KR101236406B1

KR101236406B1 - 기판처리장치 및 그것의 구동방법

Info

Publication number: KR101236406B1
Application number: KR1020100126434A
Authority: KR
Inventors: 손형규
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2013-02-25
Also published as: KR20120065098A

Abstract

본 발명에 따른 기판처리장치 및 그것의 구동방법은, 본 발명에 따른 기판처리장치 및 그것의 구동방법은, 상부 전극과 하부 전극에 매칭모듈이 접속 또는 이격되도록 하여 RF파워를 선택적으로 공급함으로써 다양한 플라즈마 형성 모드로 기판처리가 가능하기 때문에 보다 효율적인 이용이 가능하면서, 각 모드 실현의 안정성이 높아질 수 있는 효과를 갖는다.

Description

기판처리장치 및 그것의 구동방법{Substrate treatment device and its operation method}

본 발명은 플라즈마를 발생시켜 반도체 기판, 평판디스플레이 기판 등의 표면을 처리하는 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼, 평판디스플레이 기판 등의 표면을 처리하는 기판처리장치는 공정 챔버 내부에 적절한 기체를 주입하고, 플라즈마(plasma)를 형성시킨 후, 이온화된 입자들을 기판 표면과 충돌시킴으로써 물리적 혹은 화학적 반응에 의해 물질을 제거하는 방법이다.

이러한 기판처리장치는 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.

도 1은 PE타입의 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 상부전극(10)과 하부전극(20)이 구비되고, 상기 상부전극(10)에 RF전원 공급기(30)가 연결되어 있다.

도 2는 RIE타입의 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 하부전극(20)에 RF전원공급기(30)가 연결됨을 알 수 있다.

도 3은 CCP타입의 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 하부전극(20)에 두 개의 RF전원공급기(31,32)가 연결되어 구성된다. 즉, 서로 다른 주파수의 전원을 공급하는 두 개의 전원공급기(31,32)를 구비하고, 이들 각각의 주파수를 정합하여 제3의 혼합된 주파수를 공급하는 정합기가 구비된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기판처리장치는, 모두 한 가지 타입의 기판처리장치로만 이용되기 때문에 사용이 제한적이고 보다 효율적인 사용이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상부 전극 및 하부 전극으로 인가되는 RF파워를 선택적으로 공급하여 다양한 플라즈마 형성 모드로 기판처리가 가능하여 보다 효율적인 이용이 가능하도록 하는 기판처리장치 및 그것의 구동방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은, 상부 전극 및 하부 전극과 접촉 이격되면서 RF파워를 제공할 수 있도록 구성됨으로써 다양한 플라즈마 형성 모드를 구현하면서도 각 모드 실현의 안정성이 높아지도록 하는 기판처리장치 및 그것의 구동방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 내부 공간에서 기판의 표면을 처리하는 챔버와; 상기 챔버의 내측 상부와 하부에 각각 구비되는 상부 전극 및 하부 전극과; 상기 상부 전극에 접촉 및 이격되면서 상부 전극에 RF 파워를 공급하거나 차단하는 상부 매칭모듈과; 상기 챔버의 하부에 상하 이동 가능하게 배치되어 상기 하부 전극에 접촉 및 이격되면서 상부 전극에 RF파워를 공급하거나 차단하는 하부 매칭모듈과; 상기 상부 매칭모듈과 하부 매칭모듈에 선택적으로 RF파워를 인가하는 파워인가장치를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 상부 전극과 하부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 하부 매칭모듈의 상하 움직임에 따라 함께 상하로 움직일 수 있도록 구성될 수도 있다.

상기 챔버는 상기 상부 전극의 상측 부분에 상부 개방부가 형성되고, 상기 상부 매칭모듈은 상기 챔버의 상부 개방부를 중심으로 상하 이동 가능하게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 챔버는 상부 개방부를 중심으로 챔버의 내면과 상부 전극 사이 또는 챔버의 내면과 상부 매칭모듈 사이에 상부의 기밀이 유지되도록 하는 기밀유지수단이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 챔버의 상부에는 상기 상부 매칭모듈을 상하 이동시키는 상부모듈 구동기구가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 상부 매칭모듈은 하강하면 상부 전극에 파워인가가 가능하도록 접촉되고, 상승하면 상부 전극으로부터 이격되게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 챔버는 상기 하부 전극의 하측 부분에 하부 개방부가 형성되고, 상기 하부 매칭모듈은 상기 챔버의 하부 개방부를 중심으로 상하 이동 가능하게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 챔버는 하부 개방부를 중심으로 챔버의 내면과 하부 전극 사이 또는 챔버의 내면과 하부 매칭모듈 사이에 하부의 기밀이 유지되도록 하는 기밀유지수단이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 챔버의 하측에는 상기 하부 매칭모듈을 상하 이동시키는 하부모듈 구동기구가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 하부 매칭모듈은 상승하면 하부 전극에 파워를 인가할 수 있도록 접촉되고, 하강하면 하부 전극으로부터 이격되게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 파워인가장치는 상기 상부 매칭모듈을 통해 RF파워를 인가하는 제1파워공급기와, 상기 하부 매칭모듈을 통해 RF파워를 인가하는 제2파워 공급기와, 상기 제1파워 공급기와 제2파워 공급기를 제어하여 RF파워를 선택적으로 인가하도록 제어하는 파워제어기를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제2파워 공급기는 상대적으로 낮은 RF파워를 제공하는 저주파 공급기와, 상대적으로 높은 FR파워를 제공하는 고주파 공급기를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치의 구동방법은, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 기판처리장치의 구동 방법으로서, 상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 접속되고, 상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 이격되어 접지 라인과 연결되면서 기판 처리 공정을 수행하는 PE모드와, 상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 접속되고, 상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 이격되어 접지 라인과 연결되면서 기판 처리 공정을 수행하는 RIE모드와, 상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 접속되고, 상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 이격되어 접지 라인과 연결되되, 상기 하부 전극에 저주파와 고주파를 정합하여 RF파워를 인가하면서 기판 처리 공정을 수행하는 CCP모드와, 상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 접속되고, 상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 접속된 상태에서 기판 처리 공정을 수행하는 듀얼 모드로 구동하되, 상기 모드 중에서 어느 하나의 모드를 선택하여 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.

본 발명에 따른 기판처리장치 및 그것의 구동방법은, 상부 전극 및 하부 전극으로 인가되는 RF파워를 선택적으로 공급하여 다양한 플라즈마 형성 모드로 기판처리가 가능하기 때문에 보다 효율적인 이용이 가능한 효과가 있다.

또한 본 발명은, 상부 전극 및 하부 전극과 접촉 이격되면서 RF파워를 제공할 수 있도록 구성되기 때문에 다양한 플라즈마 형성 모드를 구현하면서도 각 모드 실현의 안정성이 높아질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 PE 타입의 기판처리장치를 보여주는 개략도,
도 2는 종래 RIE 타입의 기판처리장치를 보여주는 개략도,
도 3은 종래 CCP 타입의 기판처리장치를 보여주는 개략도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치에서 상부 전극이 접속된 상태를 보인 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치에서 하부 전극이 접속된 상태를 보인 구성도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 챔버 상부 구조를 보여주는 일 실시예의 구성도,
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 챔버 하부 구조를 보여주는 일 실시예의 구성도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 구성도이다. 참고로, 도 4는 편의상 챔버(50)를 구성하는 상부 챔버(51)와 하부 챔버(55)가 떨어져 있는 상태로 도시하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는, 내부 공간에서 기판(S)의 표면을 처리하는 챔버(50)와, 상기 챔버(50)의 내측 상부와 하부에 각각 구비되는 상부 전극(60) 및 하부 전극(70)과, 상기 상부 전극(60)에 접촉 및 이격되면서 상부 전극(60)에 RF 파워를 공급하거나 차단하는 상부 매칭모듈(65)과, 상기 챔버(50)의 하부에 상하 이동 가능하게 배치되어 상기 하부 전극(70)에 접촉 및 이격되면서 상부 전극(60)에 RF파워를 공급하거나 차단하는 하부 매칭모듈(75)과, 상기 상부 매칭모듈(65)과 하부 매칭모듈(75)에 선택적으로 RF파워를 인가하는 파워인가장치(80)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 챔버(50)에는 상부 전극(60)과 결합되어 공정 가스를 공급하는 샤워헤드(62)가 구비되고, 하부 전극(70)이 구비되어 기판이 탑재되는 기판 탑재대(72)가 구비된다.

도 4에서 도면부호 73은 기판 탑재대(72)에서 기판(S)을 승강시키는 리프트 핀 모듈을 나타내고, 74는 하부 전극(70)에 구비되는 냉각 모듈을 나타낸다.

본 발명의 주요 구성 부분에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 챔버(50)는 상부 전극(60)과 하부 전극(70) 사이의 공간에서 플라즈마를 형성시켜 기판(S)을 식각하는 등 표면을 처리할 수 있는 공간을 형성하는 구성부분이다.

이러한 챔버(50)는 상부 챔버(51)와 하부 챔버(55)로 분할되어 상호 결합된 구조로 구성될 수 있다.

특히, 상기 챔버(50)는 상부 전극(60)의 상측 부분에 상부 개방부(52)가 형성되고, 하부 전극(70)의 하측 부분에 하부 개방부(56)가 형성된다. 이때 상부 개방부(52) 및 하부 개방부(56)는 모두 홀 구조로 형성된 것으로, 그 크기 및 모양은 아래에서 자세히 설명될 상부 매칭모듈(65) 및 하부 매칭모듈(75)의 상하 이동 구조에 따라 적절히 결정되는 것이 바람직하다.

또한 챔버(50)에 상부 개방부(52) 및 하부 개방부(56)가 형성됨에 따라 챔버(50) 내부에 진공을 형성할 때 기밀을 유지할 수 있는 수단이 필요하게 되는데, 상부 개방부(52)를 중심으로 챔버(50)의 내면과 상부 전극(60) 사이 또는 챔버(50)의 내면과 상부 매칭모듈(65) 사이에 기밀유지부재가 구비된다. 동일한 방법으로 챔버(50)의 하측에도 하부 개방부(56)를 중심으로 챔버(50)의 내면과 하부 전극(70) 사이 또는 챔버(50)의 내면과 하부 매칭모듈(75) 사이에 하부의 기밀이 유지되도록 하는 기밀유지부재가 구비된다. 이러한 기밀유지부재는 부재와 부재 사이에 개재되는 오링 등을 이용하여 구성할 수 있으므로 이에 대한 도면 예시 및 구체적인 설명은 생략한다. 또한 아래에서 설명될 본 발명의 다른 실시예에서 기밀유지수단을 적용하여 구성할 수 있다.

다음, 상부 전극(60) 및 하부 전극(70)은 앞서 설명한 바와 같이 샤워헤드(62) 및 기판 탑재대(72)와 함께 구성되는 것이 바람직하다.

특히, 상부 전극(60)에서 상부 매칭모듈(65)이 전기적으로 접속되는 부분 및 하부 전극(70)에서 하부 매칭모듈(75)이 전기적으로 접속되는 부분에는 파워 접속부(61)(71)가 각각 구비된다.

이때 파워 접속부(61)(71)는 상부 매칭모듈(65) 및 하부 매칭모듈(75)과 전기적으로 접속/이격될 수 있는 구조이면 홈, 돌출, 평면 구조 등 실시 조건에 따라 다양하게 형성하여 구성할 수 있다.

한편, 상부 전극(60)과 하부 전극(70)은 RF파워가 인가되지 않을 때 접지되게 구성되는데, 도면에 구체적으로 예시하지는 않았지만 상부 전극(60) 또는 하부 전극(70)에 접지 라인을 연결하여 접지시키는 통상적인 방법을 이용하여 구성할 수 있다. 물론, 접지 라인 상에는 필요에 따라 접지 기능을 차단하는 스위치를 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

다음, 상부 매칭모듈(65)은 상기 챔버(50)의 상부 개방부(52)를 중심으로 상하 이동 가능하게 배치되어 상부 전극(60)에 RF파워를 인가하거나 차단할 수 있도록 구성된다.

상부 매칭모듈(65)의 구체적인 구성은 본 발명의 다른 실시예의 구성과 동일하게 구성할 수 있으므로 본 발명의 다른 실시예를 설명할 때 자세히 설명하기로 하고, 상부 매칭모듈(65)을 상하 이동시키는 상부모듈 구동기구(69)에 대하여 설명한다.

상부모듈 구동기구(69)는 챔버(50)의 상부에 설치된 상태에서 상부 매칭모듈(65)을 상하 이동시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 상부모듈 구동기구(69)는 공지의 리프트 장치를 이용하여 구성할 수 있다. 즉 전동 모터 및 이에 의해 상하 구동력을 발생시키는 볼 스크류 장치, 또는 직선 구동력을 발생시키는 리니어 모터, 또는 유압을 이용한 리프트 장치 등 실시 조건에 따라 공지의 리프트 장치를 적절하게 이용하여 상부모듈 구동기구(69)를 구성할 수 있다.

이와 같이 상부모듈 구동기구(69)에 의해 상하 이동하는 상부 매칭모듈(65)은, 하강하면 상부 전극(60)의 파워 접속부(61)에 접촉하면서 상부 전극(60)에 RF파워를 인가할 수 있도록 구성되고, 상승하면 상부 전극(60)의 파워 접속부(61)에서 이격되어 RF파워를 차단할 수 있도록 구성된다.

다음, 하부 매칭모듈(75)도 기본적인 접속/이격 방식은 상부 매칭모듈(65)과 유사하게 이루어져, 하부 전극(70)에 RF파워를 인가하거나 차단할 수 있도록 구성된다.

챔버(50)의 하측에는 하부 매칭모듈(75)을 상하 이동시키는 하부모듈 구동기구(79)가 구비되는데, 하부모듈 구동기구(79)도 공지의 리프트 장치를 이용하여 구성할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.

이와 같이 하부모듈 구동기구(79)에 의해 상하 이동하는 하부 매칭모듈(75)도, 상승하면 하부 전극(70)의 파워 접속부(71)에 접촉하면서 하부 전극(70)에 RF파워를 인가할 수 있도록 구성되고, 하강하면 하부 전극(70)의 파워 접속부(71)에서 이격되어 RF파워를 차단할 수 있도록 구성된다.

다음, 파워인가장치(80)는, 상부 매칭모듈(65)을 통해 상부 전극(60)에 RF파워를 인가하는 제1파워 공급기(81)와, 하부 매칭모듈(75)을 통해 하부 전극(70)에 RF파워를 인가하는 제2파워 공급기(82)가 구성된다.

또한 파워인가장치(80)는 제1파워 공급기(81)와 제2파워 공급기(82)를 제어하여 RF파워를 선택적으로 인가하도록 제어하는 파워 제어기(85)도 구성된다. 이때 파워 제어기(85)는 도 4에 예시된 바와 같이 메인 콘트롤 컴퓨터(86)의 제어에 따라 RF파워를 선택적으로 인가하도록 제어하는 스위칭 모듈(87)로 구성될 수 있다.

한편, 제2파워 공급기(82)는 상대적으로 낮은 RF파워를 제공하는 저주파 공급기(83)와, 상대적으로 높은 FR파워를 제공하는 고주파 공급기(84)로 구성되는 것도 가능하다.

이때 저주파 공급기(83)는 3.39MHz의 RF파워를 인가할 수 있도록 구성할 수 있고, 고주파 공급기(84)는 13.56MHz 또는 27.12MHz RF파워를 인가할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 제1파워 공급기(81)는 상부 전극(60)에 13.56MHz의 고주파 RF파워를 인가할 수 있도록 구성될 수 있다.

이제, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 다양한 구동 모드에 대하여 설명한다.

도 5는 상부 전극(60)에 RF파워를 인가하는 구동 모드를 도시한 것으로, 상부 매칭모듈(65)이 하강하여 상부 전극(60)에 접속되고, 동시에 하부 매칭모듈(75)도 하강하여 하부 전극(70)에서 이격된 구성을 보여준다.

이러한 구동 모드에서는 상부 전극(60)으로 제1파워 공급기(81)에서 RF파워가 인가되고, 하부 전극(70)은 챔버에 구비된 접지 라인에 접지됨으로써 공지의 PE(Plasma Etching)모드 환경에서 기판 처리 작업이 가능해진다.

도 6은 하부 전극(70)에 RF파워를 인가하는 구동 모드를 도시한 것으로, 상부 매칭모듈(65)이 상승하여 상부 전극(60)에서 이격되고, 동시에 하부 매칭모듈(75)도 상승하여 하부 전극(70)에 접속된 구성을 보여준다.

이러한 구동 모드에서는 하부 전극(70)으로 제2파워 공급기(82)에서 RF파워가 인가되고, 상부 전극(60)은 접지됨으로써 공지의 RIE(Reactive Ion Etching)모드 환경에서 기판 처리 작업이 가능해진다.

또한, 제2파워 공급기(82)의 저주파 공급기(83) 및 고주파 공급기(84)를 모두 이용하여 각각의 주파수를 정합하여 RF파워를 인가하는 경우에는 공지의 CCP(Capacitive Coupled Plasma)모드 환경에서 기판 처리 작업이 가능해진다.

상기와 같은 방법 외에도 상부 전극(60)과 하부 전극(70)에 상부 매칭모듈(65) 및 하부 매칭모듈(75)을 적절하게 접속하여 다양한 모드의 환경에서 기판 처리 작업을 실시할 수 있다. 예를 들면 상부 전극(60)과 하부 전극(70)에 동시에 전원을 인가하는 멀티 또는 듀얼 모드 환경을 형성하여 기판을 처리하는 것도 가능하다.

이제, 앞서 설명하였던 상부 매칭모듈(65) 및 하부 매칭모듈(75), 그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 챔버 상부 구조 및 챔버 하부 구조에 대하여 각각의 실시예를 통해 설명한다.

본 발명의 다른 실시예의 구성에서는 상부 전극(60) 및 하부 전극(70)도 상부 매칭모듈(65) 및 하부 매칭모듈(75)과 함께 상하 이동할 수 있는 구조를 갖는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

참고로, 본 발명의 일 실시예의 구성 부분과 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 도면 등에 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 반복 설명은 생략한다.

먼저, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 챔버 상부 구조에 대하여 설명한다.

도 7은 전극 접속 상태의 구성도, 도 8은 전극 이격 상태의 구성도로서, 도면 부호 51은 상부 챔버이고, 52는 상부 개방부이며, 62는 샤워헤드를 나타낸다.

그리고 도면부호 65는 상부 매칭모듈을 나타내고, 69는 상부모듈 구동기구를 나타낸다.

상부 매칭모듈(65)의 구성에 대하여 설명한다.

상부 매칭모듈(65)은 챔버(50)의 상부에 위치되어 상부모듈 구동기구(69)에 의해 상하 이동하는 매칭 커버(66)와, 매칭 커버(66) 내에 구비된 매칭박스(67)와, 매칭 커버(66)의 하부로 돌출되어 상부 전극(60)의 파워 접속부(61)에 접촉 및 이격되는 접속 전극체(68A)로 구성된다. 여기서, 매칭박스(67)와 접속 전극체(68A)는 상기한 제1파워 공급기(81)와 RF파워 공급 라인(68)에 연속하여 연결된다.

접속 전극체(68A)는 도면에 예시된 바와 같이 봉체형 구조로 형성되어 매칭 커버(66)의 하부로 다수 돌출되게 구성되는 것이 바람직하다. 이때 상부 전극(60)의 파워 접속부(61)는 상기 접속 전극체(68A)가 접속될 수 있는 형상, 예를 들면 도면에 예시된 바와 같이 접속 전극체(68A)가 삽입되어 결합될 수 있는 홈 구조 등으로 형성될 수 있다. 이외에 전기적 접속을 위한 다양한 구조로 구성하는 것이 가능하다.

이러한 상부 매칭모듈(65)에서 매칭 커버(66)는 고정된 상태로 설치되고, 매칭커버 안에서 상부모듈 구동기구(69)에 의해 매칭박스(67), RF파워 공급 라인(68), 접속 전극체(68A)가 상하 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 7에서 매칭 커버(66) 내에 구비된 도면 부호 66a는 RF파워 공급 라인(68), 접속 전극체(68A)를 탄성력 있게 지지하는 탄성체일 수 있다.

이제, 상부 전극(60)의 상하 이동 구조에 대하여 설명한다.

앞서 설명된 일 실시예의 상부 전극(60)은 챔버(50) 내에 고정된 구조를 중심으로 설명하였으나, 도 7에 예시된 실시예에서는 상부 전극(60)이 상부 매칭모듈(65)의 움직임에 따라 상하 이동할 수 있도록 구성된다.

이를 위해 챔버(50) 내부에는 샤워헤드(62)를 포함하여 상부 전극(60)을 지지할 수 있는 지지기구(90)가 구성되고, 상하 이동하는 상부 전극(60)과 챔버(50) 사이에는 기밀을 유지하는 기밀유지수단(95)이 구비된다.

상기 지지기구(90)는 상부 전극(60)의 하부인 샤워헤드(62)의 하측 둘레면과 측면을 받치는 받침대(92)와, 챔버(50) 내부에 상기 받침대(92)를 지지하는 복수의 지지대(93)로 구성된다. 이때, 받침대(92) 및 지지대(93)는 세라믹 등 절연 물질로 구성하는 것이 바람직하다. 또한 지지대(93)는 상부 전극(60)의 상하 이동을 위해 상하 방향으로 어느 정도 탄성을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 기밀유지수단(95)은 상부 전극(60)과 챔버(50)의 상부 개방부(52) 사이에 구비되는 것으로, 챔버(50)의 상부에 고정된 고정 플레이트(97)와, 상부 전극(60)의 상부에 고정된 전극측 플레이트(96)와, 상기 챔버(50)의 상부 개방부(52) 내에서 고정 플레이트(97)와 전극측 플레이트(96) 사이에 연결되어 챔버(50)의 내부와 외부를 차단하는 벨로우즈(98)로 이루어질 수 있다.

고정 플레이트(97)는 상기 상부 매칭모듈(65)의 상하 이동을 안내하는 가이드 기능을 수행하도록 구성할 수도 있다.

도 7에서 도면 부호 102는 체결 부재를 표시한 것이고, 96a는 전극측 플레이트(96)를 구성하는 절연 플레이트이며, 96b는 절연 플레이트의 상부에 구비되어 벨로우즈(98)가 연결되는 연결 플레이트를 나타낸다. 그리고 101은 기밀 유지를 위한 오링을 나타낸다.

한편, 전극측 플레이트(96)에는 상부 전극(60)으로부터 챔버(50)를 통해 연결되는 접지 라인이 연결되게 구성될 수 있다.

이와 같은 상부 전극 상하 이동 구조를 갖는 챔버(50)에서, 상부 전극(60)에 RF파워를 인가할 때는 앞서 설명한 일 실시예에서와 같이 상부모듈 구동기구(69)의 작동으로 상부 매칭모듈(65)이 하강하여 상부 전극(60)에 접속한다(도 7 참조).

이때, 상부 매칭모듈(65)의 접속 전극체(68A)가 상부 전극(60)의 파워 접속부(61)에 결합되면서 상부 전극(60)을 하측으로 밀게 되면, 상부 전극(60)은 챔버(50)의 상면에서 이격되어 일정 정도 하측으로 이동하게 된다.

따라서 상부 전극(60)은 챔버(50)와 이격됨에 따라 접지 라인은 떨어지고, 상부 매칭모듈(65)이 접속되어 RF파워를 인가받을 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서는 지지기구(90)가 상부 전극(60)을 따라 약간 하강하게 되고, 벨로우즈(98)는 상부 전극(60)과 챔버(50) 사이에서 확장된 상태가 된다.

반대로, 도 8에서와 같이 상부 매칭모듈(65)이 상승하면, 상부 매칭모듈(65)의 접속 전극체(68A)와 상부 전극(60)의 파워 접속부(61)가 이격되어 RF파워가 인가될 수 없게 된다.

그리고 상부 전극(60)은 복원력을 갖는 지지기구(90)에 의해 다시 상승하여 챔버(50)의 천정면에 밀착되고, 이때 접지 라인은 연결된 상태에 있게 된다.

상기한 바와 같은 구성 외에는 전술한 일 실시예의 구성과 동일 또는 유사하게 구성할 수 있으므로 반복 설명은 생략한다.

아울러, 본 발명의 다른 실시예의 상부 매칭모듈(65)의 구성은 전술한 일 실시예의 상부 매칭모듈에 동일하게 적용할 수 있다.

다음, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 챔버 하부 구조에 대하여 설명한다.

도 9는 전극 접속 상태의 구성도, 도 10은 전극 이격 상태의 구성도로서, 도면 부호 55는 하부 챔버이고, 56은 하부 개방부이다. 도면 부호 S는 기판, 72는 기판 지지대, 74는 전극 냉각모듈을 나타낸다.

그리고 도면부호 75는 하부 매칭모듈을 나타내고, 79는 하부모듈 구동기구를 나타낸다.

하부 매칭모듈(75)에 대하여 설명한다.

하부 매칭모듈(75)은 챔버(50)의 하부에 위치되어 하부모듈 구동기구(79)에 의해 상하 이동하는 매칭 커버(76)와, 매칭 커버(76) 내에 구비된 매칭박스(77)와, 매칭 커버(76)의 상부로 돌출되어 하부 전극(70)의 파워 접속부(71)에 접촉 및 이격되는 접속 전극체(78A)로 구성된다. 여기서, 매칭박스(77)와 접속 전극체(78A)는 상기한 제2파워 공급기(82)와 RF파워 공급 라인(78)에 연속하여 연결된다.

매칭박스(77)는 도 4에 예시하였던 저주파 공급기(83) 및 고주파 공급기(84)에 연결되는 두 개의 매칭박스로 구성될 수 있다.

접속 전극체(78A)는 도면에 예시된 바와 같이 봉체형 구조로 형성되어 매칭 커버(76)의 하부로 다수 돌출되게 구성되는 것이 바람직하다. 이때 하부 전극(70)의 파워 접속부(71)는 상기 접속 전극체(78A)가 접속될 수 있는 형상, 예를 들면 도면에 예시된 바와 같이 접속 전극체(78A)가 삽입되어 결합될 수 있는 홈 구조 등으로 형성될 수 있다. 이외에 전기적 접속을 위한 다양한 구조로 구성하는 것이 가능하다.

이러한 하부 매칭모듈(75)에서 매칭 커버(76)는 고정된 상태로 설치되고, 하부모듈 구동기구(79)의 작동에 따라 매칭 커버의 하부에 설치된 지지판(75a)을 통해 매칭박스(77), RF파워 공급 라인(78), 접속 전극체(78A)가 상하 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 9에서 매칭 커버(76) 내에 구비된 도면 부호 76a는 RF파워 공급 라인(78), 접속 전극체(78A)를 탄성력 있게 지지하는 탄성체일 수 있다.

이와 같은 하부 매칭모듈(75)을 이용한 하부 전극(70)의 상하 이동 구조에 대하여 설명한다.

챔버(50)의 하부 개방부(56) 주변에 하부 전극(70)을 지지할 수 있는 지지부(57)가 구비되는데, 지지부(57)는 상측 즉, 챔버(50)의 내측으로 돌출된 구조 또는 별도의 돌출 부재를 추가하여 구성할 수 있다.

하부 전극(70)과 지지부(57) 사이 또는 하부 전극(70)과 지지부(57) 둘레 사이에는 기밀유지수단(110)이 구비된다. 본 실시예의 도면에서는 하부 전극(70)과 지지부(57) 둘레 사이에는 기밀유지수단(110)이 구비된 구성을 예시하였다.

기밀유지수단(110)은 하부 전극(70) 하부에 링 구조로 배치된 절연 플레이트(111)가 구비되고, 이 절연 플레이트(111)와 챔버(50)의 바닥면 사이에 벨로우즈(112)가 설치되어 구성될 수 있다.

도 9에서 도면 부호 113은 체결 부재를 표시한 것이고, 114는 오링을 나타낸 것이다.

한편, 상기 지지부(57)는 하부 전극(70)으로부터 챔버(50)를 통해 연결되는 접지 라인이 연결되게 구성될 수 있다.

이와 같은 하부 전극(70)의 상하 이동 구조를 갖는 챔버(50)에서, 하부 전극(70)에 RF파워를 인가할 때는 앞서 설명한 일 실시예에서와 같이 하부모듈 구동기구(79)의 작동으로 하부 매칭모듈(75)이 상승하여 하부 전극(70)에 접속한다(도 9 참조).

이때, 하부 매칭모듈(75)의 접속 전극체(78A)가 하부 전극(70)의 파워 접속부(71)에 결합되면서 하부 전극(70)을 상측으로 밀게 되면, 하부 전극(70)은 챔버(50)의 지지부(57)로부터 이격되어 일정 정도 상측으로 이동하게 된다.

따라서 하부 전극(70)은 챔버(50)와 이격됨에 따라 접지 라인은 떨어지고, 하부 매칭모듈(75)이 접속되어 RF파워를 인가받을 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서는 하부 전극(70)을 따라 절연 플레이트(111)도 약간 상승하게 되고, 동시에 벨로우즈(112)는 하부 전극(70)과 챔버(50) 사이에서 확장된 상태가 된다.

반대로, 도 10에 도시된 바와 같이 하부 매칭모듈(75)이 하강하면, 하부 매칭모듈(75)의 접속 전극체(78A)와 하부 전극(70)의 파워 접속부(71)가 이격되어 RF파워가 인가될 수 없게 된다. 이때 하부 전극(70)은 챔버(50)의 지지부(57)에 놓이게 되어 접지 라인이 연결된다.

상기한 바와 같은 하부 챔버(55) 쪽의 구성 외에는 전술한 일 실시예의 구성과 동일 또는 유사하게 구성할 수 있으므로 반복 설명은 생략한다.

아울러, 상기 하부 매칭모듈(75)의 구성은 전술한 일 실시예에서와 같이 하부 챔버(55)가 상하 이동하지 않은 경우에도 하부 매칭모듈(75)에 동일하게 적용할 수 있다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

내부 공간에서 기판의 표면을 처리하는 챔버와;
상기 챔버의 내측 상부와 하부에 각각 구비되는 상부 전극 및 하부 전극과;
상기 상부 전극으로 하강되면서 상기 상부 전극과 접촉됨과 아울러 상기 상부 전극을 밀어 하측으로 이동시키고, 상기 상부 전극으로부터 상승되면서 상기 상부 전극으로부터 이격되는 제1접속 전극체를 포함하여 구성되어, 상기 상부 전극에 RF 파워를 공급하거나 차단하는 상부 매칭모듈과;
상기 챔버에 상기 상부 전극을 지지시키며, 상기 상부 전극을 상측으로 이동시키는 복원력을 갖는 지지기구와;
상기 챔버의 하부에 상하 이동 가능하게 배치되고, 상기 하부 전극으로 상승되면서 상기 하부 전극과 접촉됨과 아울러 상기 하부 전극을 밀어 상측으로 이동시키고, 상기 하부 전극으로부터 하강되면서 상기 하부 전극으로부터 이격되는 제2접속 전극체를 포함하여 구성되어, 상기 하부 전극에 RF파워를 공급하거나 차단하는 하부 매칭모듈과;
상기 상부 매칭모듈과 상기 하부 매칭모듈에 선택적으로 RF파워를 인가하는 파워인가장치를 포함한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
삭제
청구항1에 있어서,
상기 챔버는 상기 상부 전극의 상측 부분에 상부 개방부가 형성되고,
상기 상부 매칭모듈은 상기 챔버의 상부 개방부를 중심으로 상하 이동 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항3에 있어서,
상기 챔버는 상부 개방부를 중심으로 챔버의 내면과 상부 전극 사이 또는 챔버의 내면과 상부 매칭모듈 사이에 상부의 기밀이 유지되도록 하는 기밀유지수단이 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항1에 있어서,
상기 챔버의 상부에는 상기 상부 매칭모듈을 상하 이동시키는 상부모듈 구동기구가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
삭제
청구항1에 있어서,
상기 챔버는 상기 하부 전극의 하측 부분에 하부 개방부가 형성되고,
상기 하부 매칭모듈은 상기 챔버의 하부 개방부를 중심으로 상하 이동 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항7에 있어서,
상기 챔버는 하부 개방부를 중심으로 챔버의 내면과 하부 전극 사이 또는 챔버의 내면과 하부 매칭모듈 사이에 하부의 기밀이 유지되도록 하는 기밀유지수단이 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항1에 있어서,
상기 챔버의 하측에는 상기 하부 매칭모듈을 상하 이동시키는 하부모듈 구동기구가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
삭제
청구항1에 있어서,
상기 파워인가장치는 상기 상부 매칭모듈을 통해 RF파워를 인가하는 제1파워공급기와, 상기 하부 매칭모듈을 통해 RF파워를 인가하는 제2파워 공급기와, 상기 제1파워 공급기와 제2파워 공급기를 제어하여 RF파워를 선택적으로 인가하도록 제어하는 파워제어기를 포함한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항11에 있어서,
상기 제2파워 공급기는 저주파 공급기와 고주파 공급기를 포함하고, 상기 고주파 공급기는 상기 저주파 공급기에 비하여 높은 RF파워를 제공하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
청구항1에 기재된 기판처리장치의 구동 방법으로서,
상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 접속되고, 상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 이격되어 접지 라인과 연결되면서 기판 처리 공정을 수행하는 PE모드와;
상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 접속되고, 상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 이격되어 접지 라인과 연결되면서 기판 처리 공정을 수행하는 RIE모드와;
상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 접속되고, 상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 이격되어 접지 라인과 연결되되, 상기 하부 전극에 저주파와 고주파를 정합하여 RF파워를 인가하면서 기판 처리 공정을 수행하는 CCP모드와;
상기 상부 전극은 상기 상부 매칭모듈과 접속되고, 상기 하부 전극은 상기 하부 매칭모듈과 접속된 상태에서 기판 처리 공정을 수행하는 듀얼 모드;
로 구동하되, 상기 모드 중에서 어느 하나의 모드를 선택하여 이용하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 구동방법.