KR102421346B1 - Plasma apparatus - Google Patents
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Abstract
공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되고, 기판이 로딩되는 척, 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 및 상기 공정 챔버 내부에 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 생성 유닛을 포함하는 플라즈마 장비를 제공한다. 상기 척은 상기 기판이 로딩되는 제 1 상면을 갖는 몸체부, 및 상기 몸체부로부터 연장되어 이를 둘러싸고, 상기 몸체부의 상면보다 낮은 제 2 상면을 갖는 주변부를 포함할 수 있다. 상기 몸체부 및 상기 주변부의 각각에 발열 히터들이 배치될 수 있다.Plasma equipment comprising a process chamber, a chuck disposed in the process chamber and loaded with a substrate, a gas supply unit supplying a process gas into the process chamber, and a plasma generating unit for generating plasma in the process chamber to provide. The chuck may include a body portion having a first upper surface on which the substrate is loaded, and a peripheral portion extending from the body portion to surround the body portion and having a second upper surface lower than the upper surface of the body portion. Heating heaters may be disposed in each of the body portion and the peripheral portion.
Description
본 발명은 플라즈마 장비 관한 것으로, 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정을 수행하는 플라즈마 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma apparatus, and more particularly, to a plasma apparatus for performing a substrate processing process using plasma.
반도체 소자들은 그들의 작은 크기, 다기능, 및/또는 낮은 제조 단가 특성들로 인하여 전자 산업에서 널리 사용되고 있다. 반도체 소자들은 증착 공정들, 이온 주입 공정들, 포토리소그라피 공정들, 및/또는 식각 공정들과 같은 다양한 반도체 제조 공정들을 이용하여 형성된다. 이러한 반도체 제조 공정들 중에서 일부는 플라즈마를 이용하여 수행된다. 반도체 소자들이 고집적화 됨에 따라, 반도체 소자들을 구성하는 패턴들의 크기들이 감소되고 있으며, 패턴들의 종횡비(aspect ratio)가 증가되고 있다. 이러한 패턴들의 크기 감소 및/또는 패턴들의 종횡비의 증가는 플라즈마를 이용하는 반도체 제조 공정들에 영향을 주어, 여러 문제점들을 야기시킬 수 있다. 따라서, 플라즈마를 이용하는 반도체 제조 공정들의 개선이 요구되고 있다.Semiconductor devices are widely used in the electronics industry due to their small size, versatility, and/or low manufacturing cost characteristics. Semiconductor devices are formed using various semiconductor manufacturing processes, such as deposition processes, ion implantation processes, photolithography processes, and/or etching processes. Some of these semiconductor manufacturing processes are performed using plasma. As semiconductor devices are highly integrated, the sizes of patterns constituting the semiconductor devices are decreasing, and the aspect ratio of the patterns is increasing. A reduction in the size of these patterns and/or an increase in the aspect ratio of the patterns may affect semiconductor manufacturing processes using plasma, causing various problems. Accordingly, there is a need for improvement of semiconductor manufacturing processes using plasma.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판의 온도 산포 및 전기장 산포를 향상시킨 플라즈마 장비를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma device having improved temperature distribution and electric field distribution of a substrate.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 장비는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 배치되고, 기판이 로딩되는 척, 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 및 상기 공정 챔버 내부에 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 생성 유닛을 포함할 수 있다. 상기 척은 상기 기판이 로딩되는 제 1 상면을 갖는 몸체부, 및 상기 몸체부로부터 연장되어 이를 둘러싸고, 상기 몸체부의 상면보다 낮은 제 2 상면을 갖는 주변부를 포함할 수 있다. 상기 몸체부 및 상기 주변부의 각각에 발열 히터들이 배치될 수 있다.Plasma equipment according to embodiments of the present invention for solving the above technical problems includes a process chamber, a chuck disposed in the process chamber and loaded with a substrate, a gas supply unit supplying a process gas into the process chamber, and A plasma generating unit for generating plasma in the process chamber may be included. The chuck may include a body portion having a first upper surface on which the substrate is loaded, and a peripheral portion extending from the body portion to surround the body portion and having a second upper surface lower than the upper surface of the body portion. Heating heaters may be disposed in each of the body portion and the peripheral portion.
일 예로, 상기 제 1 상면과 상기 제 2 상면의 높이 차는 0.5 내지 4 밀리미터일 수 있다.For example, a height difference between the first upper surface and the second upper surface may be 0.5 to 4 millimeters.
일 예로, 일 단면의 관점에서, 상기 주변부는 계단 형태를 가지되, 상기 제 2 상면은 상기 주변부의 상면들 중의 최상면일 수 있다.For example, in a cross-sectional view, the peripheral portion may have a stepped shape, and the second upper surface may be a top surface among upper surfaces of the peripheral portion.
일 예로, 상기 척의 가장자리에 배치되어 상기 척을 둘러싸는 링 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 링 유닛은, 상기 주변부를 둘러싸는 커버링, 및 상기 커버링 상의 상의 엣지링을 포함하고, 상기 엣지링은 상기 제 2 상면 상으로 연장되어 상기 주변부와 상기 가자장리 영역 사이에 개재되는 돌출부를 포함할 수 있다.For example, a ring unit disposed at an edge of the chuck to surround the chuck may be further included. The ring unit may include a covering surrounding the periphery, and an edge ring on the covering, wherein the edge ring includes a protrusion extending on the second upper surface and interposed between the periphery and the temporary region. can
일 예로, 상기 돌출부의 상면의 높이는 상기 제 1 상면의 높이와 실질적으로 동일하거나 낮을 수 있다.For example, the height of the upper surface of the protrusion may be substantially the same as or lower than the height of the first upper surface.
일 예로, 상기 돌출부의 두께는 0.5 내지 4 밀리미터일 수 있다.For example, the thickness of the protrusion may be 0.5 to 4 millimeters.
일 예로, 상기 엣지링은 상기 돌출부를 포함하는 내부링, 및 상기 내부링을 둘러싸는 외부링을 포함하되, 상기 내부링 및 상기 외부링은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.For example, the edge ring may include an inner ring including the protrusion and an outer ring surrounding the inner ring, wherein the inner ring and the outer ring may be made of different materials.
일 예로, 상기 내부링은 산화 알루미늄, 산화 이트륨, 산화 마그네슘, 또는 불화 이트륨으로 이루어지고, 상기 외부링은 산화 실리콘, 실리콘, 탄화 규소 또는 탄소로 이루어질 수 있다.For example, the inner ring may be made of aluminum oxide, yttrium oxide, magnesium oxide, or yttrium fluoride, and the outer ring may be made of silicon oxide, silicon, silicon carbide, or carbon.
일 예로, 상기 척의 하면에 배치되는 하부 전극을 더 포함하되, 상기 척과 상기 하부 전극은 이들 사이에 개재되는 접착부재에 의해 결합될 수 있다.As an example, the method may further include a lower electrode disposed on a lower surface of the chuck, wherein the chuck and the lower electrode may be coupled by an adhesive member interposed therebetween.
일 예로, 상기 발열 히터들은 상기 몸체부 및 상기 주변부의 하면에 인접하여 균일한 간격으로 배치될 수 있다.For example, the heating heaters may be disposed adjacent to the lower surface of the body portion and the peripheral portion at uniform intervals.
본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 장비는 웨이퍼 가장자리 영역과 웨이퍼 중심 영역의 온도 및 전기장 세기의 산포를 균일하게 할 수 있다. 이로 인해, 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 가장자리 영역의 식각율을 균일하게 할 수 있다.The plasma apparatus according to the embodiments of the present invention may uniformly distribute the temperature and electric field strength between the wafer edge region and the wafer center region. Accordingly, the etch rate of the central portion of the wafer and the edge of the wafer may be uniform.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 장비를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 유닛을 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 유닛의 열 전달을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 장비에서 기판 상의 전기장을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지 유닛을 확대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a plasma apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of a substrate support unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining heat transfer of a substrate support unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph comparing electric fields on a substrate in a plasma apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an enlarged cross-sectional view of a substrate support unit according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be embodied in various forms and various modifications may be made. However, it is provided in order to complete the disclosure of the present invention through the description of the present embodiments, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. Those of ordinary skill in the art will understand that the inventive concept may be practiced in any suitable environment. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.
본 명세서에서 어떤 면(또는 층)이 다른 면(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 면(또는 층) 또는 기판상에 직접 배치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 면(또는 층)이 개재될 수도 있다.Where in this specification a face (or layer) is referred to as being on another face (or layer) or substrate, it may be disposed directly on the other face (or layer) or substrate or on a third face (or between them) or layer) may be interposed.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 면들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 면들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 면(또는 층)을 다른 영역 또는 면(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서의 제 1 면으로 언급된 면이 다른 실시예에서는 제 2 면으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. In various embodiments of the present specification, the terms first, second, third, etc. are used to describe various regions, planes (or layers), etc., but these regions, planes are not limited by these terms. Can not be done. These terms are only used to distinguish one region or facet (or layer) from another region or facet (or layer). Thus, a face referred to as the first face in one embodiment may be referred to as the second face in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes complementary embodiments thereof. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.Further, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views, which are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process. For example, the etched region shown at a right angle may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have a schematic nature, and the shapes of the illustrated regions in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and not to limit the scope of the invention.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 장비를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 유닛의 일부를 확대한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 유닛의 열 전달을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a cross-sectional view for explaining a plasma apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a substrate support unit according to an embodiment of the present invention. 3 is a view for explaining heat transfer of a substrate support unit according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하여, 플라즈마 장비는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 생성 유닛(400), 전원 공급 유닛(500)을 포함할 수 있다.1 and 2 , the plasma equipment may include a
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 내부의 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상일 수 있다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 공정 챔버(100)는 접지될 수 있다. 공정 챔버(100)의 바닥 면에는 배기 홀(102)이 배치될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물, 및 공정 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 홀(102)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.The
기판 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100)의 내부에 배치된다. 기판 지지 유닛(200)은 척(210), 링 유닛(220), 하부 전극(231) 및 하부 커버(241)를 포함할 수 있다. 척(210)은 공정 챔버(100)의 바닥면 상에 배치될 수 있다. 기판(W)이 척(210)의 상면에 로딩될 수 있다. 소정의 기판 처리 공정이 로딩된 기판(W)에 수행될 수 있다. 기판(W)은, 예컨대, 반도체 웨이퍼(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 척(210)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전 척 일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에 따르면, 척(210)의 상면에 안착된 기판(W)은 진공 또는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 지지될 수 있다. 이하에서는 척(210)이 정전 척인 경우를 기준으로 설명한다.The
척(210)은 기판(W)이 안착되는 상면을 갖는 몸체부(211), 및 몸체부(211)로부터 연장되어 이를 둘러싸는 주변부(212)를 포함할 수 있다. 주변부(212)는 몸체부(211)와 단차질 수 있다. 즉, 몸체부(211)는 주변부(212)보다 일 높이(h)만큼 돌출될 수 있다. 본 실시예에서, 주변부(212)가 계단 형태의 단면 프로파일을 가지되, 그의 최상면이 몸체부(211)의 상면보다 일 높이(h)만큼 낮은 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, 상술한 높이(h)는 단차 높이(h)로 지칭하고, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다. 한편, 몸체부(211)는 그의 상면에 안착되는 기판(W)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 이에 따라, 기판(W)의 가장자리 영역은 몸체부(211)의 외측에 위치할 수 있다. 즉, 기판(W)의 가장자리 영역은 주변부(212)와 수직적으로 오버랩될 수 있다. 몸체부(211) 및 주변부(212)는 유전 물질로 이루어질 수 있다.The
DC 전극(213)이 몸체부(211)의 내부에 매설될 수 있다. DC 전극(213)은 몸체부(211)의 상면에 인접하게 배치될 수 있다. DC 전극(213)은 DC 전원(502)과 전기적으로 연결될 수 있다. DC 전원(502)으로부터 DC 전극(213)에 인가된 전류에 의해 DC 전극(213)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 몸체부(211)의 상면에 흡착될 수 있다.The
발열 히터들(214)이 몸체부(211) 및 주변부(212)의 내부에 매설될 수 있다. 일 예로, 발열 히터들(214)은 몸체부(211) 및 주변부(212)의 하면에 인접하여 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 발열 히터(214)는 히터 전원(501)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터 전원(501)으로부터 인가된 전류에 의해 발열 히터(214)는 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 척(210)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 발열 히터(214)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 몸체부(211)뿐만 아니라 주변부(212)에도 발열 히터들(214)이 배치됨에 따라, 발열 히터들(214)로부터 제공되는 열이 기판(W)의 전 영역에 고르게 전달될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 발열 히터들(214)로부터 제공되는 열이 기판(W)의 중심 영역뿐만 아니라 가장자리 영역에도 용이하게 전달될 수 있다. 결과적으로, 전 영역에 걸쳐 기판(W)의 온도를 균일하게 유지함으로써, 기판(W) 상에 수행되는 기판 처리 공정의 산포(예를 들어, 기판(W) 상의 위치에 따른 식각률의 차이)를 개선시킬 수 있다.
링 유닛(220)이 척(210)의 가장자리 상에 배치될 수 있다. 링 유닛(220)은 로딩된 기판(W)의 가장자리와 인접할 수 있다. 링 유닛(220)은 척(210)을 둘러쌀 수 있다. 링 유닛(220)은 로딩된 기판(W) 및 척(210)을 보호할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 링 유닛(220)은 엣지링(221) 및 커버링(222)을 포함할 수 있다. 커버링(222)은 엣지링(221)의 하부를 받쳐 지지하고, 주변부(212)를 둘러쌀 수 있다. 엣지링(221)은 커버링(222)의 상면 상에 배치된다. 엣지링(221)은 주변부(212)의 상면(즉, 주변부(212)의 최상면) 상으로 연장되어, 주변부(212)와 기판(W)의 가장자리 영역 사이에 개재되는 돌출부(223)를 포함할 수 있다. 돌출부(223)는 주변부(212)의 상면으로부터 돌출되는 몸체부(211)의 측면과 마주하는 측면을 가질 수 있다. 이 때, 돌출부(223)의 측면은 몸체부(211)의 측면과 접하거나 이격될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 돌출부(223)는 기판(W)의 가장자리 영역과 접하여 이를 지지할 수 있다. 이 경우, 돌출부(223)는 몸체부(211)와 실질적으로 동일한 높이의 상면을 가질 수 있다. 즉, 돌출부(223)의 두께는 몸체부(211)와 주변부(212)의 단차 높이(h)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 도시된 바와 달리, 돌출부(223)의 상면은 몸체부(211)의 상면보다 낮을 수 있다. 본 발명의 개념에 따르면, 돌출부(223)의 두께는, 기판(W)을 몸체부(211)의 상면 상으로 이송시키기 위한 핸들링(handling)의 마진을 확보하면서, 기판(W) 및 주변부(212)의 사이에서의 전기장 차폐를 최소화할 수 있는 두께로 설계될 수 있다. 일 예로, 돌출부(223)의 두께(돌출부(223)가 몸체부(211)와 실질적으로 동일한 높이의 상면을 갖는 경우에 있어서, 단차 높이(h))는 0.5 내지 4 밀리미터일 수 있다. 상세하게, 돌출부(223)는 기판(W)의 가장자리 영역과 중첩된다. 이와 같은 돌출부(223)는, 후술할 하부 전극(231)으로부터 형성되는 전기장을 차폐하여 기판(W)의 가장자리 영역에서의 전기장의 세기를 감소시킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우, 돌출부(223)의 두께를 최소화함으로써, 돌출부(223)에 따른 전기장의 차폐가 최소화할 수 있다. 그 결과, 기판(W)의 가장자리 영역과 중심 영역의 전기장 세기의 차이를 최소화될 수 있다. 이에 대한 실험 결과가 도 4에 도시된다. The
도 4는 기판의 영역에 따른 전기장의 세기를 비교한 그래프이다. 즉 상술한 척(210) 및 링 유닛(220)을 포함하는 플라즈마 장비(실시예 1)와, 그렇지 않은 플라즈마 장비(비교예 1)를 이용하여, 기판(W)의 반경에 따른 전기장의 세기를 각각 측정하였다. 도 4를 참조하면, 상술한 척(210) 및 링 유닛(220)을 포함하는 경우(실시예 1), 그렇지 않은 경우(비교예 1)에 비해 기판(W)의 가장자리 영역과 중심 영역의 전기장의 세기의 차이가 더 작을 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1의 경우, 기판(W)의 영역에 따른 전기장 세기의 균일성이 향상된 것을 알 수 있다. 결론적으로, 본 발명의 경우, 기판(W)의 영역에 따른 전기장의 세기의 차이가 최소화되어, 기판(W) 상에 수행되는 기판 처리 공정의 산포(예를 들어, 기판(W) 상의 위치에 따른 식각률의 차이)를 개선시킬 수 있다.4 is a graph comparing the strength of an electric field according to an area of a substrate. That is, using the above-described plasma equipment (Example 1) including the
한편, 상술한 엣지링(221) 및 커버링(222)의 각각은 산화 실리콘 (SiO2), 실리콘(Si), 탄화 규소(SiC) 또는 탄소(C)로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에 따르면, 엣지링(221)은 커버링(222)과 다른 물질로 이루어지는 부분을 포함할 수도 있다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.Meanwhile, each of the above-described
도 1 및 도 2를 다시 참조하여, 척(210)의 아래에 하부 전극(231)이 배치될 수 있다. 하부 전극(231)과 척(210)은 그들 사이에 개재되는 접착 부재(232)에 의해 서로 결합될 수 있다. 접착 부재(232)는 일 예로, 실리콘 및/또는 아크릴을 포함할 수 있다. 하부 전극(231)은 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 하부 전극(231)은 금속판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(231)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 하부 전극(231)은 제 1 RF 전원(503)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 전극(231)은 제 1 RF 전원(503)으로부터 RF 전력을 인가 받는다. 이로 인하여 하부 전극(231)은 RF 전극으로서 기능할 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2 , a
하부 전극(231)의 내부에 냉매 유로들(233)이 배치될 수 있다. 냉매 유로들(233)은 냉매가 순환하는 통로로 이용될 수 있다. 냉매 유로들(233)은 냉매 공급 라인을 통해 냉매 저장부(234)와 연결될 수 있다. 냉매 저장부(234)에는 냉매가 저장될 수 있다. 냉매 공급 라인을 통해 공급된 냉매는 냉매 유로(233)를 따라 순환하며 하부 전극(231)을 냉각할 수 있다. 하부 전극(231)은 냉각되면서 척(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.
하부 커버(241)는 하부 전극(231)의 하단에 배치될 수 있다. 하부 커버(241)는 공정 챔버(100)의 바닥 면과 이격될 수 있다. 하부 커버(241)는 상면이 개방된 내부 공간을 가질 수 있다. 하부 커버(241)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 하부 전극(231)과 하부 커버(241)는 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(231)과 하부 커버(241) 사이에 절연 플레이트(242)가 배치될 수 있다.The
하부 커버(241)는 연결 부재(251)를 가질 수 있다. 연결부재(251)는 하부 커버(241)의 외측면과 공정 챔버(100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(251)는 기판 지지 유닛(200)을 공정 챔버(100) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(251)는 공정 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(241)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 할 수 있다. 전원 공급 유닛(500)과 연결되는 전원 라인들, 및 냉매 저장부(234)와 연결된 냉매 공급 라인 등은 연결 부재(251)의 내부 공간을 통해 하부 커버(241) 내부로 연장될 수 있다.The
가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 가스 공급 유닛(300)은 공정 가스가 저장된 가스 저장부(301), 공정 챔버(100)와 결합된 가스 공급 포트(302), 및 가스 저장부(301)와 가스 공급 포트(302) 사이에 연결된 가스 공급 라인(303)을 포함할 수 있다. 가스 공급 포트(302)는 공정 챔버(100)의 상면 중앙부를 관통할 수 있다. 가스 공급 포트(302)는 공정 챔버(100)의 내부 공간을 향하는 노즐(nozzle) 형태 또는 샤워 헤드(shower head) 형태를 가질 수 있다. 가스 공급 포트(302)는 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 라인(303)에 장착된 MFC(mass flow controller, 미도시)를 통해 가스 공급 라인(303)을 개폐하며, 가스 공급 라인(303)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다.The
플라즈마 생성 유닛(400)은 공정 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마(PLA) 상태로 여기시킬 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 생성 유닛(400)은 제 2 RF 전원(401) 및 제 2 RF 전원 (401)에 연결된 상부 전극(402)을 포함할 수 있다. 제 2 RF 전원(401)은 RF 전력을 생성하여 상부 전극(402)에 인가할 수 있다. 상부 전극(402)은 예를 들어, 폐루프 형태 또는 코일 형태일 수 있다. 플라즈마(PLA)는 상부 전극(402)에 인가된 RF 전력에 의해 유도될 수 있다. 하지만, 본 발명은 상술된 플라즈마 생성 유닛(400)에 한정되지 않는다. 즉, 플라즈마 생성 유닛(400)은 플라즈마(PLA)를 생성시키는 다른 형태로 구현될 수도 있다. 이와는 다르게, 상부 전극(402)은 전기적으로 접지될 수도 있다. 상부 전극(402)은 제 2 RF 전원(401)과 전기적으로 연결되거나, 접지되어 전극으로 기능할 수 있다. 플라즈마 생성 유닛(400)에 의해 생성된 플라즈마(PLA)를 이용하여 기판 처리 공정이 수행될 수 있다. 기판 처리 공정은, 일 예로 식각 공정을 포함할 수 있다.The
공정 챔버(100)의 외부에 전원 공급 유닛(500)이 제공될 수 있다. 전원 공급 유닛(500)은 발열 히터(214)와 전기적으로 연결되는 히터 전원(501), DC 전극(213)와 전기적으로 연결되는 DC 전원(502), 및 하부 전극(231)과 전기적으로 연결되는 제 1 RF 전원(503)을 포함할 수 있다. 히터 전원(501)은 발열 히터(214)에 전력을 공급할 수 있다. DC 전원(502)은 DC 전극(213)에 DC 전력을 공급할 수 있다. 제 1 RF 전원(503)은 하부 전극(231)에 RF 전력을 공급할 수 있다.
The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지 유닛을 확대한 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 링 유닛(220)은 엣지링(221)의 구성이 다른 것을 제외하고, 도 2에서 도시되어 있는 링 유닛(220)과 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다. 설명의 간소화를 위해, 중복되는 구성의 설명은 생략한다.5 is an enlarged cross-sectional view of a substrate support unit according to another embodiment of the present invention. The
도 6을 참조하여, 엣지링(221)은 상호 다른 물질로 이루어진 두 개의 링으로 구성될 수 있다. 즉, 엣지링(221)은 상호 다른 물질로 이루어지는 내부링(221a) 및 외부링(221b)으로 구성될 수 있다. 내부링(221a)의 일부는 주변부(212)와 기판(W)의 가장자리 영역 사이에 개재될 수 있다. 즉, 내부링(221a)은 도 2에 도시된 돌출부(223)에 해당하는 영역을 포함할 수 있다. 내부링(221a)은 기판 처리 공정(일 예로, 식각 공정)에 대한 내구성이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 내부링(221a)은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 이트륨(Y2O3), 산화 마그네슘(MgO) 또는 불화 이트륨(YF3)으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
외부링(221b)은 기판(W)의 측면 및 내부링(221a)을 둘러쌀 수 있다. 이때, 외부링(221b)은 기판(W)의 상면보다 높은 상면을 가질 수 있다. 외부링(221b)은 산화 실리콘(SiO2), 실리콘(Si), 탄화 규소(SiC) 또는 탄소(C)로 이루어질 수 있다.
The
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100: 공정 챔버 200: 기판 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 플라즈마 생성 유닛
500: 전원 공급 유닛
210: 정전 척 211: 몸체부
212: 주변부 213: DC 전극
214: 발열 히터 220: 링 유닛
221: 엣지링 221a: 내부링
221b: 외부링 223: 돌출부100: process chamber 200: substrate support unit
300: gas supply unit 400: plasma generation unit
500: power supply unit
210: electrostatic chuck 211: body portion
212: peripheral 213: DC electrode
214: heating heater 220: ring unit
221:
221b: outer ring 223: protrusion
Claims (10)
상기 공정 챔버 내에 배치되고, 기판이 로딩되는 척;
상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
상기 공정 챔버 내부에 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 생성 유닛; 및
상기 척의 가장자리에 배치되어 상기 척을 둘러싸는 링 유닛을 포함하고,
상기 척은 상기 기판이 로딩되는 제 1 상면을 갖는 몸체부, 및 상기 몸체부로부터 연장되어 이를 둘러싸고, 상기 몸체부의 상면보다 낮은 제 2 상면을 갖는 주변부를 포함하고,
상기 몸체부 및 상기 주변부의 각각에 발열 히터들이 배치되고,
상기 링 유닛은, 상기 주변부를 둘러싸는 커버링, 및 상기 커버링 상의 상의 엣지링을 포함하고, 상기 엣지링은 상기 제 2 상면 상으로 연장되어 상기 주변부와 상기 가장자리 영역 사이에 개재되는 돌출부를 포함하는 플라즈마 장비.process chamber;
a chuck disposed in the process chamber and loaded with a substrate;
a gas supply unit supplying a process gas into the process chamber;
a plasma generating unit for generating plasma inside the process chamber; and
and a ring unit disposed on an edge of the chuck and surrounding the chuck;
The chuck includes a body portion having a first upper surface on which the substrate is loaded, and a peripheral portion extending from and surrounding the body portion and having a second upper surface lower than the upper surface of the body portion,
Heating heaters are disposed in each of the body portion and the peripheral portion,
The ring unit includes a covering surrounding the periphery, and an edge ring on the covering, wherein the edge ring includes a protrusion extending onto the second upper surface and interposed between the periphery and the edge region. equipment.
상기 제 1 상면과 상기 제 2 상면의 높이 차는 0.5 내지 4 밀리미터인 플라즈마 장비.The method of claim 1,
A difference in height between the first upper surface and the second upper surface is 0.5 to 4 millimeters.
일 단면의 관점에서, 상기 주변부는 계단 형태를 가지되,
상기 제 2 상면은 상기 주변부의 상면들 중의 최상면인 플라즈마 장비.The method of claim 1,
In one cross-section, the perimeter has a step shape,
and the second upper surface is a top surface among upper surfaces of the peripheral part.
상기 돌출부의 상면의 높이는 상기 제 1 상면의 높이와 실질적으로 동일하거나 낮은 플라즈마 장비.The method of claim 1,
A height of an upper surface of the protrusion is substantially equal to or lower than a height of the first upper surface.
상기 돌출부의 두께는 0.5 내지 4 밀리미터인 플라즈마 장비.6. The method of claim 5,
The thickness of the protrusion is 0.5 to 4 millimeters plasma equipment.
상기 엣지링은 상기 돌출부를 포함하는 내부링, 및 상기 내부링을 둘러싸는 외부링을 포함하되, 상기 내부링 및 상기 외부링은 서로 다른 물질로 이루어지는 플라즈마 장비.The method of claim 1,
The edge ring includes an inner ring including the protrusion and an outer ring surrounding the inner ring, wherein the inner ring and the outer ring are made of different materials.
상기 내부링은 산화 알루미늄, 산화 이트륨, 산화 마그네슘, 또는 불화 이트륨으로 이루어지고,
상기 외부링은 산화 실리콘, 실리콘, 탄화 규소 또는 탄소로 이루어지는 플라즈마 장비.8. The method of claim 7,
The inner ring is made of aluminum oxide, yttrium oxide, magnesium oxide, or yttrium fluoride,
The outer ring is a plasma device made of silicon oxide, silicon, silicon carbide or carbon.
상기 척의 하면에 배치되는 하부 전극을 더 포함하되,
상기 척과 상기 하부 전극은 이들 사이에 개재되는 접착부재에 의해 결합되는 플라즈마 장비.The method of claim 1,
Further comprising a lower electrode disposed on the lower surface of the chuck,
The chuck and the lower electrode are coupled by an adhesive member interposed therebetween.
상기 발열 히터들은 상기 몸체부 및 상기 주변부의 하면에 인접하여 균일한 간격으로 배치되는 플라즈마 장비.The method of claim 1,
The heating heaters are disposed adjacent to the lower surface of the body portion and the peripheral portion at uniform intervals.
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