KR101272023B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 또는 유리와 같은 기판의 에지 영역과 배면에 형성된 이물질을 제거하기 위한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 세정 공간을 갖는 챔버와, 세정 가스를 분사하는 세정 가스 분사부 및 상기 세정 가스 분사부 상측 영역에 기판을 배치시키는 기판 지지부를 구비하고 적어도 상기 기판과 상기 세정 가스 분사부의 사이 공간의 측면을 감싸는 가스 흐름 제어부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이와 같이 기판과 기판 하측에서 세정 가스를 분사하는 세정 가스 분사부 사이 공간의 측면을 차폐하는 가스 흐름 제어부를 두어 상기 기판과 세정 가스 분사부 사이 공간을 분사되는 세정 가스가 기판의 상측 방향으로 배기 되도록 하여 기판 배면의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.

기판, 배면, 세정, 가스, 흐름, 제어, 플라즈마, 에지

Description

기판 처리 장치{Apparatus for treating substrate}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 에지 영역과 배면에 형성된 파티클과 같은 이물질을 제거할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치 및 평판 표시 장치는 기판의 상면에 다수의 박막을 증착하고 식각하여 소정 패턴의 소자들을 형성한다. 즉, 소정의 증착 장비를 이용하여 기판의 상면에 박막을 증착하고, 식각 장비를 이용하여 박막의 일부를 식각하여 박막이 소정의 패턴을 갖도록 제작하였다.

이때, 기존의 증착 장비와 식각 장비는 그 내부에서 기판을 지지하기 위해 정전척, 진공척과 같은 기판 안착 수단을 썼다. 이와 같은 종래의 기판 안착 수단은 기판과 완전히 밀착되지 못하고, 기판 안착 수단과 기판 사이에 미세한 공간(틈)을 갖게 되었다. 이로인해 박막의 증착시에는 이 미세한 공간으로 공정 가스가 유입되어 기판의 배면에 박막이 증착된다. 또한, 식각 공정시 이 미세한 공간으로 식각 잔류물(즉, 파티클)이 유입되어 기판 에지 및 기판의 배면에 흡착되는 문 제가 발생한다. 이러한 기판 배면에 불순물(원치 않는 박막 및 파티클)을 제거하지 않은 상태에서 계속적인 박막 증착과 식각을 수행하게 되면 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생한다.

이에 종래에는 기판 배면의 박막 및 파티클을 제거하기 위해 기판을 용제나 린스에 침적하여 표면의 파티클을 제거하는 습식 세정을 실시하였다. 그러나 습식 세정의 경우 공정 관리가 어려워 기판 배면만을 선택적으로 세정하기 어려운 단점이 있다. 또한, 습식 세정의 경우 화공 약품의 사용으로 인한 환경 문제를 유발시키는 원인이 되었다.

따라서, 최근에는 세정 가스를 이용한 건식 세정을 통해 기판 배면의 박막 및 파티클과 같은 불순물을 제거하였다.

이는 기판 배면에 위치한 가스 분사 수단을 통해 기판 배면으로 세정 가스를 분사하고, 세정 가스에 의한 화학적 반응을 통해 기판 배면의 박막 및 파티클을 제거하는 것이다. 이때, 세정 가스의 경우 챔버의 하측에 위치한 배기 수단에 의해 챔버 외부로 배기된다. 이로인해 기판 배면의 가장자리 영역의 불순물이 완전하게 제거되지 않는 단점이 있다. 이는 챔버의 하측 영역에서 배기를 하기 때문에 기판 배면으로 분사되는 세정 가스는 기판과 가스 분사 수단 사이 영역 공간의 측면 방향으로 이동하고, 다시 가스 분사 수단의 하측 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 기판 배면의 가장자리 영역에서의 가스 흐름이 휘어지게 된다. 이로인해 세정 공정 후에도 기판 배면의 가장자리 영역의 불순물이 제거되지 않고 잔류하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 기판 배면으로 분사된 공정 가스가 기판의 상측 가장자리 영역을 통해 이동하고, 챔버 하측의 배기수단으로 배출되도록 하여, 기판 배면 가장 자리 영역은 물론 기판 상면의 가장자리 영역의 불순물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 처리 공간을 갖는 챔버와, 처리 가스를 분사하는 처리 가스 분사부 및 상기 처리 가스 분사부 상측 영역에 기판을 배치시키는 기판 지지부를 구비하고 적어도 상기 기판과 상기 처리 가스 분사부의 사이 공간의 측면을 감싸는 가스 흐름 제어부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

상기 가스 흐름 제어부는 내측 영역에 상기 기판 지지부가 마련되고 적어도 상기 기판 지지부와 상기 처리 가스 분사부 사이의 측면 영역을 차폐하는 측벽부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 측벽부는 상기 기판 지지부와 상기 처리 가스 분사부 사이의 측면 영역을 차폐하는 링 형상의 차폐측벽과, 상기 차폐측벽 상측으로 돌출된 유도측벽과, 상기 차폐측벽의 하측에서 외측면 방향으로 돌출된 접속판을 구비하는 것이 효과적이다.

상기 유도측벽의 내측면이 상기 차폐측벽의 내측면 보다 내측 방향으로 더 돌출될 수 있다.

상기 기판 지지부는 상기 측벽부의 내측 방향으로 돌출된 복수의 핀 형상으로 제작되고, 상기 기판이 접속되는 상기 기판 지지부 영역에 단턱이 형성될 수도 있다.

상기 기판 지지부는 상기 기판이 접속되는 상기 기판 지지부 영역에 상기 기판 방향으로 돌출된 돌기부를 포함하는 것이 가능하다.

상기 측벽부를 승하강시켜 상기 기판과 상기 처리 가스 분사부 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 처리 가스 분사부와 상기 가스 흐름 제어부를 승하강 시키는 승강 수단을 더 포함하고, 상기 간격 조절부는 상기 승강 수단에 접속되고 내부 공간을 갖는 하우징과, 상기 측벽부에 접속되어 상기 하우징의 내부 공간으로 연장된 연장축과, 상기 하우징의 내부 공간에 마련되어 외부 힘에 따라 상기 연장축을 상하로 이동시키는 탄성부를 포함하는 것이 효과적이다.

상기 챔버의 상측 영역에 마련되어 상기 기판의 상면을 보호하는 차폐부와, 상기 기판과 상기 처리 가스 분사부 사이 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치와, 상기 챔버 하측에 마련된 배기부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 챔버 상측 영역에 위치하고 상기 가스 흐름 제어부의 측벽부의 상승을 차단하여 상기 기판과 상기 차폐부 사이의 이격 간격을 조절하는 높이 조절부를 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기판과 기판 하측에서 세정 가스를 분사하는 세정 가스 분사부 사이 공간의 측면을 차폐하는 가스 흐름 제어부를 두어 상기 기판과 세정 가스 분사부 사이 공간을 분사되는 세정 가스가 기판의 상측 방향으로 배기 되도록 하여 기판 배면의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 가스 흐름 제어부를 통해 기판의 배면으로 분사된 세정 가스가 기판 상면을 거쳐 배기되도록 하여 기판 상면 가장자리 영역의 불순물 또한 제거할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 가스 흐름 제어부의 일부 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 가스 흐름 제어부의 평면도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 가스 흐름 제어부의 단 면도이고, 도 5 및 도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 가스 흐름 제어부의 단면도이다.

도 1 내지 도 4을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 세정 공간을 갖는 챔버(100)와, 챔버(100)의 상측 영역에 마련되어 기판(10)의 상면을 보호하는 차폐부(200)와, 차폐부(200)의 하측에 마련되어 상기 기판(10)의 배면에 세정 가스를 분사하는 세정 가스 분사부(300)와, 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(410)를 구비하고, 적어도 상기 기판(10)과 세정 가스 분사부(300) 상측 일부 영역의 측면을 감싸는 가스 흐름 제어부(400)와, 챔버(100)의 하측 영역에 마련된 배기부(500)를 포함한다.

그리고, 상기 세정 가스 분사부(300)와 기판(10)의 배면 사이 영역에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치(600)와, 상기 세정 가스 분사부(300)와 가스 흐름 제어부(400)를 승강시키는 승강 수단(700)을 더 구비한다. 또한, 챔버(100) 내부의 압력과 온도와 같은 공정 조건을 조절하는 다양한 공정 조건 조절 수단들이 더 구비될 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 기판 처리 장치는 기판 배면과 세정 가스 분사부(300) 사이 영역에만 선택적으로 플라즈마를 발생시킨다. 그리고, 플라즈마를 이용하여 세정 가스 분사부로부터 제공된 세정 가스를 활성화시킨다. 활성화된 세정 가스를 통해 기판 배면 상에 퇴적된 박막 및 파티클과 같은 불순물을 세정(또는 식각)하는 장치이다.

세정 공간을 갖는 챔버(100)는 내부가 비어 있는 사각 통 형태의 챔버 몸 체(110)와, 챔버 몸체(110)의 일측벽 영역에 마련된 기판 출입부(120)를 구비한다.

챔버 몸체(110)는 하측 바닥판, 상부벽 그리고, 하측 바닥판과 상부벽의 가장 자리 영역에 마련된 측벽을 포함한다. 물론 이에 한정되지 않고, 챔버 몸체(110)는 상측이 개방된 통 형상의 하측 챔버와 하측 챔버를 덮는 챔버 리드로 제작될 수 있다.

기판 출입부(120)는 챔버 몸체(110)의 일 측벽에 마련된 출입구(121)와, 출입구(121)를 개폐하는 개폐부(122)를 구비한다. 여기서, 상기 개폐부(122)로 게이트 밸브를 사용하는 것이 효과적이다. 이를 통해 기판(10)의 로딩 및 언로딩 시에는 개폐부(122)에 의해 챔버(100)의 세정 공간이 외부와 연통된다. 하지만, 기판(10) 세정 공정 중에는 개폐부(122)에 의해 챔버(100)의 세정 공간이 밀폐된다.

그리고, 도 1에서는 챔버 몸체(110)의 일측벽 하측 영역에 상기 배기부(500)에 접속되는 배기홈(111)이 마련된다. 물론 상기 배기홈(111)이 챔버 몸체(110)이 바닥판에 형성될 수 있다. 그리고, 배기홈(111)은 복수개 일 수 있다.

세정 가스 분사부(300)는 기판(10) 하측(즉, 세정 공간의 하측 영역)에 위치하여 세정 가스를 상기 세정 공간에 분사하는 분사 몸체(310)와, 상기 분사 몸체(310)에 세정 가스를 공급하는 세정 가스 공급부(320)를 구비한다.

분사 몸체(310)는 기판(10)과 유사한 판 형상으로 제작된다. 이때, 분사 몸체(310)의 사이즈가 상기 기판(10)의 사이즈보다 큰 것이 효과적이다. 이를 통해 기판(10) 배면 전체 영역에 세정 가스를 균일하게 분사할 수 있다. 그리고, 분사 몸체(310)로 샤워 헤드를 사용할 수 있다.

그리고, 분사 몸체(310)에는 복수의 분사 노즐(311)과, 분사 노즐(311)에 연통된 분사 유로(312)가 마련된다. 분사 유로(312)는 분사 몸체(310) 내측에 마련되어 상기 세정 가스 공급부(320)로부터 세정 가스를 공급 받는다. 분사 유로(312)는 공급 받은 세정 가스를 분사 몸체(310) 내측으로 넓게 확산시킨다. 그리고, 분사 노즐(311)은 상기 분사 유로(312)에 연통되도록 형성된다. 분사 노즐(311)은 분사 유로(312) 내에 넓게 퍼진 세정 가스를 세정 가스 분사부(300) 상측의 기판(10) 배면 영역으로 분사한다. 여기서, 단위 면적내에 위치하는 분사 노즐의 개수는 분사 몸체(310)의 중심 영역 보다 가장자리 영역이 더 많은 것이 효과적이다. 즉, 분사 몸체(310)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 단위 면적내에 위치하는 분사노즐의 개수가 증가하는 것이 바람직하다. 이를 통해 기판(10) 배면 영역에 세정 가스를 균일하게 분사할 수 있다.

세정 가스 공급부(320)는 분사 유로(312)에 연통된 연통 유로를 통해 세정 가스를 분사 유로(312)에 제공한다. 세정 가스 공급부(320)를 통해 공급되는 공급되는 세정 가스는 기판(10) 배면에 형성된 박막 및 파티클에 따라 다양하게 변화될 수 있다.

그리고, 도시되지 않았지만, 상기 분사 몸체(310) 내측에는 세정 가스 분사부(300)를 냉각시키기 위한 냉각 유로가 마련될 수 있다. 또한, 분사 몸체(310)를 전도성 물질로 제작할 수 있다. 이를 통해 분사 몸체(310)가 플라즈마 생성을 위한 전극으로 작용할 수 있다.

상술한 본 실시예의 세정 가스 분사부(300)는 이에 접속된 승강 수단(700)에 의해 승하강한다.

승강 수단(700)은 세정 가스 분사부(300)를 지지하는 지지판(710)과, 상기 지지판(710)에 접속된 승강 축(720)과, 상기 승강 축(720)을 승하강 시키는 승하강부(730)를 구비한다.

지지판(710)은 세정 가스 분사부(300)의 분사 몸체(310)의 하측 영역을 지지 고정시킨다. 지지판(710)은 분사 몸체(310)와 동일 형상으로 제작되고, 그 사이즈가 분사 몸케(310)보다 더 큰 것이 효과적이다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 지지판(710)의 상측 표면에는 분사 몸체(310)의 일부가 장착되는 홈이 형성되는 것이 효과적이다. 이를 통해 세정 가스 분사부(300)의 분사 몸체(310)를 고정시킬 수 있다. 또한, 이로인해 분사 몸체(310)를 다른 구성 요소들과 분리시킬 수도 있다. 이때, 지지판(710)으로 절연성 몸체를 사용하는 것이 효과적이다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 물질로 제작할 수 있다.

상기 승강 축(720)은 지지판(710)의 하측에서 챔버(100)의 하측 방향으로 연장되어 챔버(100) 외측의 승하강부(730)에 접속된다. 승하강부(730)는 챔버(100) 외측에서 승강 축(720)을 승하강시킴으로써 세정 가스 분사부(300)를 승하강시킨다.

이때, 상기 승강 축(720)이 챔버(100)의 바닥판을 관통하여 외부로 연장되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 바닥판에는 승강 축(720)이 관통하는 관통홈이 형성된다. 그리고, 상기 관통홈에 의한 챔버(100)의 세정 공간의 밀봉 파괴를 방지하기 위해 상기 관통홈 둘레를 따라 밸로 우즈와 같은 밀봉 수단(101)이 마련된다. 이때, 밀봉 수단(101)은 챔버(100)의 바닥판과, 지지판(710)의 하측면 사이에 위치하는 것이 효과적이다. 그리고, 도 1에서와 같이 승강 축(720)과 지지판(710)의 일부에는 세정 가스 공급부(320)로 부터 제공되는 세정 가스가 이동하는 유로가 마련된다.

또한, 본 실시예에서는 가스 흐름 제어부(400)에 의해 세정 가스 분사부(300) 상측에 기판(10)이 위치한다. 승강 수단(700)에 의해 세정 가스 분사부(300)가 승강하여 기판(10)과 세정 가스 분사부(300) 사이의 간격을 조절한다. 그리고, 세정 가스 분사부(300)로부터 분사된 세정 가스가 세정 가스 분사부(300)와 기판(10)의 사이 영역에 분사된다. 이를 통해 세정 가스가 기판(10)의 배면 방향으로 분사될 수 있다. 이와 같이 분사된 세정 가스는 본 실시예의 가스 흐름 제어부(400)에 의해 기판(10)의 상측 영역으로 이동하여 배기된다. 즉, 가스 흐름 제어부(400)가 측면 차폐 역할을 수행하여 세정 가스가 기판(10)과 세정 가스 분사부(300)의 측면 영역으로 이동하여 배기되는 것을 방지한다.

가스 흐름 제어부(400)는 기판을 지지하는 기판 지지부(410)와, 내측 영역에 기판 지지부(410)가 마련되고 적어도 기판 지지부(410)와 세정 가스 분사부(300) 사이의 측면 영역을 차폐하는 측벽부(420)와, 측벽부(420)를 승하강시켜 상기 기판(10)과 차폐부(200) 사이의 간격을 조정하고, 기판(10)과 세정 가스 분사부(300) 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부(430)를 포함한다.

기판 지지부(410)는 적어도 기판(10) 배면의 3 지점을 지지한다. 이를 통해 기판 지지부(410)는 안전하게 기판(10)을 지지할 수 있다. 즉, 도면에서는 3개의 기판 지지부(410)를 도시하였지만, 이보다 많은 개수의 기판 지지부(410)가 마련될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 상기 기판 지지부(410)에 기판(10)을 안치시키기 위한 리프트 핀을 더 구비할 수 있다. 여기서, 상기 리프트 핀은 세정 가스 분사부(300)에 마련될 수 있다.

물론 이에 한정되지 않고, 도 5의 변형예에서와 같이 기판 지지부(410)의 끝단 즉, 기판(10)과 접속되는 영역에 소정의 단턱이 형성될 수 있다. 기판(10)이 안치되는 영역의 두께를 다른 영역보다 얇게한다. 이를 통해 기판(10)을 기판 지지부(410)에 안치시킬 경우 기판(10)이 미끄러져 떨어지는 문제를 방지할 수 있다.

기판 지지부(410)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 측벽부(420)의 내측면에서 연장된 바 형상으로 제작된다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이 기판 지지부(410)가 세정될 기판(10)의 배면에 접속되기 때문이다. 따라서, 기판 지지부(410)를 얇은 바 형상으로 제작하여 기판 지지부(410)와 기판(10) 배면의 접속면적을 줄일 수 있다.

물론 이에 한정되지 않고, 도 6의 변형예에서와 같이 기판 지지부(410)는 기판(10)과 접촉하는 돌기부(412)를 더 구비할 수 있다. 이때, 돌기부(412)의 상측면 즉, 기판과 접하는 면의 형상을 반원(즉, 구 형상)으로 제작한다. 이를 통해 돌기부(412)와 기판(10) 배면이 점접촉을 할 수 있다. 따라서, 기판(10)과 기판 지지부(410) 간의 접촉 면적을 줄일 수 있다. 물론 돌기부(412)의 끝단을 핀 형상으로 제작할 수도 있다. 또한, 돌기부(412) 자체를 반구 형상으로 제작할 수도 있다.

상술한 기판 지지부(410)가 그 내측으로 연장된 측벽부(420)는 원형 링 형상 으로 제작된다.

측벽부(420)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 기판 지지부(410)와 세정 가스 분사부(300) 사이의 측면 영역을 차폐하는 차폐측벽(421)과, 상기 차폐측벽(421) 상측으로 돌출되어 세정 가스의 배기를 유도하는 유도측벽(422)과, 상기 차폐측벽(421)의 하측에서 측면 방향으로 돌출된 접속판(423)을 구비한다.

여기서, 상기 차폐측벽(421)과 유도측벽(422)의 경계 영역에 기판 지지부(410)가 위치하는 것이 효과적이다. 물론 이에 한정되지 않고, 차폐측벽(421)의 상측 또는 유도측벽(422)의 하측에 기판 지지부(410)가 위치할 수도 있다.

차폐측벽(421)은 세정 가스 분사부(300)의 상측 일부 영역에서 상측 방향으로 돌출 연장된 원형 링 형태의 판 형상으로 제작된다. 즉, 도 1에서와 같이 수직 단면을 보면, 차폐측벽(421)은 세정 가스 분사부(300)의 상측 일부 영역에서 상측 방향으로 돌출된 막대 형상을 갖는다. 그리도, 도 2 및 도 3에서와 같이 수평 단면 또는 평면도를 보면 차폐측벽(421)은 원형의 링 형상을 갖는다. 이와 같은 차폐측벽(421)을 통해 세정 가스 분사부(300)의 바로 상측 영역(즉, 세정 가스 분사부(300)와 기판(10) 사이의 공간)의 측방향으로 세정 가스가 이동하는 것을 차폐할 수 있다.

이로 인해 세정 가스 분사부(300)과 기판(10) 사이 공간에 분사된 세정 가스는 그 하측 영역은 세정 가스 분사부(300)에 의해 막히게 되고, 그 측면은 차폐측벽(421)에 의해 막히게 된다. 따라서, 세정 가스 분사부(300)과 기판(10) 사이 공간에 분사된 세정 가스는 상기 세정 가스 분사부(300)과 기판(10) 사이 공간의 상 측 영역(즉, 기판(10)과 차폐측벽(421)의 상측면 사이 공간)으로 이동하게 된다.

이와 같이 본 실시예에서는 측벽부(420)의 차폐측벽(421)을 두어 세정 가스 분사부(300)에서 기판(10)의 배면 영역으로 분사된 세정 가스가 기판(10) 배면 영역의 측방향으로 이동하여 배기하는 것을 막을 수 있다. 이를 통해 기판(10) 배면 에지 영역의 불순물의 세정력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 차폐측벽(421)을 두어 세정 가스 분사부(300)와 기판(10) 배면 사이 공간에서의 세정 가스 잔류 시간을 증대시켜 세정 가스에 의한 기판(10) 배면의 세정력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 차폐측벽(421) 상측으로 돌출 연장된 유도측벽(422)을 더 구비한다.

여기서, 유도측벽(422)은 도면에 도시된 바와 같이 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(410)의 상측으로 돌출되도록 형성되는 것이 효과적이다.

이를 통해 차폐측벽(421)과 기판(10)의 사이 영역으로 이동하는 세정 가스가 기판(10)의 측면 영역(즉, 차폐측벽(421)의 상측 측면 영역)으로 바로 배출되지 않고, 기판(10) 측면에서 유도측벽(422)의 높이 만큼 이동한 다음 배기된다. 이를 통해 세정 가스가 기판(10)의 상측 영역을 지나 배기되도록 할 수 있다. 이로인해 기판(10) 배면 세정을 위한 세정 가스로 기판(10)의 상면 가장자리영역(즉, 상측 에지 영역)을 세정할 수도 있게 된다. 이는 상기 차폐측벽(421)과 유도측벽(422)에 의해 세정 가스가 기판의 측면 영역을 지나 기판 상측 일부 영역 방향으로 이동한 이후에 배기 되기 때문이다.

여기서, 상기 유도측벽(422)은 도 4에 도시된 바와 같이 차폐측벽(421)보다 그 폭이 더 넓고, 기판(10) 방향으로 돌출되어 있는 것이 효과적이다. 즉, 유도측벽(422)의 내측면이 차폐측벽(421)의 내측면 보다 내측 방향으로 더 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 이를 통해 차폐측벽(421)의 내측면을 따라 이동하던 세정 가스가 돌출된 유도측벽(422)에 의해 그 방향이 약 90도 정도 꺽이게 된다. 따라서, 세정 가스의 이동 방향이 기판(10)의 에지 방향으로 바뀔 수 있게 된다. 이로인해 기판(10) 에지 영역의 식각 효율이 증대될 수 있다.

그리고, 이에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 유도측벽(422)의 모서리 영역(즉, 면과 면이 만나는 영역)이 곡면 형상으로 제작되는 것이 효과적이다. 이를 통해 세정 가스의 흐름을 제어할 수 있다.

상기 차폐측벽(421)과 유도측벽(422)은 차폐측벽(421)의 하측에 마련된 접속판(423)에 의해 간격 조절부(430)에 접속된다.

접속판(423)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 소정의 폭을 갖는 링 형상으로 제작된다. 접속판(423)과 간격 조절부(430)는 소정의 고정 수단(예를 들어 볼트 또는 나사)에 의해 고정된다. 도시되지 않았지만, 접속판(423)에는 상기 고정 수단이 관통하는 복수의 관통홈이 마련된다.

상술한 측벽부(420)와 기판 지지부(410)는 측벽부(420)의 접속판(423)에 접속된 간격 조절부(430)에 의해 승하강한다.

간격 조절부(430)는 승강 수단(700)에 접속되고 내부 공간을 갖는 하우징(431)과, 측벽부(420)에 접속되어 하우징(431)의 내부 공간으로 연장된 연장 축(432)과, 상기 하우징(431)의 내부 공간에 마련되어 외부 힘에 따라 상기 연장축(432)을 상하로 이동시키는 탄성부(433)를 포함한다.

하우징(431)은 상측 일부에 홈이 형성된 통 형상으로 제작된다. 하우징(431)의 내측이 상기 승강 수단(700)에 고정된다. 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(431)이 승강 수단(700)의 지지판(710)의 측면 영역에 접속 고정된다. 이를 통해 지지판(710)의 승하강시 하우징(431)도 함께 승하강하게 된다. 이때, 복수의 하우징(431)이 상기 지지판(710) 둘레를 따라 배치되는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 원형 링 형상의 하우징(431)이 원형판 형태의 지지판(710)의 측면 둘레를 따라 접속될 수 있다.

연장축(432)은 그 상측 영역이 측벽부(420)의 접속판(423)에 접속되고, 그 하측 영역이 하우징(431)의 내부 공간에 위치한다. 연장축(432)은 도 1에 도시된 바와 같이 핀 형상으로 제작되어 하우징(431)의 상측 홈 내측으로 인입된다. 물론 이에 한정되지 않고, 연장축(432)이 하우징(431)의 홈 외측으로 빠져 나오는것을 방지하기 위해 상기 연장축(432)을 뒤집힌 T자 형상으로 제작될 수도 있다. 이때, 하우징(431)이 원형 링 형상으로 제작되는 경우에는 상기 연장축(432)은 그 수직 단면이 원형 링 형상으로 제작될 수도 있다.

본 실시예에서는 하우징(431) 내측에 상기 연장축(432)에 접속된 탄성부(433)를 두어 일정 범위까지는 연장축(432)을 상승시키고, 일정 범위 이상에서는 연장축의 상승을 억제시킨다.

탄성부(433)로 스프링 및 고무와 같은 탄성체를 사용한다. 이를 통해 탄성 부(433)에 인가된 힘이 일정 범위 내일 경우에는 탄성부(433)는 힘을 전달하는 역할을 한다. 하지만, 탄성부(433)에 인가된 힘이 일정 범위를 벗어나는 경우에는 탄성부(433)가 그 힘의 적어도 일부를 흡수한다.

즉, 탄성부(433)는 측벽부(420)가 고정되지 않은 경우에는 하우징(431)에 접속된 승강 수단(700)의 상승력을 연장축(432)을 통해 측벽부(420)에 전달한다. 이대, 탄성부(433)는 그 형상이 변화되지 않는다. 하지만, 측벽부(420)가 고정되는 경우, 즉 외부로 부터 고정력을 인가받은 경우에는 탄성부(433)는 하우징(431)에 접속된 승강 수단(700)의 상승력을 흡수하게 된다. 이때, 탄성부(433)는 그 형상이 변화된다.

이와 같이 본 실시예의 간격 조절부(430)는 승강 수단(700)에 접속되어 있기 때문에 승강 수단(700)의 승하강에 따라 측벽부(420)와 기판 지지부(410)를 승하강 시킨다. 이뿐만 아니라, 간격 조절부(430)는 이동 수단(433)을 두어 측벽부(420)와 기판 지지부(410)가 고정된 경우 승강 수단(700)이 승강하더라도 측벽부(420)와 기판 지지부(410)가 승강하지 않도록 할 수 있다.

이를 통해 기판(10)을 지지하는 가스 흐름 제어부(400)와 세정 가스 분사부(300)가 단일의 승강 수단(700)에 접속되어 있더라도, 기판(10)과 세정 가스 분사부(300) 사이의 이격 거리를 자유롭게 제어할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 기판(10)을 지지하는 가스 흐름 제어부(400)를 승하강시켜 기판(10)과 그 상면에 위치한 차폐부(200) 간의 이격 거리를 조절할 수 있다.

상기 차폐부(200)는 적어도 기판(10) 상면의 일부 영역에 인접 배치되어 기판(10) 상면 일부 영역에서의 플라즈마 발생을 차폐하여 기판(10)의 상면 일부 영역에서의 기판(10)의 식각을 방지한다. 바람직하게는 기판(10)의 에지 영역을 제외한 영역을 차폐한다. 여기서, 기판(10)의 에지 영역은 소정의 막 패턴이 형성되지 않는 기판 가장자리의 더미 영역을 지칭한다. 따라서, 차폐부(200)는 기판(10)의 형상과 유사한 형상으로 제작된다.

본 실시예의 차폐부(200)는 원형 판 형상으로 제작된다. 차폐부(200)는 기판(10)의 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 이를 통해 차폐부(200)에 의해 기판(10) 상측의 에지 영역을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 차폐부(200)의 직경은 기판 지지부(400)의 직경과 유사하거나 이보다 더 큰 것이 효과적이다. 이는 기판(10)의 하측 영역에는 반도체 소자나 박막이 형성되지 않고, 상측 영역에만 반도체 소자가 형성되기 때문이다. 상기의 차폐부(200)에 의해 노출되는 기판 에지 영역은 기판(10) 끝단을 기준으로 0.1 내지 5mm 인 것이 바람직하다.

차폐부(200)는 별도의 결합 부재(예를 들어, 볼트, 나사 등)를 통해 챔버(100)의 상측 영역에 체결되는 것이 효과적이다.

그리고, 차폐부(200)의 내측 중심 영역에서 중심 가스가 분사되어 가스 흐름 제어부(400)에 의해 기판(10)의 상측 방향으로 그 흐름이 유도된 세정 가스가 차폐부(200) 하측의 기판 중심 영역(즉, 차폐부(200)와 기판(10) 사이 영역)으로 침투하는 것을 방지할 수도 있다.

이를 위해 차폐부(200)는 중심 몸체(210)와, 중심 몸체(210)의 하측 바닥면 에 마련된 오목홈부(220)와, 상기 오목홈부(220)에 장착된 중심 가스 분사판(230)을 구비한다. 여기서, 오목홈부(220)와 중심 가스 판(230) 사이에는 소정의 이격 공간 즉, 중심 가스 분사 공간이 형성되고, 이 공간을 통해 중심 가스가 분사된다.

이때, 본 실시예의 기판 처리 장치는 챔버(100)와 차폐부(200)의 중심 몸체(210)를 관통하여 상기 오목홈부(220)와 중심 가스 분사판(230) 사이의 이격 공간 즉, 중심 가스 분사 공간에 중심 가스를 분사하는 중심 가스 공급부(800)를 더 구비한다. 중심 가스 공급부(800)는 중심 가스 저장부(820)와, 차폐부(200)의 오목홈부(220) 영역에 중심 가스를 공급하는 중심 가스 분사 유로(810)를 구비한다.

이때, 중심 가스로 비활성 가스를 사용한다. 이와 같이 중심 가스를 기판(10)의 상면과 차페부(200) 사이 영역으로 분사하여 기판(10)의 상면으로 유도된 세정 가스가 기판 상면의 중심 영역으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 본 실시예에서는 기판(10)과 차폐부(200) 사이의 간격을 소정 범위 내에서 일정하게 제어하는 것이 매우 중요하다. 이는 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기판(10)의 상면 영역에 플라즈마가 발생되기 때문이다.

즉, 기판(10)과 차폐부(200) 간의 이격 거리를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 이격 거리를 0.01 내지 0.3mm 범위 내로 조절하는 것이 중요하다. 상기 범위 보다 그 이격 거리가 짧을 경우에는 차폐부(200)에 의해 기판(10) 상면 중심 영역에 마련된 반도체 패턴이 손상을 받게 되는 문제가 발생하고, 상기 범위보다 클 경우에는 플라즈마가 발생하거나, 플라즈마화된 세정 가스가 상기 기판(10)과 차폐부(200) 사이 공간으로 침투하는 문제가 발생한다.

여기서, 차폐부(200)는 고정되어 있고, 기판(10)은 가스 흐름 제어부(400)의 기판 지지부(410)에 안치되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는 승강 수단(700)에 의해 가스 흐름 제어부(400)가 승하강한다. 이에 따라 기판 지지부(410)에 지지된 기판(10)도 승하강하게 되어 기판(10)과 차폐부(200) 간의 간격을 조절할 수 있게 된다.

그리고, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 상부벽에 기판(10)과 차폐부(200) 간의 높이 조절을 위한 높이 조절부(102)가 마련된다. 상기 높이 조절부(102)는 챔버(100)의 상부벽에서 하측 방향으로 돌출된 핀 형상으로 제작된다. 그리고, 높이 조절부(102)는 가스 흐름 제어부(400)의 상측 영역에 위치하여 가스 흐름 제어부(400)가 일정 높이 이상 상승하는 것을 억제한다. 이를 통해 기판(10)이 승강 수단(700)에 의해 계속 적으로 상승하는 것을 막을 수 있다. 즉, 기판(10)이 일정 높이 이상 상승하는 것을 막을 수 있다. 따라서, 상기 높이 조절부(102)에 의해 기판(10)과 차폐부(200) 간의 이격 거리를 조절할 수 있게 된다. 즉, 높이 조절부(102)에 의해 상기 기판(10)과 차폐부(200)의 이격 거리를 앞서 언급한 범위 내에서 조절할 수 있게 된다.

이때, 높이 조절부(102)는 가스 흐름 제어부(400)의 측벽부(420) 상측에 위치한다. 승강 수단(700)에 의해 가스 흐름 제어부(400)가 상승하다가 가스 흐름 제어부(400)의 측벽부(420)가 높이 조절부(102)에 접속되게 되면 가스 흐름 제어부(400)는 더 이상 상승하지 못하고 멈추게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 챔버(10)의 상측면에서 하측으로 돌출된 높이 조절부(102)의 돌출 길이와 가스 흐 름 제어부(400)의 측벽부(420) 중 기판 지지부(410) 상측으로 돌출된 유도측벽(422)의 돌출 길이를 조절하여 기판(10)과 차폐부(200) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 본 실시예에서는 세정 가스 분사부(300)와 기판(10)의 배면 사이 영역에 플라즈마를 발생시켜 세정 가스를 활성화시켜 세정 효율을 증대시킬 수 있다. 이를 위해 다양한 형태의 플라즈마 발생 장치(600)가 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 세정 가스 분사부(300)와 차폐부(200)를 두 전극으로 사용하여 플라즈마를 발생시키는 용량성 결합 플라즈마 방식을 통해 플라즈마를 생성하는 것이 효과적이다.

이를 위해 플라즈마 발생 장치(600)는 세정 가스 분사부(300)에 고주파의 플라즈마 전원을 제공하는 플라즈마 전원 공급부를 구비한다. 이때, 상기 세정 가스 분사부(300)의 분사 몸체(310) 모두가 전극으로 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 상기 세정 가스 분사부(300) 내에 별도의 플라즈마 전극판이 마련될 수 있다. 이때, 상기 플라즈마 전극판은 분사 몸체(310) 내에 위치할 수도 있고, 분사 몸체(310)의 상측 표면에 위치할 수도 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 안테나를 이용한 유도결합 플라즈마 방식을 통해 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

그리고, 상기 플라즈마 발생 장치(600)는 상기 차폐부(200)에 바이어스 전압을 제공하는 바이어스 전압 공급부를 더 구비할 수도 있다.

이와 같이 플라즈마 발생 장치(600)를 통해 기판(10)과 세정 가스 분사 부(300) 사이 공간에 플라즈마를 발생시킨다. 그리고, 세정 가스 분사부(300)를 통해 분사된 세정 가스를 플라즈마를 이용하여 활성화시킨다.

이와 같이 활성화된 세정 가스는 기판(10)의 배면으로 이동하여 기판(10) 배면 상의 박막 및 파티클과 같은 불순물을 제거한다. 그리고, 활성화된 세정 가스는 가스 흐름 제어부(400)에 의해 기판(10)의 가장자리(에지)의 측면 상측 영역으로 이동한다. 이때, 기판 측면 상측 영역으로 이동한 세정 가스에 의해 노출된 기판(10) 상면 가장자리 영역의 박막 및 파티클을 제거한다. 그리고, 활성화된 세정 가스는 가스 흐름 제어부(400)의 측벽부(420)와 챔버(100)의 상측벽 사이 공간을 따라 이동하고, 가스 르름 제어부(400)의 외측을 따라 하강한다. 그리고, 챔버(100) 하측에 마련된 배기부(500)에 의해 외부로 배기된다.

이와 같이 본 실시예에서는 가스 흐름 제어부(400)를 두어 활성화된 세정 가스의 세정 효율을 상승시킬 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도.

도 2는 일 실시예에 따른 가스 흐름 제어부의 일부 사시도.

도 3은 일 실시예에 따른 가스 흐름 제어부의 평면도.

도 4는 일 실시예에 따른 가스 흐름 제어부의 단면도.

도 5 및 도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 가스 흐름 제어부의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 챔버 200 : 차폐부

300 : 가스 분사부 400 : 가스 흐름 제어부

410 : 기판 지지부 420 : 측벽부

430 : 간격 조절부 500 : 배기부

600 : 플라즈마 발생 장치 700 : 승강 수단

800 : 중심 가스 분사부

Claims (10)

1. 처리 공간을 갖는 챔버;

   처리 가스를 분사하는 처리 가스 분사부; 및

   상기 처리 가스 분사부 상측 영역에 기판을 배치시키는 기판 지지부를 구비하고 적어도 상기 기판과 상기 처리 가스 분사부의 사이 공간의 측면을 감싸는 가스 흐름 제어부를 포함하고,

   상기 가스 흐름 제어부는 내측 영역에 상기 기판 지지부가 마련되고 적어도 상기 기판 지지부와 상기 처리 가스 분사부 사이의 측면 영역을 차폐하는 측벽부를 포함하며,

   상기 측벽부는 상기 기판 지지부와 상기 처리 가스 분사부 사이의 측면 영역을 차폐하는 링 형상의 차폐측벽과, 상기 차폐측벽 상측으로 돌출된 유도측벽과, 상기 차폐측벽의 하측에서 외측면 방향으로 돌출된 접속판을 구비하는 기판 처리 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 유도측벽의 내측면이 상기 차폐측벽의 내측면 보다 내측 방향으로 더 돌출된 기판 처리 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판 지지부는 상기 측벽부의 내측 방향으로 돌출된 복수의 핀 형상으로 제작되고, 상기 기판이 접속되는 상기 기판 지지부 영역에 단턱이 형성된 기판 처리 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판 지지부는 상기 기판이 접속되는 상기 기판 지지부 영역에 상기 기판 방향으로 돌출된 돌기부를 포함하는 기판 처리 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 측벽부를 승하강시켜 상기 기판과 상기 처리 가스 분사부 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 처리 가스 분사부와 상기 가스 흐름 제어부를 승하강 시키는 승강 수단을 더 포함하고,

   상기 간격 조절부는 상기 승강 수단에 접속되고 내부 공간을 갖는 하우징과, 상기 측벽부에 접속되어 상기 하우징의 내부 공간으로 연장된 연장축과,

   상기 하우징의 내부 공간에 마련되어 외부 힘에 따라 상기 연장축을 상하로 이동시키는 탄성부를 포함하는 기판 처리 장치.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 챔버의 상측 영역에 마련되어 상기 기판의 상면을 보호하는 차폐부와,

   상기 기판과 상기 처리 가스 분사부 사이 공간에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치와,

   상기 챔버 하측에 마련된 배기부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 챔버 상측 영역에 위치하고 상기 가스 흐름 제어부의 측벽부의 상승을 차단하여 상기 기판과 상기 차폐부 사이의 이격 간격을 조절하는 높이 조절부를 포함하는 기판 처리 장치.

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