KR20080062211A - Apparatus and method for treating substrate - Google Patents

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Abstract

A method and apparatus for processing a substrate is provided to supply a sufficient amount of a source gas to a portion of a wafer which corresponds to an edge of the wafer. A support member having a support plate(220) is installed in an inside of a process chamber, in which a substrate is laid on the support plate. The process chamber is supplied with a source gas by a gas supplying member. The gas supplying member has a connection line(720) connected to a jet(227) formed on an upper surface of the support plate, through which the source gas flows in the connection line, and a source gas line(740) connected to the connection line to supply the source gas to the connection line.

Description

기판을 처리하는 장치 및 방법{apparatus and method for treating substrate}Apparatus and method for treating substrate

본 발명의 특징과 형상, 효과는 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위, 그리고 첨부된 도면을 통하여 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Features, shapes, and effects of the present invention will be readily understood from the following detailed description, claims, and appended drawings.

도 1a 및 1b는 금속라인들 사이에 형성된 갭을 채우는 모습을 나타내는 웨이퍼의 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views of a wafer showing a gap formed between metal lines.

도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치를 포함하는 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a schematic view showing a semiconductor manufacturing apparatus including a substrate processing apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2의 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating the substrate processing apparatus of FIG. 2.

도 4는 도 3의 제1 가스공급부재를 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a view schematically showing the first gas supply member of FIG. 3.

도 5는 도 3의 노즐을 개략적으로 나타내는 도면이다.5 is a view schematically illustrating the nozzle of FIG. 3.

도 6 및 도 7은 도 3의 지지부재를 개략적으로 나타내는 도면이다.6 and 7 are views schematically showing the support member of FIG. 3.

도 8은 도 3의 지지부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.8 is a perspective view schematically illustrating the support member of FIG. 3.

도 9는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 구성한 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 7.

도 10은 본 발명에 따른 기판처리방법을 나타내는 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a substrate processing method according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : 반도체 제조설비 10 : 기판처리장치(공정챔버)1: semiconductor manufacturing equipment 10: substrate processing apparatus (process chamber)

100 : 본체 130 : 도어100: body 130: door

200 : 지지부재 220 : 지지플레이트200: support member 220: support plate

227 : 분출구 300 : 제1 가스공급부재227: blower outlet 300: first gas supply member

400 : 커버 500 : 플라스마 생성부재400: cover 500: plasma generating member

600 : 제2 가스공급부재 700 : 제3 가스공급부재600: second gas supply member 700: third gas supply member

720 : 연결라인 740 : 소스가스라인720: connection line 740: source gas line

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소스가스를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for processing a substrate, and more particularly, to an apparatus and method for processing a substrate using a source gas.

반도체 장치는 실리콘 기판 상에 많은 층들(layers)을 가지고 있으며, 이와 같은 층들은 증착공정을 통하여 기판 상에 증착된다. 이와 같은 증착공정은 몇가지 중요한 이슈들을 가지고 있으며, 이와 같은 이슈들은 증착된 막들을 평가하고 증착방법을 선택하는 데 있어서 중요하다.The semiconductor device has many layers on a silicon substrate, and these layers are deposited on the substrate through a deposition process. This deposition process has several important issues, which are important in evaluating the deposited films and selecting the deposition method.

첫번째는 증착된 막의 '질'(qulity)이다. 이는 조성(composition), 오염도(contamination levels), 손실도(defect density), 그리고 기계적·전기적 특성(mechanical and electrical properties)을 의미한다. 막들의 조성은 증착조건에 따라 변할 수 있으며, 이는 특정한 조성(specific composition)을 얻기 위하여 매우 중요하다.The first is the 'qulity' of the deposited film. This means composition, contamination levels, defect density, and mechanical and electrical properties. The composition of the films can vary depending on the deposition conditions, which is very important for obtaining a specific composition.

두번째는, 웨이퍼를 가로지르는 균일한 두께(uniform thickness)이다. 특히, 단차(step)가 형성된 비평면(nonplanar) 형상의 패턴 상부에 증착된 막의 두께가 매우 중요하다. 증착된 막의 두께가 균일한지 여부는 단차진 부분에 증착된 최소 두께를 패턴의 상부면에 증착된 두께로 나눈 값으로 정의되는 스텝 커버리지(step coverage)를 통하여 판단할 수 있다.The second is uniform thickness across the wafer. In particular, the thickness of the film deposited on the nonplanar pattern on which the step is formed is very important. Whether the thickness of the deposited film is uniform may be determined through step coverage defined by dividing the minimum thickness deposited on the stepped portion by the thickness deposited on the upper surface of the pattern.

증착과 관련된 또 다른 이슈는 공간을 채우는 것(filling space)이다. 이는 금속라인들 사이를 산화막을 포함하는 절연막으로 채우는 갭 필링(gap filling)을 포함한다. 갭은 금속라인들을 물리적 및 전기적으로 절연시키기 위하여 제공된다.Another issue with deposition is filling space. This includes gap filling between the metal lines with an insulating film including an oxide film. The gap is provided to physically and electrically insulate the metal lines.

도 1a 및 1b는 금속라인들(a) 사이에 형성된 갭을 채우는 모습을 나타내는 웨이퍼의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b는 불완전한(incomplete) 갭 필링 과정을 보여주고 있다. 금속라인들(a) 사이의 갭은 절연막(b)으로 채워진다. 이때, 갭 내에 절연막(b)이 채워짐과 동시에, 갭 내의 상부에는 오버행들(overhang)(h)이 빵덩어리(breadloafing) 형태로 성장하며, 오버행(h)의 성장속도는 갭 내에 채워지는 절연막(b)의 성장속도보다 빠르다. 결국, 오버행(h)들은 서로 만나 갭의 상부를 폐쇄하여 갭 내에 보이드(void)를 형성하며, 절연막(b)이 갭 내에 증착되는 것을 방해한다. 형성된 보이드는 높은 접촉저항(contact resistance) 및 높은 면저항(sheet resistance)을 가져오며, 파손을 일으키기도 한다. 또한, 보이드는 처리액 또는 수분을 함유하여, 안정성 문제를 일으키기도 한다.1A and 1B are cross-sectional views of a wafer showing a gap formed between metal lines a. 1A and 1B show an incomplete gap filling process. The gap between the metal lines a is filled with the insulating film b. At this time, while the insulating film b is filled in the gap, an overhang h grows in the form of breadloafing in the upper portion of the gap, and the growth rate of the overhang h is an insulating film filled in the gap. It is faster than the growth rate of b). As a result, the overhangs h meet with each other to close the top of the gap to form voids in the gap, preventing the insulating film b from being deposited in the gap. The formed voids result in high contact resistance and high sheet resistance, and also cause breakage. In addition, the voids may contain a treatment liquid or water, causing stability problems.

고밀도 플라스마 화학기상증착(High-Density Plasma Chemical Vapor Deposition:HDPCVD) 방법은 플라스마를 이용하여 갭 내에 막을 증착하고, 막의 증 착시 성장한 오버행을 에칭하며, 이후 다시 막을 증착하는 증착/에칭/증착 방법을 사용하여 보이드가 형성되는 것을 방지한다. 즉, 부분적으로 채워진 갭을 재형상화하여 갭을 개방시키고, 갭 내에 보이드가 형성되기 이전에 갭 내에 막을 증착시킨다. 이와 같은 방법은 큰 종횡비(Aspect Ratio:AR)를 가지는 갭 내에 보이드 없이 막을 증착시킬 수 있다.The High-Density Plasma Chemical Vapor Deposition (HDPCVD) method uses a deposition / etching / deposition method that deposits a film in a gap using plasma, etches overhang grown during deposition of the film, and then deposits the film again. To prevent the formation of voids. That is, the partially filled gap is reshaped to open the gap, and a film is deposited in the gap before voids are formed in the gap. This method can deposit a film without voids in a gap having a large Aspect Ratio (AR).

이와 같은 플라스마 화학기상증착장치는 증착공정이 이루어지는 챔버를 구비한다. 챔버의 내부에 설치된 지지플레이트의 상부에는 웨이퍼가 로딩되며, 웨이퍼의 상부에는 소스가스가 공급된다. 소스가스가 공급된 상태에서 챔버 내에 전자기장을 형성하면 전자기장에 의하여 소스가스로부터 플라스마가 생성된다. 챔버 외부에는 고주파 전원이 연결된 코일이 제공되며, 고주파 전원이 인가되면 코일은 챔버 내에 전자기장을 형성한다.Such plasma chemical vapor deposition apparatus includes a chamber in which a deposition process is performed. The wafer is loaded on top of the support plate installed inside the chamber, and the source gas is supplied on the top of the wafer. When the electromagnetic field is formed in the chamber while the source gas is supplied, plasma is generated from the source gas by the electromagnetic field. Outside the chamber is provided a coil to which a high frequency power is connected, and when a high frequency power is applied, the coil creates an electromagnetic field in the chamber.

그러나, 종래의 장치는 웨이퍼의 상부 중 웨이퍼의 가장자리에 해당하는 부분에 충분한 양의 소스가스가 공급되지 않았다. 따라서, 웨이퍼의 가장자리에 대한 증착률(deposition rate)이 다른 부분에 대한 증착률보다 현저히 떨어지는 문제가 발생하였다.However, in the conventional apparatus, a sufficient amount of source gas is not supplied to the portion of the top of the wafer corresponding to the edge of the wafer. Thus, a problem arises in that the deposition rate on the edge of the wafer is significantly lower than the deposition rate on other portions.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 상부 중 웨이퍼의 가장자리에 해당하는 부분에 충분한 양의 소스가스를 공급할 수 있는 기판을 처리하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for processing a substrate capable of supplying a sufficient amount of source gas to a portion of the top of the wafer corresponding to the edge of the wafer. .

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 상에 균일한 두께의 막을 증착할 수 있는 기 판을 처리하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for processing a substrate capable of depositing a film of uniform thickness on a wafer.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 기판을 처리하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for processing a substrate that can improve the performance of a semiconductor device.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.Still other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

본 발명에 의하면, 기판을 처리하는 장치는 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 공정챔버, 상기 공정챔버 내에 설치되며 기판이 놓여지는 지지플레이트를 포함하는 지지부재, 상기 공정챔버의 내부에 소스가스를 공급하는 가스공급부재를 포함하되, 상기 가스공급부재는 상기 지지플레이트의 상부면에 형성된 분출구에 연결되며 내부에 소스가스가 흐르는 연결라인, 상기 연결라인에 연결되어 상기 연결라인에 상기 소스가스를 공급하는 소스가스라인을 포함한다.According to the present invention, an apparatus for processing a substrate includes a process chamber providing a space in which a process is performed, a support member installed in the process chamber and including a support plate on which the substrate is placed, and supplying a source gas into the process chamber. Including a gas supply member, the gas supply member is connected to the spout formed on the upper surface of the support plate and the source line flows therein, a source connected to the connection line to supply the source gas to the connection line It includes a gas line.

이때, 상기 연결라인은 상기 지지플레이트와 나란하도록 배치되며 상기 지지플레이트의 반경방향으로 배치되는 수평라인, 상기 지지플레이트의 가장자리에 배치되며 상기 수평라인의 끝단으로부터 상부를 향하여 각각 연장되어 상기 분출구에 연결되는 복수의 수직라인들을 포함할 수 있다.In this case, the connection line is arranged parallel to the support plate and is disposed in the horizontal line in the radial direction of the support plate, disposed on the edge of the support plate and extending toward the top from the end of the horizontal line respectively to connect to the spout It may include a plurality of vertical lines.

한편, 상기 장치는 고밀도 플라스마 화학기상증착장치일 수 있다.On the other hand, the device may be a high density plasma chemical vapor deposition device.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 기판을 처리하는 장치는 기판이 놓여지는 지지플레이트를 포함하는 지지부재, 상기 지지플레이트의 상부를 향하여 소스가스를 공급하는 가스공급부재를 포함하되, 상기 가스공급부재는 상기 지지플레이트의 상부면에 형성된 분출구에 연결되며 내부에 소스가스가 흐르는 연결라인, 상기 연결라인에 연결되어 상기 연결라인에 상기 소스가스를 공급하는 소스가스라인을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the apparatus for processing a substrate includes a support member including a support plate on which the substrate is placed, a gas supply member for supplying a source gas toward the upper portion of the support plate, the gas supply member Is connected to the spout formed on the upper surface of the support plate and the source gas flows therein, the source line is connected to the connection line for supplying the source gas to the connection line.

본 발명에 의하면, 기판을 처리하는 방법은 상기 기판을 지지플레이트 상에 올려놓고 상기 지지플레이트의 상부면에 형성된 분출구를 통하여 상기 지지플레이트의 상부에 소스가스를 공급하되, 일단은 내부에 소스가스가 흐르는 소스가스라인에 연결되며 타단은 상기 분출구에 연결된 연결라인을 통하여 상기 분출구에 상기 소스가스를 공급한다.According to the present invention, a method of treating a substrate is provided on the support plate and supplying the source gas to the upper portion of the support plate through a spout formed on the upper surface of the support plate, one end source gas inside The other end is connected to a flowing source gas line and the other end supplies the source gas to the jet port through a connection line connected to the jet port.

한편, 상기 방법은 상기 지지플레이트의 상부에 전자기장을 형성하여 상기 지지플레이트의 상부에 공급된 상기 소스가스로부터 플라스마를 생성하고, 생성된 플라스마를 이용하여 상기 지지플레이트 상의 상기 기판에 막을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 고밀도 플라스마 화학기상증착방법일 수 있다.On the other hand, the method includes forming an electromagnetic field on top of the support plate to generate plasma from the source gas supplied on the support plate, and depositing a film on the substrate on the support plate using the generated plasma. It may further include. In addition, the method may be a high density plasma chemical vapor deposition method.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 12를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 12. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. This embodiment is provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a more clear description.

이하에서는 기판의 일례로 웨이퍼(W)를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 이하에서는 증착 공정을 수행하는 기판처리장치(또는 공정챔버)(10)를 가지는 반도체 제조설비(1)를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상과 범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 애싱 공정, 에칭 공정, 또는 세정 공정에 응용될 수 있다.Hereinafter, the wafer W will be described as an example of the substrate, but the present invention is not limited thereto. In addition, hereinafter, a semiconductor manufacturing apparatus 1 having a substrate processing apparatus (or process chamber) 10 performing a deposition process will be described as an example. However, the spirit and scope of the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to an ashing process, an etching process, or a cleaning process.

도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치(10)를 포함하는 반도체 제조설비(1)를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a diagram schematically showing a semiconductor manufacturing facility 1 including a substrate processing apparatus 10 according to the present invention.

도 2를 살펴보면, 반도체 제조설비(1)는 공정설비(2), 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)(3), 그리고 경계벽(interface wall)(4)을 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(3)은 공정설비(2)의 전방에 장착되어, 웨이퍼들(W)이 수용된 용기(도시안됨)와 공정설비(2) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다. 설비 전방 단부 모듈(3)은 복수의 로드포트들(loadports)(60)과 프레임(frame)(50)을 가진다. 프레임(50)은 로드포트(60)와 공정 설비(2) 사이에 위치한다. 웨이퍼(W)를 수용하는 용기는 오버헤드 트랜스퍼(overhead transfer), 오버헤드 컨베이어(overhead conveyor), 또는 자동 안내 차량(automatic guided vehicle)과 같은 이송 수단(도시안됨)에 의해 로드포트(60) 상에 놓여진다. 용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 프레임(50) 내에는 로드포트(60)에 놓여진 용기와 공정설비(2) 간에 웨이퍼(W)를 이송하는 프레임 로봇(70)이 설치된다. 프레임(50) 내에는 용기의 도어를 자동으로 개폐하는 도어 오 프너(도시안됨)가 설치될 수 있다. 또한, 프레임(50)에는 청정 공기가 프레임(50) 내 상부에서 하부로 흐르도록 청정 공기를 프레임(50) 내로 공급하는 팬필터 유닛(Fan Filter Unit:FFU)(도시안됨)이 제공될 수 있다.Referring to FIG. 2, the semiconductor manufacturing facility 1 includes a process facility 2, an Equipment Front End Module (EFEM) 3, and an interface wall 4. The plant front end module 3 is mounted in front of the process plant 2 to transfer the wafer W between the vessel (not shown) in which the wafers W are housed and the process plant 2. The facility front end module 3 has a plurality of loadports 60 and a frame 50. The frame 50 is located between the load port 60 and the process equipment 2. The container containing the wafer W is placed on the load port 60 by a transfer means (not shown), such as an overhead transfer, an overhead conveyor, or an automatic guided vehicle. Is put on. The container may be a closed container such as a front open unified pod (FOUP). In the frame 50, a frame robot 70 for transferring the wafer W is installed between the vessel placed in the load port 60 and the process facility 2. In the frame 50, a door opener (not shown) for automatically opening and closing the door of the container may be installed. In addition, the frame 50 may be provided with a fan filter unit (FFU) (not shown) for supplying clean air into the frame 50 so that clean air flows from the top to the bottom in the frame 50. .

웨이퍼(W)는 공정설비(20) 내에서 소정의 공정이 수행된다. 공정설비(2)는 로드록 챔버(loadlock chamber)(20), 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)(30), 그리고 공정챔버(process chamber)(10)를 가진다. 트랜스퍼 챔버(30)는 상부에서 바라볼 때 대체로 다각의 형상을 가진다. 트랜스퍼 챔버(30)의 측면에는 로드록 챔버(20) 또는 공정챔버(10)가 위치된다. 로드록 챔버(20)는 트랜스퍼 챔버(30)의 측부들 중 설비 전방 단부 모듈(3)과 인접한 측부에 위치되고, 공정챔버(10)는 다른 측부에 위치된다. 로드록 챔버(20)는 공정 진행을 위해 공정설비(2)로 유입되는 웨이퍼들(W)이 일시적으로 머무르는 로딩 챔버(20a)와 공정이 완료되어 공정설비(2)로부터 유출되는 웨이퍼들(W)이 일시적으로 머무르는 언로딩 챔버(20b)를 가진다. 트랜스퍼 챔버(30) 및 공정챔버(10) 내부는 진공으로 유지되고, 로드록 챔버(20) 내부는 진공 및 대기압으로 전환된다. 로드록 챔버(20)는 외부 오염물질이 트랜스퍼 챔버(30) 및 공정챔버(10)로 유입되는 것을 방지한다. 로드록 챔버(20)와 트랜스퍼 챔버(30) 사이, 그리고 로드록 챔버(20)와 설비 전방 단부 모듈(3) 사이에는 게이트 밸브(도시안됨)가 설치된다. 설비 전방 단부 모듈(3)과 로드록 챔버(20) 간에 웨이퍼(W)가 이동하는 경우, 로드록 챔버(20)와 트랜스퍼 챔버(30) 사이에 제공된 게이트 밸브가 닫히고, 로드록 챔버(20)와 트랜스퍼 챔버(30) 간에 웨이퍼(W)가 이동되는 경우, 로드록 챔버(20)와 설비 전방 단부 모듈(3) 사이에 제공되는 게이 트 밸브가 닫힌다.The wafer W is subjected to a predetermined process in the process facility 20. The process facility 2 has a loadlock chamber 20, a transfer chamber 30, and a process chamber 10. The transfer chamber 30 has a generally polygonal shape when viewed from the top. The load lock chamber 20 or the process chamber 10 is located at the side of the transfer chamber 30. The loadlock chamber 20 is located on the side adjacent to the facility front end module 3 of the sides of the transfer chamber 30, and the process chamber 10 is located on the other side. The load lock chamber 20 includes a loading chamber 20a in which the wafers W flowing into the process facility 2 temporarily stay in order to proceed with the process, and wafers W exiting the process facility 2 after the process is completed. ) Has an unloading chamber 20b that temporarily stays. The interior of the transfer chamber 30 and the process chamber 10 is maintained at a vacuum, and the interior of the load lock chamber 20 is converted to a vacuum and atmospheric pressure. The load lock chamber 20 prevents foreign contaminants from entering the transfer chamber 30 and the process chamber 10. A gate valve (not shown) is installed between the load lock chamber 20 and the transfer chamber 30 and between the load lock chamber 20 and the facility front end module 3. When the wafer W moves between the facility front end module 3 and the load lock chamber 20, the gate valve provided between the load lock chamber 20 and the transfer chamber 30 is closed and the load lock chamber 20 is closed. When the wafer W is moved between the transfer chamber 30 and the transfer chamber 30, the gate valve provided between the load lock chamber 20 and the facility front end module 3 is closed.

트랜스퍼 챔버(30) 내에는 이송 로봇(40)이 장착된다. 이송 로봇(40)은 공정챔버(10)로 웨이퍼(W)를 로딩하거나 공정챔버(10)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩한다. 또한, 이송 로봇(40)은 공정챔버(10)와 로드록 챔버(20) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다.The transfer robot 40 is mounted in the transfer chamber 30. The transfer robot 40 loads the wafer W into the process chamber 10 or unloads the wafer W from the process chamber 10. In addition, the transfer robot 40 transfers the wafer W between the process chamber 10 and the load lock chamber 20.

공정챔버(10)는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 공정, 예컨대 증착, 에칭과 같은 공정을 수행하며, 이하에서는 공정챔버(10)를 기판처리장치(10)로 부르기로 한다. 기판처리장치(10)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.The process chamber 10 performs a process such as deposition or etching on the wafer W. Hereinafter, the process chamber 10 will be referred to as a substrate processing apparatus 10. Detailed description of the substrate processing apparatus 10 will be described later.

도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치(10)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.3 is a front view schematically showing a substrate processing apparatus 10 according to the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 공정을 수행하기 위한 기판처리장치(10)는 상부가 개방된 원통형의 하부챔버와 하부챔버의 개방된 상부를 덮는 커버(400)를 포함하며, 하부챔버는 원통형의 본체(100), 본체(100)의 상단에 연결되는 제1 가스공급부재(300)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the substrate processing apparatus 10 for performing a process on the wafer W includes a cylindrical lower chamber of which the upper part is opened and a cover 400 covering the open upper part of the lower chamber. The lower chamber includes a cylindrical body 100 and a first gas supply member 300 connected to an upper end of the body 100.

본 실시예에서 기판처리장치(10)를 이용하여 수행하는 공정은 증착 공정이며, 이하에서는 고밀도 플라스마 화학 기상 증착(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition:HDPCVD) 공정을 예로 들어 설명한다. 앞서 본 바와 같이, 고밀도 플라스마 화학 기상 증착 공정은 높은 밀도의 플라스마를 형성하여 금속배선들 사이에 형성된 갭 내에 막을 증착시키는 증착(deposition) 공정과, 갭 상부의 오버행 들(overhang)을 에칭하는 에칭(etching) 공정을 포함한다. 갭의 상부에서 성장한 오버행들은 갭의 입구를 폐쇄하여 갭 내에 보이드(void)를 형성한다. 따라서, 에칭 공정을 통하여 오버행들을 제거함으로써, 갭 내에 보이드가 형성되는 것을 방지한다.In the present embodiment, the process performed using the substrate processing apparatus 10 is a deposition process, and hereinafter, a high density plasma chemical vapor deposition (HDPCVD) process will be described as an example. As previously seen, the high density plasma chemical vapor deposition process is a deposition process in which a high density plasma is formed to deposit a film in a gap formed between metal lines, and an etching process for etching overhangs on the gap ( etching) process. Overhangs growing at the top of the gap close the inlet of the gap to form voids in the gap. Thus, by removing overhangs through the etching process, voids are prevented from forming in the gap.

본체(100)의 내부공간에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 지지부재(200)가 설치된다. 지지부재(200)는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정할 수 있는 정전척(ESC)이 사용될 수 있으며, 선택적으로 기계적인 구조를 통하여 클램핑이 가능한 기계척 또는 진공으로 웨이퍼(W)를 흡착하는 진공척이 사용될 수 있다. 한편, 지지부재(200)에는 플라즈마 상태의 소스가스를 웨이퍼(W)로 유도할 수 있도록 바이어스 전원이 인가될 수 있다. 지지부재(200)에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.The support member 200 for supporting the wafer W is installed in the inner space of the main body 100. The support member 200 may use an electrostatic chuck (ESC) that can fix the wafer (W) using electrostatic force, and selectively absorb the wafer (W) by a mechanical chuck or a vacuum that can be clamped through a mechanical structure. A vacuum chuck can be used. On the other hand, the biasing power may be applied to the support member 200 to guide the source gas in the plasma state to the wafer (W). Details of the supporting member 200 will be described later.

다음으로, 본체(100)의 측벽에는 웨이퍼(W)가 드나들 수 있는 통로(122) 및 통로(122)와 연통되어 웨이퍼(W)가 본체(100)의 내부로 진입하는 입구(124)가 형성된다. 입구(124)의 단면적은 통로(122)의 단면적보다 크다. 웨이퍼(W)는 입구(124) 및 통로(122)를 통하여 본체(100)의 내부로 진입하거나 본체(100)의 외부로 빠져나간다.Next, a sidewall of the main body 100 has a passage 122 through which the wafer W can enter and an opening 124 communicating with the passage 122 so that the wafer W enters the interior of the main body 100. Is formed. The cross sectional area of the inlet 124 is larger than the cross sectional area of the passage 122. The wafer W enters into or exits the body 100 through the inlet 124 and the passage 122.

입구(124) 상에는 입구(124)와 연결되는 통로(122)의 일단을 개폐하는 도어(130)가 설치된다. 도어(130)는 구동기(132)에 연결되며, 구동기(132)의 작동에 의하여 통로(122)의 길이방향과 대체로 수직한 방향으로 이동하면서 통로(122)의 일단을 개폐한다.The door 130 opening and closing one end of the passage 122 connected to the inlet 124 is installed on the inlet 124. The door 130 is connected to the driver 132 and opens and closes one end of the passage 122 while moving in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the passage 122 by the operation of the driver 132.

본체(100)의 바닥벽에는 복수의 배기홀들(102)이 형성되며, 배기홀들(102)에는 각각 배기라인들(104)이 연결된다. 배기라인(104) 상에는 펌프(도시안됨)가 설치될 수 있다. 배기라인들(104)은 본체(100) 내부의 가스를 외부로 배출하기 위한 통로가 된다. 본체(100)의 내부에서 발생된 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등은 배기라인들(104)을 통하여 본체(100)의 외부로 배출되며, 본체(100) 내부의 압력을 진공 상태로 유지하기 위하여 배기라인들(104)을 통하여 본체(100) 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.A plurality of exhaust holes 102 are formed in the bottom wall of the main body 100, and exhaust lines 104 are connected to the exhaust holes 102, respectively. A pump (not shown) may be installed on the exhaust line 104. The exhaust lines 104 serve as a passage for discharging the gas inside the main body 100 to the outside. The reaction gas, the unreacted gas, and the reaction by-product generated inside the main body 100 are discharged to the outside of the main body 100 through the exhaust lines 104, and the pressure inside the main body 100 is vacuumed. In order to maintain the gas, the gas inside the main body 100 may be discharged to the outside through the exhaust lines 104.

본체(100)의 상단에는 증착 또는 식각공정을 수행할 수 있도록 본체(100)의 내부에 소스가스를 공급하는 제1 가스공급부재(300)가 제공된다. 제1 가스공급부재(300)는 가스분배링(320) 및 가스분배링(320)에 체결된 복수의 인젝터(340)를 구비한다.The upper end of the main body 100 is provided with a first gas supply member 300 for supplying a source gas to the inside of the main body 100 to perform a deposition or etching process. The first gas supply member 300 includes a gas distribution ring 320 and a plurality of injectors 340 fastened to the gas distribution ring 320.

도 4는 도 3의 제1 가스공급부재(300)를 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating the first gas supply member 300 of FIG. 3.

도 4에 도시한 바와 같이, 가스분배링(320)은 링 형상이며, 가스분배링(320) 상에는 안쪽에 배치된 제1 유로(322) 및 제1 유로(322)의 바깥쪽에 배치된 제2 유로(324)가 형성된다. 제1 소스가스가 흐르는 제1 소스가스라인(382)은 제1 유로(322)에 연결되며, 제1 소스가스라인(382)은 밸브(382a)에 의하여 개폐된다. 제2 소스가스가 흐르는 제2 소스가스라인(384)은 제2 유로(324)에 연결되며, 제2 소스가스라인(384)은 밸브(384a)에 의하여 개폐된다. 따라서, 제1 유로(322)에는 제1 소스가스가 흐르며, 제2 유로(324)에는 제2 소스가스가 흐른다. 제1 소스가스는 실란(silane)(SiH4)을 포함하는 실리콘-함유(silicon-containing) 가스이며, 제2 소스가스는 산소(O2)를 포함하는 산소-포함(oxygen-containing) 가스이다.As shown in FIG. 4, the gas distribution ring 320 has a ring shape, and on the gas distribution ring 320, a first flow path 322 disposed inside and a second flow path disposed outside the first flow path 322. The flow path 324 is formed. The first source gas line 382, through which the first source gas flows, is connected to the first flow path 322, and the first source gas line 382 is opened and closed by a valve 382a. The second source gas line 384 through which the second source gas flows is connected to the second flow path 324, and the second source gas line 384 is opened and closed by the valve 384a. Accordingly, the first source gas flows through the first flow path 322, and the second source gas flows through the second flow path 324. The first source gas is a silicon-containing gas containing silane (SiH 4 ) and the second source gas is an oxygen-containing gas containing oxygen (O 2 ). .

가스분배링(320) 상에는 복수의 인젝터들(340)이 등간격으로 설치되며, 인젝터들(340)은 가스분배링(320)의 내측으로부터 가스분배링(320)의 중심을 향하여 돌출된다. 인젝터들(340)은 제1 내지 제3 인젝터(342, 344, 346)가 한 조를 이루며, 한 조를 이룬 제1 내지 제3 인젝터(342, 344, 346)가 복수개 제공된다. 제2 인젝터(344)는 제1 및 제3 인젝터(342, 346)의 사이에 배치되며, 제1 및 제3 인젝터(342, 346)는 제2 인젝터(344)를 기준으로 대칭되도록 배치된다. 제1 및 제3 인젝터(342, 346)는 제1 및 제3 라인(362, 366)을 통하여 각각 제1 유로(322)에 연결되며, 제2 인젝터(344)는 제2 라인(364)을 통하여 제2 유로(324)에 연결된다. 따라서, 제1 및 제3 인젝터(342, 346)는 제1 유로(322)를 흐르는 제1 소스가스를 공급하며, 제2 인젝터(344)는 제2 유로(324)를 흐르는 제2 소스가스를 공급한다.The plurality of injectors 340 are installed at equal intervals on the gas distribution ring 320, and the injectors 340 protrude from the inside of the gas distribution ring 320 toward the center of the gas distribution ring 320. The injectors 340 include a pair of first to third injectors 342, 344 and 346, and a plurality of first to third injectors 342, 344 and 346 forming a pair are provided. The second injector 344 is disposed between the first and third injectors 342 and 346, and the first and third injectors 342 and 346 are disposed to be symmetric with respect to the second injector 344. The first and third injectors 342 and 346 are connected to the first flow path 322 through the first and third lines 362 and 366, respectively, and the second injector 344 connects the second line 364. It is connected to the second flow path 324 through. Accordingly, the first and third injectors 342 and 346 supply the first source gas flowing through the first flow path 322, and the second injector 344 supplies the second source gas flowing through the second flow path 324. Supply.

도 3에 도시한 바와 같이, 결합부재(150)는 가스분배링(320)과 대응되는 크기의 링 형상이고, 가스분배링(320)의 하단에 결합되어 제1 및 제2 유로(322, 324)를 외부로부터 폐쇄하며, 제1 및 제2 유로(322, 324) 내의 제1 및 제2 소스가스가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 이를 위하여, 가스분배링(320)과 결합부재(150)의 사이에 오링(도시안됨)이 제공될 수 있다.As shown in FIG. 3, the coupling member 150 has a ring shape having a size corresponding to that of the gas distribution ring 320, and is coupled to a lower end of the gas distribution ring 320 so that the first and second flow paths 322 and 324 are provided. ) Is closed from the outside, and the first and second source gases in the first and second flow paths 322 and 324 are prevented from leaking to the outside. To this end, an O-ring (not shown) may be provided between the gas distribution ring 320 and the coupling member 150.

커버(400)는 제1 가스공급부재(300)의 상부에 결합되며, 본체(100)의 개방된 상부를 폐쇄한다. 커버(400)의 상부에는 본체(100) 내부로 공급되는 소스가스를 플라스마 상태로 만들기 위한 플라스마 생성부재(500)가 설치된다. 플라스마 생성부재(500)는 커버(400)의 상부에 제공되어 전자기장을 형성하는 코일(540) 및 코일(540)을 고정하는 고정체(520)를 가지며, 코일(540)에는 고주파전원(도시안됨)이 연결된다. 한편 커버(400)는 고주파 에너지가 전달되는 절연체 재료, 바람직하게는 산화 알루미늄과 세라믹 재질로 만들어진다.The cover 400 is coupled to the upper portion of the first gas supply member 300 and closes the open upper portion of the main body 100. The upper portion of the cover 400 is provided with a plasma generating member 500 for making the source gas supplied into the main body 100 into a plasma state. The plasma generating member 500 has a coil 540 provided on the cover 400 to form an electromagnetic field and a fixture 520 for fixing the coil 540. The coil 540 has a high frequency power source (not shown). ) Is connected. The cover 400 is made of an insulator material, preferably aluminum oxide and ceramic material, to which high frequency energy is transmitted.

본 실시예에서는 코일(540)이 커버(400)의 상부에 제공되는 것으로 설명하고 있다. 그러나, 코일(540)의 위치는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 본체(100)의 측면 또는 가스분배링(320)의 측면에 제공될 수 있다.In this embodiment, the coil 540 is described as being provided above the cover 400. However, the position of the coil 540 may be variously modified. For example, it may be provided on the side of the main body 100 or the side of the gas distribution ring 320.

도 3에 도시한 바와 같이, 커버(400)의 중앙에는 제2 가스공급부재(600)가 설치된다. 제2 가스공급부재(600)는 본체(100)의 내부에 소스가스 및 세정가스를 공급한다. 제2 가스공급부재(600)는 제1 가스공급관(620) 및 제2 가스공급관(640)을 구비한다. 제1 가스공급관(620)은 커버(400)의 중앙에 연결되며, 제1 공급라인(622)을 통하여 공급된 세정가스를 본체(100)의 내부로 공급한다. 제1 공급라인(622)은 밸브(622a)를 이용하여 개폐한다. 제2 가스공급관(640)은 제1 가스공급관(620)의 내부에 설치되며, 제2 공급라인(642)을 통하여 공급된 소스가스를 본체(100)의 내부로 공급한다. 제2 공급라인(642)은 밸브(642a)를 이용하여 개폐한 다. 제2 가스공급관(640)의 끝단에는 노즐(660)이 연결된다.As shown in FIG. 3, the second gas supply member 600 is installed at the center of the cover 400. The second gas supply member 600 supplies a source gas and a cleaning gas to the inside of the main body 100. The second gas supply member 600 includes a first gas supply pipe 620 and a second gas supply pipe 640. The first gas supply pipe 620 is connected to the center of the cover 400, and supplies the cleaning gas supplied through the first supply line 622 to the inside of the main body 100. The first supply line 622 is opened and closed using the valve 622a. The second gas supply pipe 640 is installed in the first gas supply pipe 620 and supplies the source gas supplied through the second supply line 642 to the inside of the main body 100. The second supply line 642 is opened and closed using the valve 642a. The nozzle 660 is connected to the end of the second gas supply pipe 640.

도 5는 도 3의 노즐(660)을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the nozzle 660 of FIG. 3.

도 5에 도시한 바와 같이, 노즐(660)은 삽입관(662), 확산부재(664), 가이드판(666), 그리고 분사기(668)를 포함한다. 삽입관(662)은 속이 빈 원통 형상이며, 삽입관(662)의 상단은 제2 가스공급관(640)의 내부에 삽입연결되고, 삽입관(662)의 하단은 확산부재(664)에 연결된다. 확산부재(664)는 삽입관(662)의 하단으로부터 하부를 향하여 연장되며, 하부로 갈수록 횡단면의 단면적이 점차로 증가한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 확산부재(664)의 외면은 원호(arc) 형상을 가진다. 확산부재(664)의 하단에는 가이드판(666)이 연결된다. 가이드판(666)은 확산부재(664)의 하단 면적보다 큰 면적을 가지는 원판 형상이다. 가이드판(666)의 하단 중앙에는 첨단 형상의 분사기(668)가 연결된다.As shown in FIG. 5, the nozzle 660 includes an insertion tube 662, a diffusion member 664, a guide plate 666, and an injector 668. Insertion tube 662 is a hollow cylindrical shape, the upper end of the insertion tube 662 is inserted into the second gas supply pipe 640, the lower end of the insertion tube 662 is connected to the diffusion member 664. . The diffusion member 664 extends downward from the lower end of the insertion tube 662, and gradually increases in cross-sectional area of the cross section toward the lower side. As shown in FIG. 8, the outer surface of the diffusion member 664 has an arc shape. The guide plate 666 is connected to the lower end of the diffusion member 664. The guide plate 666 has a disc shape having an area larger than the bottom area of the diffusion member 664. The injector 668 of the tip shape is connected to the center of the lower end of the guide plate 666.

한편, 삽입관(662) 및 확산부재(664)의 중심에는 분사통로(663)가 형성된다. 분사통로(663)는 제2 가스공급관(640)과 대체로 나란하게 제공되며, 분사통로(663)의 내부에는 소스가스가 흐른다. 가이드판(666)의 중심에는 분사통로(663)와 연통되는 관통홀(665)이 형성되며, 관통홀(665)은 분사기(668)에 형성된 제1 및 제2 분사구(667a, 667b)와 연통한다. 따라서, 분사통로(663)를 통하여 유입된 소스가스는 관통홀(665)과 제1 및 제2 분사구(667a, 667b)을 통하여 지지부재(200)의 상부에 공급된다. 소스가스는 실란(silane)(SiH4)을 포함하는 실리콘-함유 가스이다.On the other hand, the injection passage 663 is formed in the center of the insertion tube 662 and the diffusion member 664. The injection passage 663 is generally provided in parallel with the second gas supply pipe 640, and a source gas flows inside the injection passage 663. A through hole 665 is formed at the center of the guide plate 666 to communicate with the injection passage 663, and the through hole 665 communicates with the first and second injection holes 667a and 667b formed in the injector 668. do. Therefore, the source gas introduced through the injection passage 663 is supplied to the upper portion of the support member 200 through the through hole 665 and the first and second injection holes 667a and 667b. The source gas is a silicon-containing gas containing silane (SiH 4 ).

또한, 제1 가스공급관(620)의 내부를 흐르는 세정가스는 노즐(660)의 확산부 재(664) 및 가이드판(666)의 표면을 따라 흐르며, 지지부재(200)의 상부로 확산된다. 세정가스는 삼불화질소(NF3) 및 아르곤(Ar)을 포함한다. 세정가스는 공정완료 후 본체(100)의 내부를 세정하기 위하여 제공된다.In addition, the cleaning gas flowing inside the first gas supply pipe 620 flows along the surfaces of the diffusion member 664 and the guide plate 666 of the nozzle 660 and is diffused to the upper portion of the support member 200. The cleaning gas includes nitrogen trifluoride (NF 3 ) and argon (Ar). The cleaning gas is provided to clean the inside of the main body 100 after the process is completed.

본 실시예에서는 인젝터(340)를 이용하여 본체(100) 내부의 가장자리 영역에 소스가스를 공급하며, 노즐(660)을 이용하여 본체(100) 내부의 중앙 영역에 소스가스를 공급하는 것으로 설명하고 있으며, 이는 웨이퍼(W)의 상부에 소스가스를 균일하게 공급하므로써 웨이퍼(W)의 전면(全面)에 대하여 공정이 균일하게 이루어지도록 하기 위함이다. 그러나, 이와 달리 소스가스를 인젝터(340)와 노즐(660) 중 어느 하나를 이용하여 공급할 수도 있다.In this embodiment, the source gas is supplied to the edge region inside the main body 100 using the injector 340, and the source gas is supplied to the central area inside the main body 100 using the nozzle 660. This is to uniformly supply the source gas to the upper portion of the wafer W so that the process is uniformly performed on the entire surface of the wafer W. Alternatively, the source gas may be supplied using any one of the injector 340 and the nozzle 660.

도 6 및 도 7은 도 3의 지지부재(200)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8은 도 3의 지지부재를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 9는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 구성한 단면도이다.6 and 7 are views schematically showing the support member 200 of FIG. 3. 8 is a perspective view schematically illustrating the support member of FIG. 3, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 7.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 지지부재(200)는 지지플레이트(220), 구동축(240), 구동기(260), 그리고 제어기(280)를 포함한다.As shown in FIGS. 6 and 7, the support member 200 includes a support plate 220, a drive shaft 240, a driver 260, and a controller 280.

웨이퍼(W)는 지지플레이트(220)의 상부에 지지플레이트(220)와 나란하게 놓여진다. 지지플레이트(220)는 알루미늄 재질이며, 이로 인하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 패턴은 지지플레이트(220)와 반응할 가능성이 있다. 따라서, 세라믹 재질의 보호층(221)을 지지플레이트(220)의 상부면에 형성할 수 있으며, 세라믹 재질은 산화알루미늄(aluminium oxide:Al2O3)를 포함한다.The wafer W is placed side by side with the support plate 220 on the support plate 220. The support plate 220 is made of aluminum, so that the pattern formed on the wafer W may react with the support plate 220. Accordingly, the protective layer 221 of a ceramic material may be formed on the upper surface of the support plate 220, and the ceramic material may include aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

지지플레이트(220)의 하부에는 구동축(240)의 일단이 연결되며, 구동축(240)의 타단은 구동기(260)에 연결된다. 구동기(260)는 모터를 포함하는 회전장치이며, 외부로부터 인가된 전류에 의하여 회전력을 발생시킨다. 발생된 회전력은 구동축(240)에 전달되며, 구동축(240)은 지지플레이트(220)와 함께 회전한다.One end of the drive shaft 240 is connected to the lower portion of the support plate 220, and the other end of the drive shaft 240 is connected to the driver 260. The driver 260 is a rotating device including a motor, and generates a rotating force by a current applied from the outside. The generated rotation force is transmitted to the drive shaft 240, the drive shaft 240 rotates together with the support plate 220.

구동축(240)과 본체(100)의 바닥벽 사이에는 씰링부재(241)가 제공된다. 씰링부재(241)는 본체(100) 내부의 기밀을 유지함과 동시에 구동축(240)의 회전이 가능하도록 돕는다. 씰링부재(241)는 마그네틱 씰(magnetic seal)을 포함한다.A sealing member 241 is provided between the drive shaft 240 and the bottom wall of the main body 100. The sealing member 241 maintains the airtight inside the body 100 and at the same time helps the rotation of the drive shaft 240. The sealing member 241 includes a magnetic seal.

구동기(260)는 제어기(280)에 연결되며, 제어기(280)는 구동기(260)의 동작을 제어한다. 제어기(280)는 구동기(260)의 회전속도, 회전량, 회전방향을 포함한 구동기(260)의 동작을 모두 제어할 수 있다.The driver 260 is connected to the controller 280, which controls the operation of the driver 260. The controller 280 may control all operations of the driver 260 including the rotation speed, the rotation amount, and the rotation direction of the driver 260.

도 7에 도시한 바와 같이, 지지플레이트(220)의 내부에는 냉각가스가 흐르는 제1 냉각라인 및 냉각유체가 흐르는 제2 냉각라인(232)이 형성된다.As illustrated in FIG. 7, a first cooling line through which a cooling gas flows and a second cooling line through which a cooling fluid flows are formed in the support plate 220.

제1 냉각라인은 지지플레이트(220)의 상부에 놓여진 웨이퍼(W)의 배면에 냉각가스를 공급하며, 웨이퍼(W)는 냉각가스에 의하여 기설정된 온도로 냉각된다. 공정 중에는 고온의 열이 발생하며, 특히, 고밀도 플라스마 화학 기상 증착공정 중의 스퍼터링에 의한 에칭 공정에서 고온의 열이 발생한다. 이로 인하여 웨이퍼(W)의 온도가 상승할 수 있으며, 제1 냉각라인은 냉각가스를 이용하여 웨이퍼(W)를 냉각시킨다.The first cooling line supplies a cooling gas to the rear surface of the wafer W placed on the support plate 220, and the wafer W is cooled to a predetermined temperature by the cooling gas. High temperature heat is generated during the process, and particularly high temperature heat is generated in the etching process by sputtering during the high density plasma chemical vapor deposition process. As a result, the temperature of the wafer W may increase, and the first cooling line cools the wafer W using a cooling gas.

제1 냉각라인은 냉각가스유로(222), 분배라인(224), 그리고 복수의 분기라인들(226)을 포함한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 냉각가스유로(222)는 지지플레이트(220)의 중심에 형성되며, 냉각가스유로(222)의 하단은 구동축(240)의 중심에 형성된 냉각가스유로(242)의 상단과 연결된다. 분배라인(224)은 냉각가스유로(222)로부터 지지플레이트(220)의 반경방향으로 연장된다. 분기라인들(226)은 분배라인(224)으로부터 분기되어 지지플레이트(220)의 상부를 향하여 연장되며, 보호층(221) 상에 형성된 복수의 분출구들(228)에 각각 연결된다.The first cooling line includes a cooling gas flow path 222, a distribution line 224, and a plurality of branch lines 226. As shown in FIG. 7, the cooling gas flow path 222 is formed at the center of the support plate 220, and the lower end of the cooling gas flow path 222 is formed of the cooling gas flow path 242 formed at the center of the driving shaft 240. Connected to the top. The distribution line 224 extends in the radial direction of the support plate 220 from the cooling gas flow path 222. The branch lines 226 branch from the distribution line 224 and extend toward the upper portion of the support plate 220, and are connected to the plurality of ejection openings 228 formed on the protective layer 221, respectively.

구동축(240)의 중심에 형성된 냉각가스유로(242)의 하단은 냉각가스라인(244)에 연결되며, 냉각가스라인(244) 내에는 웨이퍼(W)의 배면에 공급되는 냉각가스가 흐른다. 냉각가스는 불활성기체(inert gas)를 포함하며, 불활성기체는 헬륨(He)을 포함한다.A lower end of the cooling gas flow path 242 formed at the center of the drive shaft 240 is connected to the cooling gas line 244, and the cooling gas supplied to the rear surface of the wafer W flows in the cooling gas line 244. The cooling gas contains an inert gas, and the inert gas contains helium (He).

냉각가스라인(244)을 통하여 냉각가스유로(242)에 공급된 냉각가스는 냉각가스유로(222) 및 분배라인(224)을 통하여 각각의 분기라인(226)으로 공급되며, 공급된 냉각가스는 분출구들(228)을 통하여 웨이퍼(W)의 배면에 공급된다.The cooling gas supplied to the cooling gas passage 242 through the cooling gas line 244 is supplied to each branch line 226 through the cooling gas passage 222 and the distribution line 224, and the supplied cooling gas is It is supplied to the back surface of the wafer W through the jet holes 228.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 지지돌기들(229)은 보호층(221)의 상부에 설치된다. 복수의 지지돌기들(229)은 지지플레이트(220)의 중심 및 중심을 기준으로 네방향에 등간격으로 배치되며, 지지플레이트(220)의 상부에 놓여진 웨이퍼(W)의 배면을 지지한다.As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the plurality of support protrusions 229 are provided on the protective layer 221. The plurality of support protrusions 229 are disposed at equal intervals in four directions with respect to the center and the center of the support plate 220, and support the rear surface of the wafer W placed on the support plate 220.

따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)는 복수의 지지돌기들(229)에 의하여 지지되어 보호층(221)의 상부면으로부터 일정거리 이격된 상태를 유지하며, 웨이퍼(W)는 배면에 공급된 냉각가스에 의하여 일정한 온도로 조절된다.Therefore, as shown in FIG. 7, the wafer W is supported by the plurality of support protrusions 229 to maintain a state spaced apart from the upper surface of the protective layer 221 by a certain distance, and the wafer W is It is controlled at a constant temperature by the cooling gas supplied to the rear surface.

제2 냉각라인(232)은 분배라인(224)의 하부에 위치하며, 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 냉각라인(232)은 냉각가스유로(222)를 감싸도록 배치된 나선 형상이다. 제2 냉각라인(232)은 지지플레이트(220)의 온도를 기설정된 온도로 냉각한다. 앞서 말한 바와 같이, 증착공정, 특히 고밀도 플라스마 화학기상증착공정에서 발생한 고온의 열로 인하여 지지플레이트(220)의 온도가 상승할 수 있다. 따라서, 제2 냉각라인(232)을 이용하여 지지플레이트(220)를 냉각시킨다.The second cooling line 232 is located below the distribution line 224, and as shown in FIG. 9, the second cooling line 232 is spirally arranged to surround the cooling gas flow path 222. The second cooling line 232 cools the temperature of the support plate 220 to a predetermined temperature. As mentioned above, the temperature of the support plate 220 may increase due to the high temperature heat generated in the deposition process, particularly the high density plasma chemical vapor deposition process. Therefore, the support plate 220 is cooled using the second cooling line 232.

도 7에 도시한 바와 같이, 제2 냉각라인(232)의 일단은 냉각유체공급라인(234)에 연결되며, 제2 냉각라인(232)의 타단은 냉각유체회수라인(236)에 연결된다. 냉각유체공급라인(234)은 냉각유체공급라인(234) 상에 설치된 밸브(234a)에 의하여 개폐된다. 냉각유체공급라인(234) 내에는 냉각유체가 흐르며, 제2 냉각라인(232)에 냉각유체를 공급한다. 냉각유체공급라인(234)을 통하여 공급된 냉각유체는 제2 냉각라인(232)을 따라 냉각유체회수라인(236)이 연결된 끝단까지 이동하면서 지지플레이트(220)를 기설정된 온도로 냉각한다. 이후, 냉각유체는 냉각유체회수라인(236)을 통해 회수되며, 회수된 냉각유체는 칠러(chiller)(도시안됨)를 통하여 일정 온도로 냉각된 이후에 냉각유체공급라인(234)으로 재공급될 수 있다.As shown in FIG. 7, one end of the second cooling line 232 is connected to the cooling fluid supply line 234, and the other end of the second cooling line 232 is connected to the cooling fluid recovery line 236. The cooling fluid supply line 234 is opened and closed by a valve 234a installed on the cooling fluid supply line 234. Cooling fluid flows in the cooling fluid supply line 234, and supplies cooling fluid to the second cooling line 232. The cooling fluid supplied through the cooling fluid supply line 234 moves along the second cooling line 232 to the end where the cooling fluid recovery line 236 is connected to cool the support plate 220 to a predetermined temperature. Thereafter, the cooling fluid is recovered through the cooling fluid recovery line 236, and the recovered cooling fluid is cooled to a predetermined temperature through a chiller (not shown) and then supplied to the cooling fluid supply line 234 again. Can be.

한편, 기판처리장치(10)는 제3 가스공급부재(700)를 더 포함한다. 제3 가스공급부재(700)는 연결라인(720) 및 소스가스라인(740)을 포함한다.On the other hand, the substrate processing apparatus 10 further includes a third gas supply member 700. The third gas supply member 700 includes a connection line 720 and a source gas line 740.

도 7에 도시한 바와 같이, 보호층(221)의 가장자리에는 복수의 분출구들(227)이 형성된다. 분출구들(227)은 지지돌기들(229)에 의하여 지지되는 웨이퍼(W)의 외곽에 배치되며, 지지돌기들(229)의 외곽에 배치된다.As illustrated in FIG. 7, a plurality of jet holes 227 are formed at the edge of the protective layer 221. The jet holes 227 are disposed outside the wafer W supported by the support protrusions 229 and are disposed outside the support protrusions 229.

분출구들(227)은 연결라인(720)에 연결된다. 연결라인(720)은 수직라인(722), 수평라인(724), 그리고 소스가스유로(726)를 포함한다. 수직라인(722)은 일단이 분출구(227)와 연결되며, 분출구(227)로부터 아래로 연장된다. 수평라인(724)은 수직라인(722)에 일단이 연결되며, 지지플레이트(220)의 반경방향으로 연장된다. 소스가스유로(726)는 수평라인(724)에 일단이 연결되며, 냉각가스유로(222, 242)를 감싸도록 배치된다.Blowing ports 227 are connected to the connection line 720. The connection line 720 includes a vertical line 722, a horizontal line 724, and a source gas flow path 726. One end of the vertical line 722 is connected to the outlet 227 and extends downward from the outlet 227. One end of the horizontal line 724 is connected to the vertical line 722 and extends in the radial direction of the support plate 220. One end of the source gas passage 726 is connected to the horizontal line 724 and is disposed to surround the cooling gas passages 222 and 242.

소스가스유로(726)는 소스가스라인(740)에 연결된다. 소스가스라인(740)은 제1 소스가스라인(742) 및 제2 소스가스라인(744)에 연결되며, 제1 및 제2 소스가스라인(742, 744)은 각각 밸브(742a, 744a)에 의하여 개폐된다. 제1 소스가스라인(742)에는 실란(silane)(SiH4)을 포함하는 실리콘-함유(silicon-containing) 가스인 제1 소스가스가 흐르며, 제2 소스가스라인(744)에는 산소(O2)를 포함하는 산소-포함(oxygen-containing) 가스인 제2 소스가스가 흐른다. 소스가스라인(740)을 통해 공급된 제1 및 제2 소스가스는 소스가스유로(726), 수평라인(724), 수직라인(722), 그리고 분출구(227)를 통해 지지플레이트(220)의 상부로 공급된다. 본 실 시예에서는 제3 가스공급부재(700)가 제1 및 제2 소스가스를 공급하는 것으로 설명하고 있으나, 이와 달리 제1 및 제2 소스가스 중 어느 하나를 선택적으로 공급할 수 있다.The source gas passage 726 is connected to the source gas line 740. The source gas line 740 is connected to the first source gas line 742 and the second source gas line 744, and the first and second source gas lines 742 and 744 are connected to the valves 742a and 744a, respectively. By opening and closing. A first source gas, which is a silicon-containing gas containing silane (SiH 4 ), flows through the first source gas line 742, and oxygen (O 2 ) flows through the second source gas line 744. A second source gas, which is an oxygen-containing gas containing), flows. The first and second source gases supplied through the source gas line 740 are connected to the support plate 220 through the source gas flow path 726, the horizontal line 724, the vertical line 722, and the spout 227. It is fed to the top. In this embodiment, the third gas supply member 700 is described as supplying the first and second source gases, but alternatively, one of the first and second source gases may be selectively supplied.

도 10은 본 발명에 따른 기판처리방법을 나타내는 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a substrate processing method according to the present invention.

먼저, 웨이퍼(W)가 본체(100) 내의 지지부재(200) 상에 놓여진다. 구동기(132)에 의하여 도어(130)가 개방되면, 웨이퍼(W)는 통로(122)를 통하여 본체(100)의 내부로 유입되며, 지지부재(200) 상의 지지돌기(229) 상에 놓여진다. 앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)는 정전기력에 의하여 지지플레이트(220) 상에 고정될 수 있다.First, the wafer W is placed on the support member 200 in the main body 100. When the door 130 is opened by the driver 132, the wafer W is introduced into the main body 100 through the passage 122 and is placed on the support protrusion 229 on the support member 200. . As described above, the wafer W may be fixed on the support plate 220 by an electrostatic force.

다음, 제1 가스공급부재(300) 및 제2 가스공급부재(600), 그리고 제3 가스공급부재(700)를 이용하여 웨이퍼(W)의 상부에 소스가스를 공급한다(S10). 제1 가스공급부재(300)의 제1 및 제3 인젝터(342, 346)는 실란을 포함하는 실리콘-함유 가스를 공급하며, 제2 인젝터(344)는 산소를 포함하는 산소-함유 가스를 공급한다. 또한, 제2 가스공급부재(600)의 노즐(660)은 실란을 포함하는 실리콘-함유 가스를 공급한다. 제3 가스공급부재(700)는 실리콘-함유 가스 및 산소-함유 가스를 공급한다.Next, the source gas is supplied to the upper portion of the wafer W using the first gas supply member 300, the second gas supply member 600, and the third gas supply member 700 (S10). The first and third injectors 342 and 346 of the first gas supply member 300 supply a silicon-containing gas including silane, and the second injector 344 supplies an oxygen-containing gas including oxygen. do. In addition, the nozzle 660 of the second gas supply member 600 supplies a silicon-containing gas including silane. The third gas supply member 700 supplies a silicon-containing gas and an oxygen-containing gas.

다음, 웨이퍼(W)의 상부에 전자기장을 형성한다(S20). 코일(540)에 연결된 고주파전원을 작동시키면, 코일(540)에서 고주파 에너지가 발생되며, 발생된 에너지는 커버(400)를 통하여 웨이퍼(W)의 상부로 전달되어 웨이퍼(W)의 상부에 전자기 장을 형성한다. 이때, 형성된 전자기장은 웨이퍼(W)의 상부에 공급된 실리콘-함유 가스 및 산소-함유 가스로부터 플라스마를 생성한다(S30).Next, an electromagnetic field is formed on the wafer W (S20). When the high frequency power source connected to the coil 540 is operated, high frequency energy is generated in the coil 540, and the generated energy is transferred to the upper portion of the wafer W through the cover 400 to generate electromagnetic energy on the upper portion of the wafer W. Form an intestine. At this time, the formed electromagnetic field generates a plasma from the silicon-containing gas and the oxygen-containing gas supplied to the upper portion of the wafer (W30).

생성된 플라스마는 회전하는 웨이퍼(W) 상에 공급되며, 웨이퍼(W)의 갭 내에는 막이 증착된다(S40).The generated plasma is supplied onto the rotating wafer W, and a film is deposited in the gap of the wafer W (S40).

이후, 앞서 설명한 바와 같이, 갭 상부에서 성장한 오버행을 제거하기 위한 에칭이 이루어지며, 에칭이 완료되면 동일한 방법으로 증착과정이 반복된다. 이와 같은 방법을 통하여 웨이퍼(W)의 갭은 채워진다.Thereafter, as described above, etching is performed to remove the overhang grown on the gap, and when the etching is completed, the deposition process is repeated in the same manner. Through this method, the gap of the wafer W is filled.

상술한 방법에 의하면, 웨이퍼(W)의 상부 중 웨이퍼(W)의 가장자리에 해당하는 부분에 충분한 양의 소스가스를 공급할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W) 상에 균일한 두께의 막을 증착할 수 있다.According to the above-described method, a sufficient amount of source gas can be supplied to the portion of the upper portion of the wafer W corresponding to the edge of the wafer W. In addition, a film of uniform thickness can be deposited on the wafer W. FIG.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, other forms of embodiments are possible. Therefore, the spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the preferred embodiments.

본 발명에 의하면, 웨이퍼의 상부 중 웨이퍼의 가장자리에 해당하는 부분에 충분한 양의 소스가스를 공급할 수 있다. 또한, 웨이퍼 상에 균일한 두께의 막을 증착할 수 있다.According to the present invention, a sufficient amount of source gas can be supplied to a portion of the upper portion of the wafer corresponding to the edge of the wafer. It is also possible to deposit a film of uniform thickness on the wafer.

Claims (10)

공정이 이루어지는 공간을 제공하는 공정챔버;A process chamber providing a space in which the process is performed; 상기 공정챔버 내에 설치되며, 기판이 놓여지는 지지플레이트를 포함하는 지지부재;A support member installed in the process chamber and including a support plate on which a substrate is placed; 상기 공정챔버의 내부에 소스가스를 공급하는 가스공급부재를 포함하되,Including a gas supply member for supplying a source gas into the process chamber, 상기 가스공급부재는,The gas supply member, 상기 지지플레이트의 상부면에 형성된 분출구에 연결되며, 내부에 소스가스가 흐르는 연결라인;A connection line connected to a jet port formed on an upper surface of the support plate, through which source gas flows; 상기 연결라인에 연결되어 상기 연결라인에 상기 소스가스를 공급하는 소스가스라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a source gas line connected to the connection line to supply the source gas to the connection line. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연결라인은,The connection line, 상기 지지플레이트와 나란하도록 배치되며, 상기 지지플레이트의 반경방향으로 배치되는 수평라인;A horizontal line disposed parallel to the support plate and disposed in a radial direction of the support plate; 상기 지지플레이트의 가장자리에 배치되며, 상기 수평라인의 끝단으로부터 상부를 향하여 각각 연장되어 상기 분출구에 연결되는 복수의 수직라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a plurality of vertical lines disposed at an edge of the support plate and extending upward from an end of the horizontal line and connected to the spout. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 장치는 고밀도 플라스마 화학기상증착장치인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The apparatus is a substrate processing apparatus, characterized in that the high density plasma chemical vapor deposition apparatus. 기판이 놓여지는 지지플레이트를 포함하는 지지부재; 및A support member including a support plate on which a substrate is placed; And 상기 지지플레이트의 상부를 향하여 소스가스를 공급하는 가스공급부재를 포함하되,It includes a gas supply member for supplying a source gas toward the upper portion of the support plate, 상기 가스공급부재는,The gas supply member, 상기 지지플레이트의 상부면에 형성된 분출구에 연결되며, 내부에 소스가스가 흐르는 연결라인;A connection line connected to a jet port formed on an upper surface of the support plate, through which source gas flows; 상기 연결라인에 연결되어 상기 연결라인에 상기 소스가스를 공급하는 소스가스라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a source gas line connected to the connection line to supply the source gas to the connection line. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 연결라인은,The connection line, 상기 지지플레이트와 나란하도록 배치되며, 상기 지지플레이트의 반경방향으로 배치되는 수평라인;A horizontal line disposed parallel to the support plate and disposed in a radial direction of the support plate; 상기 지지플레이트의 가장자리에 배치되며, 상기 수평라인의 끝단으로부터 상부를 향하여 각각 연장되어 상기 분출구에 연결되는 복수의 수직라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.And a plurality of vertical lines disposed at an edge of the support plate and extending upward from an end of the horizontal line and connected to the spout. 제4항 또는 제5항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 장치는 고밀도 플라스마 화학기상증착장치인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The apparatus is a substrate processing apparatus, characterized in that the high density plasma chemical vapor deposition apparatus. 기판을 처리하는 방법에 있어서,In the method of processing a substrate, 상기 기판을 지지플레이트 상에 올려놓고, 상기 지지플레이트의 상부면에 형성된 분출구를 통하여 상기 지지플레이트의 상부에 소스가스를 공급하되,Put the substrate on the support plate, and supply the source gas to the upper portion of the support plate through the spout formed in the upper surface of the support plate, 일단은 내부에 소스가스가 흐르는 소스가스라인에 연결되며 타단은 상기 분출구에 연결된 연결라인을 통하여 상기 분출구에 상기 소스가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.And one end of which is connected to a source gas line through which the source gas flows, and the other end of which supplies the source gas to the outlet through a connection line connected to the outlet. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 방법은 상기 지지플레이트의 상부에 전자기장을 형성하여 상기 지지플레이트의 상부에 공급된 상기 소스가스로부터 플라스마를 생성하고, 생성된 플라스마를 이용하여 상기 지지플레이트 상의 상기 기판에 막을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.The method further includes forming an electromagnetic field on top of the support plate to generate plasma from the source gas supplied on top of the support plate, and depositing a film on the substrate on the support plate using the generated plasma. A method of processing a substrate, characterized in that. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 방법은 고밀도 플라스마 화학기상증착방법인 것을 특징으로 하는 기판 을 처리하는 방법.The method is a high density plasma chemical vapor deposition method. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 연결라인은,The connection line, 상기 지지플레이트와 나란하도록 배치되며, 상기 지지플레이트의 반경방향으로 배치되는 수평라인;A horizontal line disposed parallel to the support plate and disposed in a radial direction of the support plate; 상기 지지플레이트의 가장자리에 배치되며, 상기 수평라인의 끝단으로부터 상부를 향하여 각각 연장되어 상기 분출구에 연결되는 복수의 수직라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.And a plurality of vertical lines disposed at an edge of the support plate, each extending upwardly from an end of the horizontal line and connected to the spout.
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KR20160083417A (en) * 2014-12-31 2016-07-12 세메스 주식회사 Apparatus for treating substrate and plasma treating method
CN110079781A (en) * 2019-04-11 2019-08-02 北京北方华创微电子装备有限公司 Cooling chamber, ALN buffer growth process equipment and cooling treatment method

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