KR20160083302A - Apparatus for treating substrate and plasma treating method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a substrate treating apparatus which can increase end point detection efficiency. According to an embodiment of the present invention, the substrate treating apparatus comprises: a process chamber for treating a process by using plasma; and a detection unit for analyzing plasma inside the process chamber with light, and detecting a terminal. The detection unit includes: an observing window provided on one side wall of the process chamber, and an optical sensor for sensing light transmitted through the observing window. The observing window includes a heater capable of controlling the temperature.

Description

기판 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND PLASMA TREATING METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a substrate processing apparatus and a plasma processing method,

본 발명은 기판 처리 장치 및 플라즈마를 이용한 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a processing method using plasma.

반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.In order to manufacture a semiconductor device, a substrate is subjected to various processes such as photolithography, etching, ashing, ion implantation, thin film deposition, and cleaning to form a desired pattern on the substrate. Among them, the wet etching and the dry etching are used for removing the selected heating region from the film formed on the substrate.

이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.Among them, an etching apparatus using a plasma is used for dry etching. Generally, in order to form a plasma, an electromagnetic field is formed in an inner space of a chamber, and an electromagnetic field excites the process gas provided in the chamber into a plasma state.

플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 이 때, 플라즈마를 이용한 식각 공정에는 광학 데이터에 의해 처리의 종점을 검출하여 식각 완료 여부를 판단한다. 이 때, 사용자는 공정 챔버에 제공된 관측창을 통해 공정 챔버 내부를 관측하고, 이를 투과한 광에 의해 종점 검출 공정을 진행할 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 기판 처리 장치는, 도 1과 같이, 시간에 따라 관측창 내부에 공정 챔버 내부의 입자 및 라디칼 활성종 등이 증착되어 광투과율 및 종점 확인에 영향을 미친다.Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like. Plasma is generated by very high temperatures, strong electric fields, or RF electromagnetic fields. The semiconductor device fabrication process employs a plasma to perform an etching process. At this time, in the etching process using plasma, the end point of the process is detected by the optical data, and it is judged whether or not the etching is completed. At this time, the user can observe the inside of the process chamber through the observation window provided in the process chamber, and the end point detection process can be performed by the transmitted light. However, in such a conventional substrate processing apparatus, as shown in FIG. 1, particles and radical active species within the process chamber are deposited inside the observation window according to time, thereby affecting light transmittance and end point confirmation.

본 발명은 종점 검출 효율을 높일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of increasing the end point detection efficiency.

본 발명은 플라즈마 공정을 수행하는 공정 챔버의 관측창을 세정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of cleaning an observation window of a process chamber performing a plasma process.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and the problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description and the accompanying drawings will be.

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. The present invention provides a substrate processing apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 플라즈마를 이용하여 공정을 처리하는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버 내의 플라즈마를 광분석하여 종점을 검출하는 검출 유닛을 포함하되, 상기 검출 유닛은, 상기 공정 챔버의 일측벽에 제공된 관측창, 그리고 상기 관측창을 투과된 광을 센싱하는 광 센서를 포함하되, 상기 관측창은 온도 조절이 가능한 히터를 포함할 수 있다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber for processing a process using plasma and a detection unit for detecting an end point by photo-analyzing a plasma in the process chamber, An observation window provided on a side wall of the chamber, and an optical sensor for sensing light transmitted through the observation window, the observation window including a temperature adjustable heater.

상기 검출 유닛은 상기 관측창 및 상기 광 센서를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 공정 진행 중 상기 관측창 내표면에 상기 공정 챔버 내 입자의 증착을 방지하기 위해, 상기 관측창이 높은 에너지를 갖도록 상기 히터를 제어할 수 있다.Wherein the detection unit further comprises a controller for controlling the observation window and the optical sensor and wherein the controller is further configured to determine whether the observation window is in a high energy state to prevent deposition of particles in the process chamber on the surface within the observation window during the process So that the heater can be controlled.

상기 검출 유닛은 상기 관측창에 연결된 전원을 더 포함할 수 있다.The detection unit may further comprise a power source connected to the observation window.

상기 제어기는 상기 내표면의 극성을 판단하고, 상기 극성과 동일한 전하를 상기 관측창에 공급하여 상기 공정 챔버 내 입자의 증착을 방지하도록 상기 전원을 제어할 수 있다.The controller can determine the polarity of the inner surface and control the power supply to supply the same charge as the polarity to the observation window to prevent deposition of particles in the process chamber.

상기 제어기는 상기 내표면이 깎인 상태이면 상기 극성을 양전하로 판단하고 상기 내표면이 증착된 상태이면 상기 극성을 음전하로 판단할 수 있다.The controller may determine the polarity as a positive charge if the inner surface is scraped and determine the polarity as negative if the inner surface is deposited.

상기 히터는 상기 관측창의 상기 내표면에 제공될 수 있다.The heater may be provided on the inner surface of the viewing window.

상기 관측창은 전극을 포함할 수 있다.The viewing window may comprise an electrode.

상기 히터는 탄소 나노 튜브를 포함할 수 있다.The heater may include carbon nanotubes.

상기 공정 챔버는, 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 그리고 상기 공정 챔버 내부에 공급된 상기 공정 가스를 여기시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함할 수 있다.The process chamber includes a support unit for supporting a substrate, a gas supply unit for supplying a process gas into the process chamber, and a plasma generation unit for generating plasma generated by exciting the process gas supplied into the process chamber. Unit. ≪ / RTI >

본 발명의 실시예에 의하면, 종점 검출 효율을 높일 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus capable of increasing the end point detection efficiency.

본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 공정을 수행하는 공정 챔버의 관측창을 세정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus capable of cleaning an observation window of a process chamber performing a plasma process.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and attached drawings.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 관측창 내표면이 증착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 관측창을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 검출 유닛으로 플라즈마 처리하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a deposition of a surface of an observation window of a substrate processing apparatus according to a conventional example. FIG.
2 is a view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing an observation window according to an embodiment.
5 to 7 sequentially show a process of plasma processing by the detection unit.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.The embodiments of the present invention can be modified into various forms and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Accordingly, the shapes of the components and the like in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer description.

본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징은 이에 한정되지 않으며 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 상부에 놓여진 기판을 플라즈마 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다. In an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus for etching a substrate using plasma will be described. However, the technical features of the present invention are not limited thereto and can be applied to various kinds of apparatuses for processing the substrate W using plasma. However, the present invention is not limited to this, and it is applicable to various kinds of apparatuses for plasma processing the substrate placed thereon.

또한 본 발명의 실시예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다. In the embodiment of the present invention, an electrostatic chuck is described as an example of a supporting unit. However, the present invention is not limited to this, and the support unit can support the substrate by mechanical clamping or support the substrate by vacuum.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 생성 유닛(400), 그리고 검출 유닛(500)을 가진다. 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다.2 is a view showing a substrate processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. 2, the substrate processing apparatus 100 has a process chamber 100, a support unit 200, a gas supply unit 300, a plasma generation unit 400, and a detection unit 500. The substrate processing apparatus processes the substrate W using plasma.

공정 챔버(100)는 내부에 공정 수행을 위한 공간을 가진다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(103)이 형성된다. 배기홀(103)은 펌프(122)가 장착된 배기 라인(121)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 배기홀(103)로 배기된다. 따라서, 공정 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부공간은 소정 압력으로 감압된다. 일 예로, 배기홀(103)은 후술하는 라이너 유닛(130)의 관통홀(158)과 직접 통하는 위치에 제공될 수 있다. The process chamber 100 has a space for performing a process inside. An exhaust hole 103 is formed in the bottom surface of the process chamber 100. The exhaust hole 103 is connected to the exhaust line 121 on which the pump 122 is mounted. The reaction byproducts generated in the process and the gas staying in the process chamber 100 are exhausted to the exhaust hole 103 through the exhaust line 121. Thus, it can be discharged to the outside of the process chamber 100. Further, the inner space of the process chamber 100 is reduced in pressure to a predetermined pressure by the exhaust process. For example, the exhaust hole 103 may be provided at a position directly communicating with the through hole 158 of the liner unit 130 described later.

공정 챔버(100)의 측벽에는 개구(104)가 형성된다. 개구(104)는 공정 챔버(100) 내부로 기판이 출입하는 통로로 기능한다. 개구(104)는 도어 어셈블리(미도시됨)에 의해 개폐된다. 일 예에 의하면, 도어 어셈블리(미도시됨)는 외측 도어, 내측 도어, 그리고 연결판을 가진다. 외측 도어는 공정 챔버의 외벽에 제공된다. 내측 도어는 공정 챔버의 내벽에 제공된다. 외측 도어와 내측 도어는 연결판에 의해 서로 고정 결합된다. 연결판은 개구를 통해 공정 챔버의 내측에서 외측까지 연장되게 제공된다. 도어 구동기은 외측 도어를 상하 방향으로 이동시킨다. 도어 구동기는 유공압 실린더나 모터를 포함할 수 있다.An opening 104 is formed in the side wall of the process chamber 100. The opening 104 serves as a passage through which the substrate enters and exits into the process chamber 100. The opening 104 is opened and closed by a door assembly (not shown). According to one example, a door assembly (not shown) has an outer door, an inner door, and a connecting plate. The outer door is provided on the outer wall of the process chamber. The inner door is provided on the inner wall of the process chamber. The outer door and the inner door are fixedly coupled to each other by a connecting plate. The connecting plate is provided extending from the inside to the outside of the process chamber through the opening. The door driver moves the outer door vertically. The door driver may include a hydraulic cylinder or a motor.

공정 챔버(100)의 내부 중 아래 영역에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 정전기력에 의해 기판(W)을 지지한다. 이와 달리 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. In the lower region of the interior of the process chamber 100, the support unit 200 is positioned. The support unit 200 supports the substrate W by an electrostatic force. Alternatively, the support unit 200 may support the substrate W in a variety of ways, such as mechanical clamping.

지지 유닛(200)은 지지판(210), 링 어셈블리(260), 그리고 가스 공급 라인부(270)를 가진다. 지지판(210)에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(210)은 베이스(220)와 정전 척(240)을 가진다. 정전 척(240)은 정전기력에 의해 기판(W)을 그 상면에 지지한다. 정전 척(240)은 베이스(220) 상에 고정결합된다. The support unit 200 has a support plate 210, a ring assembly 260, and a gas supply line portion 270. The substrate W is placed on the support plate 210. The support plate 210 has a base 220 and an electrostatic chuck 240. The electrostatic chuck 240 supports the substrate W on its upper surface by an electrostatic force. The electrostatic chuck 240 is fixedly coupled to the base 220.

링 어셈블리(260)는 링 형상으로 제공된다. 링 어셈블리(260)는 지지판(210)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 일 예로, 링 어셈블리(260)는 정전 척(240)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리(260)는 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하면, 링 어셈블리(260)는 포커스 링(262)과 절연 링(264)을 가진다. 포커스 링(262)은 정전 척(240)을 감싸도록 제공되며 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 절연 링(264)는 포커스 링(262)을 감싸도록 제공된다. 선택적으로 링 어셈블리(260)는 플라즈마에 의해 정전 척(240)의 측면이 손상되는 것을 방지하도록 포커스 링(262)의 둘레에 밀착되게 제공되는 에지 링(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 달리 링 어셈블리(260)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다. The ring assembly 260 is provided in a ring shape. The ring assembly 260 is provided to surround the perimeter of the support plate 210. In one example, the ring assembly 260 is provided to surround the electrostatic chuck 240. The ring assembly 260 supports the edge region of the substrate W. [ According to one example, the ring assembly 260 has a focus ring 262 and an insulating ring 264. A focus ring 262 is provided to surround the electrostatic chuck 240 and focus the plasma onto the substrate W. [ An insulating ring 264 is provided to enclose the focus ring 262. Optionally, the ring assembly 260 may include an edge ring (not shown) provided in close contact with the periphery of the focus ring 262 to prevent the side of the electrostatic chuck 240 from being damaged by the plasma. Unlike the above, the structure of the ring assembly 260 can be variously changed.

가스 공급 라인부(270)는 가스 공급원(272)과 가스 공급 라인(274)을 포함한다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)와 지지판(210) 사이에 제공된다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)의 상면 또는 지지판(210)의 가장자리 영역에 잔류하는 이물질을 제거하도록 가스를 공급한다. 일 예로, 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다. 선택적으로, 다른 가스 또는 세정제를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(274)은 지지판(210) 내부에서 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 공급 라인(274)은 포커스 링(262) 내부에서 제공되어, 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 절곡되는 구조일 수 있다.The gas supply line unit 270 includes a gas supply source 272 and a gas supply line 274. A gas supply line 274 is provided between the ring assembly 260 and the support plate 210. The gas supply line 274 supplies gas to remove foreign matter remaining on the upper surface of the ring assembly 260 or the edge region of the support plate 210. In one example, the gas may be nitrogen gas (N 2 ). Optionally, another gas or detergent can be supplied. The gas supply line 274 may be formed to connect between the focus ring 262 and the electrostatic chuck 240 within the support plate 210. Alternatively, the gas supply line 274 may be provided inside the focus ring 262 and be bent to be connected between the focus ring 262 and the electrostatic chuck 240.

일 예에 의하면, 정전 척(240)은 세라믹 재질로 제공되고, 포커스 링(262)은 실리콘 재질로 제공되고, 절연 링(264)은 쿼츠 재질로 제공될 수 있다. 정전 척(240) 또는 베이스(220) 내에는 공정 진행 중 기판(W)을 공정 온도로 유지하도록 하는 가열 부재(282) 및 냉각 부재(284)가 제공될 수 있다. 가열 부재(282)는 열선으로 제공될 수 있다. 냉각 부재(284)는 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(282)는 정전 척(240)에 제공되고, 냉각 부재(284)는 베이스(220)에 제공될 수 있다.According to one example, the electrostatic chuck 240 is provided with a ceramic material, the focus ring 262 is provided with a silicon material, and the insulating ring 264 can be provided with a quartz material. The electrostatic chuck 240 or the base 220 may be provided with a heating member 282 and a cooling member 284 for keeping the substrate W at a processing temperature during the process. The heating member 282 may be provided with a hot wire. The cooling member 284 may be provided as a cooling line through which refrigerant flows. According to one example, the heating member 282 may be provided in the electrostatic chuck 240, and the cooling member 284 may be provided in the base 220.

가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 유입 포트(330)를 포함한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)와 가스 유입 포트(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)에 저장된 공정 가스를 가스 유입 포트(330)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 그 통로를 개폐하거나, 그 통로를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 밸브(322)가 설치될 수 있다.The gas supply unit 300 supplies the process gas into the process chamber 100. The gas supply unit 300 includes a gas reservoir 310, a gas supply line 320, and a gas inlet port 330. The gas supply line 320 connects the gas storage part 310 and the gas inlet port 330. The gas supply line 320 supplies the process gas stored in the gas storage unit 310 to the gas inlet port 330. The gas supply line 320 may be provided with a valve 322 for opening and closing the passage or regulating the flow rate of the fluid flowing through the passage.

플라즈마 생성 유닛(400)은 방전 공간에 머무르는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 방전 공간은 공정 챔버(100) 내에서 지지 유닛(200)의 상부 영역에 해당된다. 플라즈마 생성 유닛(400)은 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스를 가질 수 있다. The plasma generating unit 400 generates a plasma from the process gas staying in the discharge space. The discharge space corresponds to the upper region of the support unit 200 in the process chamber 100. The plasma generation unit 400 may have a capacitive coupled plasma source.

플라즈마 생성 유닛(400)은 상부 전극(420), 하부 전극(440), 그리고 고주파 전원(460)을 가진다. 상부 전극(420)과 하부 전극(440)은 서로 상하 방향으로 대향되게 제공된다. 상부 전극(420)은 샤워 헤드(422) 및 링 어셈블리(424)를 가진다. 샤워 헤드(422)는 정전 척(240)과 대향되게 위치되고, 정전 척(240)보다 큰 직경으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(422)에는 가스를 분사하는 홀들(422a)이 형성된다. 링 어셈블리(424)는 샤워 헤드(422)를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리(424)는 샤워 헤드(422)와 전기적으로 연결되도록 샤워 헤드(422)에 접촉되게 제공될 수 있다. 링 어셈블리(424)는 샤워 헤드(422)에 밀착되게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 샤워 헤드(422)는 실리콘으로 제공될 수 있다. 선택적으로 샤워 헤드(422)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 링 어셈블리(424)는 샤워 헤드(422)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 하부 전극(440)은 정전 척(240) 내에 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 전극(420)은 접지(429)되고, 하부 전극(440)에는 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 선택적으로 상부 전극(420)에 고주파 전원(460)이 연결되고 하부 전극(440)이 접지될 수 있다. 또한, 선택적으로 상부 전극(420) 및 하부 전극(440) 모두에 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 일 예에 의하면, 고주파 전원(460)은 상부 전극(420) 또는 하부 전극(440)에 연속적으로 전력을 인가하거나 펄스로 전력을 인가할 수 있다. The plasma generating unit 400 has an upper electrode 420, a lower electrode 440, and a radio frequency power source 460. The upper electrode 420 and the lower electrode 440 are vertically opposed to each other. The upper electrode 420 has a showerhead 422 and a ring assembly 424. The showerhead 422 is positioned opposite the electrostatic chuck 240 and can be provided with a larger diameter than the electrostatic chuck 240. The showerhead 422 is provided with holes 422a for injecting gas. A ring assembly 424 is provided to enclose the showerhead 422. The ring assembly 424 may be provided in contact with the showerhead 422 to be electrically connected to the showerhead 422. The ring assembly 424 may be provided in close contact with the shower head 422. According to one example, the showerhead 422 may be provided with silicon. Alternatively, the showerhead 422 may be provided of a metal material. The ring assembly 424 may be provided in the same material as the shower head 422. The lower electrode 440 may be provided in the electrostatic chuck 240. According to an example, the upper electrode 420 may be grounded 429, and the lower electrode 440 may be connected to a high frequency power source 460. The high frequency power source 460 may be connected to the upper electrode 420 and the lower electrode 440 may be grounded. In addition, a high frequency power source 460 can be selectively connected to both the upper electrode 420 and the lower electrode 440. In one example, the high frequency power source 460 may apply power to the upper electrode 420 or the lower electrode 440 continuously or in a pulse.

도 3은 다른 실시예에 따른 검출 유닛(500)을 보여주는 도면이다. 검출 유닛(500)은 공정 챔버(100) 내의 플라즈마를 광분석하여 종점을 검출한다. 도 2를 참조하면, 검출 유닛(500)은 관측창(510), 히터(512), 광 센서(520), 그리고 제어기(530)를 포함한다. 사용자는 관측창(510)을 통해 공정 챔버(100) 내부 공간을 관측할 수 있다. 히터(512)는 관측창(510)을 가열한다. 도 3과 같이, 히터(512)는 관측창(510)에 제공될 수 있다. 광 센서(520)는 관측창(510)을 투과된 광을 센싱한다. 제어기(530)는 관측창(510) 및 광 센서(520)를 제어할 수 있다. 이와 달리, 도 3과 같이, 검출 유닛(500)은 전원(540)을 더 포함할 수 있다. 전원(540)은 관측창(510)에 연결된다. 이 때, 제어기(530)는 관측창(510), 광 센서(520), 그리고 전원(540)을 제어할 수 있다. 이와 달리, 관측창(510)은 접지되어 제공될 수 있다.3 is a view showing a detection unit 500 according to another embodiment. The detection unit 500 photo-analyzes the plasma in the process chamber 100 to detect the end point. Referring to FIG. 2, the detection unit 500 includes an observation window 510, a heater 512, a light sensor 520, and a controller 530. The user can observe the interior space of the process chamber 100 through the observation window 510. [ The heater 512 heats the observation window 510. As shown in FIG. 3, the heater 512 may be provided in the observation window 510. The light sensor 520 senses the light transmitted through the observation window 510. The controller 530 may control the observation window 510 and the optical sensor 520. Alternatively, as in Fig. 3, the detection unit 500 may further include a power supply 540. [ The power source 540 is connected to the observation window 510. At this time, the controller 530 may control the observation window 510, the optical sensor 520, and the power source 540. Alternatively, the viewing window 510 may be provided as grounded.

도 4는 일 실시예에 따른 관측창(510)을 보여주는 도면이다. 관측창(510)은 공정 챔버(100)의 일측벽에 제공된다. 일 예로, 관측창(510)은 히터(512) 및 전극(514)을 포함할 수 있다. 히터(512)는 관측창(510)의 온도 조절이 가능하다. 일 예로, 히터(512)는 탄소 나노 튜브로 제조된 투명 히터일 수 있다. 이 때, 히터(512)는 60℃ 내지 250℃의 온도를 조절할 수 있다. 이 때, 히터(512)는 탄소 나노 튜브 스프레이를 통해 제조될 수 있다. 히터(512)는 관측창(510)의 내표면에 제공된다. 이와 달리, 히터(512)는 다른 재질 또는 형상으로 이루어진 히터일 수 있다. 또한, 히터(512)는 관측창(510)이 아닌 다른 위치에 제공될 수 있다. 전극(514)을 통해, 관측창(510)은 전기적 성질을 띨 수 있다.4 is a view showing an observation window 510 according to an embodiment. An observation window 510 is provided on one side wall of the process chamber 100. In one example, the viewing window 510 may include a heater 512 and an electrode 514. The heater 512 is capable of controlling the temperature of the observation window 510. For example, the heater 512 may be a transparent heater made of carbon nanotubes. At this time, the heater 512 can adjust the temperature of 60 ° C to 250 ° C. At this time, the heater 512 may be manufactured through a carbon nanotube spray. The heater 512 is provided on the inner surface of the observation window 510. Alternatively, the heater 512 may be a heater of a different material or shape. In addition, the heater 512 may be provided at a position other than the observation window 510. Through the electrode 514, the viewing window 510 can exhibit electrical properties.

광 센서(520)는 수광부 및 발광부를 포함할 수 있다. 일 예로, 광 센서(520)는 광학 발광 분석기(OES, Optical Emission Spectroscopy) 센서로 제공될 수 있다. 광 센서(520)는 무수히 많은 픽셀을 가진다. 일 예로, 광 센서(520)는 1024개의 픽셀을 포함한다. 각각의 픽셀은 서로 다른 가스의 종류를 의미한다. 이를 통해, 반도체 공정의 플라즈마를 구성하는 가스의 상대적인 양을 분석할 수 있다.The light sensor 520 may include a light receiving unit and a light emitting unit. For example, the optical sensor 520 may be provided as an optical emission spectroscopy (OES) sensor. The optical sensor 520 has a myriad of pixels. As an example, the optical sensor 520 includes 1024 pixels. Each pixel represents a different kind of gas. This allows analysis of the relative amount of gas constituting the plasma of the semiconductor process.

도 5 내지 도 7은 검출 유닛(500)으로 플라즈마 처리하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다. 이하, 도 5 내지 7 이용하여, 플라즈마 처리하는 과정을 설명한다. 가스 공급 유닛(300)이 공정 가스를 공급하면, 공정 챔버(100) 내의 샤워 헤드(422)를 통해 공정 가스가 분사된다. 이 때, 공정 챔버(100) 내에는 플라즈마가 발생되고, 플라즈마 공정이 수행될 수 있다. 플라즈마 처리 공정이 진행될 때, 제어기(530)는 관측창(510) 내표면에 공정 챔버(100) 내의 입자의 증착을 방지한다. 제어기(530)는 관측창(510)의 내표면이 높은 에너지를 갖도록 온도를 조절하여, 라디컬 및 활성종 또는 이온 입자의 증착을 방지할 수 있다. 일 예로, 제어기(530)는 히터(512)가 60℃ 내지 250℃의 온도를 갖도록 조절하여, 내표면의 증착을 방지할 수 있다. 선택적으로, 제어기(530)는 관측창(510)의 내표면의 극성을 판단하고 이와 동일한 극성의 전하를 공급하여, 반발력에 의해 관측창(510)의 내표면 증착을 방지할 수 있다. 이 때, 제어기(530)는 관측창(510)의 내표면이 깎인 상태이면 관측창(510) 내표면의 극성을 양전하로 판단한다. 공정 챔버(100) 내부에서 관측창(510)의 내표면에 양전하가 다수 공급될 경우, 입자 및 에너지가 큰 양전하가 내표면에 부딪혀 깨짐 현상이 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 제어기(530)는 관측창(510)의 내표면이 증착된 상태이면 관측창(510) 내표면의 극성을 음전하로 판단한다. 상대적으로 입자 및 에너지가 작은 음전하의 경우, 내표면에 증착이 쉽게 이루어지기 때문이다. 이로 인해, 시간에 따른 관측창(510)의 광 투과율 변화를 줄일 수 있다. 또한, 가스 피크 검출 알고리즘을 이용할 때 특정 피크에 따른 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 제어기(530)는 이를 통해 얻은 데이터를 통계 분석하여, 가스의 이상 여부를 감지할 수 있다. 가스의 피크를 검출하여 이상 여부를 감지하는 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정 진행 중에 실시간으로 이루어진다. 따라서, 보다 신속하고 정확하게 종점 검출이 가능할 수 있다. FIGS. 5 to 7 sequentially illustrate the process of plasma processing by the detection unit 500. FIG. Hereinafter, a process of plasma treatment will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. When the gas supply unit 300 supplies the process gas, the process gas is injected through the shower head 422 in the process chamber 100. At this time, a plasma is generated in the process chamber 100, and a plasma process can be performed. The controller 530 prevents the deposition of particles in the process chamber 100 on the surface within the viewing window 510 as the plasma processing process proceeds. The controller 530 can control the temperature so that the inner surface of the observation window 510 has a high energy to prevent the deposition of radicals and active species or ion particles. In one example, the controller 530 may adjust the heater 512 to have a temperature of 60 ° C to 250 ° C to prevent deposition of the inner surface. Alternatively, the controller 530 can determine the polarity of the inner surface of the observation window 510 and supply charges of the same polarity to prevent the inner surface deposition of the observation window 510 by the repulsive force. At this time, the controller 530 determines the polarity of the surface of the observation window 510 as a positive charge if the inner surface of the observation window 510 is scraped. When a large number of positive charges are supplied to the inner surface of the observation window 510 in the process chamber 100, a large amount of positively charged particles and energies may collide with the inner surface to cause cracking. In addition, the controller 530 determines the polarity of the surface of the observation window 510 to be negative if the inner surface of the observation window 510 is deposited. This is because, in the case of a negative charge having a relatively small particle and energy, deposition is easily performed on the inner surface. Thus, the change in the light transmittance of the observation window 510 over time can be reduced. It is also possible to monitor the state according to a specific peak when using a gas peak detection algorithm. In addition, the controller 530 can statistically analyze the data obtained through the above process, and detect the abnormality of the gas. A plasma processing method for detecting a peak of a gas to detect an abnormality is performed in real time during a substrate processing process using a plasma. Therefore, end point detection can be performed more quickly and accurately.

이상의 본 실시예에서는, 관측창(510)이 투명 히터 및 전극을 포함하는 구조를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 관측창(510)은 투명 히터만을 포함할 수 있다. 또한, 관측창(510)은 다른 종류의 히터를 포함할 수 있고, 전극만을 포함할 수 있다. In the embodiment described above, the observation window 510 has been described by taking a structure including a transparent heater and an electrode as an example. Alternatively, however, the viewing window 510 may include only a transparent heater. Further, the observation window 510 may include other types of heaters, and may include only electrodes.

이상에서는, 상기 실시예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정 등에도 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 플라즈마 생성 유닛이, 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스로 제공되는 구조로 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 플라즈마 생성 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma)으로 제공될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마는 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치는 추가적으로 플라즈마 경계 제한 유닛을 포함할 수 있다. 플라즈마 경계 제한 유닛은, 일 예로, 링 형상으로 제공될 수 있으며, 방전 공간을 감싸도록 제공되어 플라즈마가 그 외측으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다. Although the etching process is performed using the plasma in the above embodiment, the substrate process is not limited thereto. The substrate process may be applied to various substrate processing processes using plasma, such as a deposition process, an ashing process, and a cleaning process . In this embodiment, the plasma generating unit is provided as a capacitive coupled plasma source. Alternatively, however, the plasma generating unit may be provided with an inductively coupled plasma (ICP). The inductively coupled plasma may include an antenna. Further, the substrate processing apparatus may further include a plasma boundary limiting unit. The plasma boundary limiting unit may be provided in a ring shape, for example, and may be provided so as to surround the discharge space, thereby suppressing the plasma from escaping to the outside.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 공정 챔버
200 : 지지 유닛
300 : 가스 공급 유닛
400 : 플라즈마 발생 유닛
500 : 검출 유닛
510 : 관측창
512 : 히터
514 : 전극
520 : 광 센서
530 : 제어기
540 : 전극100: Process chamber
200: support unit
300: gas supply unit
400: Plasma generating unit
500: Detection unit
510: observation window
512: heater
514: Electrode
520: Light sensor
530:
540: Electrode

Claims (14)

플라즈마를 이용하여 기판에 대해 공정을 처리하는 공정 챔버; 및
상기 공정 챔버 내의 플라즈마를 광분석하여 종점을 검출하는 검출 유닛을 포함하되,
상기 검출 유닛은,
상기 공정 챔버의 일측벽에 제공된 관측창;
상기 관측창을 투과된 광을 센싱하는 광 센서; 그리고
상기 관측창을 가열하는 히터를 포함하는 기판 처리 장치.A process chamber for processing a substrate using a plasma; And
And a detection unit for detecting the end point by photo-analyzing the plasma in the process chamber,
Wherein the detection unit comprises:
An observation window provided on one side wall of the process chamber;
An optical sensor for sensing light transmitted through the observation window; And
And a heater for heating the observation window. 제 1 항에 있어서,
상기 히터는 상기 관측창에 제공되는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heater is provided in the observation window. 제 2 항에 있어서,
상기 검출 유닛은 상기 관측창 및 상기 광 센서를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 공정 진행 중 상기 관측창 내표면에 상기 공정 챔버 내 입자의 증착을 방지하기 위해, 상기 관측창이 높은 에너지를 갖도록 상기 히터를 제어하는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the detection unit further comprises a controller for controlling the observation window and the optical sensor,
Wherein the controller controls the heater such that the observation window has a high energy to prevent deposition of particles in the processing chamber on the surface of the observation window during the process. 제 3 항에 있어서,
상기 검출 유닛은 상기 관측창에 연결된 전원을 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 내표면의 극성을 판단하고, 상기 극성과 동일한 전하를 상기 관측창에 공급하여 상기 공정 챔버 내 입자의 증착을 방지하도록 상기 전원을 제어하는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
Wherein the detection unit further comprises a power source connected to the observation window,
Wherein the controller determines the polarity of the inner surface and controls the power supply to supply the same charge as the polarity to the observation window to prevent deposition of particles in the process chamber. 제 4 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 내표면이 깎인 상태이면 상기 극성을 양전하로 판단하고 상기 내표면이 증착된 상태이면 상기 극성을 음전하로 판단하는 기판 처리 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the controller determines the polarity as a positive charge when the inner surface is scraped and determines the polarity as negative when the inner surface is deposited. 제 5 항에 있어서,
상기 히터는 상기 관측창의 상기 내표면에 제공되는 기판 처리 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the heater is provided on the inner surface of the observation window. 제 6 항에 있어서,
상기 관측창은 전극을 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 6,
Wherein the observation window comprises an electrode. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터는 탄소 나노 튜브를 포함하는 투명 히터인 기판 처리 장치.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the heater is a transparent heater including carbon nanotubes. 제 8 항에 있어서,
상기 공정 챔버는,
상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 그리고
상기 공정 챔버 내부에 공급된 상기 공정 가스를 여기시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.9. The method of claim 8,
The process chamber includes:
A support unit positioned within the process chamber and supporting the substrate;
A gas supply unit for supplying a process gas into the process chamber; And
And a plasma generation unit for exciting the process gas supplied into the process chamber. 플라즈마를 이용하여 기판에 대해 공정을 처리하는 공간을 관측할 수 있는 관측창을 갖는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 관측창은 상기 공정 진행 중 상기 관측창 내표면에 상기 공정 챔버 내 입자의 증착을 방지하기 위해, 상기 관측창이 높은 에너지를 갖도록 온도 조절이 가능한 히터를 포함하는 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus having an observation window capable of observing a space for processing a substrate with respect to a substrate by using plasma, wherein the observation window prevents the deposition of particles in the process chamber on the surface of the observation window during the process Wherein the observation window includes a heater capable of temperature control so as to have high energy. 플라즈마를 이용하여 공정 처리하는 공정 챔버 내를 관측할 수 있는 관측창을 세정하는 플라즈마 처리 방법에 있어서, 상기 관측창이 높은 에너지를 갖도록 온도를 조절하여 상기 관측창 내표면에 상기 공정 챔버 내의 입자 증착을 방지하는 플라즈마 처리 방법.A plasma processing method for cleaning an observation window capable of observing in a process chamber for performing a process using plasma, the plasma processing method comprising: controlling a temperature of the observation window to have a high energy so as to deposit particles in the process chamber on the surface of the observation window; . 제 10 항에 있어서,
상기 관측창은 탄소 나노 튜브를 포함하는 투명 히터를 포함하는 플라즈마 처리 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the observation window includes a transparent heater including carbon nanotubes. 제 11 항에 있어서,
상기 내표면의 극성을 판단하고 상기 극성과 동일한 전하를 상기 관측창에 공급하여 상기 공정 챔버 내 입자의 증착을 방지하는 플라즈마 처리 방법.12. The method of claim 11,
Determining a polarity of the inner surface and supplying the same charge as the polarity to the observation window to prevent deposition of particles in the process chamber. 제 13 항에 있어서,
상기 내표면이 깎인 상태이면 상기 극성을 양전하로 판단하고 상기 내표면이 증착된 상태이면 상기 극성을 음전하로 판단하는 플라즈마 처리 방법.14. The method of claim 13,
And determining the polarity as a positive charge if the inner surface is scraped and determining the polarity as a negative charge if the inner surface is deposited.
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