KR102362893B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents
기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102362893B1 KR102362893B1 KR1020190154856A KR20190154856A KR102362893B1 KR 102362893 B1 KR102362893 B1 KR 102362893B1 KR 1020190154856 A KR1020190154856 A KR 1020190154856A KR 20190154856 A KR20190154856 A KR 20190154856A KR 102362893 B1 KR102362893 B1 KR 102362893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plasma source
- gas
- substrate processing
- substrate
- path
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 117
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 122
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 106
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 103
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 41
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 23
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 238000004380 ashing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
- H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은, 처리 공간이 이온 블록커(ion blocker, 200)에 의하여 상부 영역(111)과 하부 영역(112)으로 구획되고, 상부 플라즈마 소스(510)와 하부 플라즈마 소스(330)가 이온 블록커의 상방과 하방에 각각 배치되며, 중간 플라즈마 소스(210)가 이온 블록커에 제공되고, 고주파 전력이 스위칭에 의하여 상부 플라즈마 소스 또는 상기 중간 플라즈마 소스에 제공되기 때문에, 상부 영역에 플라즈마를 생성시키는 화학적 처리 공정 또는 하부 영역에 플라즈마를 생성시키는 물리적 처리 공정을 선택적으로 수행할 수 있고, 이를 단일의 고주파 전원(710)과 단일의 임피던스 정합기(720)로 구현할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예는 플라즈마(plasma)를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이(flat panel display, FPD) 등을 제조하려면 다양한 공정을 일련적으로 수행하여야 한다. 예를 들어, 웨이퍼(wafer), 글라스(glass) 등의 기판 상으로부터 박막을 제거하는 식각(etching), 그리고 기판 상에 잔재하는 포토레지스트(photoresist, PR)를 제거하는 애싱(ashing)을 순차적으로 수행하고 있다. 그리고, 이들 공정에서 기판의 처리는 플라즈마에 의하여 많이 이루어지고 있다.
일반적으로, 플라즈마는 매우 높은 온도, 강한 전계 또는 고주파 전자계에 의하여 생성된다. 그리고, 이렇게 생성된 플라즈마는 이온(ion) 및 라디칼(radical)을 포함한다. 식각 공정에는 주로 플라즈마의 이온이 관여되고, 이온은 기판을 물리적인 작용으로 처리한다. 애싱 공정에는 주로 플라즈마의 라디칼이 관여되고, 라디칼은 기판을 화학적인 작용으로 처리한다.
이와 같이, 플라즈마 처리는 공정의 종류에 따라 요구되는 조건이 상이한 점 때문에, 대체로 서로 다른 장치에서 독립적으로 이루어지고 있다. 따라서, 일련의 공정을 수행하여 기판을 처리하는 데 있어서, 많은 수의 장치 및 넓은 설치 면적이 요구되고 많은 시간이 소요되는 등 전체적으로 공정이 비효율적일 수밖에 없는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 복수의 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 실시예는 이온 에너지 분포(ion energy distribution, IED)의 최적화 면에서 유리한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 처리 공간을 제공하는 공정 챔버(process chamber), 스테이지(stage)를 제공하는 기판 지지 유닛(substrate supporting unit), 플라즈마의 이온을 차단하는 이온 블록커(ion blocker), 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 플라즈마 소스(plasma source)들을 가진 플라즈마 발생 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 공정 챔버는, 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 상기 처리 공간을 제공하며, 상부와 하부에 각각 상부 플라즈마 소스와 하부 플라즈마 소스가 적용될 수 있다. 상기 기판 지지 유닛은, 상기 처리 공간에 배치되고, 상기 기판을 지지하는 상기 스테이지를 제공할 수 있다. 상기 이온 블록커는, 상기 스테이지의 상방에 배치되며, 상기 처리 공간을 상기 상부 플라즈마 소스 측의 상부 영역과 상기 하부 플라즈마 소스 측의 하부 영역으로 구획하고, 상기 플라즈마의 라디칼을 통과시켜 상기 스테이지에 의하여 지지된 상기 기판으로 제공하기 위한 관통 구멍들을 가지며, 중간 플라즈마 소스를 제공할 수 있다. 상기 가스 공급 유닛은, 상기 가스를 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 적어도 어느 하나 이상에 선택적으로 공급할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 유닛은 고주파 전원 모듈(high frequency power module) 및 스위치 어셈블리(switch assembly)를 포함할 수 있다. 상기 고주파 전원 모듈은 임피던스 정합기(impedance matcher)를 통하여 고주파 전력을 제공하도록 구성된 고주파 전원을 포함할 수 있다. 상기 스위치 어셈블리는 상기 상부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 화학적 처리 공정 또는 상기 하부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 물리적 처리 공정이 선택적으로 수행되도록 상기 고주파 전력을 스위칭에 의하여 상기 상부 플라즈마 소스 또는 상기 중간 플라즈마 소스에 제공할 수 있다.
상기 스위치 어셈블리는, 전원 라인(power line) 및 전환 스위치를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 플라즈마 소스 및 상기 중간 플라즈마 소스에 각각 연결된 제1 전원 라인 및 제2 전원 라인과; 상기 제1 전원 라인 또는 상기 제2 전원 라인에 선택적으로 접속되어 상기 고주파 전력이 제공되는 전원 경로를 전환하는 전환 스위치를 포함할 수 있다.
또는, 상기 스위치 어셈블리는, 전원 라인, 접지라인(ground line) 및 전환 스위치를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 플라즈마 소스 및 상기 중간 플라즈마 소스를 각각 상기 임피던스 정합기에 연결시키는 제1 전원 라인 및 제2 전원 라인과; 상기 고주파 전원에 연결된 제1 접지 라인 및 제2 접지 라인과; 상기 제1 전원 라인과 상기 제1 접지 라인 사이에 스위칭에 의하여 상기 고주파 전력이 상기 상부 플라즈마 소스에 제공되는 제1 전원 경로 또는 상기 상부 플라즈마 소스가 상기 제1 접지 라인에 의하여 접지되는 제1 접지 경로를 형성하는 제1 전환 스위치와; 상기 제2 전원 라인과 상기 제2 접지 라인 사이에 스위칭에 의하여 상기 고주파 전력이 상기 중간 플라즈마 소스에 제공되는 제2 전원 경로 또는 상기 중간 플라즈마 소스가 상기 제2 접지 라인에 의하여 접지되는 제2 접지 경로를 형성하는 제2 전환 스위치를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생 유닛은, 상기 하부 플라즈마 소스에 제3 전원 라인을 통하여 연결되며 직류 바이어스 펄스(DC bias pulse)를 제공하는 직류 바이어스 전원 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생 유닛은, 상기 직류 바이어스 전원 모듈에 연결된 제3 접지 라인과; 상기 제3 전원 라인과 상기 제3 접지 라인 사이에 스위칭에 의하여 상기 직류 바이어스 펄스가 상기 하부 플라즈마 소스에 제공되는 제3 전원 경로 또는 상기 하부 플라즈마 소스가 상기 제3 접지 라인에 의하여 접지되는 제3 접지 경로를 형성하는 제3 전환 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 상기 물리적 처리 공정이 수행되는 때 배기 작용에 의하여 상기 하부 영역을 상기 상부 영역에 비하여 낮은 압력으로 유지시키기 위한 배기 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 가스 공급 유닛은, 상기 가스로서 공정 가스를 상기 상부 영역 또는 상기 하부 영역에 선택적으로 공급하는 제1 가스 공급 유닛과; 상기 가스로서 반응 가스를 상기 하부 영역에 공급하는 제2 가스 공급 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 상기 가스를 상기 상부 영역에 분사하는 샤워 헤드(shower head)를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 플라즈마 소스는 상기 샤워 헤드에 제공될 수 있다. 상기 하부 플라즈마 소스는 상기 기판 지지 유닛에 제공될 수 있다.
상기 이온 블록커는 상기 관통 구멍들 및 상기 가스를 상기 하부 영역으로 분사하는 가스 분사구들을 함께 가지도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법으로서, 상기 스테이지에 의하여 상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 가스 공급 유닛에 의하여 상기 가스를 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 적어도 어느 하나 이상에 선택적으로 공급하고, 상기 고주파 전원 모듈 및 상기 스위치 어셈블리에 의하여 상기 고주파 전력을 상기 상부 플라즈마 소스 또는 상기 중간 플라즈마 소스에 제공함으로써, 상기 상부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 상기 화학적 처리 공정 또는 상기 하부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 상기 물리적 처리 공정을 선택적으로 수행하는, 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 상기 화학적 처리 공정을 수행하는 때 상기 공정 가스를 상기 상부 영역에 공급하고 상기 반응 가스를 상기 하부 영역에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 상기 화학적 처리 공정을 수행하는 때 상기 배기 유닛의 배기 작용에 의하여 상기 하부 영역을 상기 상부 영역에 비하여 낮은 압력으로 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 상기 물리적 처리 공정을 수행하는 때 상기 직류 바이어스 펄스를 상기 하부 플라즈마 소스에 제공하여 상기 이온의 에너지(energy) 및 흐름(flux)을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 상기 물리적 처리 공정을 수행한 후 상기 화학적 처리 공정을 수행하여 상기 기판을 처리할 수 있다.
상기 물리적 처리 공정은 식각 공정이고, 상기 화학적 처리 공정은 애싱 공정일 수 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 처리 공간이 이온 블록커에 의하여 상부 영역과 하부 영역으로 구획되고, 상부 플라즈마 소스와 하부 플라즈마 소스가 이온 블록커의 상방과 하방에 각각 배치되며, 중간 플라즈마 소스가 이온 블록커에 제공되고, 고주파 전력이 스위칭에 의하여 상부 플라즈마 소스 또는 중간 플라즈마 소스에 제공되기 때문에, 상부 영역에 플라즈마를 생성시키는 화학적 처리 공정 또는 하부 영역에 플라즈마를 생성시키는 물리적 처리 공정을 선택적으로 수행할 수 있고, 이를 단일의 고주파 전원과 단일의 임피던스 정합기로 구현할 수 있다.
또, 본 발명의 실시예에 의하면, 상부 플라즈마 소스와 중간 플라즈마 소스를 간단한 스위칭 구조에 의하여 전원 전극과 접지 전극으로 전환할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 물리적 처리 공정을 수행하는 동안, 하부 영역이 상부 영역에 비하여 낮은 압력으로 유지되기 때문에, 하부 영역 내의 가스가 이온 블록커의 관통 구멍들을 통하여 상부 영역으로 역류하여 상부 영역에 자칫 아크(arc) 등이 생성되는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 물리적 처리 공정을 수행하는 때, 하부 플라즈마 소스에 직류 바이어스 펄스를 제공할 수 있다. 이에, 플라즈마의 양이온들의 흐름(flux)과 에너지를 조절하여 양이온들을 기판 상으로 유도 및 가속시킬 수 있고, 바이어스 전압의 제공 주기, 주파수 등의 제어를 통하여 이온 에너지 분포(IED)를 최적화할 수 있다.
발명의 효과는 이에 한정되지 않고, 언급되지 않은 기타 효과는 통상의 기술자라면 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치가 도시된 구성도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 플라즈마 발생 유닛이 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 물리적 처리 공정 수행 시의 작동을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 화학적 처리 공정 수행 시의 작동을 나타낸다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 플라즈마 발생 유닛이 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 물리적 처리 공정 수행 시의 작동을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의한 화학적 처리 공정 수행 시의 작동을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성 요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼, 글라스 등의 기판을 처리하는 복수의 공정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예 따른 기판 처리 장치는 플라즈마의 이온에 의한 물리적 처리 공정 및 플라즈마의 라디칼에 의한 화학적 처리 공정을 각각 수행할 수 있다. 예를 들어, 물리적 처리 공정은 식각 공정 등일 수 있고, 화학적 처리 공정은 애싱 공정 등일 수 있으며, 본 발명의 실시예 따른 기판 처리 장치는 식각 공정과 애싱 공정을 순차적으로 수행할 수도 있다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 전체 구성이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는, 플라즈마를 이용하여 기판(5)을 처리하도록 구성되고, 이를 위하여 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(300), 이온 블록커(200), 샤워 헤드(500), 가스 공급 유닛(600), 배플(baffle, 400) 및 플라즈마 발생 유닛을 포함한다.
공정 챔버(100)는 외부와 차단 가능한 처리 공간(111, 112)을 제공하도록 구성되고, 기판(5)은 처리 공간(111, 112)에서 플라즈마에 의하여 처리된다. 공정 챔버(100)는 챔버 본체(110)를 포함한다. 챔버 본체(110)는 내부에 처리 공간(111, 112)을 가지도록 형성된다. 챔버 본체(110)는 금속으로 이루어질 수 있다. 챔버 본체(110)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있다. 챔버 본체(110)는 접지될 수 있다.
챔버 본체(110)의 벽에는 처리 공간(111, 112)과 연통하는 기판 출입 개구(113)가 단수 또는 복수로 형성된다. 기판(5)은 기판 출입 개구(113)를 통하여 처리 공간(111, 112)으로 반입되거나 처리 공간(111, 112)으로부터 반출된다. 기판 출입 개구(113)는 출입 개구 개폐 유닛(120)에 의하여 개폐될 수 있다.
챔버 본체(110)의 바닥에는 배기 포트(exhaust port, 114)가 단수 또는 복수로 형성되고, 배기 포트(114)에는 배기 작용을 수행하는 배기 유닛(130)이 접속된다. 배기 유닛(130)은, 배기 포트(114)에 연결된 배기 라인, 그리고 배기 라인에 연결된 진공 펌프(vacuum pump)를 포함할 수 있다. 배기 유닛(130)의 배기 작용에 의하면, 처리 공간(111, 112)을 감압하여 기판(5)에 대한 처리 공정을 진공 분위기 하에서 수행할 수 있고, 공정 수행 시 발생하는 부산물이나 처리 공간(111, 112)에 잔류하는 가스를 외부로 배출할 수 있다.
챔버 본체(110)의 내면에는 라이너(liner, 140)가 제공될 수 있다. 라이너(140)에 의하면, 챔버 본체(110)의 내면을 공정 수행 시 발생하는 부산물이나 처리 공간(111, 112)에 잔류하는 가스로부터 보호할 수 있다. 라이너(140)는 챔버 본체(110)의 내벽에 피복될 수 있다. 라이너(140)에는 기판 출입 개구(113)와 일치하여 기판(5)의 반입, 반출을 허용하는 개구가 마련될 수 있다.
기판 지지 유닛(300)은 챔버 본체(110)의 하부에 설치된다. 기판 지지 유닛(300)은 처리 공간(111, 112)에 배치되고 처리 공간(111, 112)으로 반입된 기판을 지지한다. 기판 지지 유닛(300)은 기판(5)을 하방에서 지지하는 스테이지를 제공한다. 기판 지지 유닛(300)은 척(chuck, 310)을 포함한다. 척(310)은 스테이지를 제공한다.
척(310)은 정전기력을 이용하여 기판(5)을 척킹하는 정전 척(electrostatic chuck, ESC)일 수 있다. 정전 척(310)은, 기판(5)이 놓이는 상면을 가진 척 바디(chuck body, 311), 그리고 척 바디(311)의 내부에 적용된 척 전극(312)을 포함할 수 있다. 척 바디(311)는 유전체로 제공될 수 있다. 척 전극(312)은 척 전원(315)과 전기적으로 연결될 수 있다. 척 전원(315)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 척 전극(312)과 척 전원(315) 사이에는 척 전원 스위치(316)가 적용될 수 있다. 척 전극(312)과 척 전원(315)은 척 전원 스위치(316)의 온(on), 오프(off) 작동에 의하여 상호 전기적으로 연결되거나 상호 전기적 연결이 해제될 수 있다. 척 전원 스위치(316)가 온(on)으로 작동되면, 기판(5)과 척 전극(312) 사이에는 정전기력이 발생되고, 기판(5)은 발생된 정전기력에 의하여 척 바디(311)에 척킹될 수 있다.
척 바디(311)의 내부에는 기판 가열 수단으로서 히터(heater, 320)가 설치될 수 있다. 히터(320)는 척 전극(312)의 하방에 배치될 수 있다. 히터(320)는 히터 전원(325)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(320)는 히터 전원(315)으로부터의 전류에 저항하여 열을 발생시키도록 구성될 수 있다. 히터(320)와 히터 전원(325)과 사이에는 히터 전원 스위치(326)가 적용될 수 있다. 히터(320)와 히터 전원(325)은 히터 전원 스위치(326)의 온, 오프 작동에 의하여 상호 전기적으로 연결되거나 상호 전기적 연결이 해제될 수 있다. 히터 전원 스위치(326)가 온(on)으로 작동되면, 히터(320)에서 발생된 열은 기판(5)으로 전달되고, 기판(5)은 전달된 열에 의하여 공정에 요구되는 온도로 유지될 수 있다.
척(310)의 하부에는 베이스(base, 330)가 적용된다. 베이스(330)는 상면이 척 바디(311)의 하면에 접착제에 의하여 접착될 수 있다. 베이스(330)의 내부에는 기판 냉각 수단을 구성하는 냉각 유로가 형성되고, 냉각 유로에는 냉각 유체가 제공될 수 있다. 냉각 유체는 냉각 유로를 따라 흐르면서 베이스(330)를 냉각하고, 베이스(330)는 냉각되면서 척 바디(311)와 함께 기판(5)을 냉각시켜 기판(5)을 공정에 요구되는 온도로 유지시킬 수 있다.
이온 블록커(200)는 처리 공간(111, 112)을 상하로 구획한다. 이에, 처리 공간(111, 112)은 상부 영역(111)과 하부 영역(112)으로 구획된다. 이온 블록커(200)는 하부 영역(112)이 기판 출입 개구(113)와 연통되는 높이에 위치하도록 제공된다. 이에, 하부 영역(112)은 기판 출입 개구(113) 및 배기 포트(114)와 연통된다. 하부 영역(112)에는 기판 지지 유닛(300)이 배치된다.
이온 블록커(200)는 차단 부재(210) 및 지지 부재(220)를 포함한다. 차단 부재(210)는 기판 지지 유닛(300)과 소정의 간격을 두고 대향하도록 배치된다. 이온 블록커(200)의 지지 부재(220)는 챔버 본체(110)의 내벽에 장착된 상태로 차단 부재(210)의 가장자리 부분을 지지할 수 있다. 이온 블록커(200)의 지지 부재(220)는 비금속 재질로 이루어질 수 있다.
차단 부재(210)는 가스를 하방으로 분사하여 하부 영역(112)에 제공하는 분사 구멍(211)들을 가진다. 차단 부재(210)의 분사 구멍(211)들은 수직 방향으로 형성되어 상단을 입구로 하고 하단을 출구로 한다. 차단 부재(210)의 분사 구멍(211)들은 입구인 상단이 분배 유로(212)에 의하여 서로 연결된다. 차단 부재(210)에는 플라즈마의 이온은 차단하고 플라즈마의 라디칼은 통과시켜 라디칼을 기판 지지 유닛(300)에 의하여 지지된 기판(5)으로 제공하기 위한 관통 구멍(215)들이 수직 방향으로 형성된다. 차단 부재(210)에 형성된 분사 구멍(211)들과 관통 구멍(215)들은 가스와 라디칼을 하부 영역(112)에 균일하게 제공할 수 있는 개수로 구비되고 형식으로 배열될 수 있다.
샤워 헤드(500)는 챔버 본체(110)의 상부에 설치된다. 구체적으로, 샤워 헤드(500)는 상부 영역(111)에 배치된다. 샤워 헤드(500)는 가스 분사 부재(510) 및 지지 부재(520)를 포함한다. 가스 분사 부재(510)는 이온 블록커(200)와 소정의 간격을 두고 대향하도록 배치된다. 샤워 헤드(500)의 지지 부재(520)는 챔버 본체(110)의 내벽 또는 천장에 장착된 상태로 가스 분사 부재(510)의 가장자리 부분을 지지할 수 있다. 또는, 샤워 헤드(500)의 지지 부재(520)는, 가스 분사 부재(510)와 차단 부재(210) 사이가 주위와 차단된 구조를 제공하고자, 차단 부재(210)의 가장자리 부분을 따라 세워진 상태로 가스 분사 부재(510)의 가장자리 부분을 지지할 수 있다. 샤워 헤드(500)의 지지 부재(520)는 비금속 재질로 이루어질 수 있다.
가스 분사 부재(510)는 가스를 하방으로 분사하여 상부 영역(111)에 제공하는 분사 구멍(511)들을 가진다. 가스 분사 부재(510)의 분사 구멍(511)들은 수직 방향으로 형성되어 상단을 입구로 하고 하단을 출구로 한다. 가스 분사 부재(510)의 분사 구멍(511)들은 입구인 상단이 분배 유로(512)에 의하여 서로 연결된다. 가스 분사 부재(510)의 분사 구멍(511)들은 가스를 상부 영역(111)에 균일하게 제공할 수 있는 개수로 구비되고 형식으로 배열될 수 있다.
가스 공급 유닛(600)으로서 제1 가스 공급 유닛(610) 및 제2 가스 공급 유닛(620)이 구비된다. 제1 가스 공급 유닛(610)은 공정 가스를 처리 공간(111, 112)으로 공급하고, 제2 가스 공급 유닛(620)은 반응 가스를 처리 공간(111, 112)으로 공급한다. 제1 가스 공급 유닛(610)은, 공정 가스를 가스 분사 부재(510)의 분배 유로(512) 또는 차단 부재(210)의 분배 유로(212)에 선택적으로 공급함으로써, 공정 가스를 가스 분사 부재(510)의 분사 구멍(511)들 또는 차단 부재(210)의 분사 구멍(211)들을 통하여 상부 영역(111) 또는 하부 영역(112)으로 분사시킨다. 제2 가스 공급 유닛(620)은, 반응 가스를 차단 부재(210)의 분배 유로(212)에 공급함으로써, 반응 가스를 차단 부재(210)의 분사 구멍(211)들을 통하여 하부 영역(112)으로 분사시킨다.
제1 가스 공급 유닛(610)은, 공정 가스 공급원(611), 공정 가스를 공정 가스 공급원(611)으로부터 가스 분사 부재(510)의 분배 유로(512)로 이송하는 제1 공정 가스 공급 라인(612), 제1 공정 가스 공급 라인(612)에서 분기되어 공정 가스를 차단 부재(210)의 분배 유로(212)로 이송하는 제2 공정 가스 공급 라인(613), 그리고 제1 공정 가스 공급 라인(612)과 제2 공정 가스 공급 라인(613)의 분기 지점에 적용된 3방 밸브(three way valve, 614)를 포함할 수 있다. 제1 가스 공급 유닛(610)은 3방 밸브(614)를 작동시켜 공정 가스를 가스 분사 부재(510)의 분배 유로(512) 또는 차단 부재(210)의 분배 유로(212)에 선택적으로 제공할 수 있다.
제2 가스 공급 유닛(620)은, 반응 가스 공급원(621), 반응 가스를 반응 가스 공급원(621)으로부터 차단 부재(210)의 분배 유로(212)로 이송하는 반응 가스 공급 라인(622), 그리고 반응 가스 공급 라인(622)에 적용된 개폐 밸브(623)를 포함할 수 있다. 제2 가스 공급 유닛(620)은 개폐 밸브(623)를 작동시켜 반응 가스를 차단 부재(210)의 분배 유로(212)에 제공할 수 있다.
배플(400)은 기판 지지 유닛(300)의 주위를 따라 설치되어 챔버 본체(110)의 내벽과 척(310)의 둘레 사이에 배치될 수 있다. 배플(400)에는 가스 통과 구멍들이 형성될 수 있다. 처리 공간(111, 112)으로 공급된 가스는 배플(400)의 가스 통과 구멍들을 통과하여 배기 포트(114)로 배출될 수 있다. 처리 공간(111, 112)에서의 가스의 흐름은 배플(400) 및 그 가스 통과 구멍들의 형상에 따라 제어될 수 있다.
도 2 내지 도 5에는 플라즈마 발생 유닛이 도시되어 있다. 플라즈마 발생 유닛은 플라즈마를 상부 영역(111) 또는 하부 영역(112)에 선택적으로 생성시킬 수 있다. 도 2를 참조하면, 이를 위하여, 플라즈마 발생 유닛은 플라즈마 소스들, 고주파 전원 모듈, 전원 라인들, 접지 라인들, 직류 바이어스 전원 모듈(760) 및 적어도 하나 이상의 전환 스위치를 포함한다.
플라즈마 발생 유닛은 상부 플라즈마 소스, 중간 플라즈마 소스 및 하부 플라즈마 소스를 가진다. 상부 플라즈마 소스는 챔버 본체(110)의 상부에 적용된다. 구체적으로, 샤워 헤드(500)는 상부 플라즈마 소스를 제공하도록 구성된다. 샤워 헤드(500)의 가스 분사 부재(510)는, 금속판을 포함하거나 전체가 금속판으로 이루어짐으로써, 상부 플라즈마 소스인 상부 전극을 제공할 수 있다. 중간 플라즈마 소스는 상부 플라즈마 소스의 하방에 배치된다. 이온 블록커(200)는 중간 플라즈마 소스를 제공하도록 구성된다. 이온 블록커(200)의 차단 부재(210)는, 금속판을 포함하거나 전체가 금속판으로 이루어짐으로써, 중간 플라즈마 소스인 중간 전극을 제공할 수 있다. 하부 플라즈마 소스는 중간 플라즈마 소스의 하방에 배치되어, 중간 플라즈마 소스는 상부 플라즈마 소스와 하부 플라즈마 소스 사이에 배치된다. 하부 플라즈마 소스는 챔버 본체(110)의 하부에 적용된다. 구체적으로, 기판 지지 유닛(300)은 하부 플라즈마 소스를 제공하도록 구성된다. 기판 지지 유닛(300)의 베이스(330)는, 금속판을 포함하거나 전체가 금속판으로 이루어짐으로써, 하부 플라즈마 소스인 하부 전극을 제공할 수 있다. 이하에서는, 기능에 따라서는 가스 분사 부재(510), 차단 부재(210) 및 베이스(330)를 각각 상부 전극, 중간 전극 및 하부 전극이라 칭하기로 한다.
플라즈마 발생 유닛은 스위칭에 의하여 상부 영역(111)에 플라즈마를 생성시키는 화학적 처리 공정(도 5 참조) 또는 하부 영역(112)에 플라즈마를 생성시키는 물리적 처리 공정(도 3 및 도 4 참조)을 선택적으로 수행할 수 있게 한다. 플라즈마 발생 유닛은, 화학적 처리 공정을 수행하는 때에는 상부 전극(상부 플라즈마 소스, 510)이 전원 전극으로 기능하고 중간 전극(중간 플라즈마 소스, 210)과 하부 전극(하부 플라즈마 소스, 330)이 접지 전극으로 기능하도록 작동되고, 물리적 처리 공정을 수행하는 때에는 중간 전극(210)이 전원 전극으로 기능하고 상부 전극(510)과 하부 전극(330)이 접지 전극으로 기능하도록 작동된다. 이를 위하여, 화학적 처리 공정을 수행하는 때에는 고주파 전력을 상부 전극(510)에 공급하고, 물리적 처리 공정을 수행하는 때에는 고주파 전력을 중간 전극(210)에 공급한다. 구체적으로, 전환 스위치가 상부 전극(510)과 연결된 전원 라인 또는 중간 전극(210)과 연결된 전원 라인에 선택적으로 접속되어 고주파 전력이 제공되는 경로를 전환하도록 구성된다. 플라즈마 발생 유닛을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
고주파 전원 모듈은 단일의 고주파 전원(710) 및 단일의 임피던스 정합기(720)를 포함한다. 고주파 전원(710)은 고주파 전력을 발생시킬 수 있게 구성된다. 고주파 전원(710)은 RF 전원을 포함할 수 있다. 임피던스 정합기(720)는 고주파 전원(710)의 출력단에 연결된다. 임피던스 정합기(720)는 고주파 전원(710) 측의 출력 임피던스와 부하(상부 전극 또는 중간 전극) 측의 입력 임피던스를 정합시킨다.
플라즈마 발생 유닛은 제1, 2 전원 라인(731, 732), 제1, 2 접지 라인(741, 742) 및 제1, 2 전환 스위치(751, 752)를 가지며, 이들은 플라즈마 발생 유닛의 스위치 어셈블리를 구성한다.
제1 전원 라인(731)은 상부 전극(510)과 임피던스 정합기(720)를 전기적으로 연결하고, 제2 전원 라인(732)은 중간 전극(210)과 임피던스 정합기(720)를 전기적으로 연결한다. 제1, 2 전원 라인(731, 732)은 한쪽이 상부 전극(510)과 중간 전극(210)에 각각 연결되고 다른 쪽이 합류되어 임피던스 정합기(720)에 연결될 수 있다.
제1, 2 접지 라인(741, 742)은 고주파 전원(710)에 연결된다. 제1, 2 접지 라인(741, 742)은 한쪽이 합류되어 고주파 전원(710)에 연결되고 다른 쪽이 각각 제1, 2 전원 라인(731, 732) 측으로 연장될 수 있다.
제1 전환 스위치(751)는 제1 전원 라인(731)과 제1 접지 라인(741) 사이에 제공되고, 제2 전환 스위치(752)는 제2 전원 라인(732)과 제2 접지 라인(742) 사이에 제공된다. 제1 전환 스위치(751)는 스위칭에 의하여 고주파 전력이 제1 전원 라인(731)을 따라 상부 전극(510)으로 공급되는 제1 전원 경로 또는 상부 전극(510)이 제1 접지 라인(741)에 의하여 접지되는 제1 접지 경로를 형성한다. 제2 전환 스위치(752)는 스위칭에 의하여 고주파 전력이 제2 전원 라인(732)을 따라 중간 전극(210)으로 공급되는 제2 전원 경로 또는 중간 전극(210)이 제2 접지 라인(742)에 의하여 접지되는 제2 접지 경로를 형성한다. 제1 전환 스위치(751)가 제1 전원 경로를 형성하고 제2 전환 스위치(752)가 제2 접지 경로를 형성하면(도 5 참조), 상부 전극(510)은 전원 전극으로 기능하고, 중간 전극(210)은 접지 전극으로 기능한다. 제1 전환 스위치(751)가 제1 접지 경로를 형성하고 제2 전환 스위치(752)가 제2 전원 경로를 형성하면(도 3 및 도 4 참조), 상부 전극(510)은 접지 전극으로 기능하고 중간 전극(210)은 전원 전극으로 기능한다.
플라즈마 발생 유닛은 제3 전원 라인(770), 제3 접지 라인(780) 및 제3 전환 스위치(790)를 가진다. 하부 전극(330)에는 제3 전원 라인(770)이 전기적으로 연결되고, 제3 전원 라인(770)에는 직류 바이어스 전원 모듈(760)이 전기적으로 연결되며, 직류 바이어스 전원 모듈(760)에는 제3 접지 라인(780)이 연결되고, 제3 전원 라인(770)과 제3 접지 라인(780) 사이에는 제3 전환 스위치(790)가 적용된다. 직류 바이어스 전원 모듈(760)은 하부 전극(330)에 제3 전원 라인(770)을 통하여 직류 바이어스 펄스를 제공한다. 직류 바이어스 전원 모듈(760)은, 직류 전원 및 단속 스위치를 포함하고, 직류 전원으로부터의 음(-)의 바이어스 전압을 단속 스위치로 온, 오프 하여 직류 바이어스 펄스를 제공하도록 구성될 수 있다. 제3 접지 라인(780)은, 분기 라인을 가지며, 분기 라인이 제3 전원 라인(770) 측으로 연장되어 제3 전환 스위치(790)에 연결될 수 있다. 제3 전환 스위치(790)는 스위칭에 의하여 직류 바이어스 펄스가 제3 전원 라인(770)을 따라 하부 전극(330)으로 공급되는 제3 전원 경로 또는 하부 전극(330)이 제3 접지 라인(780)에 의하여 접지되는 제3 접지 경로를 형성한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 다음과 같이 작동하여 기판(5)을 처리할 수 있다. 이때, 작동은 제어 유닛에 의하여 제어될 수 있다.
기판(5)이 척(310) 위에 놓이면, 척(310)은 기판(5)을 척킹한다. 배기 유닛(130)은 처리 공간(111, 112)을 감압에 의하여 진공 분위기로 조성한다. 이러한 상태에서, 물리적 처리 공정을 수행하고자 하는 경우, 제어 유닛에 의하여 제1 가스 공급 유닛(610)을 작동시켜 공정 가스를 하부 영역(112)으로 공급하고, 제어 유닛에 의하여 고주파 전원 모듈을 작동시켜 고주파 전력을 발생시키며, 제어 유닛에 의하여 제1, 2, 3 전환 스위치(751, 752, 790)를 작동시켜 제1 전환 스위치(751)에 의하여 제1 접지 경로를, 제2 전환 스위치(752)에 의하여 제2 전원 경로를, 제3 전환 스위치(790)에 의하여 제3 접지 경로를 각각 형성한다(도 3 참조).
그러면, 공정 가스는 차단 부재(210)의 분사 구멍(211)들을 통하여 하부 영역(112)으로 분사된다. 그리고, 중간 전극(210)은 전원 전극으로 기능하고, 상부 전극(510)과 하부 전극(330)은 접지 전극으로 기능하여, 중간 전극(210)과 하부 전극(330) 사이에는 전자기력이 발생한다. 발생된 전자기력은 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 하부 영역(112)에 생성된 플라즈마의 이온은 기판(5)을 물리적으로 처리한다.
물리적 처리 공정을 수행하는 동안, 배기 유닛(130)은, 제어 유닛의 제어에 따라 배기 작용을 수행하여 하부 영역(112)을 상부 영역(111)에 비하여 낮은 압력으로 유지시킴으로써, 하부 영역(112)으로 분사된 공정 가스가 차단 부재(210)의 관통 구멍(215)들을 통하여 상부 영역(111)으로 역류하여 상부 영역(111)에 자칫 아크(arc) 또는 플라즈마가 생성되는 현상을 방지한다.
이와 같이 물리적 처리 공정을 수행하는 때, 플라즈마의 이온을 제어하고자, 제어 유닛에 의하여 직류 바이어스 전원 모듈(760)을 작동시켜 직류 바이어스 펄스를 발생시키고, 제어 유닛에 의하여 제3 전환 스위치(790)를 작동시켜 제3 전환 스위치(790)에 의하여 제3 전원 경로를 형성할 수 있다(도 4 참조).
하부 전극(330)에 펄스 형태로 제공된 음(-)의 바이어스 전압은 하부 영역(112)에 생성된 플라즈마 중의 전자들을 기판(5)의 표면으로부터 이격시키고 플라즈마의 양이온들을 기판(5)의 표면으로 접근시킨다. 이때, 전자와 양이온의 질량 차이에 따라, 전자들은 기판(5) 상으로부터 빠르게 멀어져 챔버 본체(110)의 벽 등으로 흡수되는 반면, 양이온들은 느리게 움직이므로 플라즈마에 남게 된다. 그 결과, 플라즈마는 전체적으로 양전위를 가지게 되며, 기판(5)의 표면 방향으로는 전기장이 형성된다. 형성된 전기장은 양이온들을 기판(5)의 표면으로 가속시킨다. 이렇듯, 하부 전극(330)에 펄스 형태로 제공된 음(-)의 바이어스 전압에 의하면, 하부 영역(112)에 생성된 플라즈마의 양이온들의 흐름(flux)과 에너지를 조절하여 양이온들을 기판(5) 상으로 유도 및 가속시킬 수 있고, 바이어스 전압의 제공 주기, 주파수 등의 제어를 통하여 이온 에너지 분포(IED)를 최적화할 수 있다.
물리적 처리 공정(예를 들어, 식각 공정)의 수행 후, 처리된 기판(5)을 화학적으로 처리하기 위하여 화학적 처리 공정(예를 들어, 애싱 공정)으로 전환할 수 있다.
화학적 처리 공정의 수행을 위하여, 제어 유닛에 의하여 제1 가스 공급 유닛(610)을 작동시켜 공정 가스를 상부 영역(111)으로 공급하고, 제어 유닛에 의하여 고주파 전원 모듈을 작동시켜 고주파 전력을 발생시키며, 제어 유닛에 의하여 제1, 2, 3 전환 스위치(751, 752, 790)를 작동시켜 제1 전환 스위치(751)에 의하여 제1 전원 경로를, 제2 전환 스위치(752)에 의하여 제2 접지 경로를, 제3 전환 스위치(790)에 의하여 제3 접지 경로를 각각 형성한다(도 5 참조).
그러면, 공정 가스는 가스 분사 부재(510)의 분사 구멍(511)들을 통하여 상부 영역(111)으로 분사된다. 그리고, 상부 전극(510)은 전원 전극으로 기능하고, 중간 전극(210)과 하부 전극(330)은 접지 전극으로 기능하여, 상부 전극(510)과 중간 전극(210) 사이에는 전자기력이 발생한다. 발생된 전자기력은 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 상부 영역(111)에 생성된 플라즈마에서 있어서, 라디칼은 차단 부재(210)의 관통 구멍(215)들을 통과하여 하부 영역(112)의 기판(5) 상으로 이동할 수 있으나, 이온들은 접지된 차단 부재(210)에 의하여 차단되므로 기판(5) 상으로 이동할 수 없다. 기판(5) 상으로 이동한 라디칼은 기판(5)을 화학적으로 처리한다.
화학적 처리 공정을 수행하는 때, 제어 유닛에 의하여 제2 가스 공급 유닛(620)을 작동시켜 반응 가스를 하부 영역(111)으로 공급할 수 있다. 반응 가스는 차단 부재(210)의 분사 구멍(211)들을 통하여 하부 영역(112)으로 분사되어 화학적 처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.
1: 기판 처리 장치
100: 공정 챔버
130: 배기 유닛
200: 이온 블록커
210: 차단 부재(중간 플라즈마 소스)
300: 기판 지지 유닛
330: 베이스(하부 플라즈마 소스)
400: 배플
500: 샤워 헤드
510: 가스 분사 부재(상부 플라즈마 소스)
600: 가스 공급 유닛
610: 제1 가스 공급 유닛
620: 제2 가스 공급 유닛
710: 고주파 전원
720: 임피던스 정합기
731: 제1 전원 라인
732: 제2 전원 라인
741: 제1 접지 라인
742: 제2 접지 라인
751: 제1 전환 스위치
752: 제2 전환 스위치
760: 직류 바이어스 전원 모듈
770: 제3 전원 라인
780: 제3 접지 라인
790: 제3 전환 스위치
100: 공정 챔버
130: 배기 유닛
200: 이온 블록커
210: 차단 부재(중간 플라즈마 소스)
300: 기판 지지 유닛
330: 베이스(하부 플라즈마 소스)
400: 배플
500: 샤워 헤드
510: 가스 분사 부재(상부 플라즈마 소스)
600: 가스 공급 유닛
610: 제1 가스 공급 유닛
620: 제2 가스 공급 유닛
710: 고주파 전원
720: 임피던스 정합기
731: 제1 전원 라인
732: 제2 전원 라인
741: 제1 접지 라인
742: 제2 접지 라인
751: 제1 전환 스위치
752: 제2 전환 스위치
760: 직류 바이어스 전원 모듈
770: 제3 전원 라인
780: 제3 접지 라인
790: 제3 전환 스위치
Claims (15)
- 기판에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 처리 공간을 제공하며 상부와 하부에 각각 상부 플라즈마 소스와 하부 플라즈마 소스가 적용된 공정 챔버와;
상기 처리 공간에 배치되고 상기 기판을 지지하는 스테이지와;
상기 스테이지의 상방에 배치되며 상기 처리 공간을 상기 상부 플라즈마 소스 측의 상부 영역과 상기 하부 플라즈마 소스 측의 하부 영역으로 구획하고 상기 플라즈마의 라디칼을 통과시켜 상기 스테이지에 의하여 지지된 상기 기판으로 제공하기 위한 관통 구멍들을 가지며 중간 플라즈마 소스를 제공하는 이온 블록커와;
가스를 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 적어도 어느 하나 이상에 선택적으로 공급하는 가스 공급 유닛과;
임피던스 정합기를 통하여 고주파 전력을 제공하는 고주파 전원이 구비된 고주파 전원 모듈과;
상기 상부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 화학적 처리 공정 또는 상기 하부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 물리적 처리 공정이 선택적으로 수행되도록 상기 고주파 전력을 상기 상부 플라즈마 소스에 제공하고 상기 중간 플라즈마 소스를 접지시키는 화학적 처리용 경로를 형성하거나 상기 고주파 전력을 상기 중간 플라즈마 소스에 제공하고 상기 상부 플라즈마 소스를 접지시키는 물리적 처리용 경로를 형성하며 상기 화학적 처리용 경로와 상기 물리적 처리용 경로가 스위칭에 의하여 상호 전환되는 스위치 어셈블리를 포함하는,
기판 처리 장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 스위치 어셈블리는,
상기 상부 플라즈마 소스 및 상기 중간 플라즈마 소스를 각각 상기 임피던스 정합기에 연결시키는 제1 전원 라인 및 제2 전원 라인과;
한쪽이 합류되어 상기 고주파 전원에 연결된 제1 접지 라인 및 제2 접지 라인과;
상기 제1 전원 라인과 상기 제1 접지 라인 사이에 스위칭에 의하여 상기 고주파 전력이 상기 상부 플라즈마 소스에 제공되는 제1 전원 경로 또는 상기 상부 플라즈마 소스가 상기 제1 접지 라인에 의하여 접지되는 제1 접지 경로를 형성하는 제1 전환 스위치와;
상기 제2 전원 라인과 상기 제2 접지 라인 사이에 스위칭에 의하여 상기 고주파 전력이 상기 중간 플라즈마 소스에 제공되는 제2 전원 경로 또는 상기 중간 플라즈마 소스가 상기 제2 접지 라인에 의하여 접지되는 제2 접지 경로를 형성하는 제2 전환 스위치를 포함하며,
상기 화학적 처리용 경로가 상기 제1 전원 경로와 상기 제2 접지 경로로 구성되고, 상기 물리적 처리용 경로가 상기 제2 전원 경로와 상기 제1 접지 경로로 구성되는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 하부 플라즈마 소스에 제3 전원 라인을 통하여 연결되며 직류 바이어스 펄스를 제공하는 직류 바이어스 전원 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 직류 바이어스 전원 모듈에 연결된 제3 접지 라인과;
상기 제3 전원 라인과 상기 제3 접지 라인 사이에 스위칭에 의하여 상기 직류 바이어스 펄스가 상기 하부 플라즈마 소스에 제공되는 제3 전원 경로 또는 상기 하부 플라즈마 소스가 상기 제3 접지 라인에 의하여 접지되는 제3 접지 경로를 형성하는 제3 전환 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 물리적 처리 공정이 수행되는 때 배기 작용에 의하여 상기 하부 영역을 상기 상부 영역에 비하여 낮은 압력으로 유지시키기 위한 배기 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 가스 공급 유닛은,
공정 가스를 상기 상부 영역 또는 상기 하부 영역에 선택적으로 공급하는 제1 가스 공급 유닛과;
반응 가스를 상기 하부 영역에 공급하는 제2 가스 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 가스 공급 유닛으로부터의 가스를 상기 상부 영역에 분사하며 상기 상부 플라즈마 소스를 제공하는 샤워 헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 이온 블록커는 상기 가스 공급 유닛으로부터의 가스를 상기 하부 영역으로 분사하는 가스 분사구들을 가진 것을 특징으로 하는,
기판 처리 장치. - 청구항 1에 기재된 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법으로서,
상기 스테이지에 의하여 상기 기판을 지지한 상태에서,
상기 가스 공급 유닛에 의하여 상기 가스를 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 적어도 어느 하나 이상에 선택적으로 공급하고,
상기 고주파 전원 모듈 및 상기 스위치 어셈블리에 의하여 상기 고주파 전력을 상기 상부 플라즈마 소스에 제공하고 상기 중간 플라즈마 소스를 접지시키거나 상기 고주파 전력을 상기 중간 플라즈마 소스에 제공하고 상기 상부 플라즈마 소스를 접지시킴으로써,
상기 상부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 상기 화학적 처리 공정 또는 상기 하부 영역에 상기 플라즈마를 생성시키는 상기 물리적 처리 공정을 수행하는,
기판 처리 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 화학적 처리 공정을 수행하는 때 상기 가스로서 공정 가스를 상기 상부 영역에 공급하고 반응 가스를 상기 하부 영역에 공급하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 화학적 처리 공정을 수행하는 때 배기 작용에 의하여 상기 하부 영역을 상기 상부 영역에 비하여 낮은 압력으로 유지하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 물리적 처리 공정을 수행하는 때 직류 바이어스 펄스를 상기 하부 플라즈마 소스에 제공하여 상기 플라즈마의 이온에 대한 에너지 및 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 물리적 처리 공정을 수행한 후 상기 화학적 처리 공정을 수행하여 상기 기판을 처리하는 것을 특징으로 하는,
기판 처리 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 물리적 처리 공정은 식각 공정이고,
상기 화학적 처리 공정은 애싱 공정인 것을 특징으로 하는,
기판 처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190154856A KR102362893B1 (ko) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190154856A KR102362893B1 (ko) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210065755A KR20210065755A (ko) | 2021-06-04 |
| KR102362893B1 true KR102362893B1 (ko) | 2022-02-11 |
Family
ID=76391980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190154856A KR102362893B1 (ko) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102362893B1 (ko) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080060426A (ko) | 2006-12-27 | 2008-07-02 | 세메스 주식회사 | 리모트 플라즈마 애싱 장치 |
| US20090277587A1 (en) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Applied Materials, Inc. | Flowable dielectric equipment and processes |
| KR20100054447A (ko) | 2008-11-14 | 2010-05-25 | 세메스 주식회사 | 플라즈마 소스 애싱 장치 |
| US20110177694A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Tokyo Electron Limited | Switchable Neutral Beam Source |
| US9793126B2 (en) * | 2010-08-04 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Ion to neutral control for wafer processing with dual plasma source reactor |
| KR101227571B1 (ko) * | 2011-07-07 | 2013-01-29 | 참엔지니어링(주) | 가스 분사 어셈블리 및 기판 처리 장치 |
| KR101522892B1 (ko) | 2014-03-12 | 2015-05-27 | 세메스 주식회사 | 플라즈마 발생 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치 |
| US10475626B2 (en) * | 2015-03-17 | 2019-11-12 | Applied Materials, Inc. | Ion-ion plasma atomic layer etch process and reactor |
| KR102041316B1 (ko) * | 2018-04-06 | 2019-11-06 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
-
2019
- 2019-11-27 KR KR1020190154856A patent/KR102362893B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210065755A (ko) | 2021-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101104536B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| KR20100007160A (ko) | 할로우 캐소드 플라즈마 발생장치 및 할로우 캐소드플라즈마를 이용한 대면적 기판 처리장치 | |
| KR102523732B1 (ko) | 표면 입자를 감소시키기 위한 플라즈마 방전 점화 방법 | |
| KR102116474B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
| KR100796980B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 방법 | |
| KR20190038414A (ko) | 온도 제어 방법 | |
| KR20170134877A (ko) | 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
| KR20190117247A (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
| KR102099886B1 (ko) | 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 | |
| KR101477602B1 (ko) | 기판 처리 장치 | |
| KR102264005B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| KR102362893B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
| JP3029494B2 (ja) | プラズマ装置 | |
| TWI831956B (zh) | 清潔處理方法及電漿處理裝置 | |
| KR101994918B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
| KR102250368B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
| CN111755312B (zh) | 等离子体处理装置 | |
| KR20210046150A (ko) | 기판 처리 시스템 및 방법 | |
| KR100810457B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 방법 | |
| KR20160081006A (ko) | 샤워 헤드 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 | |
| KR20210000356A (ko) | 기판 처리 장치 및 방법 | |
| WO2023058480A1 (ja) | 上部電極構造及びプラズマ処理装置 | |
| KR100683255B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 배기 장치 | |
| KR101938079B1 (ko) | 포토 레지스트 박리 장치 및 박리 처리방법 | |
| KR20220089820A (ko) | 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |