing method below is described with reference to the substrate processing apparatus 100 for convenience of explanation, but the scope is not limited to the substrate processing apparatus 100.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.Figure 2 is a flowchart showing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 방법은 기판 지지부(130) 상에 기판(S)을 안착시키면서 기판 지지부(130)에 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)와, 반응 공간(112) 내로 가열 가스를 공급하여 기판(S)을 가열하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 나아가, 일부 실시예들에서, 기판 처리 방법은 기판(S)을 가열하는 단계(S20) 후 반응 공간(112) 내로 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)를 더 포함할 수도 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the substrate processing method includes a step of chucking the substrate S on the substrate support 130 while seating the substrate S on the substrate support 130 (S10), and a reaction space 112 ) may include a step (S20) of heating the substrate (S) by supplying heating gas into the inside. Furthermore, in some embodiments, the substrate processing method may further include supplying a purge gas into the reaction space 112 (S30) after heating the substrate S (S20).

보다 구체적으로 보면, 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)는 반응 공간(112)을 진공 상태로 유지하고 공정 챔버(110) 내 기판 지지부(130) 상에 기판(S)을 안착시키면서 정전 전극(142)에 정전 전력을 인가하여 기판 지지부(130)에 기판(S)을 척킹하여 수행할 수 있다. 나아가, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)는 반응 공간(112)을 진공 상태로 유지하고 기판 지지부(130)가 가열된 상태에서 반응 공간(112) 내로 가열 가스를 공급하여 기판(S)을 가열하도록 수행할 수 있다.More specifically, the step (S10) of chucking the substrate S is performed by maintaining the reaction space 112 in a vacuum state and seating the substrate S on the substrate support 130 in the process chamber 110 while maintaining the electrostatic electrode. This can be performed by applying electrostatic power to 142 and chucking the substrate S on the substrate support 130. Furthermore, in the step of heating the substrate S (S20), the reaction space 112 is maintained in a vacuum state and heating gas is supplied into the reaction space 112 while the substrate support 130 is heated to heat the substrate S. It can be performed to heat.

일부 실시예들에서, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)는 공정 챔버(110) 내 압력 증가 없이 기판(S) 상으로 가열 가스를 다량 공급하여 수행할 수 있다. 이러한 가열 가스는 진공 분위기 하에서 기판 지지대(130)의 열이 기판(S)으로 전달되어, 기판(S)이 가열되도록 할 수 있다. 이에 따라, 가열 가스는 불활성 가스 중 열 용량이 큰 가스를 포함할 수 있고, 예컨대 아르곤(Ar) 등에 비해서 열 용량이 상대적으로 큰 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 가스는 기판 지지부(130)와 기판(S) 사이의 열 전달을 위해서 고유량으로 공급될 수 있고, 통상적인 공정 챔버(110)의 퍼지를 위한 퍼지 가스의 유량보다 크게 높은 유량으로 공급될 수 있다.In some embodiments, the step S20 of heating the substrate S may be performed by supplying a large amount of heating gas onto the substrate S without increasing the pressure within the process chamber 110. This heating gas can transfer heat from the substrate support 130 to the substrate S under a vacuum atmosphere, thereby heating the substrate S. Accordingly, the heating gas may include a gas with a large heat capacity among inert gases, and may include, for example, nitrogen (N2) gas with a relatively large heat capacity compared to argon (Ar). For example, the heating gas may be supplied at a high flow rate for heat transfer between the substrate support 130 and the substrate S, and the flow rate may be significantly higher than the flow rate of purge gas for purging the typical process chamber 110. can be supplied.

따라서, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)에서 공정 챔버(110) 내 압력 상승이 필요하지 않으므로, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)는 기판(S)의 슬립을 방지하기 위해서 진공 상태가 필요한 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)와 마찬 가지로 진공 상태에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 기판(S)의 척킹과 가열에 걸리는 전체적인 공정 전 시간을 줄이기 위해서, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)는 적어도 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 중에 수행될 수 있다.Therefore, since the step (S20) of heating the substrate (S) does not require an increase in pressure within the process chamber (110), the step (S20) of heating the substrate (S) is performed under vacuum to prevent slip of the substrate (S). Like the step (S10) of chucking the substrate (S) that requires state, it can be performed in a vacuum state. Accordingly, in order to reduce the overall pre-process time required for chucking and heating the substrate S, the step S20 of heating the substrate S may be performed at least during the step S10 of chucking the substrate S. .

나아가, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)와 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)에서, 기판(S)의 가열 효율을 높이기 위해서 별도의 퍼지 가스 없이 가열 가스만 반응 공간(112) 내로 공급될 수 있다. 예를 들어, 이 단계들(S10, S20) 동안, 가열 가스로 질소(N2) 가스만 기판(S) 상으로 공급될 수 있다.Furthermore, in the step S20 of heating the substrate S and the step S10 of chucking the substrate S, in order to increase the heating efficiency of the substrate S, only the heating gas is used in the reaction space 112 without a separate purge gas. It can be supplied internally. For example, during these steps S10 and S20, only nitrogen (N2) gas may be supplied onto the substrate S as a heating gas.

일부 실시예들에서, 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)는 가스 분사부(120)로 RF 전력을 인가하여 반응 공간(112) 내로 플라즈마 분위기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 플라즈마 분위기 하에서, 기판(S)과 기판 지지부(130) 사이에 전하가 공급되어 기판(S)의 정전 척킹 효율이 증가될 수 있다. 이 경우, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)에서 가열 가스는 플라즈마 분위기를 형성하는 단계 동안에도 계속 공급될 수 있다.In some embodiments, the step S10 of chucking the substrate S may include forming a plasma atmosphere in the reaction space 112 by applying RF power to the gas injection unit 120. Under this plasma atmosphere, electric charge is supplied between the substrate S and the substrate support 130, so that the electrostatic chucking efficiency of the substrate S may be increased. In this case, in the step of heating the substrate S (S20), the heating gas may be continuously supplied even during the step of forming a plasma atmosphere.

일부 실시예들에서, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)는 가스 분사부(120)를 통해서 반응 공간(112) 내로 퍼지 가스를 공급하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있고, 예컨대 아르곤(Ar) 가스를 포함할 수 있다. 퍼지 가스는 공정 챔버(110) 내 분위기 조절을 위해서 필요한 한도 내에서 적정 유량으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 이 단계(S30)에서 퍼지 가스의 유량은 기판(S)을 가열하는 단계(S20)에서 가열 가스의 유량보다 적을 수 있다. 보다 구체적으로 보면, 이 단계(S30)에서 퍼지 가스가 수 천 sccm 레벨인 경우, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)에서 가열 가스의 유량은 수 만 sccm 레벨일 수 있다.In some embodiments, the step of supplying the purge gas (S30) may be performed by supplying the purge gas into the reaction space 112 through the gas injection unit 120. For example, the purge gas may include an inert gas, such as argon (Ar) gas. The purge gas may be supplied at an appropriate flow rate within the necessary limit to control the atmosphere within the process chamber 110. For example, the flow rate of the purge gas in this step (S30) may be less than the flow rate of the heating gas in the step (S20) of heating the substrate (S). More specifically, if the purge gas is at a level of several thousand sccm in this step (S30), the flow rate of the heating gas in the step of heating the substrate S (S20) may be at the level of tens of thousands of sccm.

나아가, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)에서, 기판(S)을 추가 가열하기 위해서 퍼지 가스와 더불어 가열 가스를 같이 공급할 수 있다. 이 경우, 이 단계(S30)에서 퍼지 가스와 가열 가스의 유량 합은 기판(S)을 가열하는 단계(S20)에서 가열 가스의 유량보다 적을 수 있다. 따라서, 이 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)에서 기판(S)의 가열 정도는 기판(S)을 가열하는 단계(S20)보다 상대적으로 작을 수 있다. Furthermore, in the step of supplying the purge gas (S30), the heating gas may be supplied together with the purge gas in order to additionally heat the substrate S. In this case, the sum of the flow rates of the purge gas and the heating gas in this step (S30) may be less than the flow rate of the heating gas in the step (S20) of heating the substrate (S). Accordingly, the degree of heating of the substrate S in the step of supplying the purge gas (S30) may be relatively smaller than that of the step of heating the substrate S (S20).

나아가, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)에서, 기판(S)의 추가적인 가열을 위하여, 공정 챔버(110) 내 압력은 기판(S)을 가열하는 단계(S20) 및 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)에서 공정 챔버(110) 내 압력보다 클 수 있다. 예를 들어, 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 및 기판(S)을 가열하는 단계(S20)에서는 기판(S)의 슬립을 방지하기 위해서 쓰로틀 밸브(117)를 최대로 개방하여 공정 챔버(110)를 진공 분위기로 유지하고, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)에서는 쓰로틀 밸브(117)를 일부 닫힌 상태로 유지할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30)에서, 쓰로틀 밸브(117)는 약 10 ~ 30% 정도로 열린 상태로 유지될 수 있다.Furthermore, in the step of supplying the purge gas (S30), for additional heating of the substrate (S), the pressure within the process chamber 110 is increased in the step of heating the substrate (S20) and chucking the substrate (S). It may be greater than the pressure within the process chamber 110 in step S10. For example, in the step S10 of chucking the substrate S and the step S20 of heating the substrate S, the throttle valve 117 is opened to the maximum to prevent slip of the substrate S, and the process chamber In the step (S30) of maintaining (110) in a vacuum atmosphere and supplying purge gas, the throttle valve (117) may be kept in a partially closed state. For example, in the purge gas supply step (S30), the throttle valve 117 may be maintained open at about 10 to 30%.

한편, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 후, 기판(S) 상의 박막 증착 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 가스 분사부(120)에 공정 가스를 공급하고, 가스 분사부(120)에 RF 전력을 인가하여, 기판(S) 상에 박막을 형성할 수 있다.Meanwhile, after the purge gas supply step (S30), a thin film deposition process on the substrate S may be performed. For example, a process gas may be supplied to the gas injection unit 120 and RF power may be applied to the gas injection unit 120 to form a thin film on the substrate S.

도 3에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)와 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)는 동시에 시작하거나 또는 동시에 수행될 수 있다. 이에 따르면, 기판(S)의 척킹이 완료될 때까지 기다릴 필요 없이 기판(S)의 안착과 동시에 기판(S)의 가열을 시작할 수 있어서, 기판(S)에 대한 증착 전 시간을 크게 줄일 수 있다. 부가적으로, 기판(S)을 가열하는 단계(S20)는 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)와 동시에 종료되거나 또는 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 이후까지 이어질 수도 있다.As shown in FIG. 3 , in another embodiment, the step S20 of heating the substrate S and the step S10 of chucking the substrate S may be started or performed simultaneously. According to this, heating of the substrate S can be started at the same time as the substrate S is seated without having to wait until chucking of the substrate S is completed, thereby significantly reducing the time before deposition on the substrate S. . Additionally, the step S20 of heating the substrate S may be completed simultaneously with the step S10 of chucking the substrate S, or may continue until after the step S10 of chucking the substrate S.

이하에서는 기판 처리 장치(100) 및 이를 이용한 기판 처리 방법에서 공정 제어 조건에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, process control conditions in the substrate processing apparatus 100 and the substrate processing method using the same will be described in more detail.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 방법에서 시간에 따른 공정 제어를 보여주는 타임 챠트들이다.4 and 5 are time charts showing process control over time in a substrate processing method according to some embodiments of the present invention.

도 4을 참조하면, 이 실시예에서, 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 및 기판(S)을 가열하는 단계(S20)는 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 이 단계들(S10, S20) 동안, 정전 전극(142)에는 기판(S)의 척킹을 위해서 정전 전력(DC1)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 정전 전력(DC1)은 이 단계들(S10, S20) 동안 점차 증가될 수 있고, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 동안 정전 전력(DC2)으로 유지될 수 있다.Referring to FIG. 4 , in this embodiment, the step S10 of chucking the substrate S and the step S20 of heating the substrate S may be performed simultaneously. Accordingly, during these steps S10 and S20, electrostatic power DC1 may be applied to the electrostatic electrode 142 for chucking the substrate S. For example, the electrostatic power DC1 may gradually increase during the steps S10 and S20, and may be maintained at the electrostatic power DC2 during the purge gas supply step S30.

가열 가스는 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 및 기판(S)을 가열하는 단계(S20) 동안에는 메인 가열을 위하여 제 1 가열 유량(HG1)으로 공급되고, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 동안에는 추가 가열을 위해서 제 2 가열 유량(HG2)으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 제 1 가열 유량(HG1)은 제 2 가열 유량(HG2)보다 클 수 있다. 퍼지 가스는 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 동안 퍼지 유량(PG2)으로 공급될 수 있다.Heating gas is supplied at a first heating flow rate (HG1) for main heating during the step (S10) of chucking the substrate (S) and the step (S20) of heating the substrate (S), and the step of supplying purge gas (S30) ) may be supplied at a second heating flow rate (HG2) for additional heating. For example, the first heating flow rate (HG1) may be greater than the second heating flow rate (HG2). The purge gas may be supplied at a purge flow rate (PG2) during the purge gas supply step (S30).

퍼지 가스는 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 및 기판(S)을 가열하는 단계(S20) 동안에는 별도로 공급되지 않고, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 동안에는 퍼지 유량(PG2)으로 공급될 수 있다. 따라서, 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 및 기판(S)을 가열하는 단계(S20) 동안에는 제 1 가열 유량(HG1)의 가열 가스만 공급되고, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 동안에는 제 2 가열 유량(HG2)의 가열 가스와 퍼지 유량(PG2)의 퍼지 가스가 공급될 수 있다.The purge gas is not supplied separately during the step of chucking the substrate (S) (S10) and the step of heating the substrate (S20), and is supplied at a purge flow rate (PG2) during the step of supplying the purge gas (S30). You can. Therefore, only the heating gas at the first heating flow rate HG1 is supplied during the step S10 of chucking the substrate S and the step S20 of heating the substrate S, and during the step S30 of supplying the purge gas. Heating gas at a second heating flow rate (HG2) and purge gas at a purge flow rate (PG2) may be supplied.

공정 챔버(110) 내 압력은 기판(S)을 척킹하는 단계(S10) 및 기판(S)을 가열하는 단계(S20) 동안 제 1 압력(P1)으로 유지되고, 퍼지 가스를 공급하는 단계(S30) 동안 제 1 압력(P1)보다 높은 제 2 압력(P2)으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 제 1 압력(P1)은 쓰로틀 밸브(117)를 최대로 개방한 상태(full open state)에서 공정 챔버(110) 내 압력을 지칭하고, 제 2 압력(P2)은 쓰로틀 밸브(117)를 일부 닫은 상태로 유지한 상태에서 공정 챔버(110) 내 압력을 지칭할 수 있다.The pressure within the process chamber 110 is maintained at the first pressure (P1) during the step of chucking the substrate (S) (S10) and the step of heating the substrate (S20), and the step of supplying a purge gas (S30) ) may be maintained at a second pressure (P2) that is higher than the first pressure (P1). For example, the first pressure (P1) refers to the pressure within the process chamber 110 when the throttle valve 117 is fully open, and the second pressure (P2) refers to the pressure in the process chamber 110 when the throttle valve 117 is fully open. ) may refer to the pressure within the process chamber 110 while maintaining it in a partially closed state.

도 5를 참조하면, 이 실시예에서, 기판(S)을 척킹하는 단계(S10)는 가스 분사부(120)에 RF 전력(RF1)을 인가하여 공정 챔버(110) 내에 플라즈마 분위기를 형성하는 구간을 포함할 수 있다. 이 구간에서, RF 전력(RF1)은 점차 증가되거나 또는 단계적으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 정전 전력(DC1)이 최대로 램핑된 후 RF 전력(RF1)이 가스 분사부(120)에 인가될 수 있다. 이러한 플라즈마 분위기는 전하 공급을 통해서 기판(S)의 기판 지지부(130)로 척킹을 도와줄 수 있다.Referring to FIG. 5, in this embodiment, the step S10 of chucking the substrate S is a section in which RF power RF1 is applied to the gas injection unit 120 to form a plasma atmosphere in the process chamber 110. may include. In this section, the RF power RF1 may be gradually increased or increased in steps. For example, after the electrostatic power DC1 is ramped to the maximum, the RF power RF1 may be applied to the gas injection unit 120. This plasma atmosphere can help chucking the substrate S to the substrate support 130 through charge supply.

이 실시예의 변형된 예에서, RF 전력(RF1)이 인가되는 동안 정전 전력(DC1)이 계속 증가될 수도 있다.In a variation of this embodiment, electrostatic power DC1 may continue to increase while RF power RF1 is applied.

도 4 및 도 5에서, 기판(S)의 척킹을 위한 정전 전력(DC1)의 인가와 기판(S)의 가열을 위한 제 1 가열 유량(HG1)의 가열 가스의 공급은 동시에 시작하는 것으로 도시되었다. 하지만, 이 실시예들의 변형된 예에서, 기판(S)의 척킹을 위한 정전 전력(DC1)의 인가와 기판(S)의 가열을 위한 제 1 가열 유량(HG1)의 가열 가스의 공급은 동시에 시작하지 않고, 정전 전력(DC1)의 인가가 먼저 시작되고 그 램핑이 종료되기 전에 가열 가스의 공급이 이어질 수도 있다.4 and 5, the application of electrostatic power DC1 for chucking the substrate S and the supply of heating gas at a first heating flow rate HG1 for heating the substrate S are shown to start simultaneously. . However, in a modified example of these embodiments, the application of electrostatic power DC1 for chucking the substrate S and the supply of heating gas at the first heating flow rate HG1 for heating the substrate S start simultaneously. Alternatively, application of electrostatic power DC1 may begin first, followed by supply of heating gas before the ramping ends.

이하에서는 비교예와 실시예에 따른 기판 처리 방법에서 기판(S)의 온도 변화를 설명한다. 비교예에 따른 기판 처리 방법에서는, 기판(S)을 먼저 기판 지지부(130) 상에 척킹하고, 이어서 공정 챔버(110) 내 압력을 상승하여 기판(S)을 가열한다.Hereinafter, the temperature change of the substrate S in the substrate processing method according to the comparative examples and examples will be described. In the substrate processing method according to the comparative example, the substrate S is first churned on the substrate supporter 130, and then the pressure within the process chamber 110 is increased to heat the substrate S.

도 6는 비교예 및 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법에서 증착 전 단계에서 시간에 따른 항온척 온도 변화를 보여주는 그래프이다. 도 6에서 항온척은 기판 처리 장치(100)에서 기판 지지부(130)가 소정 온도로 유지된 상태를 지칭할 수 있다.Figure 6 is a graph showing the change in temperature of the thermostatic chuck over time in the pre-deposition stage in the substrate processing method according to the comparative example and the embodiment of the present invention. In FIG. 6 , the constant temperature chuck may refer to a state in which the substrate support 130 is maintained at a predetermined temperature in the substrate processing apparatus 100.

도 6를 참조하면, 비교예의 경우 기판(S)의 척킹 시 항온척의 온도가 일부 하강하고, 기판(S)의 가열 시 항온척의 온도가 크게 내려가서 유지되는 것을 알 수 있다. 항온척의 온도가 내려간다는 것은 항온척에서 기판(S)으로 열이 전달되어 기판(S)이 가열되는 것을 간접적으로 의미할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the case of the comparative example, it can be seen that the temperature of the constant-temperature chuck partially decreases when chucking the substrate S, and that the temperature of the constant-temperature chuck decreases significantly and is maintained when the substrate S is heated. A decrease in the temperature of the thermostatic chuck may indirectly mean that heat is transferred from the thermostatic chuck to the substrate S, thereby heating the substrate S.

실시예의 경우, 기판(S)의 척킹 및 기판(S)의 가열 단계들(S10, S20) 동안 항온척의 온도가 빠르게 하강하여 기판(S)이 빠르게 가열되고, 이후 퍼지 단계(S30)에서 오히려 항온척의 온도가 상승되어 기판(S)은 추가적으로 가열되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예와 같이, 기판(S)의 척킹과 가열을 동시에 진행하면, 비교예에 비해서 증착 전 단계에 필요한 시간을 크게 줄일 수 있음을 알 수 있다. 이는 전체적인 공정 시간의 감소로 이어질 수 있다.In the case of the embodiment, during the chucking and heating steps (S10 and S20) of the substrate (S), the temperature of the constant-temperature chuck rapidly decreases so that the substrate (S) is heated quickly, and then, in the purge step (S30), the temperature of the constant temperature chuck decreases rapidly. It can be seen that the temperature of the chuck increases and the substrate S is not additionally heated. Therefore, it can be seen that if chucking and heating of the substrate S are carried out simultaneously as in the example, the time required for the pre-deposition step can be greatly reduced compared to the comparative example. This can lead to a reduction in overall process time.

도 7을 참조하면, 비교예와 실시예의 경우, 증착 단계에서 항온척의 온도는 크게 차이가 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예에 따라서 증착 전 단계에서 기판(S)의 척킹 및 가열 시간을 크게 줄이더라도, 증착 공정에서 기판(S)의 온도 제어에는 큰 차이가 없음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that there is no significant difference in the temperature of the thermostatic chuck in the deposition step in the case of the comparative example and the example. Therefore, it can be seen that although the chucking and heating time of the substrate S in the pre-deposition stage is greatly reduced depending on the embodiment, there is no significant difference in temperature control of the substrate S in the deposition process.

전술한 기판 처리 장치(100) 및 기판 처리 방법에 따르면, 기판(S)의 가열 시 공정 챔버(110) 내 압력 상승 대신에 가열 가스의 공급을 이용하기 때문에, 기판(S)의 안착/척킹 중에 기판(S)의 가열이 가능하여, 기판(S)의 증착 전 전처리 시간을 줄일 수 있고, 이에 따라 기판 처리 시간을 줄여서 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the above-described substrate processing apparatus 100 and substrate processing method, since supply of heating gas is used instead of increasing the pressure in the process chamber 110 when heating the substrate S, during seating/chucking of the substrate S Since the substrate S can be heated, the pretreatment time before deposition of the substrate S can be reduced, and thus the substrate processing time can be reduced to improve productivity.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

100: 기판 처리 장치
110: 공정 챔버
120: 가스 분사부
130: 기판 지지부
140: 플라즈마 전원부
190: 제어부
100: substrate processing device
110: Process chamber
120: gas injection unit
130: substrate support
140: Plasma power unit
190: Control unit

Claims (10)

내부에 반응 공간이 형성된 공정 챔버, 기판을 지지하도록 상기 공정 챔버에 결합되고 정전 전극을 포함하는 기판 지지부 및 상기 반응 공간으로 공정 가스를 공급하기 위해서 상기 기판 지지부에 대향되게 상기 공정 챔버에 설치된 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서,
상기 반응 공간을 진공 상태로 유지하고, 상기 기판 지지부 상에 기판을 안착시키면서, 상기 정전 전극에 정전 전력을 인가하여 상기 기판 지지부에 상기 기판을 척킹하는 단계; 및
상기 반응 공간을 진공 상태로 유지하고, 상기 기판 지지부가 가열된 상태에서 상기 가스 분사부를 통해서 상기 반응 공간 내로 가열 가스를 공급하여 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하고,
상기 기판을 가열하는 단계는 적어도 상기 기판을 척킹하는 단계 중에 수행되는,
기판 처리 방법.
A process chamber having a reaction space formed therein, a substrate supporter coupled to the process chamber to support a substrate and including an electrostatic electrode, and a gas injection installed in the process chamber opposite the substrate supporter to supply process gas to the reaction space. A substrate processing method using a substrate processing device including a unit,
maintaining the reaction space in a vacuum state, seating the substrate on the substrate supporter, and applying electrostatic power to the electrostatic electrode to chucking the substrate on the substrate supporter; and
Maintaining the reaction space in a vacuum state, and heating the substrate by supplying heating gas into the reaction space through the gas injection unit while the substrate supporter is heated,
Heating the substrate is performed at least during the step of chucking the substrate,
Substrate processing method.
제 1 항에 있어서,
상기 기판을 가열하는 단계와 상기 기판을 척킹하는 단계는 동시에 시작하는, 기판 처리 방법.
According to claim 1,
A method of processing a substrate, wherein the step of heating the substrate and the step of chucking the substrate begin simultaneously.
제 1 항에 있어서,
상기 기판을 가열하는 단계 후, 상기 가스 분사부를 통해서 상기 반응 공간 내로 퍼지 가스를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 퍼지 가스의 유량은 상기 가열하는 단계에서 상기 가열 가스의 유량보다 적은,
기판 처리 방법.
According to claim 1,
After heating the substrate, supplying a purge gas into the reaction space through the gas injection unit,
The flow rate of the purge gas is less than the flow rate of the heating gas in the heating step,
Substrate processing method.
제 3 항에 있어서,
상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 기판을 추가 가열하기 위해서 상기 퍼지 가스와 더불어 상기 가열 가스를 같이 공급하고,
상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 퍼지 가스와 상기 가열 가스의 유량 합은 상기 기판을 가열하는 단계에서 상기 가열 가스의 유량보다 적은,
기판 처리 방법.
According to claim 3,
In the step of supplying the purge gas, the heating gas is supplied together with the purge gas to additionally heat the substrate,
In the step of supplying the purge gas, the sum of the flow rates of the purge gas and the heating gas is less than the flow rate of the heating gas in the step of heating the substrate.
Substrate processing method.
제 3 항에 있어서,
상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 공정 챔버 내 압력은 상기 기판을 가열하는 단계 및 상기 기판을 척킹하는 단계에서 상기 공정 챔버 내 압력보다 큰, 기판 처리 방법.
According to claim 3,
A substrate processing method, wherein the pressure within the process chamber in the step of supplying the purge gas is greater than the pressure within the process chamber in the steps of heating the substrate and chucking the substrate.
제 3 항에 있어서,
상기 공정 챔버는 배기 배관을 통해서 연결된 진공 펌프에 의해서 펌핑되고,
상기 배기 배관에는 그 개도율을 조절하기 위한 쓰로틀 밸브가 연결되고,
상기 기판을 가열하는 단계 및 상기 기판을 척킹하는 단계에서 상기 쓰로틀 밸브는 최대로 개방되고,
상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 상기 쓰로틀 밸브는 일부 닫힌 상태인,
기판 처리 방법.
According to claim 3,
The process chamber is pumped by a vacuum pump connected through an exhaust pipe,
A throttle valve for controlling the opening rate is connected to the exhaust pipe,
In the step of heating the substrate and the step of chucking the substrate, the throttle valve is opened to the maximum,
In the step of supplying the purge gas, the throttle valve is partially closed,
Substrate processing method.
제 3 항에 있어서,
상기 가열 가스는 질소(N2) 가스를 포함하는,
기판 처리 방법.
According to claim 3,
The heating gas includes nitrogen (N2) gas,
Substrate processing method.
제 3 항에 있어서,
상기 퍼지 가스는 아르곤(Ar) 가스를 포함하는,
기판 처리 방법.
According to claim 3,
The purge gas includes argon (Ar) gas,
Substrate processing method.
제 1 항에 있어서,
상기 기판을 가열하는 단계 및 상기 기판을 척킹하는 단계에서, 별도의 퍼지 가스 없이 상기 가열 가스만 상기 반응 공간 내로 공급되는,
기판 처리 방법.
According to claim 1,
In the step of heating the substrate and the step of chucking the substrate, only the heating gas is supplied into the reaction space without a separate purge gas,
Substrate processing method.
제 1 항에 있어서,
상기 기판을 척킹하는 단계는 상기 가스 분사부로 RF 전력을 인가하여 상기 반응 공간 내에 플라즈마 분위기를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 기판을 가열하는 단계에서 상기 가열 가스는 상기 플라즈마 분위기를 형성하는 단계 동안에도 공급되는,
기판 처리 방법.
According to claim 1,
Chucking the substrate includes applying RF power to the gas injection unit to form a plasma atmosphere in the reaction space,
In the step of heating the substrate, the heating gas is also supplied during the step of forming the plasma atmosphere.
Substrate processing method.
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