KR20240054631A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240054631A
KR20240054631A KR1020220134833A KR20220134833A KR20240054631A KR 20240054631 A KR20240054631 A KR 20240054631A KR 1020220134833 A KR1020220134833 A KR 1020220134833A KR 20220134833 A KR20220134833 A KR 20220134833A KR 20240054631 A KR20240054631 A KR 20240054631A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
baffle plate
substrate
housing
unit
substrate processing
Prior art date
Application number
KR1020220134833A
Other languages
English (en)
Inventor
김제호
정태숙
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020220134833A priority Critical patent/KR20240054631A/ko
Priority to CN202310859722.1A priority patent/CN117912923A/zh
Priority to US18/381,151 priority patent/US20240234100A9/en
Publication of KR20240054631A publication Critical patent/KR20240054631A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32633—Baffles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명에 의하면, 내부에 처리 공간을 제공하는 하우징; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 상기 배플 유닛은, 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되며 적어도 하나의 슬릿이 형성된 배플 플레이트; 및 상기 배플 플레이트를 승강 이동시키는 구동 부재를 포함하며, 상기 하우징은, 상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 상기 처리 공간과 상기 배플 플레이트 사이의 공간 크기에 변화가 발생 가능한 형상으로 형성될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하는 공정은 반도체 웨이퍼(이하, 기판이라 함) 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학/기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토 리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 막 또는 패턴이 형성된 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
그 중에서 일부 기판 처리 공정에는 플라즈마가 이용될 수 있다. 예를 들어, 식각, 증착 또는 드라이 클리닝 공정 등에 플라즈마가 사용될 수 있다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화 된 가스 상태를 가리킨다. 플라즈마를 이용한 드라이 크리닝, 애싱, 또는 식각 공정은 플라즈마에 포함된 이온 또는 라디칼 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
이때, 기판 주변에 존재하는 플라즈마는 여러 환경적 요인에 의하여 불균일하게 분포될 수 있다. 불균일한 플라즈마 분포도는 기판의 불균일한 처리 결과를 초래할 수 있다.
도 3 및 도 4는 종래의 배플 유닛을 도시한 도면이다. 도 3은 기판 지지 부재(210) 및 이를 감싸고 있는 배플 유닛(180)의 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 이와 같은 구성에 의한 공정 부산물의 배출 과정을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 배플 유닛(180)은 기판 지지 부재(210)의 외주부를 감싸는 형태로 고정 배치된다. 배플 유닛(180)의 위치가 고정 배치됨에 따라 플라즈마 공정에 영향을 주는 컨덕턴스 제어가 어렵고 공정 가스 및 공정 부산물의 체류 시간 제어를 통한 공정 마진을 확보하기가 어려운 문제가 있다. 또한, 그 제어 위치가 기판으로부터 비교적 먼 곳에서 구현되므로 미세한 공정 제어가 불가능한 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 기판에 대한 플라즈마 처리 시 처리 효율을 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기판 주변에 존재하는 플라즈마의 분포를 제어할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함으로써 처리 공간 내에서 균일한 플라즈마를 발생시키고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 처리 공간을 제공하는 하우징; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 상기 배플 유닛은, 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되며 적어도 하나의 슬릿이 형성된 배플 플레이트; 및 상기 배플 플레이트를 승강 이동시키는 구동 부재를 포함하며, 상기 하우징은, 상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 상기 처리 공간과 상기 배플 플레이트 사이의 공간 크기에 변화가 발생 가능한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배플 플레이트의 위치를 감지하는 센서; 및 상기 배플 플레이트의 위치를 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징의 내측벽은, 상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여, 하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태로 경사진 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징의 내측벽은, 상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여, 하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태로 경사진 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배플 플레이트의 높이를 제어하여 상기 처리 공간 내부의 압력 또는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배플 플레이트의 높이에 따라 상기 처리 공간 내 공정 가스의 체류 시간이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 처리 공간을 제공하는 하우징; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛; 및 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 상기 배플 유닛은, 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되며 적어도 하나의 슬릿이 형성된 배플 플레이트; 및 상기 배플 플레이트를 승강 이동시키는 구동 부재를 포함하며, 상기 하우징의 내측벽은, 상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 상기 하우징의 내측벽과 상기 배플 플레이트 사이의 거리에 변화가 발생하도록 경사면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 지지 유닛에 놓인 기판 상으로 플라즈마를 공급하여 기판을 처리하는 플라즈마 처리 단계; 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공된 배플 플레이트를 이동시켜 상기 배플 플레이트의 수직 위치를 조절하는 배플 플레이트 이동 단계; 및 처리 공간을 배기하는 처리 공간 배기 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다. 상기 기판 처리 방법은, 상기 배플 플레이트의 수직 위치를 조절하여 상기 배플 플레이트 상부 영역에서의 플라즈마 밀도를 제어하며, 상기 배플 플레이트와 처리 공간 사이의 공간이 상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 가변되도록 상기 처리 공간의 내측면은 적어도 일부 영역이 경사면으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상기 배플 플레이트는 구동 부재에 의하여 승강 이동되고, 상기 배플 플레이트의 수직 위치는 센서에 의하여 모니터링될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배플 플레이트의 위치를 상하로 이동시킴으로써 상기 배플 플레이트 상부의 컨덕턴스를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배플 플레이트 상부의 컨덕턴스를 제어함으로써 상기 배플 플레이트 상부에서의 공정 가스 체류 시간을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배플 플레이트 상부의 컨덕턴스를 제어함으로써 상기 배플 플레이트 상부에서의 공정 부산물 체류 시간을 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판을 처리하기 위해 제공되는 공정 가스가 일정 시간동안 처리 공간 내에 머무르게 하는 배플 유닛을 상하로 이동 가능하게 구성함으로써 플라즈마 밀도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하우징의 내측면에 경사를 형성함으로써 배플 유닛의 이동에 따라 하우징 내벽과 배플 유닛 간에 확보되는 공간이 변경되는 것을 이용하여 내부 컨덕턴스를 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 위에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 종래의 배플 유닛을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 유닛을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 연결(또는, 결합)된다고 하는 때, 이것은, 직접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우뿐만 아니라, 다른 부분을 사이에 두고 간접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해를 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해의 형상으로부터의 변화들, 예를 들면, 제작 방법 및/또는 허용 오차의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것이 아니라 형상에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 하우징(housing; 110), 기판 지지 유닛(200), 플라즈마 발생 유닛(130), 샤워 헤드 유닛(shower head unit; 140), 제1 가스 공급 유닛(150), 제2 가스 공급 유닛(160), 월 라이너(wall liner unit; 170), 배플 유닛(baffle unit; 180) 및 상부 모듈(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 진공 환경에서 식각 공정(예를 들어, 건식 식각 공정(dry etching process))을 이용하여 기판(W)(예를 들어, 웨이퍼(wafer))을 처리하는 시스템이다. 기판 처리 장치(100)은 예를 들어, 플라즈마 공정(plasma process)을 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다.
하우징(110)은 플라즈마 공정이 수행되는 처리 공간을 제공하는 것이다. 이러한 하우징(110)은 그 하부에 배기 홀(111)을 구비할 수 있다.
배기 홀(111)은 펌프(112)가 장착된 배기 라인(113)과 연결될 수 있다. 이러한 배기 홀(111)은 배기 라인(113)을 통해 플라즈마 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 하우징(110)의 내부에 잔여하는 가스를 하우징(110)의 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 하우징(110)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다.
하우징(110)은 그 측벽에 개구부(114)가 형성될 수 있다. 개구부(114)는 하우징(110)의 내부로 기판(W)이 출입하는 통로로서 기능할 수 있다. 이러한 개구부(114)는 도어 어셈블리(115)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다.
도어 어셈블리(115)는 외측 도어(115a) 및 도어 구동기(115b)를 포함하여 구성될 수 있다. 외측 도어(115a)는 하우징(110)의 외벽에 제공되는 것이다. 이러한 외측 도어(115a)는 도어 구동기(115b)를 통해 상하 방향(즉, 제 3 방향(30))으로 이동될 수 있다. 도어 구동기(115b)는 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 등을 이용하여 작동할 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부 하측 영역에 설치되는 것이다. 이러한 기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 기판 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑(mechanical clamping), 진공(vacuum) 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지하는 것도 가능하다.
기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 경우, 베이스 부재(base component; 211)와 척킹 부재(chucking component; 212)를 포함하는 정전 척(ESC; Electro-Static Chuck; 210)을 포함할 수 있다.
베이스 부재(211)는 척킹 부재를 지지하는 것이다. 베이스 부재(211)는 예를 들어, 알루미늄 성분을 소재로 하여 제작되어 알루미늄 베이스 플레이트(Al base plate)로 제공될 수 있다.
척킹 부재(212)는 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판(W)을 지지하는 것이다. 이러한 척킹 부재(212)는 세라믹 성분을 소재로 하여 제작되어 세라믹 플레이트(ceramic plate) 또는 세라믹 퍽(ceramic puck)으로 제공될 수 있으며, 베이스 부재(211) 상에 고정되도록 베이스 부재(211)와 결합될 수 있다.
베이스 부재(211)와 그 위에 형성되는 척킹 부재(212) 사이에는 절연체로 이루어진 절연층(213)이 형성될 수 있다.
포커스 링(220)은 기판 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(220)은 링 형상을 가지며, 정전 척(210)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 포커스 링(220)의 상면은 외측부가 내측부보다 높게 위치할 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(220)의 상면 내측부는 척킹 부재(212)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(220)의 상면 내측부는 척킹 부재(212)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 포커스 링(220)은 기판(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.
제1 가스 공급 유닛(150)은 기판(W)의 저면으로 열전달 가스를 공급할 수 있다. 열전달 가스는 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 열전달 가스에 의하여 기판(W)의 전체 온도가 균일해질 수 있다. 열전달 가스는 불활성 가스를 포함한다. 일 예로, 열전달 가스는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 이러한 제1 가스 공급 유닛(150)은 제1 가스 공급원(151) 및 제1 가스 공급 라인(152)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 가스 공급원(151)은 제1 가스로 헬륨 가스(He gas)를 공급할 수 있다. 제1 가스 공급원(151)으로부터의 제1 가스는 제1 가스 공급 라인(152)을 통해 기판(W) 저면으로 공급될 수 있다.
가열 부재(124) 및 냉각 부재(125)는 하우징(110)의 내부에서 식각 공정이 진행되고 있을 때에 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 제공되는 것이다. 가열 부재(124)는 이를 위해 열선으로 제공될 수 있으며, 냉각 부재(125)는 이를 위해 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다.
가열 부재(124) 및 냉각 부재(125)는 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 하기 위해 정전 척(210)의 내부에 설치될 수 있다. 일 예로, 가열 부재(124)는 척킹 부재(122)의 내부에 설치될 수 있으며, 냉각 부재(125)는 베이스 부재(121)의 내부에 설치될 수 있다.
한편, 냉각 부재(125)는 냉각 장치(chiller; 126)를 이용하여 냉매를 공급받을 수 있다. 냉각 장치(126)는 하우징(110)의 외부에 설치될 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(130)은 방전 공간에 잔류하는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 것이다. 여기서, 방전 공간은 하우징(110)의 내부 공간 중에서 정전 척(210)의 상부에 위치하는 공간을 의미한다.
플라즈마 생성 유닛(130)은 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 하우징(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛(130)은 상부 모듈(190)에 설치되는 안테나 유닛(antenna unit; 193)을 상부 전극으로 이용하고, 정전 척(210)을 하부 전극으로 이용할 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 생성 유닛(130)은 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 하우징(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시키는 것도 가능하다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 샤워 헤드 유닛(140)을 상부 전극으로 이용하고, 정전 척(210)을 하부 전극으로 이용할 수 있다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
플라즈마 생성 유닛(130)은 상부 전극, 하부 전극, 상부 전원(131) 및 하부 전원(133)을 포함하여 구성될 수 있다.
상부 전원(131)은 상부 전극, 즉 안테나 유닛(193)에 전력을 인가하는 것이다. 이러한 상부 전원(131)은 플라즈마의 특성을 제어하도록 제공될 수 있다. 상부 전원(131)은 예를 들어, 이온 충격 에너지(ion bombardment energy)를 조절하도록 제공될 수 있다.
상부 전원(131)은 도 1에 단일 개 도시되어 있지만, 본 실시예에서 복수 개 구비되는 것도 가능하다. 상부 전원(131)이 복수 개 구비되는 경우, 기판 처리 장치(100)는 복수 개의 상부 전원과 전기적으로 연결되는 제1 매칭 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제1 매칭 네트워크는 각각의 상부 전원으로부터 입력되는 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 안테나 유닛(193)에 인가할 수 있다.
한편, 상부 전원(131)과 안테나 유닛(193)을 연결하는 제1 전송 선로(132) 상에는 임피던스 정합을 목적으로 제1 임피던스 정합 회로(미도시)가 마련될 수 있다.
제1 임피던스 정합 회로는 무손실 수동 회로로 작용하여 상부 전원(131)으로부터 안테나 유닛(193)으로 전기 에너지가 효과적으로(즉, 최대로) 전달되도록 할 수 있다.
하부 전원(133)은 하부 전극, 즉 정전 척(210)에 전력을 인가하는 것이다. 이러한 하부 전원(133)은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 역할을 하거나, 상부 전원(131)과 더불어 플라즈마의 특성을 제어하는 역할을 할 수 있다.
하부 전원(133)은 도 1에 단일 개 도시되어 있지만, 상부 전원(131)과 마찬가지로 본 실시예에서 복수 개 구비되는 것도 가능하다. 하부 전원(133)이 복수 개 구비되는 경우, 복수 개의 하부 전원과 전기적으로 연결되는 제 2 매칭 네트워크(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제2 매칭 네트워크는 각각의 하부 전원으로부터 입력되는 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 정전 척(210)에 인가할 수 있다.
한편, 하부 전원(133)과 정전 척(210)을 연결하는 제2 전송 선로(134) 상에는 임피던스 정합을 목적으로 제2 임피던스 정합 회로(미도시)가 마련될 수 있다.
제2 임피던스 정합 회로는 제1 임피던스 정합 회로와 마찬가지로 무손실 수동 회로로 작용하여 하부 전원(133)으로부터 정전 척(210)으로 전기 에너지가 효과적으로(즉, 최대로) 전달되도록 할 수 있다.
샤워 헤드 유닛(140)은 정전 척(210)과 하우징(110)의 내부에서 상하로 대향되도록 설치될 수 있다. 이러한 샤워 헤드 유닛(140)은 하우징(110)의 내부로 가스를 분사하기 위해 복수 개의 가스 분사 홀(gas feeding hole; 141)을 구비할 수 있으며, 정전 척(210)보다 더 큰 직경을 가지도록 제공될 수 있다.
한편, 샤워 헤드 유닛(140)은 실리콘 성분을 소재로 하여 제작될 수 있으며, 금속 성분을 소재로 하여 제작되는 것도 가능하다.
제2 가스 공급 유닛(160)은 샤워 헤드 유닛(140)을 통해 하우징(110)의 내부로 공정 가스(제2 가스)를 공급하는 것이다. 이러한 제2 가스 공급 유닛(160)은 제2 가스 공급원(161) 및 제2 가스 공급 라인(162)을 포함할 수 있다.
제2 가스 공급원(161)은 기판(W)을 처리하는 데에 이용되는 에칭 가스(etching gas)를 공정 가스로 공급하는 것이다. 이러한 제2 가스 공급원(161)은 에칭 가스로 불소(fluorine) 성분을 포함하는 가스(예를 들어, SF6, CF4 등의 가스)를 공급할 수 있다.
제2 가스 공급원(161)은 단일 개 구비되어 에칭 가스를 샤워 헤드 유닛(140)으로 공급할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 가스 공급원(161)은 복수 개 구비되어 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)으로 공급하는 것도 가능하다.
제2 가스 공급 라인(162)은 제2 가스 공급원(161)과 샤워 헤드 유닛(140)을 연결하는 것이다. 제2 가스 공급 라인(162)은 제2 가스 공급원(161)을 통해 공급되는 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)으로 이송하여, 에칭 가스가 하우징(110)의 내부로 유입될 수 있도록 한다.
한편, 샤워 헤드 유닛(140)이 센터 영역(center zone), 미들 영역(middle zone), 에지 영역(edge zone) 등으로 분할되는 경우, 제2 가스 공급 유닛(160)은 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역으로 공정 가스를 공급하기 위해 가스 분배기(미도시)와 가스 분배 라인(미도시)을 더 포함할 수 있다.
가스 분배기는 제2 가스 공급원(161)으로부터 공급되는 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역으로 분배하는 것이다. 이러한 가스 분배기는 제2 가스 공급 라인(161)을 통해 제2 가스 공급원(161)과 연결될 수 있다.
가스 분배 라인은 가스 분배기와 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역을 연결하는 것이다. 가스 분배 라인은 이를 통해 가스 분배기에 의해 분배된 공정 가스를 샤워 헤드 유닛(140)의 각 영역으로 이송할 수 있다.
한편, 제2 가스 공급 유닛(160)은 증착 가스(deposition gas)를 공급하는 제3 가스 공급원(미도시)을 더 포함하는 것도 가능하다.
제3 가스 공급원은 기판(W) 패턴의 측면을 보호하여 이방성 에칭이 가능해지도록 샤워 헤드 유닛(140)으로 공급하는 것이다. 이러한 제3 가스 공급원은 C4F8, C2F4 등의 가스를 증착 가스로 공급할 수 있다.
월 라이너 유닛(170)은 공정 가스가 여기되는 과정에서 발생되는 아크 방전, 기판 처리 공정 중에 발생되는 불순물 등으로부터 하우징(110)의 내측면을 보호하기 위한 것이다. 이러한 월 라이너 유닛(170)은 하우징(110)의 내부에 상부와 하부가 각각 개방된 원통 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로, 월 라이너 유닛(170)은 제공되지 않을 수 있다.
월 라이너 유닛(170)은 하우징(110)의 내측벽에 인접하도록 제공될 수 있다. 이러한 월 라이너 유닛(170)은 그 상부에 지지 링(171)을 구비할 수 있다. 지지 링(171)은 월 라이너 유닛(170)의 상부에서 외측 방향(즉, 제1 방향(10))으로 돌출 형성되며, 하우징(110)의 상단에 놓여 월 라이너 유닛(170)을 지지할 수 있다.
배플 유닛(180)은 플라즈마의 공정 부산물, 미반응 가스 등을 배기하는 역할을 한다. 이러한 배플 유닛(180)은 하우징(110)의 내측벽과 정전 척(210) 사이에 설치될 수 있다. 배플 유닛(180)은 환형의 링 형상으로 제공될 수 있으며, 상하 방향(즉, 제3 방향(30))으로 관통되는 복수 개의 관통 홀을 구비할 수 있다. 배플 유닛(180)은 관통 홀의 개수 및 형상에 따라 공정 가스의 흐름을 제어할 수 있다.
상부 모듈(190)은 하우징(110)의 개방된 상부를 덮도록 설치되는 것이다. 이러한 상부 모듈(190)은 윈도우 부재(191), 안테나 부재(192) 및 안테나 유닛(193)을 포함할 수 있다.
윈도우 부재(191)는 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시키기 위해 하우징(110)의 상부를 덮도록 형성되는 것이다. 이러한 윈도우 부재(191)는 판(예를 들어, 원판) 형상으로 제공될 수 있으며, 절연 물질(예를 들어, 알루미나(Al2O3))을 소재로 하여 형성될 수 있다.
윈도우 부재(191)는 유전체 창(dielectric window)을 포함하여 형성될 수 있다. 윈도우 부재(191)는 제2 가스 공급 라인(162)이 삽입되기 위한 통공이 형성될 수 있으며, 하우징(110)의 내부에서 플라즈마 공정이 수행될 때 파티클(particle)의 발생을 억제하기 위해 그 표면에 코팅막이 형성될 수 있다.
안테나 부재(192)는 윈도우 부재(191)의 상부에 설치되는 것으로서, 안테나 유닛(193)이 그 내부에 배치될 수 있도록 소정 크기의 공간이 제공될 수 있다.
안테나 부재(192)는 하부가 개방된 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 하우징(110)과 대응되는 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 안테나 부재(192)는 윈도우 부재(191)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다.
안테나 유닛(193)은 상부 전극으로 기능하는 것으로서, 폐루프를 형성하도록 제공되는 코일이 장착된 것이다. 이러한 안테나 유닛(193)은 상부 전원(131)으로부터 공급되는 전력을 기초로 하우징(110)의 내부에 자기장 및 전기장을 생성하여, 샤워 헤드 유닛(140)를 통해 하우징(110)의 내부로 유입된 가스를 플라즈마로 여기시키는 기능을 한다.
안테나 유닛(193)은 평판 스파이럴(planar spiral) 형태의 코일을 장착할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 코일의 구조나 크기 등은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경될 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 유닛을 설명하기 위한 부분 확대도이다. 도 5는 배플 유닛을 설명하기 위한 단면도이고, 도 6 및 도 7은 배플 플레이트(181)의 위치에 따른 상면도를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 유닛(180)은 정전 척(210)의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 플레이트(181)와 이를 승강 이동 시키는 구동 부재(182)를 포함할 수 있다.
배플 플레이트(181)는 구동 부재(182)에 의하여 정전 척(210)의 외주를 따라 승강 이동하도록 배치될 수 있다. 구동 부재(182)에 의한 배플 플레이트(181)의 승강 이동 구간에 대응하는 하우징(110)의 내측벽은, 경사면(s)을 포함할 수 있다. 이는 배플 플레이트(181)의 승강 이동에 따라 처리 공간과 배플 플레이트(181)의 사이 공간에 변화를 발생시키기 위한 구성으로, 경사의 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 하측에서 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태일 수 있다.
또는, 하측에서 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태일 수도 있다.
이와 같은 형상에 의하면, 배플 플레이트(181)의 위치에 따라 하우징(110)의 내측벽과 배플 플레이트(181) 간의 거리(d) 및 공간이 가변할 수 있다.
예를 들어, 하우징(110)의 경사면(s)이 하측에서 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태이고 배플 플레이트(181)가 경사면(s)의 최상단에 위치하는 경우, 배플 플레이트(181)와 하우징(110)의 내측벽 사이에는 도 6에 도시된 바와 같이 공간이 존재하지 않을 것이다. 따라서, 처리 공간은 배플 플레이트(181)의 상부로 한정될 수 있고 플라즈마 공정 진행 중에 발생되는 공정 부산물(by-product) 및 미사용 공정 가스는 배플 플레이트(181)의 슬릿을 통해서만 배출될 수 있다.
반면, 배플 플레이트(181)가 경사면(s)의 최상단보다 하측에 위치하는 경우, 배플 플레이트(181)와 하우징(110)의 내측벽 사이에는 도 7에 도시된 바와 같이 간격(d) 및 사이 공간이 존재하게 된다. 따라서, 배플 플레이트(181)의 상부로 한정되더라도 플라즈마 공정 진행 중에 발생되는 공정 부산물(by-product, P) 및 미사용 공정 가스는 배플 플레이트(181)의 슬릿 뿐만 아니라 배플 플레이트(181)와 하우징(110) 내측벽 사이에 발생한 공간을 통해서도 배출될 수 있다.
즉, 하우징(110)의 내측벽에 형성된 경사면(s)이 하측에서 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태인 경우, 배플 플레이트(181)와 하우징(110) 내측벽 사이의 간격(d) 및 공간은 배플 플레이트(181)가 경사면(s) 최상단으로부터 하측으로 하강한 거리가 클수록 커질 수 있다. 이에 따라 배플 플레이트(181)에 의한 기류(flow)의 차폐 효과(screen effect)가 약화될 수 있다.
따라서, 배플 플레이트(181)의 위치 제어를 통해 배플 플레이트(181)와 하우징(110) 내측벽 간의 간격(거리, d)을 조절하면, 간격의 크기에 따라 플라즈마 봉입(Plasma Confinement), 챔버 컨덕턴스(Chamber Conductance) 등을 제어할 수 있다.
플라즈마 봉입 측면에서 본다면, 배플 플레이트(181)가 상측에 위치할수록(배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 간의 간격 및 공간이 작아질수록) 구속력이 강화될 수 있으며, 배플 플레이트(181)가 하측에 위치할수록 (배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 간의 간격 및 공간이 커질수록) 구속력이 약화될 수 있다.
챔버 컨덕턴스 측면에서 본다면, 챔버 컨덕턴스를 감소시킴으로써 공정 가스 및 공정 부산물의 체류 시간(Residence Time)을 증가시킬 수 있고 이는 기판의 Recess 선택비를 향상시켜 CD(Critical Dimension)의 Punch, Not Open 영역의 공정 마진을 확보할 수 있는 효과가 있다.
하우징(110)의 내측벽에 형성된 경사면(s)이 하측에서 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태인 경우, 상술한 바와 반대의 효과를 가질 것이다.
한편, 상세히 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치는 배플 플레이트(181)의 수직 위치를 감지하기 위한 위치 센서와 배플 플레이트(181)의 수직 위치, 즉 높이를 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부(미도시)는 위치 센서에 의하여 배플 플레이트(181)의 수직 위치를 모니터링하고 그에 기반하여 구동 부재(182)를 제어함으로써 배플 플레이트(181)의 위치를 제어할 수 있다. 제어부(미도시)는 PC, 메모리 등의 형태로 제공될 수 있고 제어부(미도시)에는 사용자에 의한 입력값 및 제어값이 입력될 수 있다. 제어부(미도시)가 배플 플레이트(181)의 수직 위치(높이)를 제어함에 따라 처리 공간 내부의 압력 또는 플라즈마 밀도가 제어될 수 있다.
한편, 경사면(s)은 하우징(110)의 내측벽이 아닌 기판 지지 부재(210)의 외측벽에 형성될 수도 있다. 즉, 배플 플레이트(181)의 내측면에 대응하여 형성될 수도 있다.
이하 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 설명하기로 한다. 본 실시예는 기판(W)을 플라즈마 처리하는 과정을 설명한다. 도 8은 도 5의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 단면도이고 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 방법을 도시한 흐름도이다. 도 9에 도시된 기판 처리 방법은 도 1 내지 도 2, 도 5 내지 도 8에 도시된 기판 처리 장치에 의하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 방법은, 기판 지지 유닛(200) 상에 놓인 기판(W) 상으로 플라즈마를 공급하여 기판을 플라즈마 처리하는 단계(S100); 기판 지지 유닛(200)의 둘레를 감싸도록 제공된 배플 플레이트(181)를 이동시켜 배플 플레이트(181)의 수직 위치, 즉 높이를 조절하는 단계; 그리고 사용된 공정 가스와 플라즈마 처리에 의한 공정 부산물 및 미사용 공정 가스 등을 처리 공간으로부터 배출하는 처리 공간 배기 단계(S300)를 포함할 수 있다.
플라즈마 처리 단계(S100)는 샤워 헤드 유닛(140)을 통해 처리 공간으로 공급되는 공정 가스로부터 플라즈마 생성 유닛(130)에 의하여 플라즈마를 생성시킴으로써 처리 공간 내부에 배치된 기판 지지 유닛(200) 상의 기판(W)을 플라즈마 처리하는 단계이다. 이때, 처리 공간은 내측벽의 적어도 일부 구간이 경사면(s)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
배플 플레이트 이동 단계(S200)는 구동 부재(182)를 제어하여 배플 플레이트(181)의 수직 위치를 이동시키는 단계로 구동 부재(182)에 의하여 배플 플레이트를 승강 이동시켜 배플 플레이트(181)와 하우징(110) 내측면 사이의 간격(d)을 변경시켜 배플 플레이트(181)의 외측면과 처리 공간 사이 공간을 변경시키는 단계이다. 이때, 배플 플레이트의 수직 위치는 위치 감지 센서(미도시)에 의하여 모니터링될 수 있다.
하우징(110)의 내측벽은 배플 플레이트(181)가 구동 부재(182)에 의하여 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여 경사진 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 하우징(110)의 내측벽은, 내측벽은 배플 플레이트(181)가 구동 부재(182)에 의하여 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여 하측으로부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태로 경사진 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 배플 플레이트(181)가 경사면(s)의 최상단으로부터 하강됨에 따라 하우징(110)의 내측벽과 배플 플레이트(181) 사이의 간격은 좁아지게 된다.
또는, 하우징(110)의 내측벽은, 내측벽은 배플 플레이트(181)가 구동 부재(182)에 의하여 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여 하측으로부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태로 경사진 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 배플 플레이트(181)가 경사면(s)의 최상단으로부터 하강됨에 따라 하우징(110)의 내측벽과 배플 플레이트(181) 사이의 간격은 넓어지게 된다.
한편, 상술한 바와 달리, 경사면(s)은 기판 지지 부재(210)의 외측벽에 형성될 수도 있다.
배플 플레이트 이동 단계(S200)에 의하여 배플 플레이트(181)의 수직 위치가 상하로 이동됨에 따라 플라즈마 봉입 및 배플 플레이트(181) 상부의 컨덕턴스가 제어될 수 있다. 이에 따라, 배플 플레이트(181) 상부에서의 공정 가스 체류 시간이 제어될 수 있다. 또한, 배플 플레이트(181) 상부에서의 공정 부산물 체류 시간이 제어될 수 있다.
플라즈마 봉입 측면에서 본다면, 배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 간의 간격 및 공간이 작아질수록 구속력이 강화될 수 있으며, 배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 간의 간격 및 공간이 커질수록 구속력이 약화될 수 있다.
챔버 컨덕턴스 측면에서 본다면, 챔버 컨덕턴스를 감소시킴으로써 공정 가스 및 공정 부산물의 체류 시간(Residence Time)을 증가시킬 수 있고 이는 기판의 Recess 선택비를 향상시켜 CD(Critical Dimension)의 Punch, Not Open 영역의 공정 마진을 확보할 수 있는 효과가 있다.
처리 공간 배기 단계(S300)는 기판에 대한 플라즈마 처리가 완료되면 사용된 공정 가스 및 플라즈마 처리에 의한 공정 부산물 및 미사용 공정 가스 등을 배플 유닛(180) 및 배기 홀(111)을 통해 처리 공간으로부터 배출하는 단계로, 플라즈마 처리 단계(S100) 및 배플 플레이트 이동 단계(S200) 이후에 수행될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배플 유닛(180) 및 배플 유닛(180)을 구비하는 기판 처리 장치(100)에 대하여 설명하였다.
기판 처리 장치(100)는 경사면을 갖는 하우징 구성 및 배플 플레이트의 승/하강 구동을 통해 다양한 효과를 유발할 수 있으며, 하우징 내에서 진행되는 공정의 가변 요소를 조정할 수 있다.
구체적으로, 하우징의 내측벽이 경사면을 갖는 경우, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 사이의 간격이 조절될 수 있고, 차폐 효과를 이용하여 공정의 비대칭 현상(예를 들어, 비대칭의 다양한 원인 중 펌프에서 발생하는 Swirl Flow 등)을 개선할 수 있다.
둘째, 배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 사이의 간격 사이즈에 따른 플라즈마 봉입(Plasma Confinement)을 제어할 수 있다.
셋째, 가스 컨덕턱스(Gas Conductance)를 조정할 수 있다. 즉, 배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 사이의 간격 사이즈 조절로 진공 상태를 일정 시간동안 통과하는 공기(Air)의 정도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 컨덕턴스 제어로 에지(Edge) 부위에서의 식각 균일도(Etch Uniformity)를 개선할 수 있다.
한편, 배플 유닛(180)이 승/하강 구동하는 경우, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 플라즈마 체적(Plasma Volume) 변화를 유도하는 것이 가능해지며, 이에 따라 플라즈마 밀도(Plasma Density)를 조절하는 것이 가능해진다.
둘째, 내측벽이 경사 구조를 갖는 하우징 내부에 배치된 배플 플레이트의 상승/하강 운동을 통해 하우징과 배플 플레이트 사이, 및 배플 플레이트 하면의 컨덕턴스를 조정하여 단계적인 하강 및 정도를 컨트롤할 수 있다.
이 외에도 상술한 구조를 통해 다양한 공정 변수를 만들어낼 수 있고, 파라미터(Parameter)화하여 공정의 미세 조정을 구현할 수 있다.
이상의 내용을 정리하여 보면, 기판 처리 장치(100)는 경사진 내측벽을 포함하는 하우징의 형상 및 배플 플레이트(181)의 승/하강 구동을 이용하여 배플 플레이트(181)와 하우징 내측벽 사이의 간격을 조절할 수 있으며, 챔버 컨덕턴스(Chamber Conductance), 가스 체류 시간(Gas Residence Time) 및 플라즈마 체적(분포)의 변화를 유도할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 이와 같은 배플 유닛(180)을 통해 플라즈마 센터(Center) 및 에지(Edge) 간 밀도를 제어하여 에칭 레이트(Etch Rate) 변화 및 식각 균일도를 개선할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 하우징
s: 경사면
180: 배플 유닛
181: 배플 플레이트
182: 구동 부재
200: 기판 지지 유닛
210: 정전 척(기판 지지 부재)

Claims (20)

  1. 내부에 처리 공간을 제공하는 하우징;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하고,
    상기 배플 유닛은,
    상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되며 적어도 하나의 슬릿이 형성된 배플 플레이트; 및
    상기 배플 플레이트를 승강 이동시키는 구동 부재를 포함하며,
    상기 하우징은,
    상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 상기 처리 공간과 상기 배플 플레이트 사이의 공간 크기에 변화가 발생 가능한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 위치를 감지하는 센서; 및
    상기 배플 플레이트의 위치를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여,
    하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태로 경사진 형상을 갖는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여,
    하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태로 경사진 형상을 갖는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배플 플레이트의 높이를 제어하여 상기 처리 공간 내부의 압력 또는 플라즈마 밀도를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 높이에 따라 상기 처리 공간 내 공정 가스의 체류 시간이 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 내부에 처리 공간을 제공하는 하우징;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛; 및
    상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하고,
    상기 배플 유닛은,
    상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되며 적어도 하나의 슬릿이 형성된 배플 플레이트; 및
    상기 배플 플레이트를 승강 이동시키는 구동 부재를 포함하며,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 상기 하우징의 내측벽과 상기 배플 플레이트 사이의 거리에 변화가 발생하도록 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 위치를 감지하는 센서; 및
    상기 배플 플레이트의 위치를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여,
    하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태로 경사진 형상을 갖는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여,
    하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태로 경사진 형상을 갖는 기판 처리 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배플 플레이트의 높이를 제어하여 상기 처리 공간 내부의 압력 또는 플라즈마 밀도를 제어하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 높이에 따라 상기 처리 공간 내 공정 가스의 체류 시간이 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성 유닛은,
    상기 기판의 상부에 배치된 상부 전극,
    상기 기판의 하부에 상기 상부 전극과 상하 방향으로 대향되게 배치되는 하부 전극;
    상기 상부 전극으로 전력을 인가하는 상부 전원; 및
    상기 하부 전극으로 전력을 인가하는 하부 전원을 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    기판 지지 유닛에 놓인 기판 상으로 플라즈마를 공급하여 기판을 처리하되,
    상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸는 배플 플레이트를 제공하고, 상기 배플 플레이트의 수직 위치를 조절하여 상기 배플 플레이트 상부 영역에서의 플라즈마 밀도를 제어하며,
    상기 배플 플레이트와 처리 공간 사이의 공간이 상기 배플 플레이트의 승강 이동에 따라 가변되도록 상기 처리 공간의 내측면은 적어도 일부 영역이 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배플 플레이트는 구동 부재에 의하여 승강 이동되고,
    상기 배플 플레이트의 수직 위치는 센서에 의하여 모니터링되는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여,
    하측으로부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 넓어지는 형태로 경사진 형상을 갖는 기판 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 하우징의 내측벽은,
    상기 배플 플레이트가 승강 이동하는 구간에 대응하는 영역에 대하여,
    하측에서부터 상측으로 갈수록 그 둘레가 좁아지는 형태로 경사진 형상을 갖는 기판 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 배플 플레이트의 위치를 상하로 이동시킴으로써 상기 배플 플레이트 상부의 컨덕턴스를 제어하는 기판 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배플 플레이트 상부의 컨덕턴스를 제어함으로써 상기 배플 플레이트 상부에서의 공정 가스 체류 시간을 제어하는 기판 처리 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 배플 플레이트 상부의 컨덕턴스를 제어함으로써 상기 배플 플레이트 상부에서의 공정 부산물 체류 시간을 제어하는 기판 처리 방법.
KR1020220134833A 2022-10-19 2022-10-19 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 KR20240054631A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220134833A KR20240054631A (ko) 2022-10-19 2022-10-19 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN202310859722.1A CN117912923A (zh) 2022-10-19 2023-07-13 基板处理装置以及基板处理方法
US18/381,151 US20240234100A9 (en) 2022-10-19 2023-10-17 Substrate processing apparatus and substrate processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220134833A KR20240054631A (ko) 2022-10-19 2022-10-19 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240054631A true KR20240054631A (ko) 2024-04-26

Family

ID=90690022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220134833A KR20240054631A (ko) 2022-10-19 2022-10-19 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240054631A (ko)
CN (1) CN117912923A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
CN117912923A (zh) 2024-04-19
US20240136157A1 (en) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190033672A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102278074B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20210103993A (ko) 기판 지지 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR102143140B1 (ko) 배플 유닛, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102568804B1 (ko) 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR101664840B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20240054631A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102262034B1 (ko) 기판 처리 시스템
US20240234100A9 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR102358480B1 (ko) 대면적 건식 식각처리 장치
KR101605719B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101979599B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20160145865A (ko) 정전 척 및 기판 처리 장치
KR101895931B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR102200709B1 (ko) 월 라이너 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
KR102398674B1 (ko) 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20220075966A (ko) 배플 유닛 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR102553385B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20230092685A (ko) 포커스 링을 포함하는 기판 처리 장치
KR102136127B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20230092672A (ko) 포커스 링 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR101533683B1 (ko) 유동성 플라즈마 제어 시스템
KR20220063520A (ko) 기판 처리 장치
KR101955584B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20230092684A (ko) 링 어셈블리 및 이를 포함하는 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal