KR20240102071A - Method for processing substrates and apparatus for processing substrates therefor - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 기판 처리 방법은, 기판 지지부에 기판을 로딩하는 로딩 단계; 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하는 단위 증착 단계; 및 상기 박막을 증착한 기판을 언로딩하는 언로딩 단계;를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 박막 증착 단계; 및 상기 박막 증착 단계를 수행하기 전에 상기 가스 분사부에 음전압을 인가하고, 상기 기판 지지부에 양전압을 인가하여 상기 공정 가스의 잔류물 및 상기 공정 챔버의 내부에 증착된 박막에서 발생하는 불순물이 상기 가스 분사부 측으로 이동하도록 유도하고 상기 처리 공간에 퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴 단계를 포함할 수 있다.A substrate processing method according to an embodiment includes a loading step of loading a substrate onto a substrate supporter; A unit deposition step of depositing a thin film by spraying a process gas on the substrate; and an unloading step of unloading the substrate on which the thin film is deposited; a thin film deposition step of performing a unit cycle including at least one time; And before performing the thin film deposition step, a negative voltage is applied to the gas injection unit and a positive voltage is applied to the substrate support unit to remove residues of the process gas and impurities generated from the thin film deposited inside the process chamber. It may include an idle step of inducing movement toward the gas injection unit and purging the processing space by spraying a purge gas.
Description
본 발명은 기판 처리 방법 및 이를 위한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 박막을 증착한 다음 유휴 기간에 금속 이온이 정전척에 증착되지 않도록 하여 척킹력 감소와 공정 불량 발생을 저감시킬 수 있는 기판 처리 방법과 이를 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus therefor, and includes a substrate processing method that can reduce chucking force and occurrence of process defects by preventing metal ions from being deposited on an electrostatic chuck during an idle period after depositing a thin film, and It relates to a substrate processing device for this purpose.
반도체 소자는, 기판 표면에 박막을 형성하는 증착공정, 기판 표면에 형성된 박막을 식각하는 식각공정 등의 단위 공정을 통해 제조된다. 상기 반도체 소자는, 회로패턴 등의 형성을 위하여 기판 표면에 금속 박막이 형성될 수 있으며, CVD, PVD 등 다양한 반도체 공정에 의하여 형성될 수 있다.Semiconductor devices are manufactured through unit processes such as a deposition process to form a thin film on the surface of a substrate and an etching process to etch the thin film formed on the surface of the substrate. The semiconductor device may have a metal thin film formed on the surface of the substrate to form a circuit pattern, etc., and may be formed through various semiconductor processes such as CVD and PVD.
특히, 기판 표면에 금속 박막을 형성하는 증착공정은, 다양한 공정에 의하여 수행될 수 있으며, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버 내에서 정전척을 이루는 서셉터 상에 안착된 상태에서 금속 전구체를 포함하는 공정가스를 샤워헤드를 통하여 분사하여 수행될 수 있다.In particular, the deposition process of forming a metal thin film on the surface of a substrate can be performed by various processes and includes a metal precursor while seated on a susceptor forming an electrostatic chuck within a process chamber forming a sealed processing space. This can be performed by spraying the process gas through a shower head.
한편 기존에는 기판 처리 장치를 이용해 금속 박막을 증착하는 공정을 1회 이상 수행한 다음 기판을 외부로 반출한 상태에서 퍼지 등 유휴 공정, 즉 아이들 공정(Idle Process)이 수행될 수 있다. 상기와 같은 유휴 공정의 수행하는 경우 정전척의 상면이 노출된 상태에 놓이게 되며, 기판의 외부 반출 이후 샤워헤드의 가열상태, 공정챔버 내에의 공정가스의 잔류, 정전척의 상면과 공정 챔버 내부에 증착된 막질에서 발생되는 금속 이온에 의해 정전척 상면에 기판이 안착되는 영역에 불순물이 증착될 수 있으며, 이로 인해, 증착 공정의 균일성을 훼손하거나 척킹력을 감소시켜 공정 불량을 야기하거나 정전척의 수명을 단축시킬 수 있다는 문제가 있어, 기존에는 금속 공정을 수행한 다음 휴지기를 진행하는 경우 척킹력 감소를 방지하기 위해 정전척의 상부에 커버 웨이퍼를 필수적으로 설치하도록 하고 있으며, 추가로 금소 박막을 증착하기 위해서는 설치한 커버 웨이퍼를 제거한 다음 증착 공정을 수행하도록 하고 있다. Meanwhile, conventionally, the process of depositing a metal thin film using a substrate processing device may be performed one or more times, and then an idle process such as purge, or idle process, may be performed while the substrate is taken out. When performing the above idle process, the top surface of the electrostatic chuck is exposed, and after the substrate is taken out, the heating state of the shower head, the remaining process gas in the process chamber, and the deposited material on the top surface of the electrostatic chuck and inside the process chamber. Impurities may be deposited in the area where the substrate is seated on the top surface of the electrostatic chuck due to metal ions generated from the film, which may damage the uniformity of the deposition process or reduce the chucking force, causing process defects or shortening the life of the electrostatic chuck. There is a problem that it may be shortened, so in the past, when performing a rest period after performing a metal process, a cover wafer must be installed on the top of the electrostatic chuck to prevent a decrease in chucking force, and in order to deposit an additional metal thin film, a cover wafer must be installed on the top of the electrostatic chuck. The deposition process is performed after removing the installed cover wafer.
하지만, 상기와 같은 기존의 공정은 커버 웨이퍼 설치 및 제거를 위해 소요되는 시간이 길어 생산성이 저하되고, 공정 챔버의 내부 환경을 일정하게 유지시키기 어려우며, 커버 웨이퍼 보관을 위한 추가적인 공간을 요구함에 따라 기판 처리 장치의 구성이 복잡해지고 대면적화된다는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.However, the existing process as described above requires a long time to install and remove the cover wafer, which reduces productivity, makes it difficult to maintain a constant internal environment of the process chamber, and requires additional space to store the cover wafer. There is a problem that the configuration of processing devices is becoming more complex and larger, so research is needed on ways to complement this.
일 실시예에 따르면, 박막 증착 후 커버 웨이퍼를 활용하지 않는 경우에도 유휴 공정에서 금속 이온의 정전척으로의 증착을 방지할 수 있어 척킹력 저하와 공정 불량 발생을 방지할 수 있는 기판 처리 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.According to one embodiment, the present invention relates to a substrate processing method that can prevent deposition of metal ions onto an electrostatic chuck in an idle process even when a cover wafer is not used after thin film deposition, thereby preventing a decrease in chucking force and occurrence of process defects. The goal is to provide technical content.
또한, 유휴 공정 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.In addition, the aim is to provide technical details regarding a substrate processing method that can improve productivity by shortening idle process time.
실시예에 따른 기판 처리 방법은, 기판을 처리하기 위한 처리공간이 형성된 공정 챔버, 상기 공정챔버의 상부에 형성되어 상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스 분사부, 상기 처리 공간 내부에서 상기 가스 분사부와 대향되는 위치에 설치되는 기판 지지부 상기 가스 분사부에 DC 전력을 인가하는 상부 DC 전원부 및 상기 기판 지지부에 DC 전력을 인가하는 하부 DC 전원부를 포함하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판 지지부에 기판을 로딩하는 로딩 단계; 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하는 단위 증착 단계; 및 상기 박막을 증착한 기판을 언로딩하는 언로딩 단계;를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 박막 증착 단계;와, 신규로 상기 박막 증착 단계를 수행하기 전에 상기 가스 분사부에 음전압을 인가하고, 상기 기판 지지부에 양전압을 인가하여 상기 공정 가스의 잔류물 및 상기 공정 챔버의 내부에 증착된 박막에서 발생하는 불순물이 상기 가스 분사부 측으로 이동하도록 유도하고 상기 처리 공간에 퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴 단계를 포함할 수 있다. A substrate processing method according to an embodiment includes a process chamber in which a processing space for processing a substrate is formed, a gas injection unit formed on an upper part of the process chamber to inject gas into the processing space, and the gas injection unit inside the processing space. A substrate processing method of a substrate processing apparatus including an upper DC power supply unit for applying DC power to the gas injection unit and a lower DC power supply unit for applying DC power to the substrate support unit, wherein the substrate support unit is installed at a position opposite to the substrate support unit. A loading step of loading the substrate onto the support unit; A unit deposition step of depositing a thin film by spraying a process gas on the substrate; and an unloading step of unloading the substrate on which the thin film is deposited; a thin film deposition step of performing a unit cycle including at least one time; and, before performing the thin film deposition step anew, applying a negative voltage to the gas injection unit. is applied, and a positive voltage is applied to the substrate support to induce residues of the process gas and impurities generated from the thin film deposited inside the process chamber to move toward the gas injection unit, and to apply a purge gas to the processing space. It may include an idle step of purging by spraying.
일 실시예에 따르면, 상기 단위 증착 단계는, 상기 기판 지지부에 음전압을 인가하여 수행할 수 있으며, 상기 가스 분사부에 RF 전원을 인가하고 플라즈마를 형성한 상태에서 상기 공정 가스를 분사하여 박막을 증착할 수 있다.According to one embodiment, the unit deposition step may be performed by applying a negative voltage to the substrate support portion, and applying RF power to the gas spray portion and spraying the process gas while forming plasma to form a thin film. can be deposited.
일 실시예에 따르면, 상기 유휴 단계는, 상기 처리 공간의 압력을 최소화하기 위해서 상기 공정 챔버의 배기를 최대화한 상태에서 수행하며, 상기 처리 공간의 압력이 0.01 Torr 미만이 유지되도록 한 상태에서 수행할 수 있다. According to one embodiment, the idle step is performed while the exhaust of the process chamber is maximized to minimize the pressure of the processing space, and the pressure of the processing space is maintained below 0.01 Torr. You can.
일 실시예에 따르면, 상기 유휴 단계는, 상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부를 미리 설정된 거리만큼 이격시켜 상기 처리 공간 내부에 플라즈마가 형성되지 않도록 유지시킨 상태에서 수행할 수 있으며, 파센 곡선에 근거하여 퍼지가스의 종류, 공정 압력, 상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부의 이격 거리와 상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부에 인가되는 전압 중 적어도 어느 하나를 조절하여 수행할 수 있다.According to one embodiment, the idle step may be performed in a state in which the gas injection unit and the substrate support are separated by a preset distance to prevent plasma from being formed inside the processing space, based on the Paschen curve. This can be performed by adjusting at least one of the type of purge gas, the process pressure, the separation distance between the gas injection unit and the substrate support unit, and the voltage applied to the gas injection unit and the substrate support unit.
한편, 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하기 위한 처리공간이 내부에 형성된 공정 챔버; 상기 공정챔버의 상부에 형성되어 상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스 분사부; 상기 처리 공간 내부에서 상기 가스 분사부와 대향되는 위치에 설치되는 기판 지지부; 상기 가스 분사부에 DC 전력을 인가하는 상부 DC 전원부; 상기 기판 지지부에 각각 DC 전력을 인가하는 하부 DC 전원부; 및 상기 기판 지지부, 상기 상부 DC 전원부 및 상기 하부 DC 전원부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 기판을 로딩하는 로딩 단계; 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하는 단위 증착 단계; 및 상기 박막을 증착한 기판을 언로딩하는 언로딩 단계;를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 박막 증착 단계를 수행한 다음, 상기 박막 증착 단계를 수행하기 전에 유휴 단계를 수행하며, 상기 유휴 단계에서 상기 가스 분사부에 음전압을 인가하고, 상기 기판 지지부에 양전압을 인가하여 상기 공정 가스의 잔류물 및 상기 공정 챔버의 내부에 증착된 박막에서 발생하는 불순물이 상기 가스 분사부 측으로 이동하도록 유도하고 상기 처리 공간에 퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a substrate processing apparatus according to an embodiment includes a process chamber having a processing space therein for processing a substrate; a gas injection unit formed at an upper portion of the process chamber to spray gas into the processing space; a substrate support unit installed at a position opposite to the gas injection unit within the processing space; an upper DC power supply unit that applies DC power to the gas injection unit; a lower DC power supply unit that applies DC power to each of the substrate supports; and a control unit that controls driving of the substrate support unit, the upper DC power supply unit, and the lower DC power supply unit, wherein the control unit includes a loading step of loading a substrate onto the substrate support unit. A unit deposition step of depositing a thin film by spraying a process gas on the substrate; And an unloading step of unloading the substrate on which the thin film is deposited; performing a thin film deposition step of performing at least one unit cycle including, and then performing an idle step before performing the thin film deposition step, In the idle phase, a negative voltage is applied to the gas injection unit and a positive voltage is applied to the substrate support unit, so that residues of the process gas and impurities generated from the thin film deposited inside the process chamber move toward the gas injection unit. It is characterized by inducing purge and spraying a purge gas into the processing space.
실시예에 따른 기판 처리 방법은, 박막을 증착한 다음 진행하는 유휴 공정에서 상부 전극인 가스 분사부와 하부 전극인 기판 지지부에 각각 DC 전력을 인가하여 두 개의 평행한 전극 사이에 전기장을 형성하도록 하는 방법을 통해 전기장의 방향으로 금속 이온이 이동되도록 유도함에 따라 커버 웨이퍼가 없는 상태에서 유휴 공정을 진행하는 경우에도 정전척에 불순물이 증착되지 않도록 하여 척킹력 저하, 공정 불량과 정전척 수명 단축을 방지할 수 있다.The substrate processing method according to the embodiment involves applying DC power to the gas injection portion, which is the upper electrode, and the substrate support portion, which is the lower electrode, in the idle process that is performed after depositing the thin film, thereby forming an electric field between the two parallel electrodes. By inducing metal ions to move in the direction of the electric field through this method, impurities are not deposited on the electrostatic chuck even when the idle process is performed without a cover wafer, thereby preventing a decrease in chucking force, process defects, and shortened electrostatic chuck lifespan. can do.
도 1은 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위해서, 파센 법칙에 근거하여 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스, 압력, 전극간 거리 및 전압을 활용하여 플라즈마가 발생하는 영역과, 발생하지 않는 영역을 표시하는 그래프이다.
도 3은 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 구성도이다.1 is a process diagram showing a substrate processing method according to an embodiment.
2 illustrates a substrate processing method according to an embodiment, based on Paschen's law, helium (He), neon (Ne), argon (Ar), hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) gases, pressure, This is a graph that displays areas where plasma occurs and areas where plasma does not occur, using the distance and voltage between electrodes.
Figure 3 is a configuration diagram showing a substrate processing device according to an embodiment.
본 명세서에서 유휴 공정, 즉 아이들 공정(Idle Process)은 기판 처리를 위한 단위 공정을 진행하지 않고 대기하는 상태, 진행 중이던 증착 공정을 완료한 상태에서 다음 증착 공정을 시작하기 전까지 공정 챔버 내 증착 가능한 환경을 유지조건에서 대기하는 상태를 의미하는 것이다. 일례로, 100개의 기판 상에 박막을 증착하는 것을 목표로 증착 공정을 수행하는 과정 중 50개의 기판 상에 박막을 증착하고 대기하는 상태이거나, 세척 완료 후 공정 시작 전 대기하는 상태를 의미하는 것일 수 있다. 또는 단일 기판 박막 증착 완료 후 웨이퍼를 스왑하기 위한 과정에 있어서 공정 챔버 내에 기판이 존재하지 않는 경우를 의미한다.In this specification, an idle process, i.e., an idle process, is a state in which a unit process for processing a substrate is not performed and is waiting, and an environment in which deposition is possible in a process chamber before starting the next deposition process after completing the deposition process in progress. This means a state of waiting under maintenance conditions. For example, this may mean depositing a thin film on 50 substrates and waiting during a deposition process with the goal of depositing a thin film on 100 substrates, or waiting after cleaning is completed before starting the process. there is. Alternatively, it refers to a case where there is no substrate in the process chamber during the process of swapping the wafer after completing the deposition of a single substrate thin film.
도 1은 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 공정도이다.1 is a process diagram showing a substrate processing method according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 박막 증착 단계(S100); 및 유휴 단계(S200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the substrate processing method according to the embodiment includes a thin film deposition step (S100); and an idle step (S200).
실시예에 따른 기판 처리 방법은, 기판(S)을 처리하기 위한 처리공간이 내부에 형성된 공정 챔버(100), 상기 공정챔버(100)의 상부에 형성되어 상기 처리공간으로 가스를 분사하는 가스 분사부(200), 상기 처리 공간 내부에서 상기 가스 분사부(200)와 대향되는 위치에 설치되는 기판 지지부(300), 상기 가스 분사부(200) 및 기판 지지부(300)에 각각 DC 전력을 인가하는 상부 DC 전원부(400) 및 하부 DC 전원부(500)를 포함하는 기판 처리 장치(10)를 이용해 수행할 수 있다. The substrate processing method according to the embodiment includes a process chamber 100 formed inside a processing space for processing a substrate S, and a gas spray formed on an upper part of the process chamber 100 to spray gas into the processing space. Applying DC power to the yarn part 200, the substrate support part 300 installed at a position opposite to the gas injection part 200 inside the processing space, the gas injection part 200, and the substrate support part 300, respectively. It can be performed using the substrate processing apparatus 10 including the upper DC power supply unit 400 and the lower DC power supply unit 500.
먼저, 상기 박막 증착 단계(S100)에서는 기판 상에 박막을 증착하도록 한다. 이를 위해, 상기 박막 증착 단계(S100)는 로딩 단계(S110), 단위 증착 단계(S130) 및 언로딩 단계(S150)를 포함할 수 있다.First, in the thin film deposition step (S100), a thin film is deposited on the substrate. To this end, the thin film deposition step (S100) may include a loading step (S110), a unit deposition step (S130), and an unloading step (S150).
상기 로딩 단계(S110)에서는 기판(S) 상에 박막을 증착하기 위해서 상기 기판 지지부(300)에 기판(S)을 로딩한다. 본 단계에서는, 기판 처리 장치의 구성 및 기판 이송 방법에 따라 다양한 방법으로 수행될 수 있다.In the loading step (S110), the substrate S is loaded onto the substrate support 300 in order to deposit a thin film on the substrate S. This step can be performed in various ways depending on the configuration of the substrate processing device and the substrate transport method.
다음, 상기 단위 증착 단계(S130)에서는, 기판 지지부(300)에 로딩된 기판(S)의 상부에 공정 가스를 분사하여 상기 기판(S) 상에 박막을 증착하도록 한다. 본 단계에서는, 박막과 공정의 종류 및 조건에 따라 다양한 방법으로 박막을 증착할 수 있다. 본 단계에서는, 원자층 증착법(ALD), 플라즈마 강화 원자층 증착법(PEALD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착법(PECVD) 등과 같은 다양한 공정을 통해 수행할 수 있다. Next, in the unit deposition step (S130), a process gas is sprayed onto the substrate S loaded on the substrate support 300 to deposit a thin film on the substrate S. In this step, the thin film can be deposited using various methods depending on the type and conditions of the thin film and process. This step can be performed through various processes such as atomic layer deposition (ALD), plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD), and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
본 단계에서는, 상기 기판 지지부(300)에 음전압을 인가하여 기판 지지부(300)의 상부에 기판을 척킹한 상태에서 박막을 증착하도록 구성할 수 있다.In this step, a negative voltage can be applied to the substrate supporter 300 to deposit a thin film while the substrate is churned on top of the substrate supporter 300.
또한, 본 단계에서는, 상기 가스 분사부(200)에 RF 전원을 인가하고 플라즈마를 형성한 상태에서 상기 공정 가스를 분사하여 상기 기판 상에 박막을 증착하도록 구성할 수 있다.Additionally, in this step, RF power may be applied to the gas injection unit 200 and the process gas may be sprayed while forming plasma to deposit a thin film on the substrate.
아울러, 본 단계에서는, 금속 전구체를 포함하는 공정 가스를 공급하여 금속 박막을 증착할 수 있다. 상기 금속 박막은 티타늄 박막, 텅스텐 박막 등과 같이 금속만을 포함하는 박막일 수 있으나 이에 제한받지 않으며, 티타늄 질화막, 티타늄 산화막, 텅스텐 질화막, 텅스텐 산화막 등과 같이 금속을 포함하는 박막을 의미하는 것일 수 있다. 특히, 상기 금속 박막은 티타늄 박막일 수 있다.In addition, in this step, a metal thin film can be deposited by supplying a process gas containing a metal precursor. The metal thin film may be a thin film containing only metal, such as a titanium thin film or a tungsten thin film, but is not limited thereto, and may refer to a thin film containing metal such as a titanium nitride film, a titanium oxide film, a tungsten nitride film, or a tungsten oxide film. In particular, the metal thin film may be a titanium thin film.
상기 언로딩 단계(S150)에서는, 기판(S) 상에 박막을 증착한 다음 박막을 증착한 기판(S)을 기판 지지부(300)에서 제거하여 회수하도록 한다.In the unloading step (S150), a thin film is deposited on the substrate (S), and then the substrate (S) on which the thin film has been deposited is removed from the substrate support unit (300) and recovered.
상기 박막 증착 단계(S100)는 상기와 같은 로딩 단계(S110); 단위 증착 단계(S130); 및 언로딩 단계(S150)를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하도록 한 다음 후술할 유효 단계를 수행하도록 구성할 수 있다. The thin film deposition step (S100) includes the loading step (S110) as described above; Unit deposition step (S130); And the unit cycle including the unloading step (S150) may be performed at least once, and then the effective step to be described later may be performed.
상기 유휴 단계(S200)는 신규 박막 증착 단계를 수행하기 전에 공정 챔버 내부에 잔존하는 공정 가스 잔류물 제거할 수 있으며, 퍼지가스를 공정 챔버(100)의 처리 공간에 분사하여 수행할 수 있다. The idle step (S200) can remove process gas residues remaining inside the process chamber before performing the new thin film deposition step, and can be performed by spraying a purge gas into the processing space of the process chamber 100.
또한, 본 단계에서는, 공정 가스 잔류물과 공정 챔버(100)의 내부에 증착된 박막으로부터 발생된 금속 이온이 기판 지지부(300)에 증착되는 것을 방지할 수 있다.Additionally, in this step, process gas residues and metal ions generated from the thin film deposited inside the process chamber 100 can be prevented from being deposited on the substrate support part 300.
이를 위해, 본 단계에서는, 상기 가스 분사부(200)에 음전압을 인가하고, 상기 기판 지지부(300)에 양전압을 인가하여 상기 공정 가스의 잔류물 및 상기 공정 챔버(100)의 내부에 증착된 박막에서 발생하는 금속 이온 및 불순물이 상기 가스 분사부(200) 측으로 이동하도록 유도하고 상기 처리 공간에 퍼지가스를 분사하여 퍼지하도록 구성할 수 있다. To this end, in this step, a negative voltage is applied to the gas injection unit 200 and a positive voltage is applied to the substrate support unit 300 to deposit the residue of the process gas and the inside of the process chamber 100. Metal ions and impurities generated from the thin film may be induced to move toward the gas injection unit 200 and purged by spraying a purge gas into the processing space.
상기와 같이 가스 분사부(200)에 음전압을 인가하고, 기판 지지부(300)에 양전압을 인가할 경우 두 개의 평행한 전극 사이에 전기장이 형성되고, 양전압을 형성하는 전극에서 음전압을 형성하는 전극으로 전기장의 방향이 지향되며, 양전하를 띄는 금속 이온은 가스 분사부(200)측으로 이동하도록 유도됨에 따라 커버 웨이퍼가 없는 상태에서 유휴 공정을 진행하는 경우에도 기판 지지부(300)에 불순물이 증착되지 않도록 한다. When a negative voltage is applied to the gas injection unit 200 and a positive voltage is applied to the substrate support unit 300 as described above, an electric field is formed between two parallel electrodes, and a negative voltage is generated from the electrode forming the positive voltage. The direction of the electric field is directed to the forming electrode, and the positively charged metal ions are induced to move toward the gas injection unit 200, so that impurities are not present in the substrate support unit 300 even when the idle process is performed without a cover wafer. Avoid deposition.
이때, 상기 기판 지지부(300)는 정전척일 수 있으며, 이와 같은 본 단계를 통해 정전척의 척킹력 저하와 척킹력 저하에 의한 공정 불량과 정전척 수명 단축을 방지할 수 있다. At this time, the substrate support part 300 may be an electrostatic chuck, and through this step, it is possible to prevent a decrease in the chucking force of the electrostatic chuck, process defects due to a decrease in the chucking force, and a shortened lifespan of the electrostatic chuck.
또한, 본 단계에서는, 유휴 단계를 수행하는 동안 DC 플라즈마가 발생하지 않도록 처리 공간의 압력을 최소화하도로 구성할 수 있으며, 이를 위해, 상기 공정 챔버의 배기를 최대화한 상태에서 수행할 수 있다. 특히, 본 단계에서는, 상기 공정 챔버의 압력이 0.01 Torr 미만이 유지되도록 한 상태에서 유휴 단계를 수행하도록 구성할 수 있다. Additionally, this step can be configured to minimize the pressure in the processing space so that DC plasma is not generated during the idle step, and for this purpose, it can be performed with the exhaust of the process chamber maximized. In particular, in this step, the idle step may be performed while the pressure of the process chamber is maintained below 0.01 Torr.
또한, 본 단계에서는, 하부 전극 역할을 하는 기판 지지부(300)와 상부 전극 역할을 하는 가스 분사부(200)가 미리 설정된 거리 만틈 이격된 상태에서 기판 지지부(300)와 가스 분사부(200)에 각각 DC 전력을 인가하여 기판 지지부(300)에서 가스 분사부(200)측으로 전기장이 발생도록 함에 따라 가스 분사부(200)측으로 금속 이온이 유도되도록 함에 따라 기판 지지부(300)의 상부에 금속 이온의 증착을 방지할 수 있다. In addition, in this step, the substrate support 300, which serves as a lower electrode, and the gas injection unit 200, which serves as an upper electrode, are spaced apart from each other by a preset distance. As DC power is applied to generate an electric field from the substrate support unit 300 to the gas injection unit 200, metal ions are induced toward the gas injection unit 200, thereby causing metal ions to form on the upper part of the substrate support unit 300. Deposition can be prevented.
이때, 상기 가스 분사부(200)와 기판 지지부(300)의 이격거리가 긴 경우 전기장의 세기가 감소하며, 가스 분사부(200)와 기판 지지부(300)의 이격거리가 너무 가까운 경우 전자가 가속되어 플라즈마 발생할 수 있으므로, 플라즈마가 발생되지 않는 범위의 거리만큼 기판 지지부(300)와 가스 분사부(200)의 이격 거리를 유지하도록 한다. 만약, 전자 가속에 의해 플라즈마가 발생하는 경우 가속된 전자에 의해 가스 분사부(200)의 표면에 금속 이온이 증착되어 형성된 막질로부터 금속 이온이 스퍼터링되어 금속 이온 불순물이 발생하며, 발생한 금속 이온 불순물은 기판 지지부(300)의 표면에 증착되어 척킹력이 저하될 우려가 있다. At this time, if the separation distance between the gas injection unit 200 and the substrate support unit 300 is long, the intensity of the electric field decreases, and if the separation distance between the gas injection unit 200 and the substrate support unit 300 is too close, the electrons accelerate. Since plasma may be generated, the separation distance between the substrate supporter 300 and the gas injection unit 200 should be maintained within a range where plasma is not generated. If plasma is generated by electron acceleration, metal ions are sputtered from the film formed by depositing metal ions on the surface of the gas injection unit 200 by the accelerated electrons, and metal ion impurities are generated. There is a risk that chucking force may be reduced due to deposition on the surface of the substrate support 300.
도 2는 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위해서, 파센 법칙에 근거하여 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 수소(H2) 및 질소(N2) 가스, 압력, 전극간 거리 및 전압을 활용하여 플라즈마가 발생하는 영역과, 발생하지 않는 영역을 표시하는 그래프이다.2 illustrates a substrate processing method according to an embodiment, based on Paschen's law, helium (He), neon (Ne), argon (Ar), hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) gases, pressure, This is a graph that displays areas where plasma occurs and areas where plasma does not occur, using the distance and voltage between electrodes.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 기판 처리 방법은 파센 법칙(Paschen's law)에 근거하여 유휴 단계를 수행할 수 있다. Referring to FIG. 2, the substrate processing method according to the embodiment may perform an idle step based on Paschen's law.
상기 파센 법칙은 플라즈마를 발생시키기 위해, 전기장과 압력, 가스의 종류마다 플라즈마 개시 전압 간의 관계를 나타낸 것으로, 하기 식 1로 표시될 수 있다. 단, 하기 식 1에서 V는 플라즈마가 시작할 때 필요한 플라즈마 개시 전압, P는 기체의 압력, d는 전극 사이의 거리를 의미하는 것이다. The Paschen law represents the relationship between the electric field, pressure, and plasma start voltage for each type of gas to generate plasma, and can be expressed as Equation 1 below. However, in Equation 1 below, V refers to the plasma starting voltage required when plasma starts, P refers to the pressure of the gas, and d refers to the distance between electrodes.
[식 1][Equation 1]
V = PdV = Pd
상기 파센 법칙에 근거하면, 전극간 거리(d)가 일정할 때 압력 P가 감소되면 가속된 전자가 기체화 충돌할 수 있는 확률이 저하되어 이온화가 유도되지 않아 플라즈마 발생이 어렵다. 또한, 전극간 거리(d)가 너무 멀 경우 전기장의 세기가 감소하여 전자나 이온을 가속시킬 수 있는 힘이 줄어들며, 이온화되는 경우에도 이온 들이 전극으로 유입되는 수가 감소하기 때문에 더 높은 에너지를 갖는 전압이 필요하다. 즉, 플라즈마가 발생된다면 스퍼터링될 가능성이 있으므로, 플라즈마가 발생하지 않는 압력과 전극간 거리가 유지되는 경우에만 플라즈마 발생없이 유휴 공정을 수행할 수 있다. Based on Paschen's law, when the distance (d) between electrodes is constant and the pressure P is reduced, the probability that accelerated electrons can collide with gases decreases and ionization is not induced, making it difficult to generate plasma. In addition, if the distance (d) between electrodes is too far, the strength of the electric field decreases, reducing the power to accelerate electrons or ions, and even when ionized, the number of ions flowing into the electrode decreases, resulting in a voltage with higher energy. This is needed. That is, since there is a possibility of sputtering if plasma is generated, an idle process can be performed without generating plasma only when the pressure and distance between electrodes that do not generate plasma are maintained.
상기와 같은 파센 법칙에 따르면, 플라즈마 발생을 조절하는 가장 우세한 인자는 압력이므로, 공정 챔버의 내부 압력을 최대 배기를 통해 최소화하여 플라즈마가 발생되지 않도록 하는 것이 유리하다.According to Paschen's law as described above, the most dominant factor controlling plasma generation is pressure, so it is advantageous to prevent plasma from being generated by minimizing the internal pressure of the process chamber through maximum exhaust.
이에 따라, 유휴 단계(S200)에서는, 상기 파센 곡선에 근거하여 퍼지가스의 종류, 공정 압력, 상기 가스 분사부(200) 및 상기 기판 지지부(300)의 이격 거리와 상기 가스 분사부(200) 및 상기 기판 지지부(300)에 인가되는 전압을 조절하여 수행할 수 있다. Accordingly, in the idle step (S200), based on the Paschen curve, the type of purge gas, the process pressure, the separation distance between the gas injection unit 200 and the substrate support unit 300, and the gas injection unit 200 and This can be performed by adjusting the voltage applied to the substrate support 300.
상기한 바와 같은 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 박막을 증착한 다음 진행하는 유휴 공정에서 상부 전극인 가스 분사부와 하부 전극인 기판 지지부에 각각 DC 전력을 인가하여 두 개의 평행한 전극 사이에 전기장을 형성하도록 하는 방법을 통해 전기장의 방향으로 금속 이온이 이동되도록 유도함에 따라 커버 웨이퍼가 없는 상태에서 유휴 공정을 진행하는 경우에도 정전척에 불순물이 증착되지 않도록 하여 척킹력 저하, 공정 불량과 정전척 수명 단축을 방지할 수 있다. The substrate processing method according to the above-described embodiment applies DC power to the gas injection portion, which is the upper electrode, and the substrate support portion, which is the lower electrode, in the idle process performed after depositing the thin film, thereby creating an electric field between the two parallel electrodes. By inducing metal ions to move in the direction of the electric field through a method that forms a Shortening of lifespan can be prevented.
한편, 도 3은 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 구성도이다.Meanwhile, Figure 3 is a configuration diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 공정 챔버(100), 가스 분사부(200), 기판 지지부(300), 상부 DC 전원부(400), 하부 DC 전원부(500), 플라즈마 전원부(600), 바이어스 키트부(700) 및 제어부(800)를 포함하는 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, the substrate processing apparatus according to the embodiment includes a process chamber 100, a gas injection unit 200, a substrate support unit 300, an upper DC power supply unit 400, a lower DC power supply unit 500, and a plasma power supply unit. It may have a structure including 600, a bias kit unit 700, and a control unit 800.
상기 공정 챔버(100)는, 기판(S)을 처리하기 위한 처리공간이 내부에 형성되고, 처리 공간의 기밀을 유지하도록 구성되며, 처리 공간 내 공정 가스를 배출하고 처리 공간 내 진공도를 조절하도록 배기 포트(미도시)를 통해서 진공 챔버에 연결될 수 있다. 공정 챔버는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 일례로, 처리 공간을 한정하는 측벽부와 측벽부 상단에 서로 탈착가능하게 결합하는 덮개부를 포함할 수 있다. 상기 공정 챔버(100)는 기판(S)의 도입 및 제거를 위해 일측에 적어도 하나의 게이트(미도시)가 형성된 구조를 가질 수 있다. The process chamber 100 has a processing space for processing the substrate S formed therein, is configured to maintain airtightness of the processing space, and exhausts process gas in the processing space to adjust the vacuum level in the processing space. It can be connected to the vacuum chamber through a port (not shown). Process chambers can be provided in various shapes. For example, it may include a side wall that defines the processing space and a cover that is detachably coupled to the top of the side wall. The process chamber 100 may have a structure in which at least one gate (not shown) is formed on one side for introduction and removal of the substrate S.
상기 가스 분사부(200)는, 공정 챔버(100)의 외부로부터 공급된 공정 가스를 처리 공간으로 공급하도록 공정 챔버(100)에 설치될 수 있다. 상기 가스 분사부(200)는 기판 지지부(300) 상에 안착된 기판(S)에 공정 가스를 분사하도록 공정 챔버(100)의 상부에 기판 지지부(300)에 대항되게 설치될 수 있다. 상기 가스 분사부(200)는 외부로부터 공정 가스를 공급받기 위해 상측 또는 측부에 형성된 적어도 하나의 유입홀과, 기판(S) 상에 공정 가스를 분사하기 위해서 기판(S)을 바라보는 하방으로 형성된 복수의 분사홀들을 포함할 수 있다.The gas injection unit 200 may be installed in the process chamber 100 to supply process gas supplied from outside the process chamber 100 to the processing space. The gas injection unit 200 may be installed at the upper part of the process chamber 100 against the substrate support 300 to spray process gas onto the substrate S seated on the substrate support 300 . The gas injection unit 200 has at least one inlet hole formed on the top or side to receive process gas from the outside, and is formed downward facing the substrate S to spray the process gas on the substrate S. It may include a plurality of injection holes.
일례로, 가스 분사부(200)는 샤워 헤드(shower head) 형태, 노즐(nozzle) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 가스 분사부(200)가 샤워 헤드 형태인 경우, 가스 분사부(200)는 공정 챔버(100)의 상부를 덮는 형태로 공정 챔버(100)에 결합될 수도 있다. 일례로, 가스 분사부(200)가 공정 챔버(100)의 덮개 형태로 측벽부에 결합될 수 있다.For example, the gas injection unit 200 may have various shapes, such as a shower head shape or a nozzle shape. When the gas injection unit 200 is in the form of a shower head, the gas injection unit 200 may be coupled to the process chamber 100 in a form that covers the upper part of the process chamber 100. For example, the gas injection unit 200 may be coupled to the side wall of the process chamber 100 in the form of a cover.
상기 가스 분사부(200)는 상부 DC 전원부(400)와 전기적으로 DC 전력이 공급될 수 있다. The gas injection unit 200 may be electrically supplied with DC power to the upper DC power unit 400.
상기 기판 지지부(300)는 상기 가스 분사부(200)에 대향되게 공정 챔버(100)에 설치되며, 그 상면에 기판(S)이 안착될 수 있다. 상기 기판 지지부(300)는 정전척일 수 있으며, 정전기력을 인가하여 기판을 상부에 고정 및 탈착시킬 수 있는 정전척 전극(310)을 포함할 수 있다. 상기 정전척 전극(310)은 상기 정전척 전극(310)에 DC 전력을 공급할 수 있도록 하부 DC 전원부(500)와 연결되는 구조를 가질 수 있다. The substrate support 300 is installed in the process chamber 100 to face the gas injection unit 200, and the substrate S can be seated on its upper surface. The substrate supporter 300 may be an electrostatic chuck and may include an electrostatic chuck electrode 310 capable of fixing and detaching the substrate on top by applying electrostatic force. The electrostatic chuck electrode 310 may have a structure connected to the lower DC power supply unit 500 to supply DC power to the electrostatic chuck electrode 310.
상기 가스 분사부(300)는 공정 가스와 함께 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 상기 퍼지가스는 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스 등과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 상기 가스 분사부(300)는 가스 공급부(미도시)와 연결되어 공정 가스와 불활성 가스를 각각 공급할 수 있다.The gas injection unit 300 may supply purge gas along with the process gas. The purge gas may include an inert gas such as argon gas, nitrogen gas, or helium gas. The gas injection unit 300 is connected to a gas supply unit (not shown) to supply process gas and inert gas, respectively.
상기 기판 지지부(300)의 형상은 대체로 기판(S)의 모양에 대응되나 이에 한정되지 않고 기판(S)을 안정적으로 안착시킬 수 있도록 기판(S)보다 크게 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 일례로, 기판 지지부(300)은 승하강이 가능하도록 외부 모터(미도시)에 연결될 수 있으며, 이 경우 기밀 유지를 위하여 벨로우즈관(미도시)이 연결될 수도 있다. The shape of the substrate support 300 generally corresponds to the shape of the substrate S, but is not limited to this and may be provided in various shapes larger than the substrate S so as to stably seat the substrate S. For example, the substrate support part 300 may be connected to an external motor (not shown) to enable raising and lowering, and in this case, a bellows pipe (not shown) may be connected to maintain airtightness.
상기 기판 지지부(300)는 기판을 가열하기 위한 히터(330)가 설치될 수 있다. 상기 히터(330)는 기판처리 수행을 위하여 기판의 가열을 요하는 경우 설치되는 구성으로서 다양한 패턴으로 설치될 수 있다. 상기 히터(330)는 히터 전원부(350)와 연결될 수 있으며, 히터 전원부(350)와 히터(330) 사이에 DC 필터(미도시)가 연결될 수 있다. The substrate supporter 300 may be equipped with a heater 330 to heat the substrate. The heater 330 is installed when heating the substrate is required to perform substrate processing, and can be installed in various patterns. The heater 330 may be connected to the heater power supply unit 350, and a DC filter (not shown) may be connected between the heater power supply unit 350 and the heater 330.
또한, 상기 기판 지지부(300)는 상기 가스 분사부(200)에 대하여 상부 및 하부로 승하강 이동이 가능한 구조를 갖도록 설치될 수 있다. Additionally, the substrate support unit 300 may be installed to have a structure capable of moving upward and downward with respect to the gas injection unit 200.
상기 상부 DC 전원부(400)는 가스 분사부(200)와 전기적으로 연결되어 상기 가스 분사부(200)에 DC 전력을 공급할 수 있다. The upper DC power supply unit 400 is electrically connected to the gas injection unit 200 and may supply DC power to the gas injection unit 200.
상기 하부 DC 전원부(500)는 기판 지지부(300)에 DC 전력을 인가할 수 있으며, 일단이 접지부에 연결되고, 타단은 노드(n1)를 거쳐 정전척 전극(310)에 전기적으로 연결되도록 설치될 수 있다. 또한, 상기 하부 DC 전원부(500)는 정전척 전류제어 회로부(CP)가 노드(n1)를 공유하여 병렬적으로 정전척 전극(310)에 연결되는 경우, 하부 DC 전원부(500)는 정전척 전극(310)을 통한 RF 전류가 인입되는 것을 차단하기 위해 정전척 전극(310) 및 하부 DC 전원부(500) 사이에 DC 필터(F)가 추가적으로 설치되는 구조를 가질 수 있다. The lower DC power supply unit 500 can apply DC power to the substrate support unit 300, and is installed so that one end is connected to the ground and the other end is electrically connected to the electrostatic chuck electrode 310 via the node n1. It can be. In addition, when the lower DC power supply unit 500 is connected to the electrostatic chuck electrode 310 in parallel by sharing the node n1 with the electrostatic chuck current control circuit unit CP, the lower DC power supply unit 500 is connected to the electrostatic chuck electrode 310. In order to block RF current from being drawn through 310, a DC filter (F) may be additionally installed between the electrostatic chuck electrode 310 and the lower DC power supply unit 500.
실시예에 따른 기판 처리 장치는 플라즈마 전원부(600)를 포함할 수 있다.A substrate processing apparatus according to an embodiment may include a plasma power supply unit 600.
상기 플라즈마 전원부(600)는, 공정 챔버(100) 내부로 플라즈마 분위기를 형성하기 위해서 공정 챔버(100)에 적어도 하나의 RF(radio frequency) 전력을 인가하도록 적어도 하나의 RF 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 전원부(600)는 상기 가스 분사부(200)에 RF 전력을 인가하도록 연결될 수 있다. 이 경우, 가스 분사부(200)는 전원 공급 전극 또는 상부 전극으로 불릴 수도 있다. The plasma power supply unit 600 may include at least one RF power source to apply at least one radio frequency (RF) power to the process chamber 100 to form a plasma atmosphere inside the process chamber 100 . For example, the plasma power source 600 may be connected to apply RF power to the gas injection unit 200. In this case, the gas injection unit 200 may also be called a power supply electrode or an upper electrode.
상기 플라즈마 전원부(600) 내 RF 전원은 하나 또는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, RF 전원은 공정 조건에 따른 플라즈마 환경 제어를 위하여 제1 주파수 대역, 제1 주파수 대역보다 큰 제2 주파수 대역 RF 전원을 공급할 수 있는 듀얼 주파수 전원일 수 있으며, 이와 같은 듀얼 주파수 전원은 공정 조건에 따라서 또는 공정 스텝에 따라서 주파수 대역을 달리할 수 있어서 공정을 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다. 또한, 도 3에서 플라즈마 전원부(600)는 한 개의 RF 전원인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위가 이에 제한되지는 않는다.There may be one or more RF power sources in the plasma power supply unit 600. For example, the RF power source may be a dual frequency power source capable of supplying a first frequency band and a second frequency band RF power larger than the first frequency band to control the plasma environment according to process conditions. Such a dual frequency power source may be The advantage is that the frequency band can be varied depending on process conditions or process steps, allowing precise control of the process. In addition, in FIG. 3, the plasma power supply unit 600 is shown as a single RF power source, but this is an example and the scope of the present invention is not limited thereto.
아울러, 플라즈마 전원부(600)는 제1 주파수 대역이 적어도 370 kHz를 포함하는 저주파(low frequency, LF) 전원, 제2 주파수 대역이 적어도 27.12 MHz를 포함하는 고주파(high frequency, HF) 전원일 수 있다. 고주파(HF) 전원은 5 MHz 내지 60 MHz 범위, 선택적으로 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 저주파(LF) 전원은 100 kHz 내지 5 MHz, 선택적으로 300 kHz 내지 600 kHz의 주파수 범위의 RF 전원일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 주파수 대역은 13.56 MHz 내지 27.12 MHz의 주파수 범위를 가지며, 제1 주파수 대역은 300 kHz 내지 600 kHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.In addition, the plasma power supply unit 600 may be a low frequency (LF) power source whose first frequency band includes at least 370 kHz, and a high frequency (HF) power source whose second frequency band includes at least 27.12 MHz. . The high frequency (HF) power source may be an RF power source with a frequency range from 5 MHz to 60 MHz, optionally from 13.56 MHz to 27.12 MHz. The low frequency (LF) power source may be an RF power source with a frequency range of 100 kHz to 5 MHz, optionally 300 kHz to 600 kHz. In one embodiment, the second frequency band may have a frequency range of 13.56 MHz to 27.12 MHz, and the first frequency band may have a frequency range of 300 kHz to 600 kHz.
또한, 플라즈마 전원부(600)는 임피던스 매칭 모듈을 더 포함하도록 구성하여 공급되는 RF 전력이 공정 챔버(100)에서 반사되지 않도록 구성할 수도 있다. Additionally, the plasma power supply unit 600 may be configured to further include an impedance matching module so that the supplied RF power is not reflected in the process chamber 100 .
실시예에 따른 기판 처리 장치는, 바이어스 키트부(700)를 더 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus according to the embodiment may further include a bias kit unit 700.
상기 바이어스 키트부(700)는, 상기 상부 DC 전원부(400) 및 상기 플라즈마 전원부(600)를 연결하며, 상부 DC 전원부(400)와 연결되는 DC 필터(710) 및 상기 플라즈마 전원부(600)와 연결되는 캐패시터(730)를 포함하여 상기 가스 분사부(200)에 RF 전원 및 DC 전력을 각각 공급하도록 구성할 수 있으며, RF 전원의 상부 DC 전원부(400)로의 유입과, DC 전력의 플라즈마 전원부(600)로의 인입을 방지하는 구조를 형성할 수 있다. The bias kit unit 700 connects the upper DC power supply unit 400 and the plasma power supply unit 600, and is connected to the DC filter 710 connected to the upper DC power supply unit 400 and the plasma power supply unit 600. It can be configured to supply RF power and DC power to the gas injection unit 200, respectively, including a capacitor 730, and the inflow of RF power into the upper DC power supply unit 400 and the inflow of DC power into the plasma power supply unit 600. ) can form a structure that prevents ingress into the.
한편, 상기 제어부(800)는 상기 공정 챔버, 상기 가스분사부, 지판 지지부, 상부 DC 전원부 및 하부 DC 전원부의 구동을 제어하는 역할을 한다.Meanwhile, the control unit 800 serves to control the operation of the process chamber, the gas injection unit, the fingerboard support unit, the upper DC power supply unit, and the lower DC power supply unit.
상기 제어부(800)는 상기 유휴 단계에서 상기 공정 챔버의 배기가 최대화될 수 있도록 제어하여 상기 처리 공간의 압력이 0.01 Torr 미만이 되도록 상기 공정 챔버에 설치된 배기 포트의 구동을 제어할 수 있다. The control unit 800 may control the operation of an exhaust port installed in the process chamber to maximize the exhaust of the process chamber in the idle phase so that the pressure of the processing space is less than 0.01 Torr.
또한, 상기 제어부(800)는, 상기 유휴 단계에서 상기 처리 공간 내부에 플라즈마가 형성되지 않도록 상기 가스 분사부(200) 및 상기 기판 지지부(300)를 미리 설정된 거리만큼 이격시킨 상태에서 상기 퍼지 가스를 공급할 수 있다.In addition, the control unit 800 applies the purge gas while separating the gas injection unit 200 and the substrate support unit 300 by a preset distance so that plasma is not formed inside the processing space in the idle stage. can be supplied.
그리고, 상기 제어부(800)는, 상기 단위 증착 단계에서 상기 기판 지지부(300)에 음전압을 인가하도록 상기 하부 DC 전원부(500)의 구동을 제어할 수 있으며, 이에 따라, 박막 증착 공정에서 기판을 기판 지지부(300)의 상부에 고정할 수 있다. In addition, the control unit 800 may control the operation of the lower DC power supply unit 500 to apply a negative voltage to the substrate support unit 300 in the unit deposition step, and thus, the substrate in the thin film deposition process. It can be fixed to the upper part of the substrate support part 300.
아울러, 상기 제어부(800)는, 상기 단위 증착 단계에서 상기 가스 분사부(200)에 RF 전원을 인가하고 플라즈마를 형성한 상태에서 상기 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하도록 하여 원자층 증착법(ALD), 플라즈마 강화 원자층 증착법(PEALD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착법(PECVD) 등과 같은 다양한 공정을 통해 기판 상에 박막을 증착하도록 구성할 수 있다.In addition, the control unit 800 applies RF power to the gas injection unit 200 in the unit deposition step and sprays the process gas while forming plasma to deposit a thin film, thereby performing atomic layer deposition (ALD). , it can be configured to deposit a thin film on a substrate through various processes such as plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), etc.
100 : 공정 챔버
200 : 가스 분사부
300 : 기판 지지부
400 : 상부 DC 전원부
500 : 하부 DC 전원부
600 : 플라즈마 전원부
700 : 바이어스 키트부
800 : 제어부100: process chamber
200: gas injection unit
300: substrate support part
400: Upper DC power unit
500: Lower DC power unit
600: Plasma power unit
700: Bias kit part
800: Control unit
Claims (13)
상기 기판 지지부에 기판을 로딩하는 로딩 단계; 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하는 단위 증착 단계; 및 상기 박막을 증착한 기판을 언로딩하는 언로딩 단계;를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 박막 증착 단계;와
상기 박막 증착 단계를 수행하기 전에 상기 가스 분사부에 음전압을 인가하고, 상기 기판 지지부에 양전압을 인가하여 상기 공정 가스의 잔류물 및 상기 공정 챔버의 내부에 증착된 박막에서 발생하는 불순물이 상기 가스 분사부 측으로 이동하도록 유도하고 상기 처리 공간에 퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴 단계를 포함하는 기판 처리 방법.A process chamber in which a processing space for processing a substrate is formed, a gas injection unit formed on an upper part of the process chamber to inject gas into the processing space, and a substrate support unit installed at a position opposite to the gas injection unit inside the processing space. In a substrate processing method of a substrate processing apparatus including an upper DC power supply unit for applying DC power to the gas injection unit and a lower DC power supply unit for applying DC power to the substrate support unit,
A loading step of loading a substrate onto the substrate supporter; A unit deposition step of depositing a thin film by spraying a process gas on the substrate; and an unloading step of unloading the substrate on which the thin film is deposited, performing at least one unit cycle including a thin film deposition step.
Before performing the thin film deposition step, a negative voltage is applied to the gas injection unit and a positive voltage is applied to the substrate support unit to remove residues of the process gas and impurities generated from the thin film deposited inside the process chamber. A substrate processing method including an idle step of inducing movement toward the gas injection unit and purging the processing space by spraying a purge gas.
상기 단위 증착 단계는,
상기 기판 지지부에 음전압을 인가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to paragraph 1,
The unit deposition step is,
A substrate processing method characterized in that it is performed by applying a negative voltage to the substrate support.
상기 단위 증착 단계는,
상기 가스 분사부에 RF 전원을 인가하고 플라즈마를 형성한 상태에서 상기 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to paragraph 1,
The unit deposition step is,
A substrate processing method characterized by applying RF power to the gas injection unit and spraying the process gas while forming plasma to deposit a thin film.
상기 유휴 단계는,
상기 처리 공간의 압력을 최소화하기 위해서 상기 공정 챔버의 배기를 최대화한 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to paragraph 1,
The idle phase is,
A substrate processing method characterized in that it is performed while maximizing exhaust of the process chamber to minimize the pressure in the processing space.
상기 유휴 단계는,
상기 처리 공간의 압력이 0.01 Torr 미만이 유지되도록 한 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법. According to paragraph 1,
The idle phase is,
A substrate processing method characterized in that it is performed while the pressure in the processing space is maintained below 0.01 Torr.
상기 유휴 단계는,
상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부를 미리 설정된 거리만큼 이격시켜 상기 처리 공간 내부에 플라즈마가 형성되지 않도록 유지시킨 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to paragraph 1,
The idle phase is,
A substrate processing method, characterized in that the gas injection unit and the substrate support unit are separated by a preset distance and maintained to prevent plasma from being formed inside the processing space.
상기 유휴 단계는,
파센 곡선에 근거하여 퍼지가스의 종류, 공정 압력, 상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부의 이격 거리와 상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부에 인가되는 전압 중 적어도 어느 하나 이상을 조절하여 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.According to paragraph 1,
The idle phase is,
Characterized by adjusting at least one of the type of purge gas, process pressure, separation distance between the gas injection unit and the substrate support unit, and voltage applied to the gas injection unit and the substrate support unit based on the Paschen curve. A substrate processing method.
상기 제어부는,
상기 기판 지지부에 기판을 로딩하는 로딩 단계; 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하는 단위 증착 단계; 및 상기 박막을 증착한 기판을 언로딩하는 언로딩 단계;를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 박막 증착 단계를 수행한 다음,
상기 박막 증착 단계를 수행하기 전에 유휴 단계를 수행하며,
상기 유휴 단계에서 상기 가스 분사부에 음전압을 인가하고, 상기 기판 지지부에 양전압을 인가하여 상기 공정 가스의 잔류물 및 상기 공정 챔버의 내부에 증착된 박막에서 발생하는 불순물이 상기 가스 분사부 측으로 이동하도록 유도하고 상기 처리 공간에 퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A process chamber having a processing space therein for processing a substrate; a gas injection unit formed at an upper portion of the process chamber to spray gas into the processing space; a substrate support unit installed at a position opposite to the gas injection unit within the processing space; an upper DC power supply unit that applies DC power to the gas injection unit; a lower DC power supply unit that applies DC power to the substrate support unit; And a control unit that controls the operation of the process chamber, the gas injection unit, the substrate support unit, the upper DC power supply unit, and the lower DC power supply unit,
The control unit,
A loading step of loading a substrate onto the substrate supporter; A unit deposition step of depositing a thin film by spraying a process gas on the substrate; and an unloading step of unloading the substrate on which the thin film is deposited, performing a thin film deposition step of performing at least one unit cycle including,
Performing an idle step before performing the thin film deposition step,
In the idle step, a negative voltage is applied to the gas injection unit and a positive voltage is applied to the substrate support unit, so that residues of the process gas and impurities generated from the thin film deposited inside the process chamber are directed to the gas injection unit. A substrate processing device characterized in that it induces movement and purges the processing space by spraying a purge gas.
상기 제어부는,
상기 유효 단계에서 상기 처리 공간의 압력을 최소화하기 위해서 상기 공정 챔버의 배기가 최대화될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to clause 8,
The control unit,
A substrate processing apparatus, characterized in that control is performed to maximize exhaust of the process chamber in order to minimize the pressure of the processing space in the effective step.
상기 제어부는,
상기 유휴 단계에서 상기 처리 공간 내부에 플라즈마가 형성되지 않도록 상기 가스 분사부 및 상기 기판 지지부를 미리 설정된 거리만큼 이격시킨 상태에서 상기 퍼지 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to clause 8,
The control unit,
A substrate processing apparatus characterized in that the purge gas is supplied while the gas injection unit and the substrate support unit are spaced apart by a preset distance to prevent plasma from being formed inside the processing space in the idle step.
상기 제어부는,
상기 단위 증착 단계에서 상기 기판 지지부에 음전압을 인가하도록 상기 DC 전원부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to clause 8,
The control unit,
A substrate processing device characterized in that the driving of the DC power supply is controlled to apply a negative voltage to the substrate support part in the unit deposition step.
상기 가스 분사부에 RF 전원을 인가하는 플라즈마 전원부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 단위 증착 단계에서 상기 가스 분사부에 RF 전원을 인가하고 플라즈마를 형성한 상태에서 상기 공정 가스를 분사하여 박막을 증착하도록 상기 플라즈마 전원부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to clause 8,
It further includes a plasma power supply unit that applies RF power to the gas injection unit,
The control unit,
A substrate processing apparatus, characterized in that in the unit deposition step, RF power is applied to the gas injection unit and the operation of the plasma power supply is controlled to deposit a thin film by spraying the process gas while forming plasma.
상기 상부 DC 전원부 및 플라즈마 전원부를 연결하는 바이어스 키트부를 더 포함하며,
상기 바이어스 키트부는,
상기 상부 DC 전원부와 연결되는 DC 필터 및 상기 플라즈마 전원부와 연결되는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to clause 12,
It further includes a bias kit unit connecting the upper DC power supply unit and the plasma power supply unit,
The bias kit part,
A substrate processing device comprising a DC filter connected to the upper DC power supply and a capacitor connected to the plasma power supply.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240102071A true KR20240102071A (en) | 2024-07-03 |
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