WO2013141490A1 - Substrate-processing apparatus and substrate-processing method - Google Patents

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WO2013141490A1
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base plate
chamber
blocking
substrate
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정성현
이향주
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주식회사 윈텔
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    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H01L21/30655Plasma etching; Reactive-ion etching comprising alternated and repeated etching and passivation steps, e.g. Bosch process

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus for processing a plurality of substrates in different processes in one chamber.
  • Deep anisotropic structure etching is one of the major techniques used to fabricate semiconductor and microstructured devices.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • One of the techniques for forming trenches or holes with vertical sidewalls uses a protective coating in an area open to the trench.
  • the material used to form the coating is resistant to the etchant used to etch the trench or hole.
  • the coating may be applied continuously or at certain points in the trench or hole forming process.
  • the silicon substrate is covered with a patterned mask that exposes select regions of the silicon substrate to plasma etching.
  • Anisotropic etching is accomplished using alternating plasma etching and polymer forming steps.
  • anisotropic etching can be performed using the Bosch Process.
  • the Bosch process performs isotropic etching by plasma discharge of an etchant gas such as SF6 for a predetermined time, and then forms a protective layer on the etched sidewall by plasma discharge of a deposition gas such as C4F8. This process is performed repeatedly.
  • the conversion of the etching gas to the deposition gas is required, and the conversion of this gas requires time.
  • the Bosch Process forms wavy scallops on the sidewalls. A method other than the gas switching method is required.
  • One technical problem to be solved of the present invention is to provide an apparatus for processing a plurality of substrates in one chamber using a gas curtain.
  • One technical problem to be solved of the present invention is to provide a method for processing a plurality of substrates in one chamber using a gas curtain.
  • Substrate processing apparatus includes a chamber, a blocking gas exhaust line for discharging the blocking gas to the outside, the base plate is disposed inside the chamber, the rotatable base plate is mounted on the base plate, A plurality of substrate supports supporting each, a plurality of process modules disposed on an upper plate of the chamber opposite the substrate supports, and a gas mounted on the upper plate and supplied to a predetermined process module to another process module And a blocking gas distribution unit supplying the blocking gas to prevent diffusion and forming a gas curtain.
  • Each of the process modules includes a process gas supply unit for supplying a process gas.
  • the blocking gas may be nitrogen gas or inert gas.
  • the chamber is cylindrical
  • the base plate is in the form of a disc
  • the substrate supports can be arranged at regular intervals on the circumference of a circle with a constant radius.
  • the cut-off gas distribution unit is cross-shaped, the number of the process module is four, the process modules include the first to fourth process modules along the clockwise direction, the process modules are induction It may be a combined plasma source.
  • the blocking gas distribution unit comprises a plurality of nozzles for injecting the blocking gas perpendicular to the base plate, the nozzles are arranged at regular intervals in the radial direction from the center of the chamber and The distance between the bottom surface of the cutoff gas distribution unit and the top surface of the base plate may be less than or equal to 3 millimeters (mm).
  • the base plate further comprises an exhaust trench formed in the upper surface of the base plate facing the blocking gas distribution, the trench portion is connected to the blocking gas exhaust line to the blocking gas Can be discharged.
  • it may further include an exhaust disposed in the lower end of the chamber for exhausting the process gas provided to the plurality of process modules.
  • a substrate processing method comprises the steps of separating the internal space of one chamber into a plurality of process module regions using a blocking gas distribution unit for providing a blocking gas to have different process conditions; Exhausting the blocking gas to the outside by using a trench formed in the base plate on which substrates are disposed and a blocking gas exhaust line; Primary processing the substrates using a process gas provided in each of the process module regions; And rotating the base plate to perform a secondary treatment different from the primary treatment.
  • the primary treatment may be an etching process using an etching gas
  • the secondary treatment may be a polymer deposition process using a deposition gas
  • the first treatment is a deposition process using a first reaction gas for atomic layer deposition
  • the second treatment is a purge process
  • the tertiary treatment Is a second reaction gas that reacts with the first reaction gas for atomic layer deposition
  • the fourth treatment may be a purge process.
  • a substrate processing apparatus includes a plurality of process modules for performing different processes separated by a gas curtain. Each process module performs only the same process, and another process module performs another process on the moved substrate. As a result, process stability and process reproducibility are improved.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the substrate processing apparatus of FIG. 1.
  • the semiconductor process In the semiconductor process, the flat panel display process, the solar cell process, and the like, there are processes that are continuously repeated on the substrate.
  • a Bosch process for forming a through silicon via hole is performed by repeating an etching process and a sidewall polymer deposition process.
  • the vertical channel flash memory device includes a stack in which a conductive film such as polysilicon and an insulating film such as an oxide film are alternately stacked. Therefore, there is a need for a process of continuously etching the conductive film and the insulating film that are repeatedly stacked.
  • Typical examples include a gate insulating film of a transistor and a capacitor dielectric film, which is an information storage device of a DRAM.
  • a deposition method in which the thin films are formed by alternately feeding the raw materials to the substrate alternately This is being studied.
  • the atomic layer deposition method alternately supplies a reaction gas and a purge gas to form an atomic layer thin film.
  • a first gas is supplied to chemically adsorb a layer of the first source to the substrate surface, and the excess physically adsorbed first sources are removed from the substrate by flowing purge gas.
  • a second reaction gas is supplied to the first source of one layer to chemically react the first source and the second reaction gas of one layer to deposit an atomic layer, and excess second gas is removed from the substrate by flowing a purge gas. do.
  • the purge gas may be nitrogen gas or inert gas.
  • Continuously repeated processes can typically be performed while changing gases in one chamber.
  • alteration of gas in one chamber can degrade process stability or process reproducibility.
  • the movement time of the substrate is increased to reduce the productivity. Accordingly, there is a need for a method of increasing process stability and process reproducibility while progressing a process that is continuously repeated in one chamber.
  • a substrate processing method includes a first process module and a second process module in one chamber.
  • the first process module performs an etching process on the first substrate by using a first gas such as SF6 which mainly contributes to etching.
  • a second gas such as C4F8
  • the second process module performs a process of polymer depositing on the second substrate.
  • the first process module and the second process module are arranged in one chamber, but operate at different pressures and gases using a diffusion barrier or gas curtain.
  • the diffusion barrier or gas curtain may inhibit gas diffusion between process modules.
  • the first substrate is mounted opposite the second process module and the second substrate is mounted opposite the first process module. Accordingly, the first substrate may be deposited and the second substrate may be etched. That is, the first process module performs only the etching process, so that the process stability of the first process module is increased. In addition, the second process module performs only the deposition process, thereby increasing process stability of the second process module.
  • the technical idea of the present invention can also be used in the atomic layer deposition process.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the substrate processing apparatus of FIG. 1.
  • the substrate processing apparatus includes a chamber 102 and a blocking gas exhaust line 116 for discharging the blocking gas to the outside, and a base plate rotatable inside the chamber 102. 112, a plurality of substrate supporting parts 124a to 124d mounted on the base plate 112 and supporting the substrates 122a to 122d, and the substrate supporting parts 124a to 124d, respectively.
  • a plurality of process modules 140a-140d disposed on the upper plate 104 of the 102, and mounted on the upper plate 104, to prevent the gas supplied to a given process module from diffusing to other process modules.
  • a blocking gas distributor 132 for supplying the blocking gas to form a gas curtain.
  • Each of the process modules 140a to 140d includes process gas supply units 145a to 145d for supplying a process gas.
  • the chamber 102 may have a cylindrical shape.
  • the chamber 102 may perform a semiconductor process, a flat panel display process, or a solar cell process.
  • the top plate 104 may have a disc shape.
  • the top plate 104 may be a lid of the chamber 102.
  • the exhaust unit 106 may be connected to the chamber 102 to discharge gas to the outside.
  • the exhaust unit 106 may be disposed under the base plate 112 to discharge the process gas provided to the process modules.
  • the process modules 140a to 140d may be disposed at regular intervals on a circumference having a constant radius with respect to the center of the upper plate 104.
  • the inner side of the chamber may have a jaw.
  • Spacer 109 may be disposed on the jaw.
  • the spacer 109 may be disposed to be close to the side of the base plate 112. Therefore, the process gas discharged from the predetermined process region can be prevented from passing to another process region.
  • the spacer may have an arc shape having a predetermined width.
  • Each of the process modules 140a to 140d may have process gas supply units 145a to 145d.
  • the process modules may include first to fourth process modules.
  • Each of the first to fourth process gas supplies 145a to 145d may independently provide a gas to the chamber 102.
  • the first to fourth gases are not limited to one type of gas and may include a gas in which a plurality of gases are mixed.
  • the first process module region 241a may be a space between the first process module 140a and the base plate 112.
  • the second process module region 241b may be a space between the second process module 140b and the base plate 112.
  • the third process module region 241c may be a space between the third process module 140c and the base plate 112.
  • the fourth process module region 241d may be a space between the fourth process module 140d and the base plate 112.
  • the process module regions 241a to 241d may be separated from each other by the blocking gas distributor 132 that performs a gas curtain function.
  • the first process module 140a and the third process module 140d perform an etching process in a Bosch process
  • the second process module 140b and the fourth process module 140d. May perform a polymer deposition process in the Bosch process.
  • the first gas may include SF6 gas
  • the second gas may include C4F8. That is, the operating conditions of the first process module and the operating conditions of the second process module may be different.
  • the operating condition may be a pressure, a type of gas, a gas injection method, a supply power of an energy applying means for generating plasma, or a temperature of a substrate.
  • Each of the first to fourth process modules 140a to 140d may be an inductively coupled plasma device. Corresponding to the first to fourth process modules, through holes 107a to 107d may be formed in the upper plate 104. Each of the first to fourth process modules 140a to 140d may include dielectrics 142a to 142d mounted in the through holes 107a to 107d and induction antennas 141a to around the dielectrics 142a to 142d. 141d). The first to fourth process modules 140a to 140d may be modified to perform a process other than a plasma process.
  • RF power sources 152a to 152d are connected to the induction antennas 141a to 141d, and the induction antennas 141a to 141d may transfer induced electromotive force into the dielectric.
  • the induced electromotive force may form a plasma.
  • the dielectrics 142a to 142d may have a tube shape. One end of the dielectrics 142a to 142d may extend through the through hole, and the other end of the dielectrics 142a to 142d may be blocked by the metal plates 143a to 143d.
  • Gas supply units 145a to 145d may be disposed at the centers of the metal plates 143a to 143d to supply gas to the process module region.
  • Each of the first to fourth process modules 140a to 140d may include magnets 144a to 144d such as a permanent magnet or an electromagnet.
  • the magnet may be disposed around the induction antenna to increase the plasma density.
  • the permanent magnet may have a toroidal shape and may be magnetized in the central axis direction of the tube to form a magnetic field in the central axis direction of the tube.
  • the strength of the magnetic field generated by the magnet at the center of the induction antenna may be tens of gauss to hundreds of gauss.
  • the magnetic field may penetrate right-handed circularly polarized wave (R-wave) into the plasma. Accordingly, the plasma density can be increased than the density of conventional inductively coupled plasma.
  • Each of the RF power sources 152a to 152d may be connected to the induction antennas 141a to 141d through the first impedance matching networks 154a to 154d to provide induced electromotive force into the dielectrics. Accordingly, a plasma may be formed inside the dielectric, and the plasma may be provided to the substrate by decomposing a gas.
  • the blocking gas distribution unit 132 may discharge the blocking gas to prevent the process gas provided to the predetermined process module from diffusing to other process modules.
  • the blocking gas distributor 132 may have a cross shape having a predetermined thickness.
  • the blocking gas distributor 132 may include nozzles 134 to discharge the blocking gas.
  • the blocking gas discharged through the nozzles 134 may be injected perpendicular to the base plate 112.
  • the blocking gas injected may be exhausted through a separate blocking gas exhaust line 116 so as not to be mixed with the process gas.
  • the blocking gas may be nitrogen gas or inert gas.
  • the blocking gas distribution part 132 may be formed of an insulator. One surface of the blocking gas distribution part 132 may be coupled to face the top plate 104.
  • the top plate 104 may include a cutoff gas distribution trench 103 formed corresponding to the cutoff gas distribution part 132.
  • the blocking gas distribution trench may be formed in the cross shape.
  • the cutoff gas supply line 105 may supply the cutoff gas to the trench 103 at a plurality of positions.
  • the blocking gas supplied to the trench 103 is discharged through the nozzle 134 formed in the blocking gas distribution part 132. Accordingly, each of the process module regions may maintain different pressures and gases. That is, the blocking gas may perform a gas curtain function.
  • the base plate 112 may include the blocking gas exhaust line 116 to discharge the blocking gas to the outside.
  • the blocking gas exhaust line 116 may be formed at the center of the base plate 112.
  • an exhaust trench 114 may be formed on an upper surface of the base plate 112. The width of the exhaust trench 114 may be smaller than the width of the lower surface of the blocking gas distribution part 132. In addition, the depth of the exhaust trench 114 may be greater than the width of the exhaust trench to provide sufficient conductance.
  • the interval between the lower surface of the blocking gas distribution part 132 and the upper surface of the base plate 112 is narrow.
  • the gap may be within 3 mm.
  • the base plate 112 may have a disc shape.
  • Substrate supports 122a to 122d may be disposed on a circumference of a constant radius with respect to the central axis of the base plate 112.
  • the cylindrical extension 117 may extend in the axial direction from the center of the lower surface of the base plate 112.
  • the through hole 201 may be formed in the lower surface of the chamber 102.
  • the extension part 117 may be disposed through the through hole 201.
  • a baffle 178 may be disposed in the through hole 201 to block the flow of gas.
  • the blocking gas exhaust line 116 may be formed to penetrate the center of the base plate 112 and the center of the extension part 117.
  • the blocking gas exhaust line 116 may be connected to the side through hole 118.
  • the side through hole 118 may be formed at a lower side surface of the extension part 116 to form a path for discharging the blocking gas.
  • the side through hole 118 may be a plurality.
  • the vertical moving part 180 is connected to the first flange 181 mounted on the lower surface of the through hole 201, the corrugated pipe 182 continuously connected to the first flange 181, and the corrugated pipe 182. It may include a second flange 183 connected in series.
  • the extension part 117 may be disposed to penetrate the inside of the first flange 181, the corrugated pipe 182, and the second flange 183.
  • the third flange 184 may be coupled to the second flange 183.
  • the third flange 184 may be arranged to surround the extension 117 and may maintain a vacuum sealing. Accordingly, the blocking gas discharged through the side through hole may be sealed in the space by the baffle 178 and the third flange 184.
  • An exhaust line 174 may be connected to a side surface of the first flange 181.
  • the bar line 174 may be connected to the vacuum pump 172.
  • the blocking gas may be exhausted through the blocking gas exhaust line 117, the side through hole 118, and the exhaust line 174.
  • the moving plate 185 may be fixedly coupled to the third flange 184.
  • the first motor support 189 is mounted on the lower surface of the moving plate.
  • the first motor 187 is fixed to the center of the first motor support 189.
  • the central axis of the first motor 187 may be axially coupled with the screw 186.
  • One end of the screw 186 may be fixed to the lower surface of the chamber 102 so that the other end of the screw 186 may be axially coupled to the central axis of the first motor 197.
  • a nut part 188 is disposed around the screw 186, and the nut part 188 is inserted into and fixed to the moving plate 185. Accordingly, the moving plate 185 vertically moves as the first motor 187 rotates. According to the vertical movement of the movable plate 185, the length of the corrugated pipe 182 having elasticity is adjusted.
  • One end of the extension part 117 is fixed to the moving plate 185 to rotate.
  • the second motor 192 is fixed to the lower surface of the moving plate 185.
  • the rotational force of the second motor 192 rotates the other end of the extension part 117 through the rotational movement direction conversion part.
  • the base plate rotates.
  • a radius of the other end of the extension portion 117 may be reduced to form a jaw.
  • the portion where the movable plate 185 is coupled to the other end of the extension part 117 may be recessed.
  • the jaw may be disposed at the recessed portion.
  • the lower surface of the chamber 102 may be equipped with a main exhaust line (106a) for exhausting the process gas provided from the process modules.
  • the main exhaust line 106a is connected to the vacuum pump 106b.
  • the main exhaust line may be a plurality.
  • the main exhaust line 106a may be modified to be disposed on the side of the chamber.
  • the substrate supports 122a to 122d may include a temperature controller (not shown).
  • the temperature control unit may include a cooling means or a heating means. That is, depending on the treatment process, the temperature of the substrate may be -150 degrees Celsius to 900 degrees Celsius.
  • Each of the substrate supports 122a through 122d may be connected to RF bias power sources 128a through 128d through bias impedance matching networks 126a through 126d. Accordingly, a plasma is formed on the substrate, and the plasma may provide energy to the substrate with self-bias.
  • the first gas supply unit 145a and the third gas supply unit 145c are decomposed by plasma to provide an etching gas for etching a substrate
  • the second gas supply unit 145b and the fourth gas supply unit 146d are It is possible to provide a deposition gas that is decomposed by plasma to form a polymer.
  • the first gas may include at least one of a fluorine-containing gas and a chlorine-containing gas.
  • the second gas may include at least one of oxygen gas, hydrogen gas, and carbon containing gas.
  • the first gas may include at least one of SF6, CF4, and CHF3.
  • the second gas may include at least one of C 4 F 8, C 3 F 6, C 2 F 2, oxygen, and hydrogen.
  • the base plate 112 may rotate. Accordingly, the second process module 140b may secondaryly process the first substrate 124a.
  • Substrate processing method is a trench formed in the base plate on which the substrates are disposed, separating the internal space of one chamber into a plurality of process module regions using a barrier gas distribution unit that provides a barrier gas to have different process conditions Exhausting the barrier gas to the outside using a secondary and barrier gas exhaust line, first treating the substrates using a process gas provided in each of the process module regions, and rotating the base plate to primary Performing a secondary process other than the process.
  • the primary treatment may be an etching process using an etching gas
  • the secondary treatment may be a polymer deposition process using a deposition gas.
  • the substrate processing method according to the modified embodiment of the present invention may be applied to the atomic layer deposition method.
  • the substrate processing method is to separate the internal space of one chamber into a plurality of process module regions using a blocking gas distribution unit that provides a blocking gas to have different process conditions, the base plate on which the substrates are disposed Exhausting the blocking gas to the outside using a trench formed in the processing unit and a blocking gas exhaust line, first treating the substrates using a process gas provided to each of the process module regions, and rotating the base plate. Performing a secondary treatment different from the primary treatment, rotating the base plate to perform a tertiary treatment, and rotating the base plate to perform a fourth treatment.
  • the primary treatment is a deposition process using a first reaction gas for atomic layer deposition
  • the secondary treatment is a purge process to remove residues using a purge gas
  • the tertiary treatment is a first process for atomic layer deposition.
  • the fourth treatment may be a purge process to remove the residue by using the purge gas.
  • the substrate processing apparatus may include first to fourth process modules.
  • the first process module may perform a primary process
  • the second process module may perform a secondary process
  • the third process module may perform a third process
  • the fourth process module may perform a fourth process.
  • the purge gas may be nitrogen gas or inert gas.

Abstract

Provided are a substrate-processing apparatus and a substrate-processing method. The substrate-processing apparatus includes a chamber, a sheath-gas exhaust line for discharging sheath gas to the outside, a rotatable base plate arranged inside the chamber, a plurality of substrate-supporting units mounted on the base plate so as to support the respective substrates, a plurality of process modules arranged on the upper plate of the chamber so as to face the substrate-supporting units, and a sheath-gas distribution unit mounted on the upper plate so as to form a gas curtain by supplying the sheath gas such that the gas supplied to the predetermined process module is prevented from spreading to the other process modules. Each of the process modules has a process-gas supply unit for supplying process gas.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법Substrate processing apparatus and substrate processing method
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 하나의 챔버에서 서로 다른 공정으로 복수의 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus for processing a plurality of substrates in different processes in one chamber.
깊은 이방성 구조물 에칭은 반도체 및 미세구조 디바이스를 제조하는데 사용되는 주요 기술들 중 하나이다. 마이크로전자기계 시스템(MEMS)에 적용가능한 기술이다. 이러한 디바이스들을 만족스럽게 제조하기 위해서는 에칭 프로파일을 엄격하게 제어할 필요가 있다.Deep anisotropic structure etching is one of the major techniques used to fabricate semiconductor and microstructured devices. A technique applicable to microelectromechanical systems (MEMS). In order to satisfactorily manufacture such devices, it is necessary to strictly control the etching profile.
수직인 측벽들을 갖는 트렌치들(trenches) 또는 홀들(holes)을 형성하는 기술 중 하나는 트렌치에 대해 개방된 영역 내에 보호성 코팅을 사용한다. 코팅을 형성하는데 사용된 물질은 트렌치 또는 홀을 에칭하는데 사용된 에천트(etchant)에 대해 저항성이다. 코팅은 연속적으로 적용되거나 트렌치 또는 홀 형성 프로세스 중에 특정 시점들에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 기판은 실리콘 기판의 선택 영역들을 플라즈마 에칭에 노출시키는 패터닝된 마스크로 덮인다. 이방성 에칭은 플라즈마 에칭과 폴리머 형성 단계들을 교대로 사용하여 이루어진다.One of the techniques for forming trenches or holes with vertical sidewalls uses a protective coating in an area open to the trench. The material used to form the coating is resistant to the etchant used to etch the trench or hole. The coating may be applied continuously or at certain points in the trench or hole forming process. For example, the silicon substrate is covered with a patterned mask that exposes select regions of the silicon substrate to plasma etching. Anisotropic etching is accomplished using alternating plasma etching and polymer forming steps.
예를 들어, 이방성 에칭은 보쉬 공정(Bosch Process)을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 보쉬 공정(Bosch Process)은 SF6와 같은 식각성 가스를 플라즈마 방전하여 등방성 식각을 소정 시간 수행하고, 이어서 C4F8와 같은 증착성 가스를 플라즈마 방전하여 식각된 측벽에 보호층을 형성한다. 이러한 공정은 반복적으로 수행된다. 그러나, 식각성 가스에서 증착성 가스로의 전환이 요구되고, 이러한 가스의 전환은 시간을 요구한다. 또한, 보쉬 공정(Bosch Process)은 측벽들에 물결모양의 스캘럽(scallop)이 형성된다. 가스의 전환 방식이 아닌 다른 방식이 요구된다. For example, anisotropic etching can be performed using the Bosch Process. For example, the Bosch process performs isotropic etching by plasma discharge of an etchant gas such as SF6 for a predetermined time, and then forms a protective layer on the etched sidewall by plasma discharge of a deposition gas such as C4F8. This process is performed repeatedly. However, the conversion of the etching gas to the deposition gas is required, and the conversion of this gas requires time. In addition, the Bosch Process forms wavy scallops on the sidewalls. A method other than the gas switching method is required.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 가스 커튼을 이용하여 하나의 챔버에서 복수의 기판을 처리하는 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved of the present invention is to provide an apparatus for processing a plurality of substrates in one chamber using a gas curtain.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 가스 커튼을 이용하여 하나의 챔버에서 복수의 기판을 처리하는 방법을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved of the present invention is to provide a method for processing a plurality of substrates in one chamber using a gas curtain.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버, 차단 가스를 외부로 배출하는 차단 가스 배기라인을 포함하고, 상기 챔버의 내부에 배치되고 회전 가능한 베이스 판, 상기 베이스 판에 장착되고, 기판들 각각을 지지하는 복수의 기판 지지부들, 상기 기판 지지부들에 대향하여 상기 챔버의 상판에 배치된 복수의 공정 모듈들, 및 상기 상판에 장착되고, 소정의 공정 모듈에 공급된 가스가 다른 공정 모듈로 확산하는 것을 저지하도록 상기 차단 가스를 공급하여 가스 커튼을 형성하는 차단가스 분배부를 포함한다. 상기 공정 모듈들 각각은 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부를 포함한다.Substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chamber, a blocking gas exhaust line for discharging the blocking gas to the outside, the base plate is disposed inside the chamber, the rotatable base plate is mounted on the base plate, A plurality of substrate supports supporting each, a plurality of process modules disposed on an upper plate of the chamber opposite the substrate supports, and a gas mounted on the upper plate and supplied to a predetermined process module to another process module And a blocking gas distribution unit supplying the blocking gas to prevent diffusion and forming a gas curtain. Each of the process modules includes a process gas supply unit for supplying a process gas.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차단 가스는 질소 가스 또는 불활성 가스일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the blocking gas may be nitrogen gas or inert gas.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버는 원통형이고, 상기 베이스 판은 원판 형태이고, 상기 기판 지지부들은 일정한 반경을 가진 원의 원주 상에 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있다.In one embodiment of the invention, the chamber is cylindrical, the base plate is in the form of a disc, and the substrate supports can be arranged at regular intervals on the circumference of a circle with a constant radius.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차단가스 분배부는 십자형이고, 상기 공정 모듈들의 개수는 4 개이고, 상기 공정 모듈들은 시계 방향을 따라 제1 내지 제4 공정 모듈을 포함하고, 상기 공정 모듈들은 유도 결합 플라즈마 소스일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cut-off gas distribution unit is cross-shaped, the number of the process module is four, the process modules include the first to fourth process modules along the clockwise direction, the process modules are induction It may be a combined plasma source.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차단가스 분배부는 상기 차단 가스를 상기 베이스 판에 수직하게 분사하는 복수의 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들은 상기 챔버의 중심에서 반경 방향으로 일정한 간격을 가지고 배치되고, 상기 차단가스 분배부의 하부면과 상기 베이스 판의 상부면 사이의 간격은 3 밀리미터(mm) 이하인 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the blocking gas distribution unit comprises a plurality of nozzles for injecting the blocking gas perpendicular to the base plate, the nozzles are arranged at regular intervals in the radial direction from the center of the chamber and The distance between the bottom surface of the cutoff gas distribution unit and the top surface of the base plate may be less than or equal to 3 millimeters (mm).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이스 판은 상기 차단 가스 분배부을 마주보는 상기 베이스 판의 상부면에 형성된 배기 트렌치를 더 포함하고, 상기 트렌치부는 상기 차단 가스 배기라인에 연결되어 상기 차단 가스를 배출할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the base plate further comprises an exhaust trench formed in the upper surface of the base plate facing the blocking gas distribution, the trench portion is connected to the blocking gas exhaust line to the blocking gas Can be discharged.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챔버의 하단부에 배치되어 복수의 공정 모듈들에 제공된 공정 가스를 배기하는 배기부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may further include an exhaust disposed in the lower end of the chamber for exhausting the process gas provided to the plurality of process modules.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 하나의 챔버의 내부 공간을 서로 다른 공정 조건을 가지도록 차단 가스를 제공하는 차단가스 분배부를 사용하여 복수의 공정 모듈 영역들로 서로 분리하는 단계; 기판들이 배치된 베이스 판에 형성된 트렌치부 및 차단 가스 배기라인를 사용하여 상기 차단 가스를 외부로 배기하는 단계; 상기 공정 모듈 영역들 각각에 제공되는 공정 가스를 사용하여 상기 기판들을 1차 처리하는 단계; 및 상기 베이스 판을 회전시켜 1차 처리와 다른 2차 처리를 수행하는 단계를 포함한다.A substrate processing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of separating the internal space of one chamber into a plurality of process module regions using a blocking gas distribution unit for providing a blocking gas to have different process conditions; Exhausting the blocking gas to the outside by using a trench formed in the base plate on which substrates are disposed and a blocking gas exhaust line; Primary processing the substrates using a process gas provided in each of the process module regions; And rotating the base plate to perform a secondary treatment different from the primary treatment.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 1차 처리는 식각성 가스를 사용한 식각 공정이고, 상기 2차 처리는 증착성 가스를 사용한 폴리머 증착 공정일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the primary treatment may be an etching process using an etching gas, the secondary treatment may be a polymer deposition process using a deposition gas.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이스 판을 회전시켜 3차 처리하는 단계; 및 상기 베이스 판을 회전시켜 4차 처리하는 단계를 더 포함하고, 상기 1차 처리는 원자층 증착을 위하여 제1 반응 가스를 사용한 증착 공정이고, 상기 2차 처리는 퍼지 공정이고, 상기 3차 처리는 원자층 증착을 위하여 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응가스이고, 상기 4차 처리는 퍼지 공정일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of rotating the base plate to the third process; And rotating the base plate to perform a fourth treatment, wherein the first treatment is a deposition process using a first reaction gas for atomic layer deposition, and the second treatment is a purge process, and the tertiary treatment. Is a second reaction gas that reacts with the first reaction gas for atomic layer deposition, and the fourth treatment may be a purge process.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 가스 커튼으로 분리된 서로 다른 공정을 진행하는 복수의 공정 모듈들을 포함한다. 각 공정 모듈은 동일한 공정만을 진행하고, 다른 공정 모듈은 이동된 기판에 다른 공정을 진행한다. 이에 따라, 공정 안정성 및 공정 재현성이 향상된다. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of process modules for performing different processes separated by a gas curtain. Each process module performs only the same process, and another process module performs another process on the moved substrate. As a result, process stability and process reproducibility are improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 1의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다. 도 5는 도 1의 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 1. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 1.
도 6은 도 1의 기판 처리 장치를 설명하는 사시도이다.6 is a perspective view illustrating the substrate processing apparatus of FIG. 1.
반도체 공정, 평판 디스플레이 공정, 및 태양전지 공정 등에서, 기판 상에 연속적으로 반복되는 공정이 있다.In the semiconductor process, the flat panel display process, the solar cell process, and the like, there are processes that are continuously repeated on the substrate.
예를 들어, 식각 공정에 관련하여, 실리콘 관통 비아 홀(Through Silicon Via Hole;TSV hole)을 형성하기 위한 보쉬 공정(Bosch Process)은 식각 공정과 측벽 폴리머 증착 공정을 반복하여 수행한다.For example, in relation to an etching process, a Bosch process for forming a through silicon via hole (TSV hole) is performed by repeating an etching process and a sidewall polymer deposition process.
수직 채널 플래시 메모리 소자는 폴리실리콘과 같은 도전막과 산화막과 같은 절연막이 교번하여 적층되는 스택을 포함한다. 따라서,반복하여 적층된 도전막과 절연막을 연속적으로 식각하는 공정이 요구된다.The vertical channel flash memory device includes a stack in which a conductive film such as polysilicon and an insulating film such as an oxide film are alternately stacked. Therefore, there is a need for a process of continuously etching the conductive film and the insulating film that are repeatedly stacked.
증착과 관련하여, 반도체소자의 고집적화로 말미암아 반도체소자의 사이즈(size)가 줄어들게 되었다. 이에 따라, 반도체소자의 수직 구조상의 크기(vertical dimension)도 줄어들게 되었다. 대표적인 것으로, 트랜지스터의 게이트 절연막과 DRAM의 정보 기억 장치인 캐퍼시터 유전막 등을 들 수 있다. 이들 박막들을 100Å 내외의 아주 얇은 두께로 성공적으로 형성시키기 위해서는 성분 원소의 원료들을 기판에 동시 공급하여 박막을 증착하는 통상의 화학 증착법 대신, 원료들을 기판에 교대로 반복 공급하면서 박막을 형성하는 증착 방법이 연구되고 있다. 이러한 원자 증착 방법(atomic layer deposition)은 표면 화학반응에 의해서만 증착이 이루어지므로 표면 요철에 관계없이 균일한 두께의 박막을 성장시킬 수 있고, 증착 두께가 증착 시간에 비례하는 것이 아니라 원료 공급 주기의 수에 비례하기 때문에 형성되는 박막의 두께도 정밀하게 제어할 수 있다.In terms of deposition, the high integration of semiconductor devices has led to a reduction in the size of the semiconductor devices. Accordingly, the vertical dimension of the semiconductor device is also reduced. Typical examples include a gate insulating film of a transistor and a capacitor dielectric film, which is an information storage device of a DRAM. In order to successfully form these thin films with a very thin thickness of about 100Å, instead of the conventional chemical vapor deposition method in which the raw materials of the elemental elements are simultaneously supplied to the substrate to deposit the thin films, a deposition method in which the thin films are formed by alternately feeding the raw materials to the substrate alternately This is being studied. In this atomic layer deposition method, since the deposition is performed only by surface chemical reaction, it is possible to grow a thin film having a uniform thickness irrespective of surface irregularities, and the thickness of the raw material supply cycle is not proportional to the deposition time. Since it is proportional to the thickness of the formed thin film can be precisely controlled.
구체적으로, 원자층 증착법은 반응가스와 퍼지(purge) 가스를 교대로 공급하여 원자층 박막을 형성한다. 예를 들어, 제1 가스를 공급하여 기판 표면에 한 층의 제1 소스를 화학적 흡착시키고, 여분의 물리적으로 흡착된 제1 소스들은 퍼지 가스를 흘려서 기판으로부터 제거된다. 이어서, 한 층의 제1 소스에 제2 반응가스를 공급하여 한 층의 제1 소스와 제2 반응가스를 화학반응시켜 원자층을 증착하고, 여분의 제2 가스는 퍼지가스를 흘려서 기판으로부터 제거된다. 위와 같은 공정이 반복된다. 퍼지 가스는 질소 가스 또는 불활성 가스일 수 있다.Specifically, the atomic layer deposition method alternately supplies a reaction gas and a purge gas to form an atomic layer thin film. For example, a first gas is supplied to chemically adsorb a layer of the first source to the substrate surface, and the excess physically adsorbed first sources are removed from the substrate by flowing purge gas. Subsequently, a second reaction gas is supplied to the first source of one layer to chemically react the first source and the second reaction gas of one layer to deposit an atomic layer, and excess second gas is removed from the substrate by flowing a purge gas. do. The above process is repeated. The purge gas may be nitrogen gas or inert gas.
연속적으로 반복되는 공정은 통상적으로 하나의 챔버에서 가스를 변경하면서 수행될 수 있다. 그러나, 하나의 챔버에서 가스의 변경은 공정 안정성 또는 공정 재현성을 악화시킬 수 있다. 한편, 복수의 챔버에서 연속적으로 반복되는 공정을 할당하여 진행하는 경우, 기판의 이동 시간이 증가하여 생산성이 감소한다. 따라서, 하나의 챔버에서 연속적으로 반복되는 공정이 진행되면서, 공정 안정성 및 공정 재현성이 증가하는 방법이 요구된다.Continuously repeated processes can typically be performed while changing gases in one chamber. However, alteration of gas in one chamber can degrade process stability or process reproducibility. On the other hand, in the case where the process is continuously performed in a plurality of chambers is assigned, the movement time of the substrate is increased to reduce the productivity. Accordingly, there is a need for a method of increasing process stability and process reproducibility while progressing a process that is continuously repeated in one chamber.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 하나의 챔버 안에 제1 공정 모듈 및 제2 공정 모듈을 포함한다. 이 경우, 식각에 주로 기여하는 SF6와 같은 제1 가스를 이용하여 제1 공정 모듈은 제1 기판 상에 식각하는 공정을 수행한다. C4F8과 같은 제2 가스를 이용하여 제2 공정 모듈은 제2 기판에 상에 폴리머 증착하는 공정을 수행한다. 제1 공정 모듈과 제2 공정 모듈은 하나의 챔버 안에 배치되어 있으나, 확산 방지 커튼 또는 가스 커튼(gas curtain)을 이용하여 서로 다른 압력 및 가스에서 동작한다. 확산 방지 커튼 또는 가스 커튼(gas curtain)은 공정 모듈 사이의 가스 확산을 억제할 수 있다.A substrate processing method according to an embodiment of the present invention includes a first process module and a second process module in one chamber. In this case, the first process module performs an etching process on the first substrate by using a first gas such as SF6 which mainly contributes to etching. Using a second gas such as C4F8, the second process module performs a process of polymer depositing on the second substrate. The first process module and the second process module are arranged in one chamber, but operate at different pressures and gases using a diffusion barrier or gas curtain. The diffusion barrier or gas curtain may inhibit gas diffusion between process modules.
이어서, 기판들을 회전하여, 제1 기판은 제2 공정 모듈에 대향하여 장착되고, 제2 기판은 제1 공정 모듈에 대향하여 장착된다. 이에 따라, 제1 기판은 증착 처리되고, 제2 기판은 식각 처리될 수 있다. 즉, 제1 공정 모듈은 식각 공정만을 수행하여, 제1 공정 모듈의 공정 안정성은 증가한다. 또한, 제2 공정 모듈은 증착 공정만을 수행하여, 제2 공정 모듈의 공정 안정성은 증가한다.Subsequently, by rotating the substrates, the first substrate is mounted opposite the second process module and the second substrate is mounted opposite the first process module. Accordingly, the first substrate may be deposited and the second substrate may be etched. That is, the first process module performs only the etching process, so that the process stability of the first process module is increased. In addition, the second process module performs only the deposition process, thereby increasing process stability of the second process module.
이러한 본 발명의 기술적 사상은 원자층 증착 공정에도 사용될 수 있다.The technical idea of the present invention can also be used in the atomic layer deposition process.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the invention will be fully conveyed to those skilled in the art. In the drawings, the components are exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 1의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다. 도 5는 도 1의 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 1. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 1.
도 6은 도 1의 기판 처리 장치를 설명하는 사시도이다.6 is a perspective view illustrating the substrate processing apparatus of FIG. 1.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 기판 처리 장치는 챔버(102), 차단 가스를 외부로 배출하는 차단 가스 배기라인(116)을 포함하고, 상기 챔버(102)의 내부에 배치되고 회전 가능한 베이스 판(112), 상기 베이스 판(112)에 장착되고, 기판들(122a~122d) 각각을 지지하는 복수의 기판 지지부들(124a~124d), 상기 기판 지지부들(124a~124d)에 대향하여 상기 챔버(102)의 상판(104)에 배치된 복수의 공정 모듈들(140a~140d), 및 상기 상판(104)에 장착되고, 소정의 공정 모듈에 공급된 가스가 다른 공정 모듈로 확산하는 것을 저지하도록 상기 차단 가스를 공급하여 가스 커튼을 형성하는 차단가스 분배부(132)를 포함한다. 상기 공정 모듈들(140a~140d) 각각은 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(145a~145d)를 포함한다.1 to 6, the substrate processing apparatus includes a chamber 102 and a blocking gas exhaust line 116 for discharging the blocking gas to the outside, and a base plate rotatable inside the chamber 102. 112, a plurality of substrate supporting parts 124a to 124d mounted on the base plate 112 and supporting the substrates 122a to 122d, and the substrate supporting parts 124a to 124d, respectively. A plurality of process modules 140a-140d disposed on the upper plate 104 of the 102, and mounted on the upper plate 104, to prevent the gas supplied to a given process module from diffusing to other process modules. And a blocking gas distributor 132 for supplying the blocking gas to form a gas curtain. Each of the process modules 140a to 140d includes process gas supply units 145a to 145d for supplying a process gas.
상기 챔버(102)는 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 챔버(102)는 반도체 공정, 평판 디스플레이 공정, 또는 태양 전지 공정을 수행할 수 있다. 상판(104)은 원판 형상일 수 있다. 상기 상판(104)은 상기 챔버(102)의 뚜껑일 수 있다. 상기 배기부(106)는 상기 챔버(102)에 연결되어 가스를 외부로 배출할 수 있다. 예를 들어, 상기 배기부(106)는 상기 베이스 판(112)의 하부에 위치하여, 상기 공정 모듈들에 제공된 공정 가스를 배출할 수 있다. 상기 상판(104)의 중심을 기준으로 일정한 반경을 가진 원주 상에 상기 공정 모듈들(140a~140d)이 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있다. 상기 챔버의 내부 측면에는 턱을 가질 수 있다. 스페이서(109)는 상기 턱에 배치될 수 있다. 상기 스페이서(109)는 상기 베이스 판(112)의 측면과 근접하여 배치될 수 있다. 따라서, 소정의 공정 영역에서 배출된 공정 가스는 다른 공정 영역으로 넘어가는 것을 억제할 수 있다. 상기 스페이서의 형태는 일정한 폭을 가진 원호 형상일 수 있다.The chamber 102 may have a cylindrical shape. The chamber 102 may perform a semiconductor process, a flat panel display process, or a solar cell process. The top plate 104 may have a disc shape. The top plate 104 may be a lid of the chamber 102. The exhaust unit 106 may be connected to the chamber 102 to discharge gas to the outside. For example, the exhaust unit 106 may be disposed under the base plate 112 to discharge the process gas provided to the process modules. The process modules 140a to 140d may be disposed at regular intervals on a circumference having a constant radius with respect to the center of the upper plate 104. The inner side of the chamber may have a jaw. Spacer 109 may be disposed on the jaw. The spacer 109 may be disposed to be close to the side of the base plate 112. Therefore, the process gas discharged from the predetermined process region can be prevented from passing to another process region. The spacer may have an arc shape having a predetermined width.
상기 공정 모듈들(140a~140d) 각각은 공정 가스 공급부(145a~145d)를 가질 수 있다. 상기 공정 모듈들은 제1 내지 제4 공정 모듈을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 공정 가스 공급부들(145a~145d) 각각은 독립적으로 가스를 상기 챔버(102)에 제공할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 가스는 한 종류의 가스에 한정되지 않고, 복수의 가스들이 혼합된 가스를 포함할 수 있다.Each of the process modules 140a to 140d may have process gas supply units 145a to 145d. The process modules may include first to fourth process modules. Each of the first to fourth process gas supplies 145a to 145d may independently provide a gas to the chamber 102. The first to fourth gases are not limited to one type of gas and may include a gas in which a plurality of gases are mixed.
상기 챔버(102)가 2 개의 연속적인 공정을 진행하는 경우, 상기 제1 공정 모듈(140a) 및 상기 제3 공정 모듈(140c)은 동일한 공정을 진행할 수 있다. 또한, t상기 제2 공정 모듈(140b) 및 상기 제4 공정 모듈(140d)은 동일한 공정을 진행할 수 있다. 제1 공정 모듈 영역(241a)은 상기 제1 공정 모듈(140a)과 상기 베이스 판(112) 사이의 공간일 수 있다. 제2 공정 모듈 영역(241b)은 상기 제2 공정 모듈(140b)과 상기 베이스 판(112) 사이의 공간일 수 있다. 제3 공정 모듈 영역(241c)은 상기 제3 공정 모듈(140c)과 상기 베이스 판(112) 사이의 공간일 수 있다. 제4 공정 모듈 영역(241d)은 상기 제4 공정 모듈(140d)과 상기 베이스 판(112) 사이의 공간일 수 있다. 상기 공정 모듈 영역들(241a~241d)은 가스 커튼 기능을 수행하는 상기 차단가스 분배부(132)에 의하여 서로 분리될 수 있다.When the chamber 102 performs two consecutive processes, the first process module 140a and the third process module 140c may perform the same process. In addition, the second process module 140b and the fourth process module 140d may perform the same process. The first process module region 241a may be a space between the first process module 140a and the base plate 112. The second process module region 241b may be a space between the second process module 140b and the base plate 112. The third process module region 241c may be a space between the third process module 140c and the base plate 112. The fourth process module region 241d may be a space between the fourth process module 140d and the base plate 112. The process module regions 241a to 241d may be separated from each other by the blocking gas distributor 132 that performs a gas curtain function.
예를 들어, 상기 제1 공정 모듈(140a) 및 상기 제3 공정 모듈(140d)은 보쉬(Bosch) 공정 중에서 식각 공정을 수행하고, 상기 제2 공정 모듈(140b) 및 상기 제4 공정 모듈(140d)은 보쉬 공정 중에서 폴리머 증착 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 제1 가스는 SF6 가스를 포함할 수 있고, 상기 제2 가스는 C4F8을 포함할 수 있다. 즉, 제1 공정 모듈의 동작 조건과 제2 공정 모듈의 동작 조건은 서로 다를 수 있다. 상기 동작 조건은 압력, 가스의 종류, 가스 분사 방식, 플라즈마 발생용 에너지 인가 수단의 공급 전력, 또는 기판의 온도일 수 있다.For example, the first process module 140a and the third process module 140d perform an etching process in a Bosch process, and the second process module 140b and the fourth process module 140d. ) May perform a polymer deposition process in the Bosch process. Accordingly, the first gas may include SF6 gas, and the second gas may include C4F8. That is, the operating conditions of the first process module and the operating conditions of the second process module may be different. The operating condition may be a pressure, a type of gas, a gas injection method, a supply power of an energy applying means for generating plasma, or a temperature of a substrate.
상기 제1 내지 제4 공정 모듈들(140a~140d) 각각은 유도 결합 플라즈마 장치일 수 있다. 상기 제1 내지 제4 공정 모듈들에 대응하여, 관통홀들(107a~107d)이 상기 상판(104)에 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 공정 모듈들(140a~140d) 각각은 관통홀(107a~107d)에 장착된 유전체(142a~142d), 상기 유전체(142a~142d)의 주위에 배치된 유도 안테나(141a~141d)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 공정 모듈들(140a~140d)은 플라즈마 공정 이외에 다른 공정을 수행하도록 변형될 수 있다.Each of the first to fourth process modules 140a to 140d may be an inductively coupled plasma device. Corresponding to the first to fourth process modules, through holes 107a to 107d may be formed in the upper plate 104. Each of the first to fourth process modules 140a to 140d may include dielectrics 142a to 142d mounted in the through holes 107a to 107d and induction antennas 141a to around the dielectrics 142a to 142d. 141d). The first to fourth process modules 140a to 140d may be modified to perform a process other than a plasma process.
상기 유도 안테나(141a~141d)에 RF 전원(152a~152d)이 연결되어, 상기 유도 안테나(141a~141d)는 유도 기전력을 유전체 내부에 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 유도 기전력은 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 유전체(142a~142d)는 튜브 형상을 가질 수 있다. 상기 유전체(142a~142d)의 일단은 상기 관통홀에 걸치고, 상기 유전체(142a~142d)의 타단은 금속판((143a~143d))에 의하여 막힐 수 있다. 상기 금속판(143a~143d)의 중심에는 가스 공급부((145a~145d))가 배치되어, 가스를 상기 공정 모듈 영역에 공급할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 공정 모듈들(140a~140d) 각각은 영구 자석 또는 전자석과 같은 자석(144a~144d)을 포함할 수 있다. 상기 자석은 상기 유도 안테나 주위에 배치되어 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 상기 영구 자석은 토로이드 형상을 가지고, 상기 튜브의 중심축 방향으로 자화되어 상기 튜브의 중심축 방향의 자기장을 형성할 수 있다. 상기 유도 안테나의 중심에서 상기 자석에 의한 자기장의 세기는 수십 가우스(Gauss) 내지 수백 가우스일 수 있다. 상기 자기장은 우원편광파(right-handed circularly polarized wave; R-wave)를 플라즈마에 침투시킬 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 밀도는 통상의 유도 결합 플라즈마의 밀도보다 증가될 수 있다. RF power sources 152a to 152d are connected to the induction antennas 141a to 141d, and the induction antennas 141a to 141d may transfer induced electromotive force into the dielectric. In this case, the induced electromotive force may form a plasma. The dielectrics 142a to 142d may have a tube shape. One end of the dielectrics 142a to 142d may extend through the through hole, and the other end of the dielectrics 142a to 142d may be blocked by the metal plates 143a to 143d. Gas supply units 145a to 145d may be disposed at the centers of the metal plates 143a to 143d to supply gas to the process module region. Each of the first to fourth process modules 140a to 140d may include magnets 144a to 144d such as a permanent magnet or an electromagnet. The magnet may be disposed around the induction antenna to increase the plasma density. The permanent magnet may have a toroidal shape and may be magnetized in the central axis direction of the tube to form a magnetic field in the central axis direction of the tube. The strength of the magnetic field generated by the magnet at the center of the induction antenna may be tens of gauss to hundreds of gauss. The magnetic field may penetrate right-handed circularly polarized wave (R-wave) into the plasma. Accordingly, the plasma density can be increased than the density of conventional inductively coupled plasma.
RF 전원들(152a~152d) 각각은 제1 임피던스 매칭 네트워크들(154a~154d)을 통하여 유도 안테나들(141a~141d)에 연결되어 유도 기전력을 상기 유전체들 내부에 제공할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마는 상기 유전체 내부에서 형성되고, 상기 플라즈마는 가스를 분해하여 상기 기판에 제공될 수 있다. Each of the RF power sources 152a to 152d may be connected to the induction antennas 141a to 141d through the first impedance matching networks 154a to 154d to provide induced electromotive force into the dielectrics. Accordingly, a plasma may be formed inside the dielectric, and the plasma may be provided to the substrate by decomposing a gas.
차단 가스 분배부(132)는 소정의 공정 모듈에 제공된 공정가스가 다른 공정 모듈로의 확산을 방지하도록 차단 가스를 배출할 수 있다. 예를 들어, 상기 차단 가스 분배부(132)은 일정한 두께를 십자 형태일 수 있다. 상기 차단 가스 분배부(132)는 차단 가스를 배출할 수 있도록 노즐들(134)을 포함할 수 있다. 상기 노즐들(134)을 통하여 토출된 차단 가스는 상기 베이스 판(112)에 수직하게 분사될 수 있다. 분사된 상기 차단 가스는 공정 가스와 혼합되지 않도록 별도의 차단가스배기라인(116)을 통하여 배기될 수 있다. 상기 차단 가스는 질소 가스 또는 불활성 가스일 수 있다.The blocking gas distribution unit 132 may discharge the blocking gas to prevent the process gas provided to the predetermined process module from diffusing to other process modules. For example, the blocking gas distributor 132 may have a cross shape having a predetermined thickness. The blocking gas distributor 132 may include nozzles 134 to discharge the blocking gas. The blocking gas discharged through the nozzles 134 may be injected perpendicular to the base plate 112. The blocking gas injected may be exhausted through a separate blocking gas exhaust line 116 so as not to be mixed with the process gas. The blocking gas may be nitrogen gas or inert gas.
상기 차단 가스 분배부(132)는 절연체로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 차단 가스 분배부(132)의 일면은 상기 상판(104)을 마주면서 결합할 수 있다. 상기 상판(104)은 상기 차단 가스 분배부(132)에 대응하여 형성된 차단 가스 분배용 트렌치(103)를 포함할 수 있다. 상기 차단 가스 분배용 트렌치는 상기 십자 형태로 형성될 수 있다. 차단 가스 공급 라인(105)은 복수의 위치에 상기 트렌치(103)에 차단 가스를 공급할 수 있다. 상기 트렌치(103)에 공급된 차단 가스는 상기 차단 가스 분배부(132)에 형성된 노즐(134)을 통하여 토출된다. 이에 따라, 공정 모듈 영역들 각각은 서로 다른 압력 및 가스를 유지할 수 있다. 즉, 상기 차단 가스는 가스 커튼 기능을 수행할 수 있다.The blocking gas distribution part 132 may be formed of an insulator. One surface of the blocking gas distribution part 132 may be coupled to face the top plate 104. The top plate 104 may include a cutoff gas distribution trench 103 formed corresponding to the cutoff gas distribution part 132. The blocking gas distribution trench may be formed in the cross shape. The cutoff gas supply line 105 may supply the cutoff gas to the trench 103 at a plurality of positions. The blocking gas supplied to the trench 103 is discharged through the nozzle 134 formed in the blocking gas distribution part 132. Accordingly, each of the process module regions may maintain different pressures and gases. That is, the blocking gas may perform a gas curtain function.
상기 가스 커튼 기능을 수행하기 위하여, 상기 베이스 판(112)은 차단 가스를 외부로 배출하는 상기 차단 가스 배기라인(116)을 포함할 수 있다. 상기 차단 가스 배기라인(116)은 상기 베이스 판(112)의 중심에 형성될 수 있다. 상기 차단 가스를 상기 차단 가스 배기라인(116)으로 유도하기 위하여, 상기 베이스 판(112)의 상부면에는 배기 트렌치(114)가 형성될 수 있다. 상기 배기 트랜치(114)의 폭은 상기 차단 가스 분배부(132)의 하부면의 폭보다 작을 수 있다. 또한, 상기 배기 트랜치(114)의 깊이는 충분한 컨덕턴스를 제공하도록 상기 배기 트렌치의 폭보다 클 수 있다. In order to perform the gas curtain function, the base plate 112 may include the blocking gas exhaust line 116 to discharge the blocking gas to the outside. The blocking gas exhaust line 116 may be formed at the center of the base plate 112. In order to guide the blocking gas to the blocking gas exhaust line 116, an exhaust trench 114 may be formed on an upper surface of the base plate 112. The width of the exhaust trench 114 may be smaller than the width of the lower surface of the blocking gas distribution part 132. In addition, the depth of the exhaust trench 114 may be greater than the width of the exhaust trench to provide sufficient conductance.
상기 차단 가스 분배부(132)의 하부면과 상기 베이스 판(112)의 상부면의 간격은 좁은 것이 바람직하다. 그러나, 상기 차단 가스 분배부의 하부면과 상기 베이스 판의 상부면이 서로 접촉하는 경우, 오염 물질이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 간격은 3 mm 이내일 수 있다.It is preferable that the interval between the lower surface of the blocking gas distribution part 132 and the upper surface of the base plate 112 is narrow. However, when the lower surface of the blocking gas distribution part and the upper surface of the base plate contact each other, contaminants may occur. Thus, the gap may be within 3 mm.
상기 베이스 판(112)은 원판 형상일 수 있다. 상기 베이스 판(112)의 중심 축을 기준으로 일정한 반경의 원주 상에 기판 지지부들(122a~122d)이 배치될 수 있다. 원통 형상의 연장부(117)는 상기 베이스 판(112)의 하부면의 중심에서 축방향으로 연장될 수 있다. 관통홀(201)은 상기 챔버(102)의 하부면에 형성될 수 있다. 상기 연장부(117)는 상기 관통홀(201)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 관통홀(201)의 내부에는 가스의 유동을 차단하는 배플(178, baffle)이 배치될 수 있다.The base plate 112 may have a disc shape. Substrate supports 122a to 122d may be disposed on a circumference of a constant radius with respect to the central axis of the base plate 112. The cylindrical extension 117 may extend in the axial direction from the center of the lower surface of the base plate 112. The through hole 201 may be formed in the lower surface of the chamber 102. The extension part 117 may be disposed through the through hole 201. A baffle 178 may be disposed in the through hole 201 to block the flow of gas.
상기 차단 가스 배기라인(116)은 상기 베이스 판(112)의 중심 및 상기 연장부(117)의 중심을 관통하도록 형성될 수 있다. 상기 차단 가스 배기라인(116)은 측면 관통홀(118)과 연결될 수 있다. 상기 측면 관통홀(118)은 상기 연장부(116)의 하부 측면에 형성되어, 차단 가스를 배출하는 경로를 형성할 수 있다. 상기 측면 관통홀(118)은 복수 개일 수 있다.The blocking gas exhaust line 116 may be formed to penetrate the center of the base plate 112 and the center of the extension part 117. The blocking gas exhaust line 116 may be connected to the side through hole 118. The side through hole 118 may be formed at a lower side surface of the extension part 116 to form a path for discharging the blocking gas. The side through hole 118 may be a plurality.
수직 이동부(180)는 상기 관통홀(201)의 하부면에 장착되는 제1 플랜지(181), 상기 제1 플랜지(181)와 연속적으로 연결되는 주름관(182), 및 상기 주름관(182)에 연속적으로 연결되는 제2 플랜지(183)를 포함할 수 있다. 상기 연장부(117)는 상기 제1 플랜지(181), 상기 주름관(182), 및 상기 제2 플랜지(183)의 내부를 관통하여 배치될 수 있다.The vertical moving part 180 is connected to the first flange 181 mounted on the lower surface of the through hole 201, the corrugated pipe 182 continuously connected to the first flange 181, and the corrugated pipe 182. It may include a second flange 183 connected in series. The extension part 117 may be disposed to penetrate the inside of the first flange 181, the corrugated pipe 182, and the second flange 183.
제3 플랜지(184)는 상기 제2 플랜지(183)와 결합할 수 있다. 상기 제3 플랜지(184)는 상기 연장부(117)를 감싸도록 배치되고 진공 실링을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 측면 관통홀을 통하여 배출된 상기 차단 가스는 상기 배플(178)과 상기 제3 플랜지(184)에 의하여 공간에 밀폐될 수 있다. The third flange 184 may be coupled to the second flange 183. The third flange 184 may be arranged to surround the extension 117 and may maintain a vacuum sealing. Accordingly, the blocking gas discharged through the side through hole may be sealed in the space by the baffle 178 and the third flange 184.
상기 제1 플랜지(181)의 측면에는 배기라인(174)이 연결될 수 있다. 상기 배라인(174)은 진공 펌프(172)와 연결될 수 있다. 상기 차단 가스는 상기 차단 가스 배기라인(117), 상기 측면 관통홀(118), 및 상기 배기 라인(174)을 통하여 배기될 수 있다.An exhaust line 174 may be connected to a side surface of the first flange 181. The bar line 174 may be connected to the vacuum pump 172. The blocking gas may be exhausted through the blocking gas exhaust line 117, the side through hole 118, and the exhaust line 174.
이동판(185)은 상기 제3 플랜지(184)와 고정 결합할 수 있다. 상기 이동판의 하부면에는 제1 모터 지지부(189)가 장착된다. 상기 제1 모터 지지부(189)의 중심에 제1 모터(187)가 고정된다. 상기 제1 모터(187)의 중심축은 스크루(186)와 축결합할 수 있다. 상기 스크루(186)의 일단은 상기 챔버(102)의 하부면에 회전운동할 수 있도록 고정되고, 상기 스크루(186)의 타단은 상기 제1 모터(197)의 중심축과 축결합할 수 있다. 너트부(188)는 상기 스크루(186)의 주위에 배치되고, 상기 너트부(188)는 상기 이동판(185)에 삽입되어 고정된다. 이에 따라, 상기 제1 모터(187)가 회전함에 따라 상기 이동판(185)이 수직운동한다. 상기 이동판(185)의 수직 운동에 따라, 신축성을 가진 상기 주름관(182)의 길이는 조절된다.The moving plate 185 may be fixedly coupled to the third flange 184. The first motor support 189 is mounted on the lower surface of the moving plate. The first motor 187 is fixed to the center of the first motor support 189. The central axis of the first motor 187 may be axially coupled with the screw 186. One end of the screw 186 may be fixed to the lower surface of the chamber 102 so that the other end of the screw 186 may be axially coupled to the central axis of the first motor 197. A nut part 188 is disposed around the screw 186, and the nut part 188 is inserted into and fixed to the moving plate 185. Accordingly, the moving plate 185 vertically moves as the first motor 187 rotates. According to the vertical movement of the movable plate 185, the length of the corrugated pipe 182 having elasticity is adjusted.
상기 연장부(117)의 일단은 상기 이동판(185)에 회전 운동할 수 있도록 고정된다. 제2 모터(192)는 상기 이동판(185)의 하부면에 고정된다. 상기 제2 모터(192)의 회전력은 회전 운동 방향 변환부를 통하여 상기 연장부(117)의 타단을 회전시킨다. 이에 따라, 상기 베이스 판은 회전 운동한다. 상기 연장부(117)의 타단의 반경은 감소되어 턱을 형성할 수 있다. 상기 이동판(185)이 상기 연장부(117)의 타단과 결합하는 부위는 함몰될 수 있다. 상기 함몰된 부위에 상기 턱이 배치될 수 있다. One end of the extension part 117 is fixed to the moving plate 185 to rotate. The second motor 192 is fixed to the lower surface of the moving plate 185. The rotational force of the second motor 192 rotates the other end of the extension part 117 through the rotational movement direction conversion part. Thus, the base plate rotates. A radius of the other end of the extension portion 117 may be reduced to form a jaw. The portion where the movable plate 185 is coupled to the other end of the extension part 117 may be recessed. The jaw may be disposed at the recessed portion.
상기 챔버(102)의 하부면에는 공정 모듈들에서 제공된 공정 가스를 배기하는 주 배기라인(106a, main exhaust line)이 장착될 수 있다. 상기 주 배기라인(106a)은 진공펌프(106b)에 연결된다. The lower surface of the chamber 102 may be equipped with a main exhaust line (106a) for exhausting the process gas provided from the process modules. The main exhaust line 106a is connected to the vacuum pump 106b.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 주 배기라인은 복수 개일 수 있다. 상기 주 배기라인(106a)은 상기 챔버의 측면에 배치되도록 변형될 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the main exhaust line may be a plurality. The main exhaust line 106a may be modified to be disposed on the side of the chamber.
상기 기판 지지부들(122a~122d)은 온도 조절부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 온도 조절부는 냉각 수단 또는 가열 수단을 포함할 수 있다. 즉, 처리 공정에 따라 기판의 온도는 섭씨 -150 도 내지 섭씨 900 도 일 수 있다.The substrate supports 122a to 122d may include a temperature controller (not shown). The temperature control unit may include a cooling means or a heating means. That is, depending on the treatment process, the temperature of the substrate may be -150 degrees Celsius to 900 degrees Celsius.
상기 기판 지지부들(122a~122d) 각각은 바이어스 임피던스 매칭 네트워크들(126a~126d)을 통하여 RF 바이어스 전원들(128a~128d)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판 상에 플라즈마가 형성되고, 상기 플라즈마는 셀프 바이어스(self-bias)를 가지고 상기 기판에 에너지를 제공할 수 있다. Each of the substrate supports 122a through 122d may be connected to RF bias power sources 128a through 128d through bias impedance matching networks 126a through 126d. Accordingly, a plasma is formed on the substrate, and the plasma may provide energy to the substrate with self-bias.
상기 제1 가스 공급부(145a) 및 제3 가스 공급부(145c)는 플라즈마에 의하여 분해되어 기판을 식각하는 식각성 가스를 제공하고, 상기 제2 가스 공급부(145b) 및 제4 가스 공급부(146d)는 플라즈마에 의하여 분해되어 폴리머를 형성하는 증착성 가스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 가스는 불소 함유 가스 및 염소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 가스는 산소 가스, 수소 가스, 및 탄소 함유 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 가스는 SF6, CF4, CHF3 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스는 C4F8, C3F6, C2F2, 산소, 수소 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The first gas supply unit 145a and the third gas supply unit 145c are decomposed by plasma to provide an etching gas for etching a substrate, and the second gas supply unit 145b and the fourth gas supply unit 146d are It is possible to provide a deposition gas that is decomposed by plasma to form a polymer. For example, the first gas may include at least one of a fluorine-containing gas and a chlorine-containing gas. The second gas may include at least one of oxygen gas, hydrogen gas, and carbon containing gas. Specifically, the first gas may include at least one of SF6, CF4, and CHF3. The second gas may include at least one of C 4 F 8, C 3 F 6, C 2 F 2, oxygen, and hydrogen.
제1 공정 모듈(140a)이 제1 기판(124a)을 1차 처리한 후, 베이스 판(112)은 회전할 수 있다. 이에 따라, 제2 공정 모듈(140b)은 제1 기판(124a)을 2차 처리할 수 있다.After the first process module 140a first processes the first substrate 124a, the base plate 112 may rotate. Accordingly, the second process module 140b may secondaryly process the first substrate 124a.
기판 처리 방법은 하나의 챔버의 내부 공간을 서로 다른 공정 조건을 가지도록 차단 가스를 제공하는 차단가스 분배부를 사용하여 복수의 공정 모듈 영역들로 서로 분리하는 단계, 기판들이 배치된 베이스 판에 형성된 트렌치부 및 차단 가스 배기라인를 사용하여 상기 차단 가스를 외부로 배기하는 단계, 상기 공정 모듈 영역들 각각에 제공되는 공정 가스를 사용하여 상기 기판들을 1차 처리하는 단계, 및 상기 베이스 판을 회전시켜 1차 처리와 다른 2차 처리를 수행하는 단계를 포함한다. 상기 1차 처리는 식각성 가스를 사용한 식각 공정이고, 상기 2차 처리는 증착성 가스를 사용한 폴리머 증착 공정일 수 있다.Substrate processing method is a trench formed in the base plate on which the substrates are disposed, separating the internal space of one chamber into a plurality of process module regions using a barrier gas distribution unit that provides a barrier gas to have different process conditions Exhausting the barrier gas to the outside using a secondary and barrier gas exhaust line, first treating the substrates using a process gas provided in each of the process module regions, and rotating the base plate to primary Performing a secondary process other than the process. The primary treatment may be an etching process using an etching gas, and the secondary treatment may be a polymer deposition process using a deposition gas.
본 발명의 변형된 실시예에 따른 기판 처리 방법은 원자층 증착 방법에 적용될 수 있다. 구체적으로, 기판 처리 방법은 하나의 챔버의 내부 공간을 서로 다른 공정 조건을 가지도록 차단 가스를 제공하는 차단가스 분배부를 사용하여 복수의 공정 모듈 영역들로 서로 분리하는 단계, 기판들이 배치된 베이스 판에 형성된 트렌치부 및 차단 가스 배기라인를 사용하여 상기 차단 가스를 외부로 배기하는 단계, 상기 공정 모듈 영역들 각각에 제공되는 공정 가스를 사용하여 상기 기판들을 1차 처리하는 단계, 및 상기 베이스 판을 회전시켜 1차 처리와 다른 2차 처리를 수행하는 단계, 상기 베이스 판을 회전시켜 3차 처리하는 단계, 및 상기 베이스 판을 회전시켜 4차 처리하는 단계를 포함한다. 상기 1차 처리는 원자층 증착을 위하여 제1 반응 가스를 사용한 증착 공정이고, 상기 2차 처리는 퍼지 가스를 이용하여 잔유물을 제거하는 퍼지 공정이고, 상기 3차 처리는 원자층 증착을 위하여 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응가스이고, 상기 4차 처리는 퍼지 가스를 이용하여 잔유물을 제거하는 퍼지 공정일 수 있다. 기판 처리 장치는 제1 내지 제4 공정모듈을 포함할 수 있다. 제1 공정 모듈은 1차 처리를 수행하고, 제2 공정 모듈은 2차 처리를 수행하고, 제3 공정 모듈은 제3 처리를 수행하고, 제4 공정 모듈은 4차 처리를 수행할 수 있다. 상기 퍼지 가스는 질소 가스 또는 불활성 가스일 수 있다.The substrate processing method according to the modified embodiment of the present invention may be applied to the atomic layer deposition method. Specifically, the substrate processing method is to separate the internal space of one chamber into a plurality of process module regions using a blocking gas distribution unit that provides a blocking gas to have different process conditions, the base plate on which the substrates are disposed Exhausting the blocking gas to the outside using a trench formed in the processing unit and a blocking gas exhaust line, first treating the substrates using a process gas provided to each of the process module regions, and rotating the base plate. Performing a secondary treatment different from the primary treatment, rotating the base plate to perform a tertiary treatment, and rotating the base plate to perform a fourth treatment. The primary treatment is a deposition process using a first reaction gas for atomic layer deposition, the secondary treatment is a purge process to remove residues using a purge gas, and the tertiary treatment is a first process for atomic layer deposition. It is a second reaction gas to react with the reaction gas, the fourth treatment may be a purge process to remove the residue by using the purge gas. The substrate processing apparatus may include first to fourth process modules. The first process module may perform a primary process, the second process module may perform a secondary process, the third process module may perform a third process, and the fourth process module may perform a fourth process. The purge gas may be nitrogen gas or inert gas.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.

Claims (10)

  1. 챔버;chamber;
    차단 가스를 외부로 배출하는 차단 가스 배기라인을 포함하고, 상기 챔버의 내부에 배치되고 회전 가능한 베이스 판;A base plate including a cutoff gas exhaust line for discharging the cutoff gas to the outside, the base plate being rotatable inside the chamber;
    상기 베이스 판에 장착되고, 기판들 각각을 지지하는 복수의 기판 지지부들;A plurality of substrate supports mounted on the base plate and supporting each of the substrates;
    상기 기판 지지부들에 대향하여 상기 챔버의 상판에 배치된 복수의 공정 모듈들; 및A plurality of process modules disposed on an upper plate of the chamber opposite the substrate supports; And
    상기 상판에 장착되고, 소정의 공정 모듈에 공급된 가스가 다른 공정 모듈로 확산하는 것을 저지하도록 상기 차단 가스를 공급하여 가스 커튼을 형성하는 차단가스 분배부를 포함하고,A blocking gas distribution part mounted on the upper plate and supplying the blocking gas so as to prevent diffusion of a gas supplied to a predetermined process module into another process module to form a gas curtain;
    상기 공정 모듈들 각각은 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.Each of the process modules comprises a process gas supply unit for supplying a process gas.
  2. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 차단가스는 질소 가스 또는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The blocking gas is a substrate processing apparatus, characterized in that the nitrogen gas or inert gas.
  3. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 챔버는 원통형이고,The chamber is cylindrical,
    상기 베이스 판은 원판 형태이고, 상기 기판 지지부들은 일정한 반경을 가진 원의 원주 상에 일정한 간격을 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.Wherein said base plate is in the form of a disc and said substrate supports are arranged at regular intervals on a circumference of a circle having a constant radius.
  4. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 차단가스 분배부는 십자형이고, The blocking gas distribution unit is cross-shaped,
    상기 공정 모듈들의 개수는 4 개이고, The number of process modules is four,
    상기 공정 모듈들은 시계 방향을 따라 제1 내지 제4 공정 모듈을 포함하고,The process modules include first to fourth process modules along the clockwise direction,
    상기 공정 모듈들은 유도 결합 플라즈마 소스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And said process modules are inductively coupled plasma sources.
  5. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 차단가스 분배부는 상기 차단 가스를 상기 베이스 판에 수직하게 분사하는 복수의 노즐들을 포함하고, The blocking gas distribution unit includes a plurality of nozzles for injecting the blocking gas perpendicular to the base plate,
    상기 노즐들은 상기 챔버의 중심에서 반경 방향으로 일정한 간격을 가지고 배치되고,The nozzles are arranged at regular intervals radially from the center of the chamber,
    상기 차단가스 분배부의 하부면과 상기 베이스 판의 상부면 사이의 간격은 3 밀리미터(mm) 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And a distance between a lower surface of the cutoff gas distribution part and an upper surface of the base plate is 3 millimeters (mm) or less.
  6. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 베이스 판은 상기 차단 가스 분배부을 마주보는 상기 베이스 판의 상부면에 형성된 배기 트렌치를 더 포함하고,The base plate further includes an exhaust trench formed in the upper surface of the base plate facing the blocking gas distribution,
    상기 트렌치부는 상기 차단 가스 배기라인에 연결되어 상기 차단 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And the trench part is connected to the cutoff gas exhaust line to discharge the cutoff gas.
  7. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 챔버의 하단부에 배치되어 복수의 공정 모듈들에 제공된 공정 가스를 배기하는 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.And an exhaust unit disposed at a lower end of the chamber to exhaust the process gas provided to the plurality of process modules.
  8. 하나의 챔버의 내부 공간을 서로 다른 공정 조건을 가지도록 차단 가스를 제공하는 차단가스 분배부를 사용하여 복수의 공정 모듈 영역들로 서로 분리하는 단계;Separating the internal spaces of one chamber into a plurality of process module regions by using a blocking gas distribution unit providing a blocking gas to have different process conditions;
    기판들이 배치된 베이스 판에 형성된 트렌치부 및 차단 가스 배기라인를 사용하여 상기 차단 가스를 외부로 배기하는 단계;Exhausting the blocking gas to the outside using a trench formed in the base plate on which substrates are disposed and a blocking gas exhaust line;
    상기 공정 모듈 영역들 각각에 제공되는 공정 가스를 사용하여 상기 기판들을 1차 처리하는 단계; 및Firstly treating the substrates using a process gas provided in each of the process module regions; And
    상기 베이스 판을 회전시켜 1차 처리와 다른 2차 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.Rotating the base plate to perform a secondary treatment different from the primary treatment.
  9. 제8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 1차 처리는 식각성 가스를 사용한 식각 공정이고,The primary treatment is an etching process using an etching gas,
    상기 2차 처리는 증착성 가스를 사용한 폴리머 증착 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.And the secondary treatment is a polymer deposition process using a vapor deposition gas.
  10. 제8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 베이스 판을 회전시켜 3차 처리하는 단계; 및Rotating the base plate to perform tertiary processing; And
    상기 베이스 판을 회전시켜 4차 처리하는 단계를 더 포함하고,Rotating the base plate to further process the fourth step,
    상기 1차 처리는 원자층 증착을 위하여 제1 반응 가스를 사용한 증착 공정이고, The primary treatment is a deposition process using a first reaction gas for atomic layer deposition,
    상기 2차 처리는 퍼지 공정이고,The secondary treatment is a purge process,
    상기 3차 처리는 원자층 증착을 위하여 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응가스이고,The tertiary treatment is a second reaction gas that reacts with the first reaction gas for atomic layer deposition,
    상기 4차 처리는 퍼지 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.And said fourth treatment is a purge process.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9514933B2 (en) 2014-01-05 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Film deposition using spatial atomic layer deposition or pulsed chemical vapor deposition
TWI768849B (en) 2017-10-27 2022-06-21 美商應用材料股份有限公司 Single wafer processing environments with spatial separation
KR102401746B1 (en) * 2017-12-26 2022-05-30 주성엔지니어링(주) Apparatus for Processing Substrate
KR20210070383A (en) * 2018-10-29 2021-06-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Methods of Operating a Spatial Deposition Tool

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254181A (en) * 2000-01-06 2001-09-18 Tokyo Electron Ltd Film depositing apparatus and film depositing method
KR20050015316A (en) * 2003-08-05 2005-02-21 삼성전자주식회사 Multi-chamber system for fabricating semiconductor devices and method of fabricating semiconductor devices using thereof
US20080296660A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Low resistivity conductive structures, devices and systems including same, and methods forming same
KR20090013286A (en) * 2007-08-01 2009-02-05 삼성전자주식회사 Apparatus for manufacturing a semiconductor device
KR20090055435A (en) * 2007-11-28 2009-06-02 주식회사 케이씨텍 Atomic layer deposition apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001254181A (en) * 2000-01-06 2001-09-18 Tokyo Electron Ltd Film depositing apparatus and film depositing method
KR20050015316A (en) * 2003-08-05 2005-02-21 삼성전자주식회사 Multi-chamber system for fabricating semiconductor devices and method of fabricating semiconductor devices using thereof
US20080296660A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Low resistivity conductive structures, devices and systems including same, and methods forming same
KR20090013286A (en) * 2007-08-01 2009-02-05 삼성전자주식회사 Apparatus for manufacturing a semiconductor device
KR20090055435A (en) * 2007-11-28 2009-06-02 주식회사 케이씨텍 Atomic layer deposition apparatus

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