KR101200720B1

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Info

Publication number: KR101200720B1
Application number: KR1020110029329A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 최대규
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-13
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: KR20120111060A

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기는 내부에 플라즈마 방전 공간과 피처리 기판을 지지하기 위한 기판 지지대가 구비되는 플라즈마 챔버; 및 상기 플라즈마 챔버 내부에 구비되는 핫 배플판을 포함한다. 본 발명의 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면 핫 배플판을 이용하여 피처리 기판을 효율적으로 어닐링 처리할 수 있다. 또한 피처리 기판을 어닐링 처리하기 위한 구성이 배플판에 구비되어 별도의 배플판이 없이도 플라즈마 가스를 균일하게 분배할 수 있다. 또한 핫 배플판에 히팅 코일이 구비되어 어닐링 처리를 위한 구조를 단순화할 수 있어 저비용으로 장비를 제조할 수 있다.The present invention relates to a plasma reactor equipped with a hot baffle plate and a substrate processing method using the same. The plasma reactor with a hot baffle plate of the present invention includes a plasma chamber having a plasma discharge space and a substrate support for supporting a substrate to be processed; And a hot baffle plate provided in the plasma chamber. According to the plasma reactor equipped with the hot baffle plate of the present invention and the substrate processing method using the same, the substrate to be processed can be efficiently annealed using the hot baffle plate. In addition, a configuration for annealing the substrate to be processed may be provided in the baffle plate to uniformly distribute the plasma gas without a separate baffle plate. In addition, a heating coil is provided on the hot baffle plate to simplify the structure for the annealing process, thereby manufacturing the equipment at low cost.

Description

Translated fromKorean

핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법{PLASMA REACTOR HAVING HOT BAFFLE AND WAFER HANDLE METHOD THEREOF}Plasma reactor equipped with a hot baffle plate and substrate processing method using the same {PLASMA REACTOR HAVING HOT BAFFLE AND WAFER HANDLE METHOD THEREOF}

본 발명은 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핫 배플판을 이용하여 피처리 기판을 어닐링 처리할 수 있는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor having a hot baffle plate and a substrate processing method using the same, and more particularly, to a plasma reactor having a hot baffle plate capable of annealing a substrate to be processed using a hot baffle plate and a substrate using the same. It is about a processing method.

반도체 제품에 대한 종래의 제조 공정에서는 다결정 실리콘과 같은 실리콘박막이 적층(laminate)되어 있는 기판 상의 소정의 영역 상에 불순물이 도핑(doping)되고, 그 후 열 처리에 의해 불순물이 확산되거나 활성화되어 소스 또는 드레인을 형성하고, 불순물의 주입에 의한 결정 파괴를 복구하거나 비정질 상태 영역을 결정화하여, 여러 가지 기능이 발휘되도록 하는 어닐링 단계를 사용하였다.In a conventional manufacturing process for semiconductor products, impurities are doped on a predetermined region on a substrate on which a silicon thin film, such as polycrystalline silicon, is laminated, and then impurities are diffused or activated by heat treatment to thereby source Alternatively, an annealing step was used in which a drain was formed, the crystal breakdown caused by the implantation of impurities was recovered, or the amorphous state region was crystallized to exert various functions.

통상적으로, 반도체 소자를 제조하는 데 있어서는 여러 가지 공정, 예를들면 증착 공정, 산화 공정, 포토리쏘그라피 공정, 식각 공정, 세정 공정, 린스 공정, 도핑 공정, 어닐링 공정 등과 같은 여러 가지 공정들을 필요로 한다. 또한, 불순물 도핑 방법으로는 확산 방법과 이온 주입 방법이 있다.In general, manufacturing a semiconductor device requires various processes such as a deposition process, an oxidation process, a photolithography process, an etching process, a cleaning process, a rinse process, a doping process, and an annealing process. do. In addition, the impurity doping method includes a diffusion method and an ion implantation method.

반도체 소자의 제조 공정에서는 웨이퍼 표면에 불순물(예를들면, 비소, 인, 보론 등의 도펀트)을 임의의 농도로 도핑시키는 공정들을 포함하게 되는 데, 이러한 도핑 공정은 웨이퍼상에 목적으로 하는 임의의 영역(예를들면, 플레이트 전극 영역, 소오스 영역, 드레인 영역 등)을 형성하기 위해서이며, 이와같이 웨이퍼상에 불순물이 임의의 농도로 도핑될 때 해당 영역(즉, 확산 영역 또는 전기적 활성 영역)의 전도 형태및 비저항성이 변화하게 된다.The manufacturing process of a semiconductor device includes the steps of doping impurities (for example, dopants such as arsenic, phosphorus, boron, etc.) to the wafer surface at an arbitrary concentration, which doping process is desired on the wafer. To form a region (e.g., plate electrode region, source region, drain region, etc.) and thus conducting the region (i.e., diffusion region or electrically active region) when impurities are doped to any concentration on the wafer. Morphology and resistivity change.

또한, 웨이퍼에 불순물을 도핑하는 방법 중의 하나인 이온 주입 방법은, 포토 레지스트막, 실리콘 산호막,실리콘 질화막 등으로 된 임의의 패턴 마스크를 웨이퍼상에 형성하고, 이온화된 도펀트 원자를 고속으로 가속시켜 패턴 마스크가 형성된 웨이퍼상에 이온을 주입하는 방식으로 도펀트를 도핑하는 방식이다.In addition, the ion implantation method, which is a method of doping impurities into a wafer, forms an arbitrary pattern mask made of a photoresist film, a silicon coral film, a silicon nitride film, and the like on a wafer, and accelerates ionized dopant atoms at a high speed. The dopant is doped by implanting ions onto the wafer on which the pattern mask is formed.

그러나, 이러한 이온 주입 방식의 경우 웨이퍼로 주입되는 이온이 웨이퍼의 결정 원자를 때리면서 결정결함을 야기시키는 문제를 유발하는 데, 이러한 결정 결함은 매우 깊은 주입이 가능한 무거운 도펀트 원자일수록 심하게 나타나며, 또한 도펀트 원자가 결정 손상으로 구속되버리는 문제가 있다.However, this ion implantation method causes a problem that ions injected into the wafer hit crystal atoms of the wafer and cause crystal defects. These crystal defects appear more severe as heavy dopant atoms capable of very deep implantation. There is a problem of being bound by crystal damage.

따라서, 상기한 바와 같은 이온 주입 방법은 손상된 결정 결함을 회복시키기 위한 공정을 필요로 하는 데, 이러한 공정이 바로 어닐링 공정이다. 즉, 이온 주입 방법으로 웨이퍼에 불순물을 도핑하는 경우 불순물이 도핑된 웨이퍼를, 예를들면 질소, 수소 등의 분위기에서 대략 1100℃의 고온으로 소정시간 동안 열처리를 수행함으로써, 손상된 결정 결함을 회복시킨다.Therefore, the ion implantation method as described above requires a process for recovering damaged crystal defects, which is an annealing process. That is, when an impurity is doped into the wafer by the ion implantation method, the impurity doped wafer is subjected to a heat treatment at a high temperature of about 1100 ° C. for a predetermined time in an atmosphere such as nitrogen or hydrogen, for example, to recover damaged crystal defects. .

본 발명의 목적은 플라즈마 챔버 내부에 히팅 코일을 포함하는 핫 배플판을 구비하여 핫 배플판에서 발열된 열을 이용하여 효과적인 어닐링 처리가 가능하도록 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는데 있다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a plasma reactor equipped with a hot baffle plate having a hot baffle plate including a heating coil in a plasma chamber to enable annealing treatment efficiently using heat generated from the hot baffle plate and a substrate processing method using the same. To provide.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기는 내부에 플라즈마 방전 공간과 피처리 기판을 지지하기 위한 기판 지지대가 구비되는 플라즈마 챔버; 및 상기 플라즈마 챔버 내부에 구비되는 핫 배플판을 포함한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma reactor equipped with a hot baffle plate and a substrate processing method using the same. The plasma reactor with a hot baffle plate of the present invention includes a plasma chamber having a plasma discharge space and a substrate support for supporting a substrate to be processed; And a hot baffle plate provided in the plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버 내부로 플라즈마를 제공하기 위한 원격 플라즈마 발생기를 포함한다.In one embodiment, a remote plasma generator for providing a plasma into the plasma chamber is included.

일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 발생기는 가스 입구와 가스 출구를 갖는 환형 방전관; 및 상기 환형 방전관에 공통으로 결합되어 전원 공급원에 전기적으로 연결되는 코일이 권선된 환형 코어를 포함한다.In one embodiment, the remote plasma generator comprises: an annular discharge tube having a gas inlet and a gas outlet; And an annular core wound in common with the annular discharge tube and wound with a coil electrically connected to a power supply.

일 실시예에 있어서, 상기 핫 배플판은 상기 플라즈마 챔버 내부의 방전공간에 구비되는 히팅 플레이트; 상기 히팅 플레이트에 구비되어 히터 전원으로부터 전력을 공급받아 발열되는 히팅 코일; 및 상기 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마가 통과할 수 있도록 구비된 다수 개의 가스 분사홀을 포함한다.In an embodiment, the hot baffle plate may include: a heating plate provided in a discharge space inside the plasma chamber; A heating coil provided on the heating plate to generate heat by receiving power from a heater power source; And a plurality of gas injection holes provided to allow the plasma inside the plasma chamber to pass therethrough.

일 실시예에 있어서, 상기 히팅 플레이트는 도체 또는 절연체 중 어느 하나로 형성된다.In one embodiment, the heating plate is formed of either a conductor or an insulator.

일 실시예에 있어서, 상기 히팅 플레이트가 도체인 경우 상기 히팅 코일의 외부를 감싸도록 구비된 절연커버를 포함한다.In one embodiment, when the heating plate is a conductor includes an insulating cover provided to surround the outside of the heating coil.

일 실시예에 있어서, 상기 히팅 플레이트에 연결되어 상기 히팅 플레이트로 무선 주파수 전원을 제공하는 전원 공급원; 및 상기 전원 공급원과 상기 히팅 플레이트 사이에 구비되어 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기를 포함한다.In one embodiment, a power supply connected to the heating plate for providing radio frequency power to the heating plate; And an impedance matcher provided between the power supply source and the heating plate to perform impedance matching.

일 실시예에 있어서, 상기 히팅 코일에 연결되어 상기 히팅 플레이트에 제공되는 무선 주파수가 상기 히팅 코일로 유입되는 것을 방지하기 위한 필터부를 포함한다.In one embodiment, it comprises a filter unit connected to the heating coil to prevent the radio frequency provided to the heating plate from flowing into the heating coil.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 상기 플라즈마를 내부의 플라즈마가 균일하게 상기 피처리 기판으로 분배되도록 하기 위한 가스 분배 배플을 포함한다.In one embodiment, the plasma chamber includes a gas distribution baffle for causing the plasma therein to be uniformly distributed to the target substrate.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 히팅 전원으로부터 전력을 제공받아 발열되는 챔버 히팅선을 포함한다.In one embodiment, the plasma chamber includes a chamber heating line that receives power from a heating power source and generates heat.

일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 발생기는 에천트 가스를 발생하여 상기 플라즈마 챔버 내부로 공급한다.In one embodiment, the remote plasma generator generates an etchant gas and supplies it into the plasma chamber.

본 발명의 핫 배플판을 구비한 플라즈마 반응기를 이용한 기판 처리 방법은 에천트 가스를 생성하는 단계; 상기 에천트 가스를 통해 피처리 기판을 에칭하는 단계; 및 상기 에칭된 피처리 기판에 플라즈마 챔버 내부에 구비된 핫 배플판을 이용하여 서브리미네이션을 수행하는 단계를 포함한다.Substrate processing method using a plasma reactor having a hot baffle plate of the present invention comprises the steps of generating an etchant gas; Etching the substrate to be processed through the etchant gas; And performing sublimation on the etched substrate by using a hot baffle plate provided in the plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 에칭 단계와 상기 서브리미네이션 단계는 하나의 플라즈마 챔버 내에서 수행된다.In one embodiment, the etching step and the sublimation step are performed in one plasma chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 에천트 가스 생성 단계에서 상기 에천트 가스는 원격 플라즈마 발생기를 통해 생성된다.In one embodiment, the etchant gas is generated via a remote plasma generator in the etchant gas generation step.

본 발명의 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면 핫 배플판을 이용하여 피처리 기판을 효율적으로 어닐링 처리할 수 있다. 또한 피처리 기판을 어닐링 처리하기 위한 구성이 배플판에 구비되어 별도의 배플판이 없이도 플라즈마 가스를 균일하게 분배할 수 있다. 또한 핫 배플판에 히팅 코일이 구비되어 어닐링 처리를 위한 구조를 단순화할 수 있어 저비용으로 장비를 제조할 수 있다.According to the plasma reactor equipped with the hot baffle plate of the present invention and the substrate processing method using the same, the substrate to be processed can be efficiently annealed using the hot baffle plate. In addition, a configuration for annealing the substrate to be processed may be provided in the baffle plate to uniformly distribute the plasma gas without a separate baffle plate. In addition, a heating coil is provided on the hot baffle plate to simplify the structure for the annealing process, thereby manufacturing the equipment at low cost.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 이용한 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 평면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 핫 배플판의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기의 핫 배플판을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plasma reactor equipped with a hot baffle plate according to a first embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a treatment method using a plasma reactor equipped with a hot baffle plate according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a plasma reactor with a hot baffle plate according to a preferred embodiment of the present invention.
4 and 5 are cross-sectional views showing a cross section of the hot baffle plate shown in FIG.
6 is a plan view illustrating a hot baffle plate of the plasma reactor with a hot baffle plate according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a plasma reactor with a hot baffle plate according to a second embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a plasma reactor with a hot baffle plate according to a third embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plasma reactor equipped with a hot baffle plate according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기(100)는 플라즈마를 생성하여 공급하는 원격 플라즈마 발생기(110)와 내부에 방전 공간이 구비된 플라즈마 챔버(120) 및 플라즈마 가스의 온도를 상승시키기 위한 핫 배플판(150)으로 구성된다. 원격 플라즈마 발생기(110)로부터 제공받은 플라즈마 가스는 플라즈마 챔버(120) 내부에서 핫 배플판(150)에 의해 온도가 상승되어 피처리 기판(1)을 어닐링 처리한다.As shown in FIG. 1, theplasma reactor 100 according to the present invention increases the temperature of a plasma gas and aplasma chamber 120 having a discharge space therein and aremote plasma generator 110 generating and supplying plasma. It consists of ahot baffle plate 150 to. The plasma gas provided from theremote plasma generator 110 is heated by thehot baffle plate 150 in theplasma chamber 120 to anneal thesubstrate 1 to be processed.

원격 플라즈마 발생기(110)는 가스 입구(112)와 가스 출구(114)를 갖는 환형 방전관(111)과 환형 방전관(111)에 공통으로 결합되는 환형 코어(116)를 포함한다. 환형 코어(116)에는 전원 공급원(10)에 전기적으로 연결되는 코일(118)이 권선된다. 가스 공급원(20)으로부터 가스 입구(112)를 통해 환형 방전관(111) 내부로 제공된 가스는 환형 방전관(111) 내부에서 유도된 플라즈마에 의해 활성화되어 플라즈마 가스를 생성한다.Theremote plasma generator 110 includes anannular discharge tube 111 having agas inlet 112 and agas outlet 114 and anannular core 116 commonly coupled to theannular discharge tube 111. Theannular core 116 is wound with acoil 118 that is electrically connected to thepower source 10. The gas provided from thegas source 20 through thegas inlet 112 into theannular discharge tube 111 is activated by the plasma induced inside theannular discharge tube 111 to generate the plasma gas.

플라즈마 챔버(120)는 원격 플라즈마 발생기(110)와 연결되어 플라즈마 가스를 제공받는다. 플라즈마 챔버(120)는 상부에 활성화된 플라즈마 가스를 제공받기 위한 개구부가 구비된다. 원격 플라즈마 발생기(110)의 환형 방전관(111)의 가스 출구(114)와 플라즈마 챔버(120)의 개구부는 어댑터(130)로 연결된다. 어댑터(130)는 환형 방전관(111)과 플라즈마 챔버(120) 사이를 절연하기 위한 절연구간이 포함된다. 플라즈마 챔버(120) 내부에는 피처리 기판(1)을 지지하기 위한 기판 지지대(124)를 포함한다. 피처리 기판(1)은 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다.Theplasma chamber 120 is connected to theremote plasma generator 110 to receive a plasma gas. Theplasma chamber 120 is provided with an opening for receiving the activated plasma gas thereon. Thegas outlet 114 of theannular discharge tube 111 of theremote plasma generator 110 and the opening of theplasma chamber 120 are connected to theadapter 130. Theadapter 130 includes an insulation section for insulating theannular discharge tube 111 and theplasma chamber 120. Theplasma chamber 120 includes asubstrate support 124 for supporting thesubstrate 1 to be processed. Thesubstrate 1 to be processed is, for example, substrates such as wafer substrates, glass substrates, plastic substrates and the like for the manufacture of various devices such as semiconductor devices, display devices, solar cells and the like.

기판 지지대(124)는 바이어스 전원 공급원(32, 34)에 연결되어 바이어스된다. 예를 들어, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원(32, 34)이 임피던스 정합기(35)를 통하여 기판 지지대(124)에 전기적으로 연결되어 바이어스된다. 기판 지지대(124)의 이중 바이어스 구조는 플라즈마 반응기(100)의 내부에 플라즈마 발생을 용이하게 하고, 플라즈마 이온 에너지 조절을 더욱 개선시켜 공정 생산력을 향상시킬 수 있다. 또는 단일 바이어스 구조로 변형 실시할 수도 있다. 또는 기판 지지대(124)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 그리고 기판 지지대(124)는 정전척을 포함할 수 있다. 또는 기판 지지대(124)는 히터를 포함할 수 있다.Substrate support 124 is coupled to and biased to biaspower sources 32 and 34. For example, twobias power sources 32 and 34 that supply different radio frequency power sources are electrically connected and biased to thesubstrate support 124 through animpedance matcher 35. The dual bias structure of thesubstrate support 124 may facilitate plasma generation inside theplasma reactor 100, and further improve plasma ion energy control to improve process productivity. Alternatively, it may be modified to a single bias structure. Alternatively, thesubstrate support 124 may be modified to have a zero potential without supplying bias power. Thesubstrate support 124 may include an electrostatic chuck. Alternatively, thesubstrate support 124 may include a heater.

플라즈마 챔버(120)의 내부 방전공간에는 활성화된 플라즈마 가스를 피처리 기판(1)에 균일하게 분배시키기 위한 가스 분배 배플(127)이 기판 지지대(124)의 상부에 구비된다. 가스 분배 배플(127)은 활성화된 가스가 통과할 수 있는 다수 개의 홀(127a)이 구비된다. 플라즈마 챔버(120) 내부로 유입된 플라즈마 가스는 가스 분배 배플(127)의 홀(127a)을 통과하면서 피처리 기판(1)에 균일하게 분배된다. 가스 분배 배플(127)은 세라믹 절연체 또는 메탈로 구성된다. 여기서 가스 분배 배플(127)은 핫 배플판(150)보다 상부에 구비될 수도 있고, 핫 배플판(150)과 기판 지지대(124) 사이에 구비될 수도 있다.In the internal discharge space of theplasma chamber 120, agas distribution baffle 127 for uniformly distributing the activated plasma gas to thesubstrate 1 is provided on thesubstrate support 124. Thegas distribution baffle 127 is provided with a plurality ofholes 127a through which activated gas can pass. The plasma gas introduced into theplasma chamber 120 is uniformly distributed to thesubstrate 1 while passing through thehole 127a of thegas distribution baffle 127.Gas distribution baffle 127 is comprised of a ceramic insulator or metal. Thegas distribution baffle 127 may be provided above thehot baffle plate 150 or may be provided between thehot baffle plate 150 and thesubstrate support 124.

또한 플라즈마 챔버(120)의 하부에는 반응이 완료된 반응가스가 균일한 양으로 배기될 수 있도록 배기펌프(40)를 갖는 배기구조가 구비된다.In addition, the lower portion of theplasma chamber 120 is provided with an exhaust structure having anexhaust pump 40 so that the reaction gas is completed in a uniform amount.

핫 배플판(150)은 플라즈마 챔버(120) 내부에 구비되어 전원부(151)으로부터 전력을 제공받아 구동된다. 핫 배플판(150)은 플라즈마 챔버(120) 내부로 제공된 플라즈마 가스의 온도를 상승시킨다. 핫 배플판(150)의 구성에 대해서는 하기에서 상세하게 설명한다.
Thehot baffle plate 150 is provided in theplasma chamber 120 and is driven by receiving power from thepower supply unit 151. Thehot baffle plate 150 raises the temperature of the plasma gas provided into theplasma chamber 120. The configuration of thehot baffle plate 150 will be described in detail below.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 이용한 처리 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a treatment method using a plasma reactor equipped with a hot baffle plate according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 반응기(100)를 이용하여 피처리 기판(1)을 처리하는 방법은 먼저, 상기에 설명한 구조를 갖는 원격 플라즈마 발생기(110)에서 플라즈마 가스를 발생시켜 플라즈마 챔버(120)로 공급한다. 이때 원격 플라즈마 발생기(110)에서는 피처리 기판(1)의 식각을 위한 에천트 가스를 발생시킨다(S100).As shown in FIG. 2, a method of treating asubstrate 1 using theplasma reactor 100 may first generate a plasma gas from aremote plasma generator 110 having the above-described structure, thereby generating a plasma chamber ( 120). At this time, theremote plasma generator 110 generates an etchant gas for etching the substrate 1 (S100).

원격 플라즈마 발생기(110)에서 발생된 에천트 가스는 플라즈마 챔버(120) 내부로 유입된다. 플라즈마 챔버(120)로 유입된 에천트 가스는 가스 분배 배플(127) 및 핫 배플판(150)에 의해 균일하게 피처리 기판(1)로 분배된다. 플라즈마 챔버(120) 내부의 에천트 가스를 이용하여 피처리 기판(1)의 옥사이드 에치 프로세스를 수행한다(S200).The etchant gas generated by theremote plasma generator 110 is introduced into theplasma chamber 120. The etchant gas introduced into theplasma chamber 120 is uniformly distributed to theprocessing target substrate 1 by thegas distribution baffle 127 and thehot baffle plate 150. An oxide etch process of thesubstrate 1 to be processed is performed using an etchant gas inside the plasma chamber 120 (S200).

옥사이드 에치 프로세스가 수행된 피처리 기판(1)은 서브리미네이션 프로세스이 수행된다. 즉, 핫 배플판(150)을 구동하면 핫 배플판(150)이 발열되면서 열을 발생한다. 발생된 열은 플라즈마 챔버(120) 내부에 포함된 에천트 가스의 온도를 상승시킴으로써 피처리 기판(1)을 어닐링 처리하여 서브리미네이션 프로세스가 수행된다(S300). Thesubstrate 1 to which the oxide etch process is performed is subjected to a sublimation process. That is, when thehot baffle plate 150 is driven, thehot baffle plate 150 generates heat while generating heat. The generated heat is annealed to thesubstrate 1 by raising the temperature of the etchant gas included in theplasma chamber 120 to perform a sublimation process (S300).

옥사이드 에치 프로세스와 서브리미네이션 프로세스는 본 발명에 따른 플라즈마 챔버(120) 내부에서 순차적으로 수행된다.
The oxide etch process and the sublimation process are performed sequentially inside theplasma chamber 120 according to the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기의 핫 배플판을 도시한 평면도이다.Figure 3 is a plan view showing a hot baffle plate of the plasma reactor with a hot baffle plate according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 핫 배플판(150)은 히팅 플레이트(152)와 히팅 코일(154) 및 가스 분사홀(156)로 구성된다. 히팅 플레이트(152)는 판 형태로 기판 지지대(124)와 가스 분배 배플(127) 사이에 구비된다. 이때 히팅 플레이트(152)는 기판 지지대(124)와 평행하게 구비된다. 히팅 코일(154)은 히팅 플레이트(152)의 내부에 매설되어 전원부(151)으로부터 전력을 제공받아 구동된다. 이때, 히팅 코일(154)은 히팅 플레이트(152)에 나선형으로 권선되면서 매설되어 히팅 플레이트(152) 전 영역에 설치될 수 있도록 한다. 히팅 코일(154)은 전원부(151)으로부터 전력을 제공받으면 외부로 열을 발생시킨다. 히팅 코일(154)에서 발생된 열은 플라즈마 챔버(120) 내부에 유입된 플라즈마 가스의 온도를 상승시켜 피처리 기판(1)을 어닐링 처리한다.As shown in FIG. 3, thehot baffle plate 150 includes aheating plate 152, aheating coil 154, and agas injection hole 156. Theheating plate 152 is provided between thesubstrate support 124 and thegas distribution baffle 127 in the form of a plate. In this case, theheating plate 152 is provided in parallel with thesubstrate support 124. Theheating coil 154 is embedded in theheating plate 152 and is driven by receiving power from thepower supply unit 151. At this time, theheating coil 154 is buried while being spirally wound on theheating plate 152 to be installed in the entire area of theheating plate 152. Theheating coil 154 generates heat to the outside when the power is supplied from thepower supply unit 151. The heat generated from theheating coil 154 raises the temperature of the plasma gas introduced into theplasma chamber 120 to anneal thesubstrate 1 to be processed.

가스 분사홀(156)은 히팅 플레이트(152)을 관통하여 다수 개가 구비된다. 가스 분사홀(156)은 히팅 플레이트(152) 전체 영역에 고르게 분포되어 플라즈마 챔버(120) 내부로 유입된 플라즈마 가스가 통과하면서 균일하게 피처리 기판(1)에 분배된다. 이때, 플라즈마 챔버(120) 내부에 가스 분배 배플(127)이 구비되어 있으면, 가스 분배 배플(127)에 의해 균일하게 분배된 플라즈마 가스가 다시 히팅 플레이트(152)에 의해 균일하게 분배될 수 있다.A plurality of gas injection holes 156 are provided through theheating plate 152. The gas injection holes 156 are evenly distributed over theentire heating plate 152 and are uniformly distributed on thetarget substrate 1 while the plasma gas introduced into theplasma chamber 120 passes. In this case, when thegas distribution baffle 127 is provided in theplasma chamber 120, the plasma gas uniformly distributed by thegas distribution baffle 127 may be uniformly distributed by theheating plate 152 again.

그러므로 핫 배플판(150)에서 발열된 열을 이용하여 어닐링 처리를 위한 고온의 플라즈마 가스가 생성될 수 있어 효율적인 피처리 기판(1) 어닐링 처리가 가능하다.Therefore, high temperature plasma gas for the annealing process can be generated using the heat generated from thehot baffle plate 150, so that an efficient processing of thesubstrate 1 to be processed can be performed.

히팅 플레이트(152)는 알루미늄과 같은 도체 또는 석영과 같은 절연체로 구성될 수 있다. 히팅 플레이트(152)가 도체로 구성된 경우 히팅 플레이트(152)에 무선 주파수 전원을 공급하는 전원 공급원(200)을 연결하여 히팅 플레이트(152)를 상부 전극으로 사용할 수 있다. 히팅 플레이트(152)는 전원 공급원(200)으로부터 임피던스 정합기(210)를 통하여 무선 주파수 전원을 공급받는다. 그러므로 히팅 플레이트(152)와 기판 지지대(124) 사이에서 방전되면서 플라즈마 챔버(120) 내부로 제공된 플라즈마 가스를 다시 이온화한다.Theheating plate 152 may be composed of a conductor such as aluminum or an insulator such as quartz. When theheating plate 152 is composed of a conductor, theheating plate 152 may be used as an upper electrode by connecting apower source 200 for supplying radio frequency power to theheating plate 152. Theheating plate 152 receives radio frequency power from thepower supply 200 through theimpedance matcher 210. Therefore, the plasma gas provided into theplasma chamber 120 is ionized again while being discharged between theheating plate 152 and thesubstrate support 124.

이때, 히팅 플레이트(152)로 공급된 무선 주파수 전원이 히팅 코일(154)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 히팅 코일(154)에 필터부(157)를 연결한다. 히팅 플레이트(152)로 공급된 무선 주파수가 히팅 코일(154)로 유입되면 히팅 플레이트(152)와 기판 지지대(124) 사이에서 방전이 발생되지 않는다. 그러므로 히팅 코일(154)에 무선 주파수를 차단하기 위한 필터부(157)를 연결한다.In this case, thefilter unit 157 is connected to theheating coil 154 to prevent the radio frequency power supplied to theheating plate 152 from flowing into theheating coil 154. When the radio frequency supplied to theheating plate 152 flows into theheating coil 154, no discharge occurs between theheating plate 152 and thesubstrate support 124. Therefore, thefilter unit 157 for cutting off the radio frequency is connected to theheating coil 154.

도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 핫 배플판의 단면을 도시한 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views showing a cross section of the hot baffle plate shown in FIG.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 히팅 플레이트(152)는 상부 플레이트(152a)와 하부 플레이트(152b)가 결합되어 형성될 수 있다. 이때, 상부 플레이트(152a)와 하부 플레이트(152b) 사이에 히팅 코일(154)이 설치된다.As shown in FIGS. 4 and 5, theheating plate 152 may be formed by combining theupper plate 152a and thelower plate 152b. At this time, aheating coil 154 is installed between theupper plate 152a and thelower plate 152b.

도 4에 도시된 바와 같이, 히팅 플레이트(152)가 도체로 구성된 경우 히팅 플레이트(152)와 히팅 코일(154) 사이를 절연시키기 위한 절연커버(155)를 구비할 수 있다. 절연커버(155)는 히팅 코일(152)의 외부를 감싸도록 구비되어 히팅 플레이트(152)와 히팅 코일(154)이 절연되도록 한다.As shown in FIG. 4, when theheating plate 152 is formed of a conductor, aninsulation cover 155 may be provided to insulate theheating plate 152 from theheating coil 154. The insulatingcover 155 is provided to surround the outside of theheating coil 152 to insulate theheating plate 152 and theheating coil 154.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 히팅 플레이트(152)가 절연체로 구성된 경우에는 바로 히팅 플레이트(152) 내부에 히팅 코일(154)을 매설할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 5, when theheating plate 152 is formed of an insulator, theheating coil 154 may be directly embedded in theheating plate 152.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기의 핫 배플판을 도시한 평면도이다.6 is a plan view illustrating a hot baffle plate of the plasma reactor with a hot baffle plate according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 핫 배플판(150a)은 히팅 플레이트(152)의 테두리 영역으로 히팅 코일(154a)이 구비될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 히팅 코일(154)이 나선형으로 권선될 수도 있고, 히팅 코일(154a)이 히팅 플레이트(152)의 중심 영역 또는 테두리 영역에 권선되어 설치될 수도 있다. 여기에서도 히팅 플레이트(152)가 도체인 경우에는 임피던스 정합기(210)와 전원 공급원(200)이 연결되어 무선 주파수 전원을 제공받을 수 있다.As illustrated in FIG. 6, thehot baffle plate 150a may be provided with aheating coil 154a as an edge region of theheating plate 152. That is, as shown in FIG. 3, theheating coil 154 may be spirally wound, and theheating coil 154a may be wound around the center region or the edge region of theheating plate 152. Here, when theheating plate 152 is a conductor, theimpedance matcher 210 and thepower supply 200 may be connected to receive radio frequency power.

도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a plasma reactor with a hot baffle plate according to a second embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 핫 배플판(150)의 히팅 플레이트(152)를 이용하여 플라즈마 가스를 균일하게 분배할 수도 있다. 즉, 플라즈마 챔버(120) 내부에 가스 분배 배플을 별도로 설치하지 않고, 히팅 플레이트(152)에 구비된 다수 개의 분사홀(156)을 통해 플라즈마 가스가 피처리 기판(1)에 균일하게 분배되도록 한다.
As illustrated in FIG. 7, the plasma gas may be uniformly distributed using theheating plate 152 of thehot baffle plate 150. That is, without separately installing a gas distribution baffle inside theplasma chamber 120, the plasma gas is uniformly distributed to thesubstrate 1 through the plurality of injection holes 156 provided in theheating plate 152. .

도 8은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a plasma reactor with a hot baffle plate according to a third embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(120)의 내부에 챔버 히팅선(126)을 설치할 수 있다. 챔버 히팅선(126)은 전원부(128)로부터 전력을 공급받아 발열된다. 챔버 히팅선(126)에서 발생된 열은 플라즈마 챔버(120) 내부의 온도를 상승시켜 공정 진행 시 발생되는 챔버 오염을 미연에 방지한다.
As shown in FIG. 8, thechamber heating line 126 may be installed in theplasma chamber 120. Thechamber heating line 126 receives power from thepower supply unit 128 to generate heat. The heat generated from thechamber heating line 126 increases the temperature inside theplasma chamber 120 to prevent the contamination of the chamber generated during the process.

이상에서 설명된 본 발명의 배플판이 구비된 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 기판 처리 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the plasma reactor equipped with the baffle plate of the present invention described above and the substrate processing method using the same are merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 피처리 기판 10, 200: 전원 공급원
20: 가스 공급원 32, 34: 바이어스 전원 공급원
35, 210: 임피던스 정합기 40: 배기 펌프
100: 플라즈마 반응기 110: 원격 플라즈마 발생기
111: 환형 방전관 112: 가스 입구
114: 가스 출구 116: 환형 코어
118: 코일 120: 플라즈마 챔버
124: 기판 지지대 126: 챔버 히팅선
127: 가스 분배 배플 127a: 홀
130: 어댑터 150, 150a: 핫 배플판
151, 128: 전원부 152: 히팅 플레이트
152a, 152b: 상,하부 플레이트 154, 154a: 히팅 코일
155: 절연 커버 156: 가스 분사홀1: substrate to be processed 10, 200: power source
20:gas source 32, 34: bias power source
35, 210: impedance matcher 40: exhaust pump
100: plasma reactor 110: remote plasma generator
111: annular discharge tube 112: gas inlet
114: gas outlet 116: annular core
118: coil 120: plasma chamber
124: substrate support 126: chamber heating line
127:gas distribution baffle 127a: hole
130:adapter 150, 150a: hot baffle plate
151 and 128: power supply 152: heating plate
152a and 152b: upper andlower plates 154 and 154a: heating coil
155: insulation cover 156: gas injection hole

Claims

Translated fromKorean

내부에 플라즈마 방전 공간과 피처리 기판을 지지하기 위한 기판 지지대가 구비되는 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 챔버 내부의 방전공간에 구비되는 도체의 히팅 플레이트와 상기 히팅 플레이트에 구비되어 히터 전원으로부터 전력을 공급받아 발열되는 히팅 코일 및 상기 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마가 통과할 수 있도록 구비된 다수 개의 가스 분사홀을 구비하는 핫 배플판;
상기 히팅 플레이트에 연결되어 상기 히팅 플레이트로 무선 주파수 전원을 제공하는 전원 공급원; 및
상기 전원 공급원과 상기 히팅 플레이트 사이에 구비되어 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.A plasma chamber provided with a substrate support for supporting a plasma discharge space and a substrate to be processed;
Heating plates of the conductors provided in the discharge space inside the plasma chamber and heating coils provided in the heating plates to generate heat by receiving power from a heater power source, and a plurality of gas injections provided to allow the plasma inside the plasma chamber to pass therethrough. A hot baffle plate having a hole;
A power supply connected to the heating plate to provide radio frequency power to the heating plate; And
And a impedance matcher provided between the power supply source and the heating plate to perform impedance matching.

제1항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버 내부로 플라즈마를 제공하기 위한 원격 플라즈마 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 1,
And a remote plasma generator for providing plasma into the plasma chamber.

제2항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 발생기는
가스 입구와 가스 출구를 갖는 환형 방전관; 및
상기 환형 방전관에 공통으로 결합되어 전원 공급원에 전기적으로 연결되는 코일이 권선된 환형 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 2,
The remote plasma generator
An annular discharge tube having a gas inlet and a gas outlet; And
And a annular core wound around a coil coupled to the annular discharge tube and electrically connected to a power supply source.

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제1항에 있어서,
상기 히팅 코일의 외부를 감싸도록 구비된 절연커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 1,
Plasma reactor with a hot baffle plate, characterized in that it comprises an insulating cover provided to surround the outside of the heating coil.

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제1항에 있어서,
상기 히팅 코일에 연결되어 상기 히팅 플레이트에 제공되는 무선 주파수가 상기 히팅 코일로 유입되는 것을 방지하기 위한 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 1,
And a filter unit connected to the heating coil to prevent a radio frequency provided to the heating plate from being introduced into the heating coil.

제1항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버는 상기 플라즈마를 내부의 플라즈마가 균일하게 상기 피처리 기판으로 분배되도록 하기 위한 가스 분배 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 1,
And the plasma chamber includes a gas distribution baffle for causing the plasma to be uniformly distributed therein to the target substrate.

제1항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버는 히팅 전원으로부터 전력을 제공받아 발열되는 챔버 히팅선을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 1,
The plasma chamber is a plasma reactor having a hot baffle plate, characterized in that it comprises a chamber heating line that generates heat by receiving power from a heating power source.

제3항에 있어서,
상기 원격 플라즈마 발생기는 에천트 가스를 발생하여 상기 플라즈마 챔버 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기.The method of claim 3,
The remote plasma generator is a plasma reactor with a hot baffle plate, characterized in that for generating an etchant gas into the plasma chamber.

내부에 플라즈마 방전 공간과 피처리 기판을 지지하기 위한 기판 지지대가 구비되는 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 챔버 내부의 방전공간에 구비되는 도체의 히팅 플레이트와 상기 히팅 플레이트에 구비되어 히터 전원으로부터 전력을 공급받아 발열되는 히팅 코일 및 상기 플라즈마 챔버 내부의 플라즈마가 통과할 수 있도록 구비된 다수 개의 가스 분사홀을 구비하는 핫 배플판; 상기 히팅 플레이트에 연결되어 상기 히팅 플레이트로 무선 주파수 전원을 제공하는 전원 공급원; 및 상기 전원 공급원과 상기 히팅 플레이트 사이에 구비되어 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기를 포함하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
에천트 가스를 생성하는 단계;
상기 에천트 가스를 통해 피처리 기판을 에칭하는 단계; 및
상기 에칭된 피처리 기판에 플라즈마 챔버 내부에 구비된 핫 배플판을 이용하여 서브리미네이션을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 이용한 기판 처리 방법.A plasma chamber provided with a substrate support for supporting a plasma discharge space and a substrate to be processed; Heating plates of the conductors provided in the discharge space inside the plasma chamber and heating coils provided in the heating plates to generate heat by receiving power from a heater power source, and a plurality of gas injections provided to allow the plasma inside the plasma chamber to pass therethrough. A hot baffle plate having a hole; A power supply connected to the heating plate to provide radio frequency power to the heating plate; In the substrate processing method using a plasma reactor provided with a hot baffle plate comprising an impedance matching device provided between the power supply and the heating plate for performing impedance matching,
Generating an etchant gas;
Etching the substrate to be processed through the etchant gas; And
And performing a sublimation on the etched substrate by using a hot baffle plate provided in the plasma chamber.

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제12항에 있어서,
상기 플라즈마 반응기는 원격 플라즈마 발생기를 더 포함하고,
상기 에천트 가스 생성 단계에서 상기 에천트 가스는 상기 원격 플라즈마 발생기를 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 핫 배플판이 구비된 플라즈마 반응기를 이용한 기판 처리 방법.The method of claim 12,
The plasma reactor further comprises a remote plasma generator,
In the etchant gas generation step, the etchant gas is generated by the remote plasma generator, characterized in that the substrate processing method using a plasma reactor with a hot baffle plate.

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