KR20240097669A - Substrate Processing Device and Substrate Procsessing Method - Google Patents

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KR20240097669A
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김태성
손덕현
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Abstract

본 발명은 가스 공급 프로파일을 제어함으로써, 챔버 내부 상태를 조절하여 기판의 균일한 처리가 수행되게 하는 것으로, 일실시예에서, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 가스 공급부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 가스 공급 유닛과 연결된 제어부를 포함하며, 상기 가스 공급 유닛은 가스 공급 라인을 통하여 공급되는 공정 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 포함하며, 상기 제어부는 제 1 시간동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 많은 유량의 공급과 상기 평균 유량보다 적은 유량의 공급을 번갈아 제공하도록 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치를 제공한다. The present invention adjusts the internal state of the chamber by controlling the gas supply profile to ensure uniform processing of substrates. In one embodiment, a chamber in which a processing space for processing a substrate is formed; a substrate support unit supporting a substrate in the processing space; a gas supply unit supplying process gas to the processing space; a gas supply unit supplying gas to the gas supply unit; and a control unit connected to the gas supply unit, wherein the gas supply unit includes a flow rate control valve for controlling a flow rate of the process gas supplied through the gas supply line, and the control unit operates for a first time period. Provided is a substrate processing device that controls the flow rate control valve to alternately provide supply of a flow rate greater than the average flow rate and supply of a flow rate less than the average flow rate.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate Processing Device and Substrate Procsessing Method}Substrate Processing Device and Substrate Procsessing Method}

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and method, and more particularly to a substrate processing apparatus and method using plasma.

반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.To manufacture semiconductor devices, various processes such as photolithography, etching, ashing, ion implantation, thin film deposition, and cleaning are performed on the substrate to form a desired pattern on the substrate. Among these, the etching process is a process of removing a selected heating area of the film formed on the substrate, and wet etching and dry etching are used.

이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.Among these, an etching device using plasma is used for dry etching. Generally, to form plasma, an electromagnetic field is formed in the internal space of the chamber, and the electromagnetic field excites the process gas provided in the chamber into a plasma state.

플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, etc. Plasma is generated by very high temperatures, strong electric fields, or RF electromagnetic fields. The semiconductor device manufacturing process uses plasma to perform an etching process. The etching process is performed by ion particles contained in plasma colliding with the substrate.

챔버에는 공정 가스가 공급되게 되는데, 공정 가스의 영역별 공급을 조절하는 것은 특허문헌 1 과 같은 기술에 개시된 바 있으나, 플라즈마의 균일성을 조절하기에는 다소 부족하다는 한계가 있다. A process gas is supplied to the chamber. Controlling the supply of the process gas for each region has been disclosed in a technology such as Patent Document 1, but there is a limitation in that it is somewhat insufficient to control the uniformity of the plasma.

(특허문헌 1) KR 10-1736841 B (Patent Document 1) KR 10-1736841 B

본 발명은 위와 같은 한계를 극복하기 위한 것으로, 가스 공급 프로파일을 제어함으로써, 챔버 내부 상태를 조절하여 기판의 균일한 처리가 수행되게 하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is intended to overcome the above limitations, and its purpose is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method that enable uniform processing of substrates by controlling the internal state of the chamber by controlling the gas supply profile.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides the following substrate processing apparatus and substrate processing method.

본 발명은 일실시예에서, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 가스 공급부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 가스 공급 유닛과 연결된 제어부를 포함하며, 상기 가스 공급 유닛은 가스 공급 라인을 통하여 공급되는 공정 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 포함하며, 상기 제어부는 제 1 시간동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 많은 유량의 공급과 상기 평균 유량보다 적은 유량의 공급을 번갈아 제공하도록 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치를 제공한다. In one embodiment, the present invention includes a chamber in which a processing space for processing a substrate is formed; a substrate support unit supporting a substrate in the processing space; a gas supply unit that supplies process gas to the processing space; a gas supply unit supplying gas to the gas supply unit; and a control unit connected to the gas supply unit, wherein the gas supply unit includes a flow rate control valve for controlling a flow rate of the process gas supplied through the gas supply line, and the control unit operates for a first time period. Provided is a substrate processing device that controls the flow rate control valve to alternately provide supply of a flow rate greater than the average flow rate and supply of a flow rate less than the average flow rate.

본 발명은 일실시예에서, 하나 이상의 가스 공급 라인을 통하여 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 단계; 상기 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성 단계; 및 처리 공간 내부를 배기하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법으로, 상기 가스 공급 단계는 상기 가스 공급 라인 중 적어도 하나에서 상기 가스 공급 라인을 통하여 공정 가스를 공급하는 제 1 시간 동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 적은 유량을 공급하는 제 1 가스 공급 단계와 상기 평균 유량보다 많은 유량을 공급하는 제 2 가스 공급 단계를 포함하며, 상기 제 1 가스 공급 단계와 상기 제 2 가스 공급 단계는 번갈아 수행되는 기판 처리 방법을 제공한다. In one embodiment, the present invention includes a gas supply step of supplying a process gas to a processing space through one or more gas supply lines; A plasma forming step of forming plasma in the processing space; and exhausting the inside of the processing space, wherein the gas supply step includes supplying a process gas from at least one of the gas supply lines through the gas supply line for a first time. A first gas supply step of supplying a flow rate less than the average flow rate and a second gas supply step of supplying a flow rate greater than the average flow rate, wherein the first gas supply step and the second gas supply step are performed alternately. Provides a substrate processing method.

본 발명은 일실시예에서, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드를 포함하는 가스 공급부; 상기 가스 공급부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 처리 공간에 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 상기 가스 공급 유닛 및 상기 플라즈마 소스와 연결된 제어부 및 처리 공간을 배기시키는 배기부;를 포함하며, 상기 가스 공급 유닛은 가스 공급 라인과 상기 가스 공급 라인을 통하여 공듭되는 공정 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 포함하며, 상기 가스 공급 라인은 상기 기판 상부에 배치되는 상기 샤워 헤드와 연결되며 상기 기판의 센터부로 공정 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 라인과 상기 기판의 에지로 공정 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 라인을 포함하며, 상기 유량 조절 밸브는 상기 제 1 가스 공급 라인에 배치되는 제 1 유량 조절 밸브와 상기 제 2 가스 공급 라인에 배치되는 제 2 유량 조절 밸브를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제 1 또는 상기 제 2 가스 공급 라인으로 공정 가스를 처리 공간으로 공급할 때, 제 1 시간동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 많은 유량의 공급과 상기 평균 유량보다 적은 유량의 공급을 주기적으로 번갈아 제공하도록 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치를 제공한다.In one embodiment, the present invention includes a chamber in which a processing space for processing a substrate is formed; a substrate support unit supporting a substrate in the processing space; a gas supply unit including a shower head that supplies process gas to the processing space; a gas supply unit supplying gas to the gas supply unit; a plasma source that generates plasma from a process gas supplied to the processing space; It includes a control unit connected to the gas supply unit and the plasma source, and an exhaust unit that exhausts the processing space, wherein the gas supply unit adjusts the gas supply line and the flow rate of the process gas flowing through the gas supply line. It includes a valve, wherein the gas supply line is connected to the shower head disposed on the substrate, and a first gas supply line supplies process gas to the center of the substrate and a second gas supply line supplies process gas to the edge of the substrate. It includes a gas supply line, and the flow control valve includes a first flow control valve disposed in the first gas supply line and a second flow control valve disposed in the second gas supply line, and the control unit is configured to 1 or when supplying the process gas to the processing space through the second gas supply line, periodically alternately supplying a flow rate greater than the average flow rate for the first time and supplying a flow rate less than the average flow rate during the first time. A substrate processing device that controls the flow control valve is provided.

본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 가스 공급 프로파일을 제어함으로써, 챔버 내부 상태를 조절하여 기판의 균일한 처리를 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a substrate processing device and a substrate processing method that can perform uniform processing of substrates by controlling the internal state of the chamber by controlling the gas supply profile through the above configuration.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 2 는 종례의 유량 조절 밸브의 동작 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 유량 조절 밸브의 동작 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급부의 개략도이다.
도 6 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면 개략도이다.
도 7 은 기판 처리 장치에서 시간에 따른 가스 공급 유량의 그래프로, (a)는 종래의 제어 방식에 따라서 공급한 유량 그래프이며, (b)는 본 발명의 방식에 따라서 공급한 유량 그래프이다.
도 8 은 도 7 의 가스 공급 유량에 따라서, 가스를 공급한 후 측정된 기판의 식각률의 그래프이다.
도 9 는 도 7 의 가스 공급 유량에 따라서, 가스를 공급한 후 기판의 식각량을 촬영한 이미지이다.
도 10 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 11, 12 는 본 발명의 기판 처리 장치에서 가스 공급 유량의 프로파일이 도시된 그래프이다.
도 13 은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법의 개략도이다.
도 14 는 도 13의 기판 처리 방법의 가스 공급 단계의 개략도이다.
1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the operation of a conventional flow control valve.
Figure 3 is a schematic diagram of the operation of the flow control valve of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a gas supply unit of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Figure 6 is a plan schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph of the gas supply flow rate over time in the substrate processing apparatus, (a) is a graph of the flow rate supplied according to the conventional control method, and (b) is a graph of the flow rate supplied according to the method of the present invention.
FIG. 8 is a graph of the etching rate of the substrate measured after supplying gas according to the gas supply flow rate of FIG. 7.
FIG. 9 is an image of the etching amount of the substrate after supplying gas according to the gas supply flow rate of FIG. 7.
Figure 10 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
11 and 12 are graphs showing the gas supply flow rate profile in the substrate processing apparatus of the present invention.
13 is a schematic diagram of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram of a gas supply step of the substrate processing method of FIG. 13.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, when describing preferred embodiments of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same symbols are used throughout the drawings for parts that perform similar functions and actions. In addition, in this specification, terms such as 'upper', 'top', 'upper surface', 'lower', 'lower', 'lower surface', 'side', etc. are based on the drawings and are actually elements or components. It may vary depending on the direction in which it is placed.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be 'connected' to another part, this does not only mean 'directly connected', but also 'indirectly connected' with another element in between. Includes. In addition, 'including' a certain component does not mean excluding other components, but may further include other components, unless specifically stated to the contrary.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 처리 공간(11)을 형성하는 챔버(10), 기판 지지 유닛(20), 가스 공급부(70), 상기 가스 공급부(70)로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(110), 배플(95), 배기포트에 구비되는 개폐 밸브(90) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a chamber 10 forming a processing space 11, a substrate support unit 20, a gas supply unit 70, and the gas supply unit. It may include a gas supply unit 110 that supplies gas to (70), a baffle 95, an opening/closing valve 90 provided in the exhaust port, and a control unit 150.

챔버(10)는 기판이 처리되는 밀폐된 처리 공간(11)을 가질 수 있다. 챔버(10)의 내측 벽은 중성 기체(라디칼), 플라즈마, 또는 에천트에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있는 소재로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 챔버(10)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. The chamber 10 may have a sealed processing space 11 in which a substrate is processed. The inner wall of the chamber 10 may be coated with a material that prevents etching by neutral gas (radical), plasma, or etchant. For example, the chamber 10 may be made of aluminum.

챔버(10) 내부 하측에는 기판(W)을 지지하는 기판 지지 유닛(20)이 배치된다. 기판 지지 유닛(20)은 챔버(10)의 내부 공간 내에 배치되어, 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(20)은 내부에 히터를 구비하여 기판을 공정에 적합한 온도로 가열할 수 있다. 또한, 기판 지지 유닛(20)에 RF 전원(85)이 인가되어 하부 전극 역할을 수행할 수 있다. 가스 공급부(70)에도 RF 전원(80)이 연결되어 상부 전극으로 역할을 수행할 수 있다.A substrate support unit 20 supporting the substrate W is disposed on the lower inside of the chamber 10. The substrate support unit 20 may be disposed within the internal space of the chamber 10 to support the substrate W. The substrate support unit 20 may have a heater inside to heat the substrate to a temperature suitable for the process. Additionally, RF power 85 may be applied to the substrate support unit 20 to serve as a lower electrode. The RF power source 80 is also connected to the gas supply unit 70 and can serve as an upper electrode.

상부 전극과 하부 전극은 평행하게 상하로 배치될 수 있으며, 둘 중 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고 다른 전극은 접지될 수 있으며, 양 전극 간의 처리 공간(11)에 전자기장이 형성되고, 상기 처리 공간(11)에 공급된 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 상기 상부 전극과 하부 전극을 플라즈마 소스라고 부를 수 있다. 다만, 본 발명은 ICP 플라즈마(Inductively coupled plasma)가 사용되나 이에 제한되는 것은 아니며 공급 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스 라면 다른 방식의 플라즈마 소스, 에를 들면 CCP 플라즈마(Capacitively coupled plasma)가 적용될 수도 있다. The upper and lower electrodes may be arranged up and down in parallel, one of the electrodes may apply high-frequency power and the other electrode may be grounded, and an electromagnetic field is formed in the processing space 11 between the two electrodes, and the processing The gas supplied to the space 11 may be excited into a plasma state. The upper and lower electrodes may be called plasma sources. However, the present invention uses ICP plasma (inductively coupled plasma), but is not limited thereto. If it is a plasma source that excites the supply gas into a plasma state, another type of plasma source, for example, CCP plasma (capacitively coupled plasma), may be applied. .

가스 공급부(70)는 챔버(10) 상측에 배치되며, 상기 가스 공급 유닛(110)으로부터 공급되는 공정 가스를 처리 공간(11)로 토출한다. 가스 공급부(70)는 샤워 헤드를 포함할 수 있으며, 기판 지지 유닛(20) 상부에 배치된다.The gas supply unit 70 is disposed on the upper side of the chamber 10 and discharges the process gas supplied from the gas supply unit 110 into the processing space 11. The gas supply unit 70 may include a shower head and is disposed on the substrate support unit 20.

가스 공급 유닛(110)은 가스 공급원(미도시)과 연결되는 가스 공급 라인(111)과 상기 가스 공급 라인(111) 상에 배치되는 유량 조절 밸브(112)를 포함한다. 유량 조절 밸브(112)는 상기 유량 조절 밸브(112) 내부의 유로의 개방 정도를 구동부를 통하여 조절하는 방식으로 동작할 수 있다. The gas supply unit 110 includes a gas supply line 111 connected to a gas supply source (not shown) and a flow control valve 112 disposed on the gas supply line 111. The flow control valve 112 may operate by adjusting the degree of opening of the flow path inside the flow control valve 112 through a driving unit.

가스 공급 유닛(110)의 유량 조절 밸브(112)는 RF 전원(80, 85)와 함께 제어부(150)에 연결된다. 제어부(150)는 기판 처리 장치(1)를 제어한다. The flow control valve 112 of the gas supply unit 110 is connected to the control unit 150 along with the RF power sources 80 and 85. The control unit 150 controls the substrate processing device 1.

도 2 에는 가스 공급부(110)의 유량 조절 밸브(112)를 통하여 가스를 공급하는 방식이 도시되어 있다. Figure 2 shows a method of supplying gas through the flow control valve 112 of the gas supply unit 110.

도 2 에서 보이듯이, 종래에는 가스 공급부(110)의 유량 조절 밸브(112)를 통하여 공정 가스를 공급할 때, 제어부(150)는 도 2의 (a)와 같이 유량 조절 밸브(112)의 구동부의 세트 포인트로 조절하며, 그에 따라서 (b)와 같이 유량 조절 밸브(112)의 밸브 위치(valve position)가 조절되며, 그 결과 (c)와 같이 유량이 조절된다. 종래에는 목표 유량이 정해지면, 그 유량에 맞게 세트 포인트를 설정하여 유량을 공급했다. As shown in FIG. 2, conventionally, when supplying process gas through the flow control valve 112 of the gas supply unit 110, the control unit 150 operates the driving part of the flow control valve 112 as shown in (a) of FIG. 2. It is adjusted to the set point, and the valve position of the flow control valve 112 is adjusted accordingly as shown in (b), and as a result, the flow rate is adjusted as shown in (c). Conventionally, once a target flow rate was determined, a set point was set to match the flow rate and the flow rate was supplied.

본 발명의 일실시예에서는 제어부(150)는 상기 유량 조절 밸브(112)의 세트 포인트를 기존과 다르게 변화시킨다. 도 3 에는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 조절 밸브의 동작 개략도가 도시되어 있다. 도 3 에서 보이듯이, 일실시에에서 제어부(150)는 유량 조절 밸브(112)의 세트 포인트를 변화시키며, 그에 따라서 밸브 위치가 변화되어 유량이 조절된다. 일실시예에서는. 제어부(150)는 평균 유량은 목표 유량과 동일하게 유지하면서도 평균 유량보다 작은 제 1 구간(Ta)과 평균 유량보다 큰 제 2 구간(Tb)을 변화시키며 공정 가스를 공급한다. In one embodiment of the present invention, the control unit 150 changes the set point of the flow control valve 112 to be different from the existing one. Figure 3 shows a schematic diagram of the operation of the flow control valve according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in one embodiment, the control unit 150 changes the set point of the flow rate control valve 112, and the valve position is changed accordingly to adjust the flow rate. In one embodiment. The control unit 150 supplies the process gas while maintaining the average flow rate the same as the target flow rate and varying the first section Ta, which is smaller than the average flow rate, and the second section Tb, which is larger than the average flow rate.

구체적으로 설명하면, 유량 조절 밸브(112)를 통하여 T1 시점으로부터 T2 시점까지의 제 1 시간동안 공정 가스를 공급하는 경우에 평균 유량(F1)은 목표 유량에 일치시켜, 제 1 시간 동안에 공급하는 공정 가스의 양은 유지시키면서, 제 1 구간(Ta)에서는 평균 유량(F1)보다 낮게, 제 2 구간(Tb)에서는 평균 유량(F1)보다 높게 공급하며, 제 1 구간(Ta)과 제 2 구간(Tb)이 번갈아서 수행된다. 제 1 구간(Ta) 및 제 2 구간(Tb)은 연속적으로 변화되게 수행될 수 있으며, 예를 들면 사인파(sine wave) 방식으로 수행될 수 있다. 여기서 사인파(sine wave)는 수학적인 의미의 사인파는 아니며, 도 3 의 (c)와 같이 평균 유량(F1)을 중심으로 연속적으로 변하면서 요동치는 것을 의미한다. Specifically, when supplying the process gas for the first time from time T1 to time T2 through the flow control valve 112, the average flow rate (F1) is matched to the target flow rate, and the process is supplied during the first time. While maintaining the amount of gas, it is supplied lower than the average flow rate (F1) in the first section (Ta) and higher than the average flow rate (F1) in the second section (Tb), and the first section (Ta) and the second section (Tb) ) are performed alternately. The first section Ta and the second section Tb may be changed continuously, for example, in a sine wave manner. Here, the sine wave is not a sine wave in the mathematical sense, but means that it continuously changes and fluctuates around the average flow rate (F1), as shown in (c) of FIG. 3.

제어부(150)는 가스 공급 유닛(110)의 유량 조절 밸브(112)를 제어하여, 챔버(10)의 처리 공간(11)으로 공급되는 공정 가스의 공급 방식을 조절하며, 본 발명에서는 처리 공간(11)으로 공급되는 공정 가스를 일정량으로 공급하는 것이 아니라 변화를 줌으로써, 기판(W)의 센터부(center), 미들부(middle) 및 에지부(edge)에 대하여 고른 식각률을 달성할 수 있다. The control unit 150 controls the flow control valve 112 of the gas supply unit 110 to adjust the supply method of the process gas supplied to the processing space 11 of the chamber 10. In the present invention, the processing space ( By varying the process gas supplied to 11) rather than supplying it in a constant amount, an even etch rate can be achieved for the center, middle, and edge of the substrate W.

도 4 에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도가 도시되어 있으며, 도 5 에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 가스 공급부의 개략도가 도시되어 있으며, 도 6 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면 개략도가 도시되어 있다. Figure 4 shows a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention, Figure 5 shows a schematic diagram of a gas supply unit of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention, and Figure 6 shows a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. A plan schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention is shown.

제 2 실시예의 경우에도 도 1 의 제 1 실시예와 동일하게 기판 처리 장치(1)는 처리 공간(11)을 형성하는 챔버(10), 기판 지지 유닛(20), 가스 공급부(70), 상기 가스 공급부(70)로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(110, 120, 130), 배기포트(91) 및 제어부(150)를 포함한다. 다만, 제 2 실시예에서 가스 공급부(70)는 복수의 영역으로 분할되며, 상기 가스 공급 유닛(110, 120, 130)은 각 영역에 대응되게 제 1 내지 제 3 가스 공급 유닛(110, 120, 130)을 포함한다. In the second embodiment, as in the first embodiment of FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes a chamber 10 forming a processing space 11, a substrate support unit 20, a gas supply unit 70, and the above. It includes gas supply units 110, 120, and 130 that supply gas to the gas supply unit 70, an exhaust port 91, and a control unit 150. However, in the second embodiment, the gas supply unit 70 is divided into a plurality of areas, and the gas supply units 110, 120, and 130 are first to third gas supply units 110, 120, and 130 corresponding to each area. 130).

상기 챔버(10)는 기판이 처리되는 밀폐된 처리 공간(11)을 가지며, 챔버(10) 내부 하측에는 기판(W)을 지지하는 기판 지지 유닛(20)가 배치된다. 기판 지지 유닛(20)는 챔버(10)의 내부 공간 내에 배치되어, 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(20)는 내부에 히터를 구비하여 기판을 공정에 적합한 온도로 가열할 수 있다. 또한, 기판 지지 유닛(20)에 RF 전원(85)이 인가되어 하부 전극 역할을 수행할 수 있다. The chamber 10 has a sealed processing space 11 in which a substrate is processed, and a substrate support unit 20 supporting the substrate W is disposed on the lower side of the chamber 10. The substrate support unit 20 is disposed within the internal space of the chamber 10 and supports the substrate W. The substrate support unit 20 may have a heater inside to heat the substrate to a temperature suitable for the process. Additionally, RF power 85 may be applied to the substrate support unit 20 to serve as a lower electrode.

상기 가스 공급부(70)는 챔버(10) 상측에 배치되며, 상기 가스 공급 유닛(110)으로부터 공급되는 공정 가스를 처리 공간(11)로 토출한다. 가스 공급부(70)는 샤워 헤드일 수 있으며, 기판 지지 유닛(20) 상부에 배치된다. 가스 공급부(70)는 도 5 에서 보이듯이, 상부 전극(81), 상부 전극(81) 하부에 배치되는 분배 플레이트(75), 상기 분배 플레이트(75) 하부의 히팅 플레이트(73) 및 상기 히팅 플레이트(73) 하부의 샤워 플레이트(77)를 포함한다. The gas supply unit 70 is disposed on the upper side of the chamber 10 and discharges the process gas supplied from the gas supply unit 110 into the processing space 11. The gas supply unit 70 may be a shower head and is disposed on the substrate support unit 20. As shown in FIG. 5, the gas supply unit 70 includes an upper electrode 81, a distribution plate 75 disposed below the upper electrode 81, a heating plate 73 below the distribution plate 75, and the heating plate. (73) Includes a lower shower plate (77).

상기 분배 플레이트(75)는 도 6 에서 보이듯이, 기판(W)의 센터부, 미들부, 에지부에 대응되게 제 1, 제 2 및 제 3 영역(A1, A2, A3)으로 구분되며, 제 1 내지 제 3 영역(A1, A2, A3)에 제 1 내지 제 3 가스 공급 유닛(110, 120, 130)이 각각 연결된다.As shown in FIG. 6, the distribution plate 75 is divided into first, second, and third areas A1, A2, and A3 corresponding to the center portion, middle portion, and edge portion of the substrate W, and First to third gas supply units 110, 120, and 130 are connected to the first to third areas A1, A2, and A3, respectively.

상기 히팅 플레이트(73)는 공급되는 공정 가스를 요구되는 온도로 가열하는 히터(72)와 하부판(71)을 포함한다. 상기 분배 플레이트(75)에서 분배된 공정 가스는 상기 히팅 플레이트(73)를 통과하면서 가열되고, 샤워 플레이트(77)를 통하여 처리 공간(11)으로 공급된다. The heating plate 73 includes a heater 72 and a lower plate 71 that heat the supplied process gas to a required temperature. The process gas distributed from the distribution plate 75 is heated while passing through the heating plate 73 and is supplied to the processing space 11 through the shower plate 77.

상기 제 1 가스 공급 유닛(110)은 가스 공급원(미도시)과 연결되는 제 1 가스 공급 라인(111), 상기 제 1 가스 공급 라인(111) 상에 배치되는 제 1 유량 조절 밸브(112) 및 상기 제 1 유량 조절 밸브(112) 후단에 배치되는 제 1 유량 측정 부재(113)를 포함한다. 마찬가지로, 제 2 가스 공급 유닛(120) 및 제 3 가스 공급 유닛(130)도 제 1 가스 공급 유닛(110)과 동일하게 제 2 및 제 3 가스 공급 라인(121, 131), 제 2 및 제 3 유량 조절 밸브(122, 132) 및 제 2 및 제 3 유량 측정 부재(123, 133)를 각각 포함한다. The first gas supply unit 110 includes a first gas supply line 111 connected to a gas supply source (not shown), a first flow control valve 112 disposed on the first gas supply line 111, and It includes a first flow measurement member 113 disposed behind the first flow control valve 112. Likewise, the second gas supply unit 120 and the third gas supply unit 130 have the same second and third gas supply lines 121 and 131 as the first gas supply unit 110, and the second and third gas supply lines 121 and 131. It includes flow control valves 122 and 132 and second and third flow measurement members 123 and 133, respectively.

상기 제어부(150)는 상기 제 1 내지 제 3 유량 조절 밸브(112, 122, 132)와 상기 제 1 내지 제 3 유량 측정 부재(113, 123, 133)와 각각 연결되며, 제 1 내지 제 3 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 통하여 각 영역(A1, A2, A3)으로 공급되는 공정 가스의 공급량을 조절하며, 조절된 공급량을 제 1 내지 제 3 유량 측정 부재(113, 123, 133)로 측정하여 정확하게 조절되는 지를 확인 및 피드백 제어한다. The control unit 150 is connected to the first to third flow rate control valves 112, 122, and 132 and the first to third flow rate measurement members 113, 123, and 133, respectively, and adjusts the first to third flow rates. The supply amount of the process gas supplied to each area (A1, A2, A3) is controlled through the control valves (112, 122, 132), and the adjusted supply amount is supplied to the first to third flow measurement members (113, 123, 133). Measure to check whether it is accurately adjusted and perform feedback control.

상기 제어부(150)는 상기 제 1 내지 제 3 가스 공급 유닛(110, 120, 130)를 독립적으로 제어할 수 있으며, 상기 제 1 내지 제 3 가스 공급 유닛(110, 120, 130)의 제 1 내지 제 3 가스 공급 라인(111, 121, 131)은 동일한 가스 공급원에 연결될 수도 있지만, 서로 다른 가스 공급원에 연결되는 것도 가능하다. The control unit 150 can independently control the first to third gas supply units 110, 120, and 130, and the first to third gas supply units 110, 120, and 130 The third gas supply lines 111, 121, and 131 may be connected to the same gas source, but may also be connected to different gas sources.

상기 배기 포트(91)는 기판 지지 유닛(20)의 일측 측면 하부에 구비되며, 도시되지는 않았지만 배기 밸브가 배기 포트(91) 내부에 구비될 수 있다. 기판(W)을 처리한 후 배기 포트(91)를 통하여 처리 공간(11)의 공정 가스가 배기될 수 있다. 배기관련 구성은 제 1 실시예와 같은 방식으로 구성되는 것도 가능하다. The exhaust port 91 is provided at the bottom of one side of the substrate support unit 20, and although not shown, an exhaust valve may be provided inside the exhaust port 91. After processing the substrate W, the process gas in the processing space 11 may be exhausted through the exhaust port 91. It is also possible for the exhaust-related configuration to be configured in the same manner as in the first embodiment.

제 2 실시예에서도 상기 제어부(150)는 제 1 실시예와 동일하게 상기 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 통하여 처리 공간(11)로 공급되는 가스의 유량을 변화시키면서 공급할 수 있다. 제 2 실시예에서, 상기 제어부(150)는 적어도 하나의 가스 공급 유닛(110, 120, 130)의 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 통하여 공정 가스의 유량을 변화시키면서 공급하며, 필요에 따라서는 모든 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 공정 가스의 유량을 변화시키면서 공급할 수 있다. In the second embodiment, the control unit 150 may change the flow rate of gas supplied to the processing space 11 through the flow control valves 112, 122, and 132, as in the first embodiment. In the second embodiment, the control unit 150 supplies the process gas while changing the flow rate through the flow rate control valves 112, 122, and 132 of the at least one gas supply unit 110, 120, and 130, and supplies the process gas as needed. Accordingly, all flow control valves 112, 122, and 132 can be supplied while changing the flow rate of the process gas.

상기 제어부(150)는 적어도 기판(W)의 에지부에 대응되는 상기 제 3 영역(A3)과 연결된 제 3 가스 공급 유닛(130)의 제 3 유량 조절 밸브(133)로 에지부로 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The control unit 150 controls at least the process gas supplied to the edge portion through the third flow control valve 133 of the third gas supply unit 130 connected to the third area A3 corresponding to the edge portion of the substrate W. The flow rate can be adjusted, but is not limited to this.

도 7 에는 기판 처리 장치에서 시간에 따른 가스 공급 유량의 그래프가 도시되어 있다. 구체적으로, (a)는 종래의 제어 방식에 따라서 공급한 유량 그래프가 도시되어 있으며, (b)는 본 발명의 방식에 따라서 공급한 유량 그래프가 도시되어 있으며, 도 8 에는 도 7 의 가스 공급 유량에 따라서, 가스를 공급한 후 측정된 기판의 식각율을 측정한 그래프가 도시되어 있으며, 도 9 에는 도 7 의 가스 공급 유량에 따라서, 가스를 공급한 후 기판의 식각량을 촬영한 이미지로 (a)에는 종래의 제어 방식에 따라서 가스를 공급한 후의 이미지이며, (b)는 본 발명의 방식에 따라거 가스를 공급한 후의 이미지가 도시되어 있다. Figure 7 shows a graph of gas supply flow rate over time in the substrate processing apparatus. Specifically, (a) shows a graph of the flow rate supplied according to the conventional control method, (b) shows a graph of the flow rate supplied according to the method of the present invention, and FIG. 8 shows the gas supply flow rate of FIG. 7. Accordingly, a graph measuring the etching rate of the substrate measured after supplying the gas is shown, and FIG. 9 shows an image of the etching amount of the substrate after supplying the gas according to the gas supply flow rate of FIG. 7 ( (a) shows an image after supplying gas according to a conventional control method, and (b) shows an image after supplying gas according to the method of the present invention.

종래의 제어 방식은 목표 유량 혹은 목표 공급량이 정해지면, 일정한 량으로 공정 가스를 공급하는 방식이며, 본 발명의 방식은 목표 유량 혹은 목표 공급량이 정해지면, 공급시간 동안의 평균 유량(F1)을 중심으로 상기 평균 유량(F1)보다 낮은 유량의 제 1 구간(Ta)과 상기 평균 유량(F1)보다 높은 유량의 제 2 구간(Tb)을 공급시간 동안 번갈아가면서 제공하는 방식이다. 제 1 구간(Ta)과 제 2 구간(Tb) 중 어느 하나가 먼저 수행되고, 그 후 다른 하나가 수행된다. 제 1 구간(Ta)과 제 2 구간(Tb)이 변화되는 주기는 공급시간과 같거나 작을 수 있다. The conventional control method is to supply process gas at a constant amount once the target flow rate or target supply amount is set, and the method of the present invention is to supply process gas at a constant amount once the target flow rate or target supply amount is set, focusing on the average flow rate (F1) during the supply time. This is a method of providing a first section (Ta) with a flow rate lower than the average flow rate (F1) and a second section (Tb) with a flow rate higher than the average flow rate (F1) alternately during the supply time. One of the first section Ta and the second section Tb is performed first, and then the other one is performed. The period during which the first section (Ta) and the second section (Tb) change may be equal to or smaller than the supply time.

도 5 와 같은 기판 처리 장치(1)에서 종래의 제어 방식에 따라서 제어부(150)가 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 제어하면서 식각을 한 기판(W)의 식각률을 측정하였으며, 동일한 기판 처리 장치에서 본 발명에 따른 제어 방식으로 제어부(150)가 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 제어하면서 식각을 한 기판(W)의 식각률을 측정한 결과가 도 8 및 도 9 에 도시되어 있다. In the substrate processing apparatus 1 shown in FIG. 5, the etch rate of the etched substrate W was measured while the control unit 150 controlled the flow control valves 112, 122, and 132 according to a conventional control method, and the same substrate The results of measuring the etch rate of the etched substrate W while the control unit 150 controls the flow control valves 112, 122, and 132 using the control method according to the present invention in the processing device are shown in FIGS. 8 and 9. there is.

도 8 에서 X 축은 기판(W)에서 측정 위치를 의미하는 것으로, 1 내지 5는 기판(W)의 센터부에 대응되며, 6 내지 13은 기판(W)의 미들부에 대응되며, 14 내지 25 는 기판(W)의 에지부에 대응된다. 각 번호는 각 위치에서 원주 방향으로 돌아가면서 부여되며, 도 9 에 측정 포인트가 표시되어 있다. In Figure 8, the corresponds to the edge portion of the substrate W. Each number is assigned in a circumferential direction at each location, and the measurement points are indicated in Figure 9.

도 8 및 9 에서 보이듯이, 종래의 제어 방식에 따라서 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 제어한 경우에 각 영역에서 원주 방향 위치에 따른 식갹률의 변화가 발생하였으나, 본 발명의 제어 방식에 따라서 유량 조절 밸브(112, 122, 132)를 제어한 경우에 각 영역에서 원주 방향 위치에 따른 변화 없이 일정한 식각률이 달성되었다. 즉, 공정 가스를 사인파로 프로파일을 제어하면서 공급하는 경우에 원주 방향 위치에 따른 식각률의 변화가 발생하지 않았다. 따라서, 제어부(150)를 통하여 공정 가스 공급 프로파일을 조절함으로써, 영역별 식각률을 균일화할 수 있으며, 특히, 에지부에서 큰 폭으로 변화되는 식각률에 의해서 사용되지 못하는 부분도 본 발명에 따른 제어로 사용할 수 있게 됨으로써 기판(W)의 수율 향상이 가능하다. As shown in Figures 8 and 9, when the flow control valves 112, 122, and 132 were controlled according to the conventional control method, changes in the cooling rate occurred depending on the circumferential position in each area, but the control method of the present invention Accordingly, when the flow control valves 112, 122, and 132 were controlled, a constant etch rate was achieved in each area without change depending on the circumferential position. In other words, when the process gas was supplied while controlling the profile with a sine wave, there was no change in the etch rate depending on the circumferential position. Therefore, by adjusting the process gas supply profile through the control unit 150, the etching rate for each region can be made uniform. In particular, parts that cannot be used due to the etching rate that varies greatly at the edge portion can also be used by control according to the present invention. This makes it possible to improve the yield of the substrate W.

도 10 에는 본 발명의 제 3 실시예가 도시되어 있다. Figure 10 shows a third embodiment of the present invention.

제 3 실시예의 경우에 도 1 의 제 1 실시예와 전체적인 구성이 유사하며, 가스 공급 유닛(110)의 구성만 차이가 있으므로, 가스 공급 유닛(110)만 중심으로 설명하도록 하며, 나머지 구성에 대한 설명은 제 1 실시예의 설명으로 대신하도록 한다. In the case of the third embodiment, the overall configuration is similar to the first embodiment of FIG. 1, and only the configuration of the gas supply unit 110 is different, so the description will focus only on the gas supply unit 110, and the remaining configuration will be described. The description will be replaced with the description of the first embodiment.

제 3 실시예에서, 가스 공급 유닛(110)은 가스 공급 라인(111), 유량 조절 밸브(112)와 상기 유량 조절 밸브(112)의 상류에 배치되는 센서(114)와 상기 유량 조절 밸브(112)와 연결된 위치 제어기(115) 및 상기 유량 조절 밸브(112)의 하류에 배치된 캘리브레이션 장치(116)를 포함한다. In the third embodiment, the gas supply unit 110 includes a gas supply line 111, a flow control valve 112, a sensor 114 disposed upstream of the flow control valve 112, and the flow control valve 112. ) and a calibration device 116 disposed downstream of the position controller 115 connected to the flow control valve 112.

상기 센서(114)는 압력 센서 혹은 온도 센서일 수 있으며, 공급되는 공정 가스의 압력 또는 온도를 측정하여 상기 위치 제어기(115)로 제공한다. 위치 제어기(115)는 상기 제어부(150)와 연결되며, 제어부(150)의 신호를 받아서, 특정 세트포인트에서 특정 유량이 통과하도록 상기 유량 조절 밸브(112)를 조절한다. 이 실시예에서는 캘리브레이션 장치(116)를 포함하며, 캘리브레이션 장치(116)는 통과 유량을 측정하는 유동 검증기 혹은 질량 유량계일 수 있으며, 상기 위치 제어기(115)가 정확하게 제어했는지를 판단하게 하여 세트포인트와 유량광의 관계를 조절할 수 있게 한다. The sensor 114 may be a pressure sensor or a temperature sensor, and measures the pressure or temperature of the supplied process gas and provides the pressure or temperature to the position controller 115. The position controller 115 is connected to the control unit 150, receives a signal from the control unit 150, and adjusts the flow control valve 112 so that a specific flow rate passes at a specific set point. This embodiment includes a calibration device 116, which may be a flow verifier or a mass flow meter that measures the passing flow rate and determines whether the position controller 115 has accurately controlled the set point and It allows the relationship between flow and light to be adjusted.

이렇게 구성됨으로써, 가스 공급 유닛(110)은 유량을 정확하게 제어할 수 있으며, 일정 주기로 공급 가스 공급 유량을 변화시킴으로써, 원주 방향 위치에 따른 식각률의 차이를 감소시킬 수 있다. By being configured in this way, the gas supply unit 110 can accurately control the flow rate, and by changing the supply gas supply flow rate at regular intervals, the difference in etching rate depending on the circumferential position can be reduced.

한편, 도 11 및 도 12 에는 본 발명의 기판 처리 장치에서 가스 공급 유량의 프로파일이 도시된 그래프가 도시되어 있다. Meanwhile, Figures 11 and 12 show graphs showing the profile of the gas supply flow rate in the substrate processing apparatus of the present invention.

도 11 에서 보이듯이, 공급 가스는 제 1 시간(T2-T1) 동안 공급될 때, 적어도 한 주기이상 공급되면 충분하며, 제 1 시간(T2-T1)이 프로파일의 주기의 배수가 되어야 하는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서 가스 공급 프로파일에서 제 1 구간(Ta)과 제 2 구간(Tb)의 수가 동일 횟수로 있어야 하는 것은 아니며, 제 1 구간(Ta)과 제 2 구간(Tb)이 번갈아 있으면 충분한다. 참고로, 평균 유량(F1)보다 낮은 제 1 구간(Ta)이 가스 공급을 차단하는 것은 아니다.As shown in FIG. 11, when the supply gas is supplied during the first time (T2-T1), it is sufficient to supply at least one cycle, and the first time (T2-T1) does not have to be a multiple of the cycle of the profile. . That is, in the present invention, the number of first sections (Ta) and second sections (Tb) in the gas supply profile does not have to be the same, and it is sufficient for the first section (Ta) and the second section (Tb) to alternate. . For reference, the first section Ta, which is lower than the average flow rate F1, does not block the gas supply.

도 12 에서 보이듯이, 제 1 구간(Ta)과 제 2 구간(Tb) 사이에 평균 유량으로 가스를 공급하는 제 3 구간(Tc)을 포함할 수도 있으며, 제 1 구간(Ta), 제 2 구간(Tb) 및 제 3 구간(Tc)에서 유량이 점진적으로 변화되지 않고 일정하게 유지되는 것도 가능하다.As shown in Figure 12, it may include a third section (Tc) that supplies gas at an average flow rate between the first section (Ta) and the second section (Tb), and the first section (Ta) and the second section It is also possible that the flow rate does not change gradually but remains constant in (Tb) and the third section (Tc).

도 13 에는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법의 순서도가 도시되어 있으며, 도 14 에는 상기 도 13 의 기판 처리 방법의 가스 공급 단계(S100)의 순서도가 도시되어 있다. FIG. 13 shows a flowchart of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 shows a flowchart of the gas supply step (S100) of the substrate processing method of FIG. 13.

본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 방법은 하나 이상의 가스 공급 라인을 통하여 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 단계(S100); 상기 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성 단계(S200); 및 처리 공간 내부를 배기하는 단계(S300);를 포함한다.A substrate processing method according to an embodiment of the present invention includes a gas supply step (S100) of supplying a process gas to a processing space through one or more gas supply lines; A plasma forming step (S200) of forming plasma in the processing space; and a step of exhausting the inside of the processing space (S300).

상기 가스 공급 단계(S100)는 상기 가스 공급 단계가 수행되는 제 1 시간 동안의 평균 유량(F1)보다 적은 유량을 공급하는 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 평균 유량보다 많은 유량을 공급하는 제 2 가스 공급 단계(S120)를 포함하며, 상기 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)는 번갈아 수행될 수 있다. The gas supply step (S100) includes a first gas supply step (S110) of supplying a flow rate less than the average flow rate (F1) during the first time during which the gas supply step is performed, and a first gas supply step (S110) of supplying a flow rate greater than the average flow rate. It includes two gas supply steps (S120), and the first gas supply step (S110) and the second gas supply step (S120) may be performed alternately.

상기 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)는 일정한 주기로 번갈아 수행될 수 있으며, 상기 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)에서 공급 유량은 연속적으로 변화될 수 있다. The first gas supply step (S110) and the second gas supply step (S120) may be performed alternately at regular intervals, and the supply flow rate in the first gas supply step (S110) and the second gas supply step (S120) can change continuously.

제 1 가스 공급 단계(S110)는 평균 유량(F1)의 0.5 배 이상의 유량으로 공급하며, 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)는 평균 유량(F1)의 1.5배 이하의 유량으로 공급하는데, 해당 유량 범위를 벗어나게 유량을 조절하는 것이 곤란하며, 해당 유량 범위를 벗어나는 경우 균일한 식각율을 달성하는 것도 곤란하다. 이때, 상기 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)에서 평균 유량(F1)과의 차이는 최대 1000sccm(standard cc per minute)을 벗어나지 않는 것이 바람직하다. The first gas supply step (S110) supplies at a flow rate of 0.5 times or more than the average flow rate (F1), and the second gas supply step (S120) supplies at a flow rate of 1.5 times or less than the average flow rate (F1). It is difficult to control the flow rate out of the range, and it is also difficult to achieve a uniform etch rate if the flow rate is out of the range. At this time, it is preferable that the difference between the average flow rate (F1) in the first gas supply step (S110) and the second gas supply step (S120) does not exceed a maximum of 1000 sccm (standard cc per minute).

상기 가스 공근 단계(S100)에서 상기 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)는 둘 중 어느 한 단계가 먼저 수행된 후 다른 단계가 이어서 수행되며. 중간에 평균 유량(F1)의 유량으로 가스를 공급하는 제 3 가스 공급 단계가 수행되는 것도 가능하다. 상기 제 1 가스 공급 단계(S110)와 상기 제 2 가스 공급 단계(S120)는 시간에 따른 유량 그래프 상에서 상기 제 1 및 제 2 가스 공급 단계(S110, S120)가 교차되는 지점을 중심으로 대칭되는 사인파 형태로 수행될 수 있다. In the gas coexistence step (S100), one of the first gas supply step (S110) and the second gas supply step (S120) is performed first, followed by the other step. It is also possible to perform a third gas supply step in which gas is supplied at a flow rate of the average flow rate F1. The first gas supply step (S110) and the second gas supply step (S120) are sine waves symmetrical about the point where the first and second gas supply steps (S110, S120) intersect on the flow rate graph over time. It can be carried out in the form

본 발명의 기판 처리 방법은 기판의 에칭 방법을 포함하며, 상기 공정 가스는 에칭 가스를 포함할 수 있다. The substrate processing method of the present invention includes a method of etching a substrate, and the process gas may include an etching gas.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. Although the above description focuses on embodiments of the present invention, the present invention is not limited thereto and may be implemented in various modifications.

1: 기판 처리 장치 10: 챔버
20: 기판 지지 유닛 70: 가스 공급부
80, 85: 전원 110: 가스 공급 유닛
111: 가스 공급 라인 112: 유량 조절 밸브
113: 유량 측정 부재 114: 센서
115: 위치 제어기 116: 캘리브레이션 장치
150: 제어부
1: substrate processing device 10: chamber
20: substrate support unit 70: gas supply unit
80, 85: power supply 110: gas supply unit
111: gas supply line 112: flow control valve
113: flow measurement member 114: sensor
115: position controller 116: calibration device
150: control unit

Claims (20)

내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 가스 공급부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 가스 공급 유닛과 연결된 제어부를 포함하며,
상기 가스 공급 유닛은 가스 공급 라인을 통하여 공급되는 공정 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 포함하며,
상기 제어부는 제 1 시간동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 많은 유량의 공급과 상기 평균 유량보다 적은 유량의 공급을 번갈아 제공하도록 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
A chamber in which a processing space for processing a substrate is formed;
a substrate support unit supporting a substrate in the processing space;
a gas supply unit supplying process gas to the processing space;
a gas supply unit supplying gas to the gas supply unit; and
It includes a control unit connected to the gas supply unit,
The gas supply unit includes a flow control valve that regulates the flow rate of the process gas supplied through the gas supply line,
The control unit controls the flow rate control valve to alternately provide supply of a flow rate greater than the average flow rate for the first time and supply of a flow rate less than the average flow rate for a first time.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 시간 동안 상기 유량 조절 밸브의 밸브 위치(valve position)를 변화시키는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
A substrate processing device wherein the control unit changes a valve position of the flow control valve during the first time.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 시간 동안 유량의 점진적 증가와 점진적 감소가 발생하도록 상기 밸브 위치를 점진적 상승과 점진적 하강시키는 기판 처리 장치.
According to claim 2,
The control unit gradually raises and lowers the valve position so that the flow rate gradually increases and decreases during the first time.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 시간 동안 상기 밸브 위치를 주기적으로 변화시키는 기판 처리 장치.
According to claim 3,
The control unit is configured to periodically change the valve position during the first time period.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 유량이 사인파형태로 변화되도록 상기 유량 조절 밸브의 밸브 위치를 변화시키는 기판 처리 장치.
According to claim 4,
The control unit is a substrate processing device that changes the valve position of the flow rate control valve so that the flow rate changes in a sine wave form.
제 1 항에 있어서,
상기 처리 공간에 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;를 더 포함하며,
상기 가스 공급 라인은 샤워 헤드와 연결되며 상기 기판의 센터부로 공정 가스를 제공하는 제 1 가스 공급 라인, 상기 기판의 미들부로 공정 가스를 제공하는 제 2 가스 공급 라인 및 상기 기판의 에지부로 공정 가스를 제공하는 제 3 가스 공급 라인을 포함하며,
상기 유량 조절 밸브는 상기 제 1 가스 공급 라인에 배치되는 제 1 유량 조절 밸브, 상기 제 2 가스 공급 라인에 배치되는 제 2 유량 조절 밸브, 및 상기 제 3 가스 공급 라인에 배치되는 제 3 유량 조절 밸브를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 유량 조절 밸브 중 적어도 하나를 제어하는 기판 처리 장치.
According to claim 1,
It further includes a plasma source that generates plasma from a process gas supplied to the processing space,
The gas supply line is connected to the shower head and includes a first gas supply line that provides process gas to the center portion of the substrate, a second gas supply line that provides process gas to the middle portion of the substrate, and a process gas supply line to the edge portion of the substrate. It includes a third gas supply line providing,
The flow control valve includes a first flow control valve disposed in the first gas supply line, a second flow control valve disposed in the second gas supply line, and a third flow control valve disposed in the third gas supply line. Includes,
The control unit controls at least one of the first to third flow rate control valves.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 적어도 상기 제 3 가스 공급 라인의 유량이 사인파 형태로 변화되도록 상기 제 3 유량 조절 밸브의 밸브 위치를 변화시키는 기판 처리 장치.
According to claim 6,
The substrate processing apparatus wherein the controller changes the valve position of the third flow rate control valve so that at least the flow rate of the third gas supply line changes in a sine wave.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 유량 조절 밸브의 밸브 위치를 조절하되, 상기 제 1 내지 제 3 유량 조절 밸브의 밸브 위치를 독립적으로 제어하는 기판 처리 장치.
According to claim 6,
The control unit controls the valve positions of the first to third flow control valves, and independently controls the valve positions of the first to third flow control valves.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 내지 제 3 가스 공급 라인 중 적어도 하나의 유량이 사인파 형태로 변화되도록 상기 제 1 내지 제 3 유량 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
According to claim 6,
The control unit controls the first to third flow rate control valves so that the flow rate of at least one of the first to third gas supply lines changes in a sine wave.
하나 이상의 가스 공급 라인을 통하여 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 단계;
상기 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성 단계; 및
처리 공간 내부를 배기하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법으로,
상기 가스 공급 단계는 상기 가스 공급 라인 중 적어도 하나에서 상기 가스 공급 라인을 통하여 공정 가스를 공급하는 제 1 시간 동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 적은 유량을 공급하는 제 1 가스 공급 단계와 상기 평균 유량보다 많은 유량을 공급하는 제 2 가스 공급 단계를 포함하며,
상기 제 1 가스 공급 단계와 상기 제 2 가스 공급 단계는 번갈아 수행되는 기판 처리 방법.
A gas supply step of supplying process gas to the processing space through one or more gas supply lines;
A plasma forming step of forming plasma in the processing space; and
A substrate processing method comprising: exhausting the inside of the processing space,
The gas supply step includes a first gas supply step of supplying a flow rate less than the average flow rate for the first time during a first time for supplying the process gas through the gas supply line through at least one of the gas supply lines, and the average It includes a second gas supply step of supplying a flow rate greater than the flow rate,
A substrate processing method wherein the first gas supply step and the second gas supply step are performed alternately.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 가스 공급 단계 중 적어도 하나는 상기 공정 가스의 공급량이 연속적으로 변화되는 기판 처리 방법.
According to claim 10,
A substrate processing method in which at least one of the first and second gas supply steps continuously changes the supply amount of the process gas.
제 10 항에 있어서,
상기 가스 공급 단계에서 상기 제 1 시간 동안 공정 가스의 공급 유량은 주기적으로 변화되는 기판 처리 방법.
According to claim 10,
A substrate processing method in which the supply flow rate of the process gas is periodically changed during the first time in the gas supply step.
제 12 항에 있어서,
상기 가스 공급 단계에서 상기 유량의 조절은 상기 가스 공급 라인에 배치되는 유량 조절 밸브에 의해서 수행되며, 상기 공정 가스의 공급 유량은 사인파 형태로 변화되면서 공급되는 기판 처리 방법.
According to claim 12,
In the gas supply step, the flow rate is controlled by a flow rate control valve disposed in the gas supply line, and the supply flow rate of the process gas is supplied while changing in the form of a sine wave.
제 10 항에 있어서,
상기 가스 공급 단계에서 상기 제 1 시간 동안 최대 유량은 평균 유량의 1.5배이하이며, 최소 유량은 평균 유량의 0.5 배 이상인 기판 처리 방법.
According to claim 10,
A substrate processing method in which the maximum flow rate during the first time in the gas supply step is 1.5 times or less than the average flow rate, and the minimum flow rate is 0.5 times or more than the average flow rate.
제 14 항에 있어서,
상기 최대 유량과 상기 평균 유량의 차이는 상기 평균 유량과 상기 최소 유량의 차이와 동일하며,
상기 최대 유량과 상기 평균 유량의 차이는 1000sccm 이하인 기판 처리 방법.
According to claim 14,
The difference between the maximum flow rate and the average flow rate is equal to the difference between the average flow rate and the minimum flow rate,
A substrate processing method wherein the difference between the maximum flow rate and the average flow rate is 1000 sccm or less.
제 10 항에 있어서,
상기 가스 공급 단계는 상기 평균 유량보다 많은 유량을 공급하는 제 1 가스 공급 단계와 상기 평균 유량보다 적은 유량의 공급하는 제 2 가스 공급 단계를 포함하며,
시간에 따른 유량 그래프 상에서 상기 제 1 가스 공급 단계와 상기 제 2 가스 공급 단계는 상기 제 1 및 제 2 가스 공급 단계가 교차되는 지점을 중심으로 대칭되는 기판 처리 방법.
According to claim 10,
The gas supply step includes a first gas supply step of supplying a flow rate greater than the average flow rate and a second gas supply step of supplying a flow rate less than the average flow rate,
A substrate processing method in which the first gas supply step and the second gas supply step are symmetrical about a point where the first and second gas supply steps intersect on a flow rate graph over time.
제 10 항에 있어서,
상기 공정 가스는 에칭 가스를 포함하는 기판 처리 방법.
According to claim 10,
A substrate processing method wherein the process gas includes an etching gas.
제 13 항에 있어서,
상기 가스 공급 라인은 기판의 센터부로 가스를 제공하는 제 1 가스 공급 라인과 기판의 에지부로 가스를 제공하는 제 2 가스 공급 라인을 포함하며,
상기 가스 공급 단계에서, 상기 제 1 가스 공급 라인과 상기 2 가스 공급 라인은 서로 다른 사인파 형태로 공정 가스를 공급하는 기판 처리 방법.
According to claim 13,
The gas supply line includes a first gas supply line providing gas to the center portion of the substrate and a second gas supply line providing gas to an edge portion of the substrate,
In the gas supply step, the first gas supply line and the second gas supply line supply process gas in different sine wave forms.
내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성되는 챔버;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
상기 처리 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드를 포함하는 가스 공급부;
상기 가스 공급부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
상기 처리 공간에 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;
상기 가스 공급 유닛 및 상기 플라즈마 소스와 연결된 제어부 및
처리 공간을 배기시키는 배기부;를 포함하며,
상기 가스 공급 유닛은 가스 공급 라인과 상기 가스 공급 라인을 통하여 공듭되는 공정 가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 포함하며,
상기 가스 공급 라인은 상기 기판 상부에 배치되는 상기 샤워 헤드와 연결되며 상기 기판의 센터부로 공정 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 라인과 상기 기판의 에지로 공정 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 라인을 포함하며,
상기 유량 조절 밸브는 상기 제 1 가스 공급 라인에 배치되는 제 1 유량 조절 밸브와 상기 제 2 가스 공급 라인에 배치되는 제 2 유량 조절 밸브를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제 1 또는 상기 제 2 가스 공급 라인으로 공정 가스를 처리 공간으로 공급할 때, 제 1 시간동안 상기 제 1 시간 동안의 평균 유량보다 많은 유량의 공급과 상기 평균 유량보다 적은 유량의 공급을 주기적으로 번갈아 제공하도록 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
A chamber in which a processing space for processing a substrate is formed;
a substrate support unit supporting a substrate in the processing space;
a gas supply unit including a shower head that supplies process gas to the processing space;
a gas supply unit supplying gas to the gas supply unit;
a plasma source that generates plasma from a process gas supplied to the processing space;
A control unit connected to the gas supply unit and the plasma source, and
It includes an exhaust unit that exhausts the processing space,
The gas supply unit includes a gas supply line and a flow control valve that controls the flow rate of the process gas flowing through the gas supply line,
The gas supply line is connected to the shower head disposed on the upper portion of the substrate and includes a first gas supply line supplying a process gas to the center portion of the substrate and a second gas supply line supplying a process gas to an edge of the substrate. And
The flow control valve includes a first flow control valve disposed in the first gas supply line and a second flow control valve disposed in the second gas supply line,
When supplying process gas to the processing space through the first or second gas supply line, the control unit supplies a flow rate greater than the average flow rate during the first time and supplies a flow rate less than the average flow rate for a first time. A substrate processing device that controls the flow control valve to periodically alternately supply.
제 19 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 및 제 2 가스 공급 라인 중 적어도 하나의 유량이 사인파 형태로 변화되도록 상기 제 1 및 제 2 유량 조절 밸브를 제어하며,
상기 가스 공급 단계에서 상기 제 1 시간 동안 최대 유량은 평균 유량의 1.5배이하이며, 최소 유량은 평균 유량의 0.5 배 이상인 기판 처리 장치.
According to claim 19,
The control unit controls the first and second flow rate control valves so that the flow rate of at least one of the first and second gas supply lines changes in a sine wave form,
A substrate processing device in which the maximum flow rate during the first time in the gas supply step is 1.5 times or less than the average flow rate, and the minimum flow rate is 0.5 times or more than the average flow rate.
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