KR100631422B1 - 기판 디처킹 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전척에 고정된 기판을 떼어내는 디처킹 방법에 관한 것으로서, 기판이 정전척으로부터 완전히 디처킹된 시점을 정확히 측정하여 기판의 파손을 방지하는 기판 디처킹 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 플라즈마 처리장치 내부의 정전척에 장착된 기판을 디처킹 하는 방법에 있어서,

1) 정전척전극에 인가된 직류전원을 차단하는 단계;

2) 정전척과 기판 사이에 불활성 가스를 계속하여 공급하면서, 불활성 가스의 압력을 측정하는 단계;

3) 상기 불활성 가스의 압력이 미리 설정된 해제값 이하로 낮아지면 상기 불활성가스를 차단하는 단계;

4) 상기 정전척에 위치된 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 기판 디처킹(dechucking) 방법을 제공한다.

플라즈마, 정전척, 디처킹, 헬륨가스

Description

기판 디처킹 방법{METHOD FOR DECHUCKING SUBSTRATE FROM ESC}

도 1은 일반적인 정전척의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 2는 종래의 기판 디처킹 방법의 공정도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 디처킹 방법의 공정도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 디처킹 방법의 공정도이다.

본 발명은 정전척에 고정된 기판을 떼어내는 디처킹 방법에 관한 것으로서, 기판이 정전척으로부터 완전히 디처킹된 시점을 정확히 측정하여 기판의 파손을 방지하는 기판 디처킹 방법에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 및 LCD가 비약적으로 발전하고 있다. 반도체와 LCD 제조 과정에서는 처리되는 정보의 양이 급증함에 따라 집적도와 신뢰도 등을 향상시키는 방향으로 기술이 발전되고 있다.

그런데 이러한 집적도와 신뢰도를 향상시키기 위해서는 단위 공정의 정밀도가 높아져야 하고, 단위 공정의 정밀도를 높이기 위해서는 단위 공정을 수행하는 동안 반도체 웨이퍼 및 LCD 기판을 보다 정밀하게 고정시키는 것이 요구된다. 일반적으로 반도체 웨이퍼와 LCD 기판을 고정시키기 위한 장치는 기계적인 특성을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 진공척(Vacuum chuck)과 전기적인 특성을 이용하여 웨이퍼를 고정시키는 정전척(ESC : Electro Static Chuck) 등이 널리 사용되고 있다.

상기 진공척은 단위공정들이 진공 조건하에서 수행될 경우 진공척과 외부 진공 간의 압력차이가 생성되지 않기 때문에 사용에 한계가 있다. 또한 국부적 흡입 작용에 의해 웨이퍼 또는 기판을 고정하기 때문에 정밀한 고정이 불가능한 결점이 있다.

반면에 정전척은 기판 등과 같은 흡착물들을 고정하기 위해 전위차에 의해 발생되는 유전분극 현상과 정전기력 원리를 이용한다. 이로 인해 정전척은 압력의 영향을 받지 않고, 반도체 또는 LCD 기판의 미세가공이 가능하다.

정전척의 예로서, 미합중국 특허 제6,134,096에는 정전기 에너지를 이용하여 기판을 흡착시키기 위한 절연층, 전극층, 유전층으로 이루어진 정전척이 개시되어 있다. 그리고 미합중국 특허 제6,141,203에는 복수의 구조를 갖는 커패시터 플레이트를 형성하여 정전기 에너지로 기판을 흡착하는 정전척이 개시되어 있다.

일반적인 정전척은 목적에 따라 내부 구성요소의 배열 및 구성에 있어서 일정정도의 변형이 있을 수 있으나, 이들의 목적 및 기능 면에 있어서는 공통되므로 이하 플라즈마를 통해 기판을 처리하는 플라즈마 처리 챔버 내에 내장되는 정전척을 일례로 설명한다.

도 1은 일반적인 정전척(1)의 구조를 도시한 단면도로서, 이는 그 내부에 각 각 냉각부(10)와, 알에프(Radio Frequency:RF)전극(20)과, 정전척전극(30)이 실장되고, 상단에 위치하는 헬륨유로 판넬(40)을 더욱 포함하는 바, 이러한 정전척은 챔버의 저면을 관통하여 승강 가능하도록 설치되는 벨로우즈(bellows)에 결합된다. 그리고 헬륨 유로 판넬(40)의 상면에 기판(S)이 안착된다.

이때 상기 정전척 전극(30)에는 외부로부터 직류전압을 인가하는 직류전압봉(32)이 연결되어 전기장을 형성함으로써 기판을 보다 긴밀하게 파지하며, 정전척 몸체(50)의 내부에 설치된 냉각부(10)는 후술하는 헬륨 유로판넬(40)의 상면에 안착되는 기판(S)과 대응되는 정도의 크기를 가지는 냉각용매 패스(path)로서, 각각 외부에서부터 냉각용매를 유입하는 냉각용매 유입관(12)과, 상기 냉각부(10)에서 순환된 냉각용매를 유출하는 냉각용매 유출관(14)이 연결되어, 그 내부에 냉각용매를 저장 및 순환함으로써 기판의 온도를 제어하게 된다.

또한 상기 알에프 전극(20)에는 알에프 전압봉(22)의 일단이 연결되고, 이의 타단에는 접지된 알에프전원(24)과, 상기 알에프전원(24)으로부터 발생된 고주파 전력을 부하인 알에프전극(20)에 최대로 전달하기 위한 임피던스 정합장치(26)를 포함하는 바이어스소스가 구비되어, 상기 알에프전극(20)에 전압을 공급함으로써 플라즈마 이온의 임팩트 정도를 조절하게 된다.

이러한 정전척 몸체(50)의 상단에 결합된 헬륨 유로판넬(40)은, 그 상면에 안착되는 기판(S)과의 경계면에 헬륨가스를 순환시킴으로써 기판의 온도제어를 보조하게 되는데, 이를 위하여 상기 헬륨 유로판넬(40)의 상면에는 헬륨가스가 순환할 수 있는 헬륨 유로(도면에 미도시), 즉 그루브(groove)패턴이 형성되어 있고, 이러한 그루브 패턴에는 각각 외부로부터 헬륨가스를 인입하는 헬륨 유입관(42)과, 이를 유출하는 헬륨 유출관(44)이 연결되어 있다.

이에 상기 헬륨 유입관(42)을 통하여 유입된 헬륨 가스는 상기 그루브 패턴을 순환한 후 헬륨 유출관(44)을 통하여 외부로 배출되는 과정을 거치면서 기판과의 열 전도 향상을 통해 온도 제어를 보조하게 된다. 이때 상기 헬륨 유로판넬(40)과 기판(S) 사이의 헬륨 압력을 측정하고, 이 압력이 항상 일정한 압력을 유지하여 기판의 온도제어가 정확하게 이루어지도록 한다.

이러한 정전척에 기판을 고정시키는 척킹(chucking) 과정과 고정된 기판을 떼어내는 디처킹(dechucking) 과정을 설명한다.

우선 처킹 과정에서는 상기 헬륨 유로판넬에 기판을 올려놓는다. 일반적으로 리프트 핀을 이용하여 기판을 헬륨 유로판넬 상면에 올려 놓는다. 그리고 정전척전극에 직류 전원을 인가하여 정전척과 기판 사이에 정전력을 발생시킨다. 이렇게 하여 기판이 정전척에 고정되면, 기판과 헬륨 유로판넬 사이에 밀폐공간이 형성된다. 그러면 이 밀폐공간으로 헬륨유입관을 통하여 헬륨을 유입시켜 기판의 온도가 일정하게 유지되도록 한다. 그리고 나서 알에프전극에 알에프전원을 인가하고, 공정가스를 공급하면서 공정처리를 수행한다.

공정처리가 완료되면, 전술한 처킹과정의 역순으로 디처킹과정이 진행된다. 즉, 알에프전원 및 공정가스를 차단(S10)하여 플라즈마를 제거한 상태에서, 헬륨 가스를 차단(S20)한 후에 정전척 전극에 인가된 직류전원을 차단(S30)하여 정전력을 해제한다. 정전력이 해저된 후에는 리프트 핀을 이용하여 기판(S)을 들어올려 플라즈마 처리장치의 외부로 반출(S40)한다.

그런데 이렇게 전술한 바와 같이, 기판을 디처킹하는 경우에는 기판으로부터 전하가 배출되는 시간이 오래 걸려서 디처킹에 많은 시간이 소비되며, 또한 기판에 형성된 전하가 모두 배출되어 기판이 완벽하게 디처킹 되었는지 여부를 정확하게 확인할 수 없는 문제점이 있다. 이렇게 디처킹 여부를 정확하게 알지 못한 상태에서 기판을 반출하는 경우에는 기판을 들어올리는 과정에서 기판이 과도하게 휘어서 기판에 형성된 회로 패턴이 손상되거나 기판 자체가 깨지는 등의 손상이 발생하는 심각한 문제점이 발생된다.

특히 최근에는 엘시디 등의 기판이 대면적화되면서 전하의 배출에는 더 많은 시간이 소요되며, 전술한 문제점은 더욱 심각하게 대두되고 있다.

본 발명의 목적은 별도의 부가장치를 마련하지 않고서 정전력이 완벽하게 해제된 시점을 정확히 식별하여 공정 효율을 높이는 기판 디처킹 방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 처리장치 내부의 정전 척에 장착된 기판을 디처킹 하는 방법에 있어서,

1) 정전척전극에 인가된 직류전원을 차단하는 단계;

2) 정전척과 기판 사이에 불활성 가스를 계속하여 공급하면서, 불활성 가스의 압력을 측정하는 단계;

3) 상기 불활성 가스의 압력이 미리 설정된 해제값 이하로 낮아지면 상기 불활성가스를 차단하는 단계;

4) 상기 정전척에 위치된 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 기판 디처킹(dechucking) 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는, 플라즈마 처리장치 내부의 정전척에 장착된 기판을 디처킹 하는 방법에 있어서,

1) 공정처리가 완료된 후에 플라즈마를 유지한 상태에서 알에프파워(RF Power), 공정가스, 공정 압력을 재설정하는 단계;

2) 정전척전극에 인가된 직류전원을 차단하는 단계;

3) 정전척과 기판 사이에 불활성 가스를 계속하여 공급하면서, 불활성 가스의 압력을 측정하는 단계;

4) 상기 불활성 가스의 압력이 미리 설정된 해제값 이하로 낮아지면 알에프파워, 공정가스 및 상기 불활성가스를 차단하는 단계;

5) 상기 정전척에 위치된 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 기판 디처킹(dechucking) 방법도 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 상세하게 설명한다.

< 실시예 1 >

먼저 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 디처킹 방법의 공정도이다.

본 실시예에 따른 기판 디처킹(dechucking) 방법에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 우선 플라즈마 처리장치 내부에 인가된 RF전원 및 공정가스를 차단하는 단계(S110)가 진행된다. 이 단계에서는 기판에 대한 공정 처리가 완료된 뒤에 기판의 디처킹을 준비하는 단계로서, 공정 처리 중에 사용되던 RF전원과 공정 가스를 차단하는 것이다. 이렇게 RF 전원과 공정가스를 차단하면, 플라즈마 처리장치 내부에 발생된 플라즈마가 제거된다. 다만, 기판과 정전척 사이에 공급되는 불활성가스는 계속하여 공급한다.

다음으로는 상기 정전척 전극에 인가된 직류 전원을 차단하는 단계(S120)가 진행된다. 이 단계에서는 정전척과 기판 사이에 발생된 정전력을 제거하기 위하여 정전척에 인가된 직류전원을 제거한다. 이렇게 직류전원이 차단되면, 기판과 정전척 사이에 집중되었던 전하가 빠져나가기 시작한다.

여기에서 S110 단계와 S120 단계는 순서를 바꾸어서 진행할 수도 있다.

다음으로는 정전척과 기판 사이에 계속하여 공급되는 불활성 가스의 압력을 예비값으로 재설정하고, 그 압력값을 계속하여 측정하는 단계(S130)가 진행된다. 여기에서 예비값이라 함은, 공정 진행 중의 불활성 가스의 압력과 달리, 정전력 해제 여부를 확인하기 위하여 부가적으로 공급되는 불활성 가스의 압력값을 말한다. 이 예비값은, 공정 진행 중의 불활성 가스 압력값보다 높은 값일 수도 있고, 낮은 값일 수도 있다. 그리고 본 실시예에서 사용하는 불활성 가스는 헬륨(He)인 것이 바람직하다.

정전척과 기판 사이에 정전력이 유지되는 동안에는 정전척과 기판 사이에 공급된 불활성 가스의 압력이 일정하게 유지된다. 그러나, 정전력이 해제되기 시작하면 유출되는 불활성 가스의 양이 많아지므로, 동일한 양의 불활성가스를 공급하면, 불활성 가스의 압력이 계속하여 낮아지게 된다. 따라서 본 단계에서는 이 불활성 가스의 압력을 계속적으로 체크하여 정전력이 해제된 정도를 모니터링 하는 것이다.

다음으로는 불활성 가스를 차단하는 단계(S140)가 진행된다. 이 단계에서는 미리 설정된 해제값 이하로 상기 불활성 가스의 압력이 낮아지면 불활성 가스의 공급을 차단하는 것이다. 여기에서 해제값이라 함은 경험적으로 측정되는 값으로서, 기판과 정전척 사이에 형성되었던 정전력이 완전히 해제되어 기판을 정전척으로부터 들어올려도 기판에 아무런 영향이 없는 상태의 불활성 가스의 압력을 말한다. 따라서 이러한 해제값을 다수번의 실험을 통하여 확정한 후, 이 해제값 이하로 불활성 가스의 압력이 내려가는 경우에는 정전력이 완전히 해제된 것으로 보고, 불활성 가스를 차단하는 것이다.

마지막으로 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계(S150)가 진행된다. 이 단계에서는 정전력이 완전히 해제된 상태에서, 플라즈마 처리장치 내에 구비되어 있는 리프트 핀을 이용하여 기판을 들어올리고, 외부에서 진입되는 반송 로봇을 이용하여 기판을 외부로 배출하여 공정을 마무리하는 단계이다.

본 실시예에 따르면 플라즈마 처리장치에 별도의 부가장치를 하지 않고서도 정전력이 완전히 해제된 시점을 정확히 알 수 있으므로, 기판의 배출 과정에서 기판이나 기판에 형성되는 회로 패턴이 손상되지 않는 장점이 있다.

< 실시예 2 >

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 디처킹 방법의 공정도이다.

본 실시예에서는 플라즈마 처리장치 내부의 플라즈마를 유지한 상태에서 기판 디처킹 방법을 진행한다. 따라서 플라즈마 처리장치 내부의 RF파워와 공정가스를 그대로 유지한 상태에서 공정이 진행된다. 이때 플라즈마 처리장치 내부의 RF파워나 공정가스, 공정 압력을 재설정하는 단계(S210)가 더 진행될 수도 있다. 즉, 공정 진행 조건과 다른 조건 하에서 기판 디처킹 방법이 진행되는 것이다. 이렇게 플라즈마를 유지한 상태에서 기판을 디처킹 시키는 경우에는, 플라즈마가 없는 상태보다 정전력이 빨리 약해지는 장점이 있다.

그리고 플라즈마 처리장치 내의 공정 압력을 재설정하는 단계(S220)가 진행 될 수도 있다.

다음으로는 정전척 전극에 인가된 직류전원을 차단하여 정전력을 해제하는 단계(S230)가 진행된다.

본 실시예에서는 전술한 S210 단계와, S220 단계와, S230 단계는 서로 순서를 바꾸어서 진행될 수도 있다.

다음으로는 정전척과 기판 사이에 불활성 가스의 압력을 예비값으로 재설정한 후에, 계속하여 공급하면서, 불활성 가스의 압력을 측정하는 단계(S240)가 진행된다. 물론 정전척과 기판 사이의 불활성 가스의 압력을 예비값으로 재설정한 상태에서 계속하여 공급할 수도 있다.

다음으로는 상기 불활성 가스의 압력이 미리 설정된 해제값 이하로 낮아지면 알에프파워, 공정가스 및 상기 불활성가스를 차단하는 단계(S250)가 진행된다. 즉, 정전력이 완전히 해제되었으므로, 기판을 배출하기 위하여 모든 동작을 정지시키는 것이다.

다음으로는 상기 정전척에 위치된 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계(S260)가 진행된다.

본 실시예에 따르면 플라즈마 처리장치 내부에 플라즈마를 유지한 상태에서 공정이 진행되므로, 정전력이 더 빨리 약해진다. 따라서 공정 시간이 더욱 단축되는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 별도의 부가장치를 설치하지 않고서도 정전력 해제 시점을 정확히 파악할 수 있는 장점이 있다.

또한 플라즈마를 유지한 상태에서 기판 디처킹 공정을 진행함으로써, 더 빠른 시간내에 정전력이 완전히 해제되어 공정시간이 단축되는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 플라즈마 처리장치 내부의 정전척에 장착된 기판을 디처킹 하는 방법에 있어서,

   1) 정전척전극에 인가된 직류전원을 차단하는 단계;

   2) 정전척과 기판 사이에 불활성 가스의 압력값을 예비값으로 재설정한 후, 계속하여 공급하면서 불활성 가스의 압력을 측정하는 단계;

   3) 상기 불활성 가스의 압력이 미리 설정된 해제값 이하로 낮아지면 상기 불활성가스를 차단하는 단계;

   4) 상기 정전척에 위치된 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 기판 디처킹(dechucking) 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 예비값은,

   공정 진행 중의 불활성 가스 압력값보다 높은 값인 것을 특징으로 하는 기판 디처킹 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 예비값은,

   공정 진행 중의 불활성 가스 압력값보다 낮은 값인 것을 특징으로 하는 기판 디처킹 방법.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 불활성 가스는,

   헬륨(He)인 것을 특징으로 하는 기판 디처킹 방법.
5. 플라즈마 처리장치 내부의 정전척에 장착된 기판을 디처킹 하는 방법에 있어서,

   1) 공정처리가 완료된 후에 플라즈마를 유지한 상태에서 알에프파워(RF Power), 공정가스, 공정 압력을 재설정하는 단계;

   2) 정전척전극에 인가된 직류전원을 차단하는 단계;

   3) 정전척과 기판 사이에 불활성 가스의 압력을 예비값으로 재설정 한 후, 계속하여 공급하면서, 불활성 가스의 압력을 측정하는 단계;

   4) 상기 불활성 가스의 압력이 미리 설정된 해제값 이하로 낮아지면 알에프파워, 공정가스 및 상기 불활성가스를 차단하는 단계;

   5) 상기 정전척에 위치된 기판을 들어올려 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 기판 디처킹(dechucking) 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 예비값은,

   공정 진행 중의 불활성 가스의 압력값보다 낮은 값인 것을 특징으로 하는 기판 디처킹 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 예비값은,

   공정 진행 중의 불활성 가스의 압력값보다 높은 값인 것을 특징으로 하는 기판 디처킹 방법.
8. 제5항 내지 제7항에 있어서, 상기 불활성 가스는,

   헬륨인 것을 특징으로 하는 기판 디처킹 방법.

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