KR100775591B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버, 공정 챔버 내에 위치하며 기판이 안착되는 척 및 척의 하부에 위치하며, 다수개의 가스홀을 구비한 배플을 포함하여 척의 하면에 건조 가스를 균일하게 공급하는 척 건조 장치를 포함한다.
플라즈마 처리 장치, 척

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA GENERATING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 척 건조 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 척 건조 장치의 배플의 평면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 공정 챔버 110: 식각 가스 공급부
120: 가스 배기부 130: 도어
160: 상부 전극 162: 제1 가스홀
164: 상부 전원 180: 척
184: 하부 전원 200: 척 건조 장치
210: 배플 212: 제2 가스홀
220: 지지부 222: 배기홀
230: 바디부 240: 건조 가스 공급부
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 공정 안정성이 향상된 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치는 건식 식각 공정에서 사용될 수 있다. 건식 식각 공정은 공정 챔버 내부에 적절한 기체를 주입하고, 플라즈마(plasma)를 형성시킨 후, 이온화된 입자들을 기판 표면과 충돌시킴으로써 물리적 혹은 화학적 반응에 의해 물질을 제거하는 방법이다.
건식 식각 공정을 수행하기 위한 플라즈마 처리 장치는 RF(Radio Frequency) 전극 구성에 따라 PE(Plasma Etching), RIE(Reactive Ion Etching), MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching), ECR(Electron-Cyclotron Resonance), DPS(Decoupled Plasma Source), TCP(Transformer Coupled Plasma), CCP(Capacitive Coupled Plasma), ICP(Induced Coupled Plasma), SWP(Surface Wave Plasma) 등의 여러 가지 방식으로 분류된다.
플라즈마 처리 장치에서 기판이 안착되는 척은 기판의 온도를 낮추어 주기 위하여 약 -10℃ 내지 5℃ 정도의 낮은 온도를 유지한다. 이 때, 척의 온도를 낮추기 위하여 척의 내부에 쿨런트(coolant)를 흐르게 하기도 한다. 여기서, 척의 온도가 낮기 때문에 척의 외부에 이슬이 맺히거나 성에가 형성될 수 있다. 척의 외부에 이슬이 맺히거나 성에가 형성되면, 공정 안정성이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공정 안정성이 향상된 플라즈마 처 리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에 위치하며 기판이 안착되는 척 및 상기 척의 하부에 위치하며, 다수개의 가스홀을 구비한 배플을 포함하여 상기 척의 하면에 균일하게 건조 가스를 공급하는 척 건조 장치를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 및/또는 은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 척 건조 장치의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 척 건조 장치의 배플의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버(process chamber; 100), 식각 가스 공급부(110), 가스 배기부(120), 상부 전극(160), 척(180), 및 척 건조 장치(200)를 포함한다.
공정 챔버(100)에는 식각 가스 공급부(110), 가스 배기부(120) 등이 연결된다. 공정 챔버(100) 내에서는 플라즈마 처리 공정이 진행되는데, 예를 들어 건식 식각 공정이 진행될 수 있다. 공정 챔버(100) 내부는 공정 진행을 위하여 적정한 온도 및 압력이 유지된다.
식각 가스 공급부(110)에서는 식각 가스를 공급한다. 식각 가스 공급부(110)에서 공급하는 식각 가스는 식각하려는 물질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, Al을 식각하려는 경우에는 Cl2, BCl3, N2 등의 혼합 가스를 공급할 수 있고, SiNx을 식각하려는 경우에는 SF6, CF4 등의 혼합 가스를 공급할 수 있다. 또한, 산화막을 식각하려는 경우에는 O2, CF4, CHF3 등의 혼합 가스를 공급할 수 있다.
가스 배기부(120)에서는 식각된 부산물과 식각을 위해 공급된 식각 가스가 배기된다. 또한, 가스 배기부(120)에서는 공정 챔버(100) 내부의 압력을 조절할 수도 있다. 공정 챔버(100)의 압력은 예를 들어, 약 120mTorr 내지 130mTorr 또는 약 170mTorr 내지 180mTorr로 유지될 수 있는데, 여기서, 적정 압력은 식각 하려는 물질에 따라 달라질 수 있다.
도어(130)는 공정 챔버(100)의 일측면에 형성되며, 기판(P)이 공정 챔버(100) 내로 출입할 수 있도록 한다. 기판(P)은 로봇 이송암(미도시)이 도어(130)를 통해 공정 챔버(100) 내외로 이동시킨다.
상부 전극(160)은 공정 챔버(100)의 상측에 형성되며, 상부 전원(164)에 의해 RF(Radio Frequency) 전원이 인가될 수 있다. 상부 전극(160)은 후술하는 하부 전극과 상호 작용하여 공정 챔버(100)로 공급되는 식각 가스를 플라즈마화 한다. 한편, 상부 전극(160)에 RF 전원을 인가하는 상부 전원(164)에는 상부 전극(160)으로 최대의 에너지를 전달하기 위하여 임피던스 정합 회로(166)가 연결될 수 있다.
상부 전극(160)에는 제1 가스홀(162)이 다수개 형성될 수 있다. 제1 가스홀(162)은 식각 가스 공급부(110)에서 공급된 식각 가스를 공정 챔버(100) 내부로 균일하게 공급하는 역할을 한다.
척(180) 상면에는 기판(P)이 안착되는데, 척(180)은 기판(P)을 클램핑(clamping)하기 위하여 정전기를 이용하여 기판(P)을 척킹(chucking)할 수 있다. 척(180)은 원기둥 모양으로써, 척(180)의 하부는 하부 전극과 연결될 수 있다.
하부 전극은 척(180) 아래에 위치할 수 있으며, 또는 척(180) 내부에 형성될 수도 있다. 하부 전극은 하부 전원(184)과 연결되어, RF(Radio Frequency) 전원이 인가될 수 있다. 한편, 하부 전극에 RF 전원을 인가하는 하부 전원(184)에는 하부 전극으로 최대의 에너지를 전달하기 위하여 임피던스 정합 회로(186)가 연결될 수 있다.
또한, 하부 전극 또는 척(180)의 내부에는 쿨런트(coolant)가 흘러서 척(180)의 온도를 적정 온도로 유지시켜 줄 수 있다. 이 때, 적정 온도는 식각하려는 물질에 따라 달라질 수 있으며 예를 들어, 약 -10℃ 내지 5℃일 수 있다.
척(180)의 하부에는 척(180)의 하면에 건조 가스를 공급하여 척(180)의 하면을 건조하는 척 건조 장치(200)가 형성되는데, 척 건조 장치(200)는 배플(210), 지지부(220), 바디부(230) 및 건조 가스 공급부(240)를 포함한다.
배플(210)은 다수개의 제2 가스홀(212)을 구비한 원판 형상일 수 있으며, 건조 가스 공급부(110)에서 공급된 건조 가스가 척(180)의 하면에 균일하게 공급되도록 한다.
지지부(220)는 배플(210)과 척(180)의 하면을 소정 간격 이격시킴으로써, 척(180)의 하면에 건조 가스가 플로우(flow)될 수 있는 공간을 확보한다. 지지부(220)의 측면에는 건조 가스가 빠져나가는 배기홀(222)이 다수개 형성될 수 있 다. 도 1에서는 원기둥 형상의 지지부(220)의 측면 일부가 오픈되어 배기홀(222)이 형성된 지지부(220)를 도시하였지만, 지지부(220)는 배플(210)과 척(180)을 이격시키는 다수개의 기둥으로 형성될 수도 있으며, 이러한 경우, 배기홀(222)은 기둥과 기둥 사이에 형성된다.
바디부(230)는 건조 가스 공급부(240)와 배플(210)을 연결하며, 건조 가스 공급부(240)에서 공급된 건조 가스가 척(180)의 하면으로 공급되기 전에 모이게 되는 영역이다. 건조 가스는 일단 바디부(230)로 모이게 되고, 이어서, 배플(210)을 통과하여 척(180)의 하면에 균일하게 공급된다.
건조 가스 공급부(240)를 통해 공급되는 건조 가스는 기판(P) 또는 식각 가스와 반응하지 않는 안정적인 가스가 사용될 수 있으며, 예를 들어, N2, 공기 등이 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 도 1에는 척(180)의 하면에 형성된 척 건조 장치(200)가 도시되어 있다. 그러나, 척 건조 장치(200)는 척(180)의 측면을 감싸도록 형성될 수도 있다. 즉, 지지부(220)가 척(180)의 하면 및 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 척 건조 장치(200)가 척(180)의 하면 및 측면을 감싸도록 형성되는 경우, 척(180)의 하면 및 측면에 모두에 건조 가스가 공급될 수 있다.
공정 챔버(100) 외부에는 로봇 이송암(미도시)이 구비되며, 로봇 이송암은 상부에 기판(P)을 안착하고 이송한다. 로봇 이송암은 도어를 통해 공정 챔버(100) 내외로 이동하면서 기판(P)을 이송할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 처리 공정을 설명한다.
우선, 기판(P)을 공정 챔버(100)의 척(180) 상에 안착시킨다. 이 때, 로봇 이송암(미도시)이 도어(130)를 통해 기판(P)을 운반하여 척(180) 상에 안착시킨다. 여기서, 척(180)은 기판(P)을 클램핑(clamping)하기 위하여 정전기를 이용하여 기판(P)을 척킹(chucking)할 수 있다.
이어서, 가스 배기부(120)에서 공정 챔버(100) 내부의 공기를 배기하여 공정 챔버(100) 내부를 적정 압력 상태로 만든다. 이어서, 상부 전극(160)과 하부 전극에 RF 전원을 인가한다.
이어서, 식각 가스 공급부(110)에서 식각 가스를 공급하는데 예를 들어, 산화막을 식각하려는 경우에는 O2, CF4, CHF3 등의 혼합 가스를 공급할 수 있다. 공정 챔버(100) 내부로 식각 가스가 공급되면, 상부 전극(160)과 하부 전극에 인가되는 고주파 전력에 의해 공정 챔버(100)내에 전기장이 형성되고, 식각 가스 입자가 전기장에 의해 활성화되면서 플라즈마가 형성된다. 플라즈마는 식각 가스 입자가 이온화된 이온과 전자 및 라디칼 입자들로 구성될 수 있다. 생성된 플라즈마에 의해, 식각이 진행된다.
한편, 공정이 진행되는 동안 척(180) 또는 하부 전극 내부에는 쿨런트가 공급되어 척(180)의 온도를 저온으로 유지한다. 이 때, 척(180)의 하면에는 건조 가스 공급부(240)를 통해 건조 가스가 지속적으로 공급된다. 건조 가스는 척(180)의 하면에 습기 및 성에가 형성되는 것을 방지한다. 척(180)의 하면으로 공급된 건조 가스는 지지부(220)의 측면에 형성된 배기홀(222)을 통해 지지부(220) 외부로 배기되고, 공정 챔버(100) 하부에 위치한 가스 배기부(120)를 통해 공정 챔버(100) 밖으로 배기된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 따르면, 척(180)의 하면에 척 건조 장치(200)를 형성함으로써, 척(180)의 하면에 습기 및 성에가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 척(180)의 하면에 습기 및 성에가 형성되는 것을 방지함으로써, 공정 안정성을 증가시킬 수 있다.
이상 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.
상기한 바와 같은 플라즈마 처리 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
척의 하부에 척 건조 장치를 형성함으로써, 척의 하면 및 측면에 습기 및 성에가 형성되는 것을 방지함으로써, 공정 안정성을 증가시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 위치하며 기판이 안착되는 척; 및
    상기 척의 하부에 위치하며, 다수개의 가스홀을 구비한 배플을 포함하여 상기 척의 하면에 건조 가스를 균일하게 공급하는 척 건조 장치를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 척 건조 장치는 상기 배플에 가스를 공급하는 건조 가스 공급부 및 상기 배플과 상기 척의 하면을 소정 간격 이격시키는 지지부를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 척 건조 장치에 공급되는 건조 가스는 N2, 공기인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 장치는 식각 가스가 배기되는 가스 배기부를 더 포함하며, 상기 건조 가스는 상기 가스 배기부를 통해 배기되는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 척 건조 장치는 상기 척의 측면에도 건조 가스를 공급하여, 상기 척의 하면 및 측면을 건조하는 플라즈마 처리 장치.
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