KR20240038312A - Substrate processing appraturs - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코팅층을 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 있어서, 내부에 처리 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하기 위한 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 상방에 배치되며, 상기 처리 공간을 상부 영역과 하부 영역으로 구획하는 이온 블로커; 및 상기 이온 블로커의 하부에 배치되며, 상기 하부 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구획하는 샤워헤드를 포함하고, 상기 하부 영역에는 내부를 보호하기 위한 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a substrate processing apparatus including a coating layer. The apparatus for processing a substrate using plasma according to an embodiment of the present invention includes: a process chamber providing a processing space therein; a substrate support unit disposed in the processing space and configured to support a substrate; an ion blocker disposed above the substrate support unit and dividing the processing space into an upper area and a lower area; and a showerhead disposed below the ion blocker and dividing the lower region into a first region and a second region, wherein a coating layer for protecting the interior is formed in the lower region, and the coating layer is nickel or nickel. It is characterized by containing an alloy.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 내부에 코팅층을 포함함으로써, 공정 챔버 내부에 Al 파티클 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate processing device. More specifically, it relates to a substrate processing device that can suppress the generation of Al particles inside a process chamber by including a coating layer inside the device that processes substrates using plasma.
마이크로일렉트로닉스(Microelectronics) 또는 집적 회로 디바이스들의 제작은 통상적으로, 반도체들, 유전체 및 전도성 기판들에 대해 수행되는 수백 개의 개별 단계들을 요구하는 복잡한 공정 시퀀스를 수반한다. 이러한 공정 단계들의 예로, 산화, 확산, 이온 주입, 박막 증착, 세정, 식각 및 리소그래피를 포함한다. 이 중, 박막 증착 및 식각을 위해서는 플라즈마를 이용한 플라즈마 공정이 흔히 사용되며, 이들은 플라즈마 공정 챔버에서 수행된다.Fabrication of microelectronics or integrated circuit devices typically involves a complex process sequence requiring hundreds of individual steps performed on semiconductors, dielectrics and conductive substrates. Examples of these process steps include oxidation, diffusion, ion implantation, thin film deposition, cleaning, etching, and lithography. Among these, plasma processes using plasma are commonly used for thin film deposition and etching, and are performed in a plasma process chamber.
화학 기상 증착에서, 적합한 공정 가스들에 전압을 인가함으로써, 반응성 종(species)이 생성되고, 후속 화학 반응들이 기판 상에 박막의 형성을 야기한다. 플라즈마 식각 공정에서, 이전에 증착된 막은 흔히, 이전 리소그래피 단계에서 형성된 패터닝된 마스크 층을 통해 플라즈마 식각 공정에서 반응성 종에 노출된다. 반응성 종과 증착된 막 사이의 반응들은 증착된 막의 제거 또는 식각을 야기한다. In chemical vapor deposition, by applying a voltage to suitable process gases, reactive species are created and subsequent chemical reactions lead to the formation of a thin film on the substrate. In a plasma etch process, previously deposited films are exposed to reactive species in the plasma etch process, often through a patterned mask layer formed in a previous lithography step. Reactions between the reactive species and the deposited film cause removal or etching of the deposited film.
공정 챔버가 플라즈마 환경에 노출될 때, 플라즈마 종과의 반응으로 인해 열화가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 공정 챔버 및 그 내부 부품의 수명이 단축될뿐만 아니라, 공정 챔버 및 그 부품의 표면으로부터 특정 원소 및 오염 입자가 발생하여 공정 챔버를 오염시킬 소지가 높다. 특히, 플라즈마 장비의 경우 플라즈마 분위기에서 F, Cl를 포함하는 플라즈마 가스를 주입하므로, 공정 챔버 내벽 및 그 내부 부품은 매우 심각한 부식성 환경에 놓이게 된다. 이러한 부식은 공정 챔버 및 그 내부 부품의 수명 단축, 오염 물질 및 파티클 발생으로 소자의 불량 증가로 인한 제품의 품질 저하를 야기한다. When a process chamber is exposed to a plasma environment, degradation may occur due to reactions with plasma species. In this case, not only is the lifespan of the process chamber and its internal components shortened, but there is a high possibility that certain elements and contaminant particles are generated from the surface of the process chamber and its components, contaminating the process chamber. In particular, in the case of plasma equipment, plasma gas containing F and Cl is injected in a plasma atmosphere, so the inner wall of the process chamber and its internal parts are placed in a very corrosive environment. This corrosion shortens the lifespan of the process chamber and its internal components and causes deterioration in product quality due to increased element defects due to the generation of contaminants and particles.
종래의 플라즈마 공정 챔버 및 내부 부품은 주로 스테인리스 합금이나 알루미늄 합금이 사용된다. 이러한 합금은 일반적으로 내식성이 낮으므로 플라즈마 및 화학성 가스에 대해 내구성을 갖도록 하기 위하여 금속 표면에 아노다이징(anodizing)에 의해 알루미나(Al2O3) 코팅 막을 형성하게 된다. 그러나 아노다이징 코팅막의 내구성이 약해 공정 챔버 내부 표면 코팅막이 쉽게 손상되어 자주 재생해야 하거나, 손상된 표면에서 발생한 파티클이 공정 챔버를 오염시키는 문제점이 발생하고 있다. Conventional plasma process chambers and internal parts are mainly made of stainless steel alloy or aluminum alloy. Since these alloys generally have low corrosion resistance, an alumina (Al2O3) coating film is formed on the metal surface by anodizing to ensure durability against plasma and chemical gases. However, the durability of the anodizing coating film is weak, so the surface coating film inside the process chamber is easily damaged and needs to be regenerated frequently, or particles generated from the damaged surface contaminate the process chamber.
뿐만 아니라, 이러한 파티클은 기판 표면에 적층되거나, 기판 표면을 개질시키는 등의 문제가 발생하고 있으며, 공정이 끝난 기판에서도 이러한 파티클이 검출되어 소자의 불량 늘어나고 있다.In addition, these particles are causing problems such as stacking on the surface of the substrate or modifying the surface of the substrate, and these particles are detected even on substrates that have completed the process, increasing device defects.
따라서, 공정 챔버와 플라즈마 공정 가스의 반응으로 인한 파티클 발생을 최소화 하기 위한 새로운 기술이 요구된다.Therefore, new technology is required to minimize particle generation due to the reaction between the process chamber and the plasma process gas.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 공정 가스로 인한 공정 챔버 내부에 발생하는 Al 파티클 발생을 최소화하기 위해서 공정 챔버 내부에 코팅층을 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다. The present invention is intended to solve the conventional problems, and seeks to provide a substrate processing device including a coating layer inside the process chamber to minimize Al particles generated inside the process chamber due to plasma process gas.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 있어서, 내부에 처리 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하기 위한 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 상방에 배치되며, 상기 처리 공간을 상부 영역과 하부 영역으로 구획하는 이온 블로커; 및 상기 이온 블로커의 하부에 배치되며, 상기 하부 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구획하는 샤워헤드를 포함하고, 상기 하부 영역에는 내부를 보호하기 위한 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층은 니켈 또는 니켈 합금을 포함할 수 있다. An apparatus for processing a substrate using plasma according to an embodiment of the present invention, comprising: a process chamber providing a processing space therein; a substrate support unit disposed in the processing space and configured to support a substrate; an ion blocker disposed above the substrate support unit and dividing the processing space into an upper area and a lower area; and a showerhead disposed below the ion blocker and dividing the lower region into a first region and a second region, wherein a coating layer for protecting the interior is formed in the lower region, and the coating layer is nickel or nickel. May contain alloys.
일 실시예에서, 상기 코팅층은 무전해 도금법에 의해 형성될 수 있다. In one embodiment, the coating layer may be formed by electroless plating.
일 실시예에서, 상기 제2 영역은, Y2O3 코팅층을 포함할 수 있다. In one embodiment, the second region may include a Y2O3 coating layer.
일 실시예에서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 처리 공간에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 유닛; 고주파 전력을 제공하는 고주파 전원이 구비된 고주파 전원 모듈; 및 상기 가스 공급 유닛을 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the substrate processing apparatus includes a gas supply unit for supplying gas to the processing space; A high-frequency power module equipped with a high-frequency power source that provides high-frequency power; And it may further include a control unit for controlling the gas supply unit.
일 실시예에서, 상기 가스 공급 유닛은, 상기 상부 영역에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급 유닛과 상기 하부 영역에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 유닛을 포함할 수 있다. In one embodiment, the gas supply unit may include a first processing gas supply unit supplying a first processing gas to the upper region and a second processing gas supply unit supplying a second processing gas to the lower region. there is.
일 실시예에서, 상기 제1 처리 가스는, 불소를 함유한 가스일 수 있다.In one embodiment, the first processing gas may be a gas containing fluorine.
일 실시예에서, 상기 제2 처리 가스는, 질소 및 수소를 함유한 가스일 수 있다. In one embodiment, the second processing gas may be a gas containing nitrogen and hydrogen.
일 실시예에서, 상기 상부 영역은, 상기 제1 처리 가스를 공급받아 플라즈마를 형성하는 영역; 상기 하부 영역 중 상기 제1 영역은, 상기 상부 영역에서 형성되는 플라즈마 중 라디칼과 상기 제2 처리 가스를 반응시켜 반응 가스를 형성하는 영역; 및 상기 하부 영역 중 상기 제2 영역은, 상기 반응 가스를 공급받아 기판 처리 공정을 수행하는 영역일 수 있다. In one embodiment, the upper region includes a region that receives the first processing gas and forms plasma; The first region of the lower region is a region where radicals in the plasma formed in the upper region react with the second processing gas to form a reaction gas; And the second area of the lower area may be an area that receives the reaction gas and performs a substrate processing process.
일 실시예에서, 상기 이온 블로커는, 상기 상부 영역에 형성되는 플라즈마 중 라디칼을 상기 하부 영역으로 분사하기 위한 분사홀이 형성될 수 있다.In one embodiment, the ion blocker may be formed with a spray hole for spraying radicals from the plasma formed in the upper region to the lower region.
일 실시예에서, 상기 이온 블로커 및 상기 샤워헤드 중 적어도 어느 하나 이상은 접지되도록 제공될 수 있다. In one embodiment, at least one of the ion blocker and the showerhead may be provided to be grounded.
일 실시예에서, 상기 제어 유닛은, 상기 이온 블로커 및 상기 샤워헤드의 영역에 따라 가스 공급량을 제어할 수 있다. In one embodiment, the control unit may control the gas supply amount depending on the area of the ion blocker and the showerhead.
본 발명에 의하면 공정 챔버 내부의 처리 공간을 복수 개의 영역으로 구획하고 구획된 영역 내부에 코팅층을 형성함으로써, 공정 챔버와 공정 가스의 반응으로 인한 Al 파티클 발생을 억제할 수 있다. According to the present invention, the processing space inside the process chamber is divided into a plurality of regions and a coating layer is formed inside the divided regions, thereby suppressing the generation of Al particles due to the reaction between the process chamber and the process gas.
또한, 상기와 같이 Al 파티클 발생이 억제됨으로써, 디바이스의 불량 문제가 개선되고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.In addition, by suppressing the generation of Al particles as described above, device defect problems can be improved and product yield can be improved.
다만, 본 발명의 효과는 위에 언급된 것으로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다. However, the effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the drawings below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치에 형성된 코팅층을 확대한 도면이다.
도 3은 종래의 아노다이징이 코팅된 공정 챔버 내부의 Al 파티클의 양을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈이 코팅된 공정 챔버 내부의 Al 파티클의 양을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 가스 공급 영역을 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the coating layer formed in the substrate processing apparatus shown in FIG. 1.
Figure 3 is a diagram showing the amount of Al particles inside a process chamber coated with conventional anodizing.
Figure 4 is a diagram showing the amount of Al particles inside a nickel-coated process chamber according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view showing a gas supply area of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.In describing embodiments of the present invention, if it is judged that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed descriptions will be omitted, and parts that perform similar functions and actions will be omitted. The same symbols will be used throughout the drawings.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.At least some of the terms used in the specification are defined in consideration of the functions in the present invention and may vary depending on the user, operator intention, custom, etc. Therefore, the term should be interpreted based on the content throughout the specification.
또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Additionally, in this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated in the context. In the specification, when it is said that a certain component is included, this does not mean that other components are excluded, but that other components may be further included, unless specifically stated to the contrary.
비록 '제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 안 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Although terms such as 'first' and 'second' are used to distinguish one component from another, the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and overlapping elements will be assigned the same reference numbers. The explanation will be omitted.
본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치는, 플라즈마를 이용하여 기판을 드라이 클리닝, 세정 또는 식각 처리 하는 기판 처리 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리 하는 장치라면 다양한 공정에 적용이 가능하다. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described as an example of a substrate processing apparatus that dry cleans, cleans, or etches a substrate using plasma. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various processes as long as it is a device that processes a substrate using plasma.
이하, 도 1 내지 도 5을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는, 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 이온 블로커(300), 샤워헤드(400), 가스 공급 유닛(500), 고주파 전원 모듈(600) 및 제어 유닛(700)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 10 includes a process chamber 100, a substrate support unit 200, an ion blocker 300, a showerhead 400, a gas supply unit 500, and a high frequency power module ( 600) and a control unit 700.
공정 챔버(100)는 플라즈마 공정이 수행되는 처리 공간을 가진다. 이러한 공정 챔버(100)는 그 하부에 배기구(102)를 구비할 수 있다. 배기구(102)는 펌프(P)가 장착된 배기 라인(112)과 연결될 수 있다. 이러한 배기구(102)는 배기 라인(112)을 통해 플라즈마 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 공정 챔버(100)의 내부에 잔류하는 가스를 공정 챔버(100)의 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 공정 챔버(100)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다. The process chamber 100 has a processing space where a plasma process is performed. This process chamber 100 may be provided with an exhaust port 102 at its lower portion. The exhaust port 102 may be connected to the exhaust line 112 on which the pump (P) is mounted. This exhaust port 102 can discharge reaction by-products generated during the plasma process and gas remaining inside the process chamber 100 to the outside of the process chamber 100 through the exhaust line 112. In this case, the internal space of the process chamber 100 may be depressurized to a predetermined pressure.
공정 챔버(100)는 그 측벽에 개구부(104)가 형성될 수 있다. 개구부(104)는 공정 챔버(100)의 내부로 기판(W)이 출입하는 통로로서의 기능을 할 수 있다. 이러한 개구부(104)는 도어 어셈블리(미도시)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다. 도어 어셈블리(미도시)는 외측 도어, 내측 도어 및 연결판을 포함하여 구성될 수 있다. 외측 도어는 공정 챔버(100)의 외벽에 제공될 수 있다. 내측 도어는 공정 챔버의 내벽에 제공될 수 있다. 외측 도어와 내측 도어는 연결판에 의해 서로 고정 결합될 수 있다. 연결판은 개구부를 통해 공정 챔버(100)의 내측에서 외측까지 연장되게 제공될 수 있다. 도어 구동기(미도시)는 외측 도어를 상하 방향으로 이동될 수 있다. 도어 구동기는 일 예로, 모터, 유공압 실린더, 공압 실린더를 이용하여 작동할 수 있다.The process chamber 100 may have an opening 104 formed on its side wall. The opening 104 may function as a passage through which the substrate W enters and exits the process chamber 100 . This opening 104 may be configured to be opened and closed by a door assembly (not shown). A door assembly (not shown) may include an outer door, an inner door, and a connecting plate. An outer door may be provided on the outer wall of the process chamber 100. An inner door may be provided on the inner wall of the process chamber. The outer door and the inner door may be fixedly coupled to each other by a connecting plate. The connection plate may be provided to extend from the inside to the outside of the process chamber 100 through the opening. A door driver (not shown) can move the outer door in an up and down direction. The door actuator may operate using, for example, a motor, a hydraulic cylinder, or a pneumatic cylinder.
배플 유닛(120)은 플라즈마 공정 부산물, 미반응 가스 등을 배기하는 역할을 한다. 이러한 배플 유닛(120)은 공정 챔버(100)의 내측벽과 정전척(210) 사이에 설치될 수 있다. 배플 유닛(120)은 환형의 링 형상으로 제공될 수 있으며, 상하 방향으로 관통되는 복수 개의 관통홀을 구비할 수 있다. 배플 유닛(120)의 관통홀의 개수 및 형상에 따라 공정 가스의 흐름을 제어할 수 있다.The baffle unit 120 serves to exhaust plasma process by-products, unreacted gas, etc. This baffle unit 120 may be installed between the inner wall of the process chamber 100 and the electrostatic chuck 210. The baffle unit 120 may be provided in an annular ring shape and may have a plurality of through holes penetrating in the vertical direction. The flow of process gas can be controlled depending on the number and shape of the through holes of the baffle unit 120.
기판 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100)의 처리 공간에 배치될 수 있다. 이러한 기판 지지 유닛(200)은 정전기력에 의해 기판(W)을 지지할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기계적 클램핑(Mechanical Clamping), 진공(Vacuum) 등과 같은 다양한 방식으로 기판을 지지할 수 있다. The substrate support unit 200 may be disposed in the processing space of the process chamber 100 . This substrate support unit 200 can support the substrate W by electrostatic force. However, this embodiment is not limited to this, and the substrate can be supported in various ways, such as mechanical clamping and vacuum.
기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 경우, 베이스 부재(212)와 척킹 부재(214)를 포함하는 정전척(210)을 포함할 수 있다. 베이스 부재(212)는 척킹 부재(214)를 지지하는 것이다. 베이스 부재(212)는 예를 들어, 알루미늄 성분을 소재로 하여 알루미늄 베이스 플레이트로 제공될 수 있다. 척킹 부재(214)는 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판(W)을 지지하는 것이다. 이러한 척킹 부재(214)는 세라믹 성분을 소재로 하여 제작되어 세라믹 플레이트(Ceramic Plate), 세라믹 퍽(Ceramic Puck)으로 제공될 수 있으며, 베이스 부재(212) 상에 고정되도록 베이스 부재(212)와 결합될 수 있다. 베이스 부재(212)와 그 위에 형성되는 척킹 부재(214) 사이에는 접합층(Bonding layer)이 형성될 수 있다.When supporting the substrate W using electrostatic force, the substrate support unit 200 may include an electrostatic chuck 210 including a base member 212 and a chucking member 214. The base member 212 supports the chucking member 214. For example, the base member 212 may be made of aluminum and may be provided as an aluminum base plate. The chucking member 214 supports the substrate W mounted on the top using electrostatic force. This chucking member 214 is made of ceramic components and can be provided as a ceramic plate or ceramic puck, and is coupled to the base member 212 to be fixed on the base member 212. It can be. A bonding layer may be formed between the base member 212 and the chucking member 214 formed thereon.
베이스 부재(212) 또는 척킹 부재(214) 내부에는 공정 진행 중 기판(W)을 공정 온도로 유지하도록 하는 가열 부재(216) 및 냉각 부재(218)가 제공될 수 있다. 가열 부재(216)는 열선으로 제공될 수 있으며, 냉각 부재(218)는 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. A heating member 216 and a cooling member 218 may be provided inside the base member 212 or the chucking member 214 to maintain the substrate W at the process temperature during the process. The heating member 216 may be provided as a heating wire, and the cooling member 218 may be provided as a cooling line through which a refrigerant flows.
링 어셈블리(220)는 기판 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 링 어셈블리(220)는 링 형상을 가지며, 정전척(210)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 링 어셈블리(220)는 포커스 링(222)과 절연 링(224)을 가질 수 있다. 포커스 링(222)은 정전척(210)을 감싸도록 제공되며, 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킬 수 있다. 절연 링(224)은 포커스 링(222)을 감싸도록 제공될 수 있다. 선택적으로, 링 어셈블리(220)는 플라즈마에 의해 정전척(210)의 측면이 손상되는 것을 방지하도록 포커스 링(222)의 둘레에 밀착되게 제공되는 에지 링(미도시)을 포함할 수 있다. 포커스 링(222)은 실리콘 재질로 제공될 수 있으며, 절연 링(224)은 쿼츠 재질로 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 링 어셈블리(220)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.The ring assembly 220 may be disposed at an edge area of the substrate support unit 200. The ring assembly 220 has a ring shape and may be arranged along the circumference of the electrostatic chuck 210. The ring assembly 220 may have a focus ring 222 and an insulating ring 224. The focus ring 222 is provided to surround the electrostatic chuck 210 and can focus plasma onto the substrate (W). The insulating ring 224 may be provided to surround the focus ring 222. Optionally, the ring assembly 220 may include an edge ring (not shown) provided in close contact with the periphery of the focus ring 222 to prevent the side of the electrostatic chuck 210 from being damaged by plasma. The focus ring 222 may be made of a silicon material, and the insulating ring 224 may be made of a quartz material. Unlike what was described above, the structure of the ring assembly 220 may be changed in various ways.
이온 블로커(300)는 기판 지지 유닛(200)의 상방에 배치되며, 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간을 상부 영역(S10)과 하부 영역(S20)으로 구획할 수 있다. 이온 블로커(300)는 실리콘 성분을 소재로 하여 제작될 수 있으며, 금속 성분을 소재로 하여 제작되는 것도 가능하다. 이온 블로커(300)는 판 형상으로 제공될 수 있으며 일 예로, 원판 형상을 가질 수 있다. 이온 블로커(300)에는 복수 개의 분사홀(300a)이 형성될 수 있다. 분사홀(300a)은 이온 블로커(300)의 상하 방향을 관통하여 형성될 수 있다. The ion blocker 300 is disposed above the substrate support unit 200 and can divide the processing space inside the process chamber 100 into an upper area (S10) and a lower area (S20). The ion blocker 300 can be manufactured using a silicon component, and can also be manufactured using a metal component. The ion blocker 300 may be provided in a plate shape, for example, may have a disk shape. A plurality of injection holes 300a may be formed in the ion blocker 300. The injection hole 300a may be formed to penetrate the ion blocker 300 in the vertical direction.
샤워헤드(400)는 이온 블로커(300)의 하부에 배치되며, 기판 지지 유닛(200)과 대향되게 설치될 수 있다. 이러한 샤워 헤드(400)는 하부 영역(S20)을 제1 영역(S21)과 제2 영역(S22)으로 구획할 수 있다. 샤워 헤드(400)는 실리콘 성분으로 제작될 수 있으며, 금속 성분을 소재로 하여 제작되는 것도 가능하다. 샤워헤드(400)는 판 형상으로 제공될 수 있으며 일 예로, 원판 형상을 가질 수 있다. 샤워헤드(400)에는 가스를 제2 영역(S22)으로 공급하기 위해서 복수개의 분사홀(400a)이 형성될 수 있다. The showerhead 400 is disposed below the ion blocker 300 and may be installed opposite the substrate support unit 200. This shower head 400 may divide the lower area S20 into a first area S21 and a second area S22. The shower head 400 may be made of a silicone component, and may also be made of a metal component. The showerhead 400 may be provided in a plate shape, for example, may have a disk shape. A plurality of injection holes 400a may be formed in the showerhead 400 to supply gas to the second area S22.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공정 챔버에 형성된 코팅층을 확대한 단면도이다.Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of a coating layer formed in a process chamber according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상부 영역(S10)은 Y2O3에 의해 공정 챔버 내측벽이 코팅된다. 또한, 하부 영역(S20) 중 제1 영역(S21)은 니켈 또는 니켈 합금에 의해 코팅되며, 제2 영역(S22)은 Y2O3 및 니켈 또는 니켈 합금에 의해 코팅층(140, 160)이 형성될 수 있다. 공정 챔버(100)의 내측벽에는 공정 챔버(100)와 처리 가스와 반응하여 파티클을 발생하지 않도록 하기 위해서 코팅층(140, 160)이 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inner wall of the upper region S10 is coated with Y2O3. In addition, the first region S21 of the lower region S20 may be coated with nickel or a nickel alloy, and the second region S22 may have coating layers 140 and 160 formed of Y2O3 and nickel or a nickel alloy. . Coating layers 140 and 160 may be formed on the inner wall of the process chamber 100 to prevent particles from being generated by reacting with the process chamber 100 and the processing gas.
상부 영역(S10)은 Y2O3(140)에 의해 공정 챔버(100)의 내측벽이 코팅될 수 있다. Y2O3(140)는 내플라즈마 특성이 우수한 물질로서, 플라즈마가 발생하는 상부 영역(S10)의 내측벽을 Y2O3(140)로 코팅할 수 있다. 뿐만 아니라 상부 영역(S10)과 하부 영역(S20)을 구획하는 이온 블로커(300)의 상면은 상부 영역(S10)에 맞닿아 있으므로, 이온 블로커(300)의 상면 또한 Y2O3(140)로 코팅될 수 있다. Y2O3(140)를 코팅하기 위해서 플라즈마 용사 코팅법이 사용될 수 있으며, 100 ~ 200 μm의 두께로 코팅될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, Y2O3(140)는 150um 두께로 코팅될 수 있다. In the upper area S10, the inner wall of the process chamber 100 may be coated with Y2O3 140. Y2O3 (140) is a material with excellent plasma resistance properties, and the inner wall of the upper region (S10) where plasma is generated can be coated with Y2O3 (140). In addition, since the upper surface of the ion blocker 300, which divides the upper region (S10) and the lower region (S20), is in contact with the upper region (S10), the upper surface of the ion blocker 300 can also be coated with Y2O3 (140). there is. A plasma spray coating method may be used to coat Y2O3 (140), and it may be coated to a thickness of 100 to 200 μm. According to one embodiment of the present invention, Y2O3 (140) can be coated to a thickness of 150um.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 영역(S21)에 발생하는 반응 가스는, 제1 영역(S21)으로 유입된 제1 처리 가스로부터 발생된 플라즈마 중 이온 블로커(300)를 통과한 라디칼과 제2 처리 가스가 반응하여 반응 가스를 생성할 수 있다. 제1 처리 가스로부터 발생되는 라디칼은 불소 라디칼(F)이고, 제2 처리 가스는 NH3이다. 불소 라디칼(F)과 제2 처리 가스 반응으로 인해 반응 가스인 NH4F가 생성된다.According to an embodiment of the present invention, the reaction gas generated in the first region (S21) includes radicals that passed through the ion blocker 300 in the plasma generated from the first processing gas introduced into the first region (S21) and The second process gas may react to produce a reactive gas. The radicals generated from the first processing gas are fluorine radicals (F), and the second processing gas is NH3. A reaction gas, NH4F, is generated due to a reaction between fluorine radicals (F) and the second treatment gas.
[표 1]은 제1 영역(S21)에서 형성되는 반응 가스와 공정 챔버(100)를 이루는 물질 및 코팅층의 반응 에너지를 계산한 표이다.[Table 1] is a table calculating the reaction energy of the reaction gas formed in the first region S21 and the materials and coating layers forming the process chamber 100.
[표 1][Table 1]
[표 1]을 참조하면, 종래의 공정 챔버(100)를 이루는 알루미늄 함유 재료(Al) 및 아노다이징(Al2O3)의 경우, 반응 가스와 반응하여 AlF3이 생성된다. 즉, Al과 NH4F가 반응한 경우 AlF3가 생성되며, 이때의 반응 에너지는 -1315.6 KJ/mol이다. 또한, 아노다이징(Al2O3)과 NH4F가 반응한 경우 AlF3가 생성되며, 이때의 반응 에너지는 -1686.8 KJ/mol이다.Referring to [Table 1], in the case of the aluminum-containing material (Al) and anodizing (Al2O3) that make up the conventional process chamber 100, AlF3 is generated by reacting with the reaction gas. In other words, when Al and NH4F react, AlF3 is generated, and the reaction energy at this time is -1315.6 KJ/mol. Additionally, when anodizing (Al2O3) and NH4F react, AlF3 is generated, and the reaction energy at this time is -1686.8 KJ/mol.
상부 영역(S10)에 코팅되는 Y2O3의 경우, 반응 가스와 반응하여 YF3가 생성된다. 즉, Y2O3와 NH4F가 반응한 경우 YF3가 생성되며, 이때의 반응 에너지는 -1871 KJ/mol로 반응 에너지가 가장 크다. 이는, Y2O3와 NH4F3가 활발하게 반응하여 공정 챔버(100) 내부에 파티클이 많이 발생한다는 의미로서, 제1 영역(S21)을 Y2O3로 코팅하는 것은 바람직하지 않다. In the case of Y2O3 coated on the upper region (S10), YF3 is generated by reacting with the reaction gas. In other words, when Y2O3 and NH4F react, YF3 is generated, and the reaction energy at this time is -1871 KJ/mol, which is the highest reaction energy. This means that Y2O3 and NH4F3 react actively and generate many particles inside the process chamber 100, so it is not desirable to coat the first region S21 with Y2O3.
니켈(Ni)의 경우, 반응 가스와 반응하여 NiF2가 발생한다. 즉, 니켈과 NH4F가 반응한 경우 NiF2가 생성되며, 이때의 반응 에너지는 -540.4 KJ/mol이다. 니켈이 반응 가스와 반응했을 때 가장 낮은 반응 에너지를 가지는 것을 확인할 수 있다. In the case of nickel (Ni), NiF2 is generated by reacting with the reaction gas. That is, when nickel and NH4F react, NiF2 is generated, and the reaction energy at this time is -540.4 KJ/mol. It can be seen that nickel has the lowest reaction energy when reacted with the reaction gas.
이를 바탕으로, 제1 영역(S21)에는 가장 낮은 반응 에너지를 가지는 니켈 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다. Based on this, it is desirable to form a nickel coating layer with the lowest reaction energy in the first region S21.
상기의 결과를 바탕으로 공정 챔버(100)의 하부 영역(S20) 중 제1 영역(S21)의 내측벽은 니켈 또는 니켈 합금에 의해 코팅층(160)을 형성할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 영역(S21)과 맞닿아 있는 이온 블로커(300)의 하면 역시 니켈 코팅층(160)이 형성될 수 있다. 하부 영역(S20)에서 제1 영역(S21)과 제2 영역(S22)을 구획하는 샤워헤드(400)의 상면에 니켈 코팅층(160)이 형성될 수 있다. 이러한 코팅층(160)은 무전해 도금법을 이용하여 형성할 수 있다. Based on the above results, the coating layer 160 may be formed on the inner wall of the first region S21 of the lower region S20 of the process chamber 100 using nickel or a nickel alloy. In addition, a nickel coating layer 160 may also be formed on the lower surface of the ion blocker 300 in contact with the first region S21. A nickel coating layer 160 may be formed on the upper surface of the showerhead 400 dividing the first area S21 and the second area S22 in the lower area S20. This coating layer 160 can be formed using an electroless plating method.
공정 챔버(100) 내측벽에 니켈 코팅층의 부착력을 향상하기 위해서, 공정 챔버(100)의 표면을 도금하기 전에 산화막 또는 그리스(Grease)와 같은 표면 물질을 완전히 제거하는 것이 바람직하다. In order to improve the adhesion of the nickel coating layer to the inner wall of the process chamber 100, it is desirable to completely remove surface materials such as an oxide film or grease before plating the surface of the process chamber 100.
니켈 코팅층(160)을 형성하기 위한 무전해 도금법의 원리는 촉매 환원에 의한 도금으로, 기본 성분은 환원제인 차아인산염(H2PO2), 니켈 이온 공급원인 니켈염, 도금액의 pH를 일정 값으로 유지하기 위한 완충재 그리고 기타 반응 촉진제 등을 포함할 수 있다. 완충재는 경우에 따라서는 니켈 이온을 석출시키는 역할을 할 수도 있다. 위의 성분들 이외에도 필요에 따라 분해 방지제, 광택제 등이 소량 사용될 수 있다.The principle of the electroless plating method for forming the nickel coating layer 160 is plating by catalytic reduction, and the basic ingredients are hypophosphite (H2PO2) as a reducing agent, nickel salt as a nickel ion source, and plating solution to maintain the pH of the plating solution at a constant value. It may contain buffering agents and other reaction accelerators. In some cases, the buffer material may play a role in precipitating nickel ions. In addition to the above ingredients, small amounts of anti-decomposition agents, brighteners, etc. may be used as needed.
무전해 도금법으로 니켈을 코팅하는 기본 원리는 니켈염과 차아인산염(H2PO2)이 물속에서 반응하여 수소를 발생시키면서 산화환원 반응을 일으키고, 환원된 니켈을 석출시킬 수 있다는 반응에 근거를 두고 있다. The basic principle of coating nickel using electroless plating is based on the reaction that nickel salt and hypophosphite (H2PO2) react in water to generate hydrogen, causing an oxidation-reduction reaction and precipitating reduced nickel.
그 예시된 방법으로, 금속제를 수세(온수)하는 단계, 수세된 금속제를 전해 탈지하는 단계, 활성화 처리하여 수세하는 단계, 전해액에서 도금하는 단계, 변색을 방지하기 위해 수세하는 단계, 건조 단계 및 건조 후 380℃ 내지 430℃에서 1시간 동안 수행되는 열처리 단계를 포함하면 니켈 코팅층(160)을 형성할 수 있으며, 10 ~ 40μm의 두께일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 니켈 코팅층(160)은 약 25μm의 두께일 수 있다. The exemplified method includes the steps of washing the metal product with water (warm water), electrolytic degreasing of the washed metal product, activating and washing the metal product, plating in an electrolyte solution, washing the metal product with water to prevent discoloration, drying step, and drying the metal product. By including a heat treatment step performed at 380°C to 430°C for 1 hour, the nickel coating layer 160 can be formed and may have a thickness of 10 to 40 μm. According to one embodiment of the present invention, the nickel coating layer 160 may have a thickness of about 25 μm.
공정 챔버의 하부 영역 중 제2 영역은 Y2O3 코팅층(140)과 니켈 코팅층(160)이 모두 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제2 영역(S22)의 내측벽은 Y2O3 코팅층(140)을 형성하고, 샤워헤드(400)의 하면과 기판 지지 유닛(200)의 정전척(210) 상면은 니켈 코팅층(160)을 형성할 수 있다. In the second area of the lower area of the process chamber, both the Y2O3 coating layer 140 and the nickel coating layer 160 may be formed. According to an embodiment of the present invention, the inner wall of the second region S22 forms the Y2O3 coating layer 140, and the lower surface of the shower head 400 and the upper surface of the electrostatic chuck 210 of the substrate support unit 200 are A nickel coating layer 160 may be formed.
이와 같이 공정 챔버(100)를 이루는 알루미늄 함유 재료들에 상기와 같은 Y2O3 코팅층(140) 및 니켈 코팅층(160)을 형성함으로써, 공정 챔버(100) 내측벽의 강도가 강화되고 플라즈마 공정 가스로 인한 공정 챔버(100)의 파티클 발생을 최소화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한, 공정 챔버(100) 내측벽에 니켈 코팅층(160)을 무전해 도금법으로 형성하는 것을 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.By forming the Y2O3 coating layer 140 and the nickel coating layer 160 as described above on the aluminum-containing materials forming the process chamber 100, the strength of the inner wall of the process chamber 100 is strengthened and the process due to the plasma process gas is strengthened. The generation of particles in the chamber 100 can be minimized. Forming the nickel coating layer 160 on the inner wall of the process chamber 100 using an electroless plating method according to an embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto.
도 3 내지 도 4는, 플라즈마 공정을 1사이클 수행한 후 유도 결합 플라즈마를 질량 분석법(ICP-MS)을 이용하여 공정 챔버 내부의 Al 파티클의 양을 나타낸 도면이다. Figures 3 and 4 are diagrams showing the amount of Al particles inside the process chamber using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after performing one cycle of the plasma process.
도 3은 종래의 아노다이징이 코팅된 공정 챔버 내부의 Al 파티클의 양을 검출한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한, 니켈이 코팅된 공정 챔버 내부의 Al 파티클의 양을 검출한 도면이다. Figure 3 is a diagram showing the detection of the amount of Al particles inside a process chamber coated with conventional anodizing, and Figure 4 is a diagram showing the detection of the amount of Al particles inside a process chamber coated with nickel according to an embodiment of the present invention. It is a drawing.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에서 공정 챔버 내부의 파티클의 양을 확인하기 위해서 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS; Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)를 이용하였다. 그 결과, 종래의 아노다이징이 코팅된 공정 챔버의 경우 0.01 ~ 42 E10 atoms/cm3의 Al 파티클이 검출되는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figures 3 and 4, in the present invention, inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) was used to confirm the amount of particles inside the process chamber. As a result, it can be confirmed that in the case of a process chamber coated with conventional anodizing, Al particles of 0.01 to 42 E10 atoms/cm3 are detected.
그러나 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈 코팅층이 형성된 공정 챔버의 경우, 0.01 ~ 0.48 E10 atoms/cm3의 Al 파티클이 검출되며, 종래의 아노다이징이 코팅된 공정 챔버에 비해 Al 파티클의 양이 약 1/100정도로 감소됨을 확인할 수 있다.However, in the case of a process chamber in which a nickel coating layer is formed according to an embodiment of the present invention, Al particles of 0.01 to 0.48 E10 atoms/cm3 are detected, and the amount of Al particles is about 1/3 compared to a process chamber coated with conventional anodizing. You can see that it is reduced to about 100.
이로 인해, 공정 챔버(100) 내측벽 및 내부 부품들을 니켈 코팅함으로써, Al파티클로 인한 기판의 불량이 감소되고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있을 것이다. For this reason, by coating the inner wall and internal components of the process chamber 100 with nickel, defective substrates due to Al particles can be reduced and product yield can be improved.
다시 도 1을 참조하면, 가스 공급 유닛(500)은 공정 챔버(100)로 기판(W) 처리 등에 필요한 가스를 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 가스 공급 유닛(500)은 제1 처리 가스 공급 유닛(500a)과 제2 처리 가스 공급 유닛(500b)으로 구성될 수 있다. Referring again to FIG. 1 , the gas supply unit 500 may supply gas necessary for processing the substrate W to the process chamber 100 . The gas supply unit 500 according to an embodiment of the present invention may be composed of a first processing gas supply unit 500a and a second processing gas supply unit 500b.
제1 처리 가스 공급 유닛(500a)은, 제1 가스 공급원(520a), 제1 가스 공급 라인(522a)을 포함하고, 제1 가스 공급 라인(522a)에는 공급되는 가스의 유량을 조절하기 위한 가스 밸브(524a, 526a)를 포함할 수 있다. 제1 가스 공급원(520a)은 제1 가스를 저장할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 가스는 불소 성분을 함유한 가스로서, 일 예로, NF3일 수 있다. The first processing gas supply unit 500a includes a first gas source 520a and a first gas supply line 522a, and the first gas supply line 522a has a gas supply line 522a for controlling the flow rate of the gas supplied. It may include valves 524a and 526a. The first gas source 520a may store first gas. The first gas according to an embodiment of the present invention is a gas containing a fluorine component and may be, for example, NF3.
제1 가스 공급 라인(522a)은 제1 가스 공급원(520a)과 공정 챔버(100)의 사이를 연결하는 유체 통로로 제공된다. 제1 가스 공급 라인(522a)은 제1 가스 공급원(520a)에 저장된 제1 가스를 공정 챔버(100)의 내부 공간으로 공급한다. 구체적으로, 제1 가스 공급 라인(522a)은 상부 영역(S10)으로 제1 가스를 공급할 수 있다. The first gas supply line 522a is provided as a fluid passage connecting the first gas source 520a and the process chamber 100. The first gas supply line 522a supplies the first gas stored in the first gas source 520a to the internal space of the process chamber 100. Specifically, the first gas supply line 522a may supply the first gas to the upper region S10.
제1 처리 가스 공급 유닛(500a)은 제1 가스와 혼합되는 가스를 더 공급하기 위하여, 제1 가스와 상이한 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급원(540a) 또는 제1 가스 및 제2 가스와 상이한 제3 가스를 공급하는 제3 가스 공급원(560a)을 더 포함할 수 있다. 제2 가스 공급원(540a)은 제2 가스 공급 라인(542a)을 통해 제1 가스 공급 라인(522a)에 연결된다. 제3 가스 공급원(560a)은 제3 가스 공급 라인(562a)을 통해 제1 가스 공급 라인(522a)에 연결된다. 제2 가스 공급 라인(542a)에는 가스 밸브(544a)가 설치될 수 있다. 제3 가스 공급 라인(562a)에는 가스 밸브(564a)가 설치될 수 있다. 제2 가스는 불활성 가스일 수 있다. 일 예로 제2 가스는 아르곤(Ar)일 수 있다. 제3 가스는 제2 가스와 상이한 종류의 불활성 가스일 수 있다. 일 예로, 제3 가스는 헬륨(He)일 수 있다. 제2 가스 및 제3 가스 중 어느 하나 이상과 제1 가스의 조합에 의해 제1 처리 가스가 정의될 수 있다. 또는, 제1 가스는 단독으로 제1 처리 가스로 정의될 수 있다. 제1 처리 가스는 제시된 실시예 외에도 추가의 가스가 혼합된 혼합 가스일 수 있다. The first processing gas supply unit 500a includes a second gas source 540a that supplies a second gas different from the first gas or a first gas and a second gas in order to further supply a gas mixed with the first gas. It may further include a third gas source 560a that supplies a different third gas. The second gas source 540a is connected to the first gas supply line 522a through the second gas supply line 542a. The third gas supply source 560a is connected to the first gas supply line 522a through the third gas supply line 562a. A gas valve 544a may be installed in the second gas supply line 542a. A gas valve 564a may be installed in the third gas supply line 562a. The second gas may be an inert gas. For example, the second gas may be argon (Ar). The third gas may be a different type of inert gas than the second gas. As an example, the third gas may be helium (He). The first processing gas may be defined by a combination of the first gas and any one or more of the second gas and the third gas. Alternatively, the first gas may be defined solely as the first process gas. The first processing gas may be a mixed gas in which additional gases are mixed in addition to the presented embodiments.
제2 처리 가스 공급 유닛(500b)은, 제2 처리 가스를 하부 영역(S20) 중 제1 영역(S21)으로 공급할 수 있다. 하부 영역(S20)에서 제1 처리 가스로부터 생성된 라디칼과 제2 처리 가스와 반응하여 반응 가스를 생성할 수 있다.The second processing gas supply unit 500b may supply the second processing gas to the first region S21 of the lower region S20. In the lower region S20, radicals generated from the first processing gas may react with the second processing gas to generate a reaction gas.
제2 처리 가스 공급 유닛(500b)은, 제4 가스 공급원(520b), 제4 가스 공급 라인(522b)을 포함할 수 있다. 제4 가스 공급 라인(522b)에는 가스 밸브(524b)가 설치될 수 있다. 제4 가스 공급원(520b)은 제4 가스를 저장한다. 제4 가스는 질소 또는 수소 함유 가스로서, 일 예로, NH3일 수 있다. The second processing gas supply unit 500b may include a fourth gas source 520b and a fourth gas supply line 522b. A gas valve 524b may be installed in the fourth gas supply line 522b. The fourth gas source 520b stores the fourth gas. The fourth gas may be a nitrogen- or hydrogen-containing gas, for example, NH3.
제4 가스 공급 라인(522b)은 제4 가스 공급원(520b)과 공정 챔버(100) 사이를 연결하는 유체 통로로 제공된다. 제4 가스 공급 라인(522b)은 제4 가스 공급원(520b)에 저장된 제4 가스를 공정 챔버(100)의 내부 공간으로 공급할 수 있다. 구체적으로 제4 가스 공급라인(522b)은 하부 영역(S20)의 제1 영역(S21)으로 제4 가스를 공급할 수 있다. The fourth gas supply line 522b serves as a fluid passage connecting the fourth gas source 520b and the process chamber 100. The fourth gas supply line 522b may supply the fourth gas stored in the fourth gas source 520b to the internal space of the process chamber 100. Specifically, the fourth gas supply line 522b may supply the fourth gas to the first area S21 of the lower area S20.
제2 처리 가스 공급 유닛(500b)은 제4 가스와 혼합되는 가스를 더 공급하기 위하여 제4 가스와 상이한 제5 가스를 공급하는 제5 가스 공급원(540b)을 더 포함할 수 있다. 제5 가스 공급원(540b)은 제5 가스 공급 라인(542b)을 통해 제4 가스 공급 라인(522b)에 연결된다. 제5 가스 공급 라인(542b)에는 유량을 조절하기 위한 가스 밸브(544b)가 설치될 수 있다. 제5 가스는 질소 또는 수소 함유 가스로서, 일 예로, H2일 수 있다. The second processing gas supply unit 500b may further include a fifth gas supply source 540b that supplies a fifth gas different from the fourth gas to further supply a gas mixed with the fourth gas. The fifth gas supply source 540b is connected to the fourth gas supply line 522b through the fifth gas supply line 542b. A gas valve 544b for controlling the flow rate may be installed in the fifth gas supply line 542b. The fifth gas may be a nitrogen- or hydrogen-containing gas, for example, H2.
제4 가스 및 제5 가스의 조합에 의해 제2 처리 가스가 정의될 수 있다. 또는, 제4 가스 단독으로 제2 처리 가스로 정의될 수 있다. 제2 처리 가스는 제시된 실시예 외에도 추가의 가스가 혼합된 혼합 가스일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1 처리 가스 공급 유닛(500a)과 제2 처리 가스 공급 유닛(500b)에는 처리 가스를 가열하기 위한 가열 부재를 포함할 수 있다. The second processing gas may be defined by a combination of the fourth gas and the fifth gas. Alternatively, the fourth gas alone may be defined as the second processing gas. The second processing gas may be a mixed gas in which additional gases are mixed in addition to the presented embodiments. Although not shown, the first processing gas supply unit 500a and the second processing gas supply unit 500b may include a heating member for heating the processing gas.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)에는 고주파 전원 모듈(600)이 연결되어 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 그러나 본 실시예에 한정되는 것은 아니며, 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 사용하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it may be provided as a capacitively coupled plasma (CCP) source. A high-frequency power module 600 may be connected to the process chamber 100 to generate plasma. However, it is not limited to this embodiment, and plasma can be generated using an inductively coupled plasma (ICP) source.
공정 챔버(100)의 상부에는 상부 전극(660)이 형성될 수 있으며, 고주파 전원(620)과 임피던스 매쳐(640)가 연결 될 수 있다. 이온 블로커(300)와 샤워헤드(400)는 접지될 수 있다. 상부 전극(660)과 이온 블로커(300) 사이에 발생된 전자기장은 상부 영역(S10)의 내부로 제공되는 제1 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 상부 영역(S10)으로 유입된 제1 처리 가스는 플라즈마 상태로 전이된다. 제1 처리 가스는 플라즈마 상태로 전이됨에 따라 이온, 전자, 라디칼로 분해된다. 이온 블로커(300)를 통과하여 하부 영역(S20)의 제1 영역(S21)으로 생성된 라디칼 성분이 이동되며, 이온과 전자는 이온 블로커(300)로 흡수된다. An upper electrode 660 may be formed on the upper part of the process chamber 100, and a high-frequency power source 620 and an impedance matcher 640 may be connected. The ion blocker 300 and showerhead 400 may be grounded. The electromagnetic field generated between the upper electrode 660 and the ion blocker 300 excites the first processing gas provided into the upper region S10 into a plasma state. The first processing gas introduced into the upper region S10 transitions to a plasma state. As the first processing gas transitions to a plasma state, it is decomposed into ions, electrons, and radicals. The generated radical components pass through the ion blocker 300 and move to the first region S21 of the lower region S20, and ions and electrons are absorbed into the ion blocker 300.
제1 영역(S21)으로 공급되는 제2 처리 가스는 제1 영역(S21)으로 유입된 제1 처리 가스로부터 발생된 플라즈마와 반응하여 반응 가스를 생성한다. 보다 상세하게는 제1 처리 가스로부터 발생된 플라즈마 중 이온 블로커(300)를 통과한 라디칼과 제2 처리 가스가 반응하여 반응 가스를 생성할 수 있다. 일 예로, 제1 처리 가스로부터 발생하는 플라즈마 중 라디칼은 불소 라디칼(F)이고, 제2 처리 가스는 NH3이고, 반응 가스는 NH4FHF(Ammonium Hydrogen Fluoride) 및/또는 NH4F(Ammonium Fluoride)이다.The second processing gas supplied to the first area S21 reacts with the plasma generated from the first processing gas introduced into the first area S21 to generate a reaction gas. More specifically, radicals that have passed through the ion blocker 300 in the plasma generated from the first processing gas may react with the second processing gas to generate a reactive gas. For example, the radicals in the plasma generated from the first processing gas are fluorine radicals (F), the second processing gas is NH3, and the reactive gas is NH4FHF (Ammonium Hydrogen Fluoride) and/or NH4F (Ammonium Fluoride).
제어 유닛(700)은 가스 공급 유닛(500) 및 이온 블로커(300)와 샤워헤드(400)에 공급되는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다. 제어 유닛(700)은 상부 영역(S10)에 공급되는 제1 처리 가스의 공급량을 제어할 수 있다.The control unit 700 may control the plasma density supplied to the gas supply unit 500, the ion blocker 300, and the showerhead 400. The control unit 700 may control the supply amount of the first processing gas supplied to the upper region S10.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 가스 공급 영역을 나타낸 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 가스 공급 영역은 이온 블로커(300) 및 샤워헤드(400)일 수 있다.Figure 5 is a cross-sectional view showing a gas supply area of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. According to one embodiment of the present invention, the gas supply area may be the ion blocker 300 and the showerhead 400.
도 5를 참조하면, 이온 블로커(300) 및 샤워헤드(400)는 센터 영역(A), 가장자리 영역(B)으로 구분할 수 있으며, 처리 가스의 공급량을 제어할 수 있다. Referring to FIG. 5, the ion blocker 300 and the showerhead 400 can be divided into a center area (A) and an edge area (B), and the supply amount of processing gas can be controlled.
또한 제어 유닛(700)은, 상부 영역(S10)에서 생성되는 플라즈마를 하부 영역(S20)으로 공급할 때 플라즈마의 밀도를 제어할 수 있다. 일 예로, 센터 영역(A)에서 생성되는 플라즈마의 밀도가 가장자리 영역(B)에서 생성되는 플라즈마의 밀도보다 높게 제어할 수 있다. 이 경우, 센터 영역(A)에 대응되는 제1 영역(S21)에 공급되는 라디칼의 양이 가장자리 영역(B)에 공급되는 라디칼의 양보다 많아지기 때문에, 센터 영역(A)에서 생성되는 반응 가스의 양은 가장자리 영역(B)에서 생성되는 반응 가스의 양 보다 많다. 이로써, 센터 영역(A)에 대응되는 기판(W)에 공급되는 반응 가스의 양이 가장자리 영역(B)에 대응되는 기판(W)에 공급되는 반응 가스의 양보다 많아 질 수 있고, 기판(W)의 영역별로 처리 정도를 상이하도록 제어할 수 있다. Additionally, the control unit 700 may control the density of plasma when supplying the plasma generated in the upper region S10 to the lower region S20. For example, the density of plasma generated in the center area (A) can be controlled to be higher than the density of plasma generated in the edge area (B). In this case, since the amount of radicals supplied to the first region (S21) corresponding to the center region (A) is greater than the amount of radicals supplied to the edge region (B), the reaction gas generated in the center region (A) The amount is greater than the amount of reaction gas generated in the edge area (B). As a result, the amount of reaction gas supplied to the substrate W corresponding to the center area A may be greater than the amount of reaction gas supplied to the substrate W corresponding to the edge area B, and the amount of reaction gas supplied to the substrate W corresponding to the center area A can be increased. ) can be controlled to vary the degree of processing for each area.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
W : 기판
10 : 기판 처리 장치
100 : 공정 챔버
200 : 기판 지지 유닛
300 : 이온 블로커
400 : 샤워헤드
500 : 가스 공급 유닛
600 : 고주파 모듈
700 : 제어 유닛W: substrate
10: Substrate processing device
100: process chamber
200: substrate support unit
300: Ion Blocker
400: shower head
500: gas supply unit
600: High frequency module
700: control unit
Claims (10)
내부에 처리 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하기 위한 기판 지지 유닛;
상기 기판 지지 유닛의 상방에 배치되며, 상기 처리 공간을 상부 영역과 하부 영역으로 구획하는 이온 블로커; 및
상기 이온 블로커의 하부에 배치되며, 상기 하부 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구획하는 샤워헤드;
를 포함하고,
상기 하부 영역에는 내부를 보호하기 위한 코팅층이 형성되고,
상기 코팅층은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
In a device for processing a substrate using plasma,
a process chamber providing a processing space therein;
a substrate support unit disposed in the processing space and configured to support a substrate;
an ion blocker disposed above the substrate support unit and dividing the processing space into an upper area and a lower area; and
a showerhead disposed below the ion blocker and dividing the lower area into a first area and a second area;
Including,
A coating layer is formed in the lower area to protect the interior,
A substrate processing device, wherein the coating layer contains nickel or a nickel alloy.
상기 코팅층은,
무전해 도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to paragraph 1,
The coating layer is,
A substrate processing device characterized in that it is formed by an electroless plating method.
상기 제2 영역은,
Y2O3 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to paragraph 1,
The second area is,
A substrate processing device comprising a Y2O3 coating layer.
상기 기판 처리 장치는,
상기 처리 공간에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 유닛;
고주파 전력을 제공하는 고주파 전원이 구비된 고주파 전원 모듈; 및
상기 가스 공급 유닛을 제어하기 위한 제어 유닛;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to paragraph 1,
The substrate processing device,
a gas supply unit for supplying gas to the processing space;
A high-frequency power module equipped with a high-frequency power source that provides high-frequency power; and
a control unit for controlling the gas supply unit;
A substrate processing device further comprising:
상기 가스 공급 유닛은,
상기 상부 영역에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급 유닛과
상기 하부 영역에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to clause 4,
The gas supply unit is,
a first process gas supply unit supplying a first process gas to the upper region;
A substrate processing apparatus comprising a second processing gas supply unit supplying a second processing gas to the lower region.
상기 제1 처리 가스는,
불소를 함유한 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to clause 5,
The first processing gas is,
A substrate processing device characterized in that the gas contains fluorine.
상기 제2 처리 가스는,
질소 및 수소를 함유한 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to clause 5,
The second processing gas is,
A substrate processing device characterized in that the gas contains nitrogen and hydrogen.
상기 상부 영역은, 상기 제1 처리 가스를 공급받아 플라즈마를 형성하는 영역;
상기 하부 영역 중 상기 제1 영역은, 상기 상부 영역에서 형성되는 플라즈마 중 라디칼과 상기 제2 처리 가스를 반응시켜 반응 가스를 형성하는 영역; 및
상기 하부 영역 중 상기 제2 영역은, 상기 반응 가스를 공급받아 기판 처리 공정을 수행하는 영역인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to paragraph 1,
The upper region includes a region that receives the first processing gas and forms plasma;
The first region of the lower region is a region where radicals in the plasma formed in the upper region react with the second processing gas to form a reaction gas; and
The second area of the lower area is an area where the reaction gas is supplied and a substrate processing process is performed.
상기 이온 블로커는,
상기 상부 영역에 형성되는 플라즈마 중 라디칼을 상기 하부 영역으로 분사하기 위한 분사홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
According to clause 8,
The ion blocker is,
A substrate processing device characterized in that a spray hole is formed for spraying radicals from the plasma formed in the upper region to the lower region.
상기 이온 블로커는 접지되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to paragraph 1,
A substrate processing device, characterized in that the ion blocker is provided to be grounded.
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---|---|---|---|
KR1020220116954A KR20240038312A (en) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | Substrate processing appraturs |
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KR20210115861A (en) | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 세메스 주식회사 | Apparatus for treating substrate and method for treating substrate |
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