KR101362813B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버 내에 다수의 전극과 기판 지지대를 다층으로 구성하여 다수의 기판을 동시에 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 챔버와; 상기 챔버 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극과; 상기 각각의 제1전극과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극과; 서로 대향되는 상기 제1전극 및 제2전극 사이에 기판을 지지하도록 배치되는 다수의 기판 지지대를 포함하여, 한 번의 공정으로 다수의 기판 배면을 식각시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 기판의 처리 능력을 향상시킬 수 있다.

식각, 기판 배면, 플라즈마 처리, 다층

Description

플라즈마 처리 장치{Apparatus for plasma treatment}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내에 다수의 전극과 기판 지지대를 다층으로 구성하여 다수의 기판을 동시에 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 소자 및 평판 표시 장치는 기판 상에 다수의 박막 증착과 식각을 통해 형성된다. 즉, 기판의 소정 영역 주로 중심부에 박막을 증착하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 기판 중심부의 박막 중 일부를 제거하여 소정의 박막 패턴을 갖는 소자를 제조하게 된다.

하지만, 박막의 증착 시에는 기판의 전면에 박막을 형성하고, 식각 시에는 기판 중심부의 박막을 식각 타겟으로 하기 때문에 기판 가장자리에는 박막이 제거되지 않은 상태로 잔류하게 되고, 식각 공정 진행 시 기판 가장자리에 파티클이 퇴적되는 현상이 발생한다. 이와 더불어, 통상적으로 기판을 지지하는 기판 지지대에는 정전력 또는 진공력에 의해 기판을 안착시키기 때문에 상기 기판과 기판 지지대 사이의 계면은 소정 거리 이격되어 틈이 발생되고, 이에 의해 기판의 배면 전체에도 파티클 및 박막이 퇴적된다.

따라서, 상기 기판에 존재하는 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하지 않은 상태에서 계속적인 공정이 진행될 경우 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생된다.

통상적으로, 상기와 같은 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하기 위한 방법으로는 용제나 린스에 침적하여 표면의 파티클을 제거하는 습식 식각과, 플라즈마로 표면을 식각하여 제거하는 건식 세정이 알려져 있다.

습식 식각은 기판의 표면에 도포되는 파티클을 제거하는데 효과적으로 활용되고 있으나 공정 관리가 어려워 기판 배면만을 국부적으로 제거하기에는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 막대한 화공 약품 사용으로 인한 비용 증가 문제, 폐수 처리 문제 등의 환경 문제를 유발시키는 원인이 되고 장시간의 처리를 요하며 장비 크기가 대형화되어야 한다는 문제점이 있다. 반면, 건식 식각은 플라즈마를 이용하여 기판 및 배면의 박막 또는 파티클을 제거하는 방식으로 상술한 습식 식각의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 최근에는 이러한 기판 배면을 식각하기 위한 건식 식각 장치가 제안되어 사용되고 있다. 하지만, 통상적으로 하나의 챔버 내에 하나의 기판을 인입하여 처리하는 건식 식각 장치들이 사용되고 있으며, 이에 따라 기판 처리 능력에 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 챔버에 다수의 기판을 인입하여 층상으로 안착시키고, 한 번의 공정으로 다수의 기판의 배면을 식각시켜 기판 처리 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버와; 상기 챔버 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극과; 상기 각각의 제1전극과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극과; 상기 제1전극 및 제2전극 사이에 기판을 지지하도록 배치되는 다수의 기판 지지대를 포함한다.

상기 다수의 제1전극은 각각을 일체로 고정하는 제1지지프레임에 지지되어 일체로 승하강하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1지지프레임에는 상기 제1전극과 제2전극과의 상호 이격 조정을 가변할 수 있는 구동수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 제2전극은 각각을 일체로 고정하는 제2지지프레임에 지지되어 일체로 승하강하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2지지프레임에는 상기 제1전극과 제2전극과의 상호 이격 조정을 가변할 수 있는 구동수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 기판 지지대는 각각 대응되는 제1전극 또는 제1지지프레임에 일체로 구 성되는 것을 특징으로 하고, 더욱 상세하게는 상기 기판 지지대는 상기 제1전극 또는 제1지지프레임에서 하방으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암의 단부에 구비되어 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하거나, 상기 기판 지지대는 상기 제1전극의 상면에서 상방으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암의 단부에 구비되어 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 안착부는 상기 지지암에서 절곡되는 플레이트 형상으로 그 상면에 기판 배면의 외연부가 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판 지지대는 상기 제1지지프레임의 측벽에서 상기 제1전극과 제2전극 사이로 연장되어 돌출되는 플레이트 형상의 안착부를 포함하고, 상기 안착부의 상면에 기판 배면의 외연부가 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기 챔버의 측벽에서는 기판 방향으로 반응가스가 분사되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 제1전극에는 기판의 배면과 대면되는 면에 반응가스가 분사되는 분사공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 제2전극에는 기판의 전면과 대면되는 면에 비반응가스가 분사되는 분사공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상기 제2전극은 접지연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 하나의 챔버 내에서 플라즈마가 형성되는 공간이 다층으 로 형성되게 하고, 각각의 공간에 기판을 안착시킴에 따라 한 번의 공정으로 다수의 기판 배면을 식각시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 기판의 처리 능력을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 요부 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버(10)와; 상기 챔버(10) 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극(20)과; 상기 각각의 제1전극(20)과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극(30)과; 서로 대향되는 상기 제1전극(20) 및 제2전극(30) 사이에 배치되어 기판(1)을 지지하는 다수의 기판 지지대(40)를 포함한다.

제1실시예에서 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판(1)의 배면 상에 퇴적된 박막 및 파티클 을 식각하는 식각 장치이다.

챔버(10)는 적어도 하나 이상의 게이트 밸브(미도시) 등과 같은 개폐수단을 통하여 외부와 연결되며, 클러스터 시스템 또는 인라인 시스템과 같은 다수의 챔버로 구성되는 시스템에 적용되는 챔버일 수도 있다. 또한, 챔버(10)에는 별도의 진공 배기계가 연결되어 그 내부를 진공 상태로 조성할 수 있다. 그리고, 챔버(10)는 접지 연결되어 챔버(10)를 통하여 전류가 흐리지 않도록 구성된다.

챔버(10)는 그 측벽으로부터 중심 방향으로 반응가스를 분사하도록 구성된다. 예를 들어 챔버(10)의 측벽 내부에는 반응가스가 공급되는 가스공급관(11)이 내설되고, 가스공급관(11)에서 분기되는 다수의 가스 분사공(미도시)이 챔버(10)의 측벽 내측으로 형성되어 가스 분사공에서 분사되는 반응가스가 챔버의 중심을 향하도록 구성된다. 물론 이에 한정되지 않고, 챔버(10) 측벽의 내주연으로 가스공급관이 구비되고, 상기 가스공급관에 연결된 적어도 하나 이상의 분사기가 구비되며, 분사기의 분사방향이 챔버(10)의 측벽에서 챔버(10)의 중심을 향하도록 구성할 수 있다.

챔버(10)의 내부에는 제1전극(20) 및 제2전극(30)이 각각 다수개가 구비되어 다층으로 형성되고, 서로 대응되는 제1전극(20) 및 제2전극(30)이 대향하도록 배치된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예에서 다수의 제1전극(20)은 일정한 간격으로 이격되어 서로 평행하게 배치된다.

상기 제1전극(20)은 기판(1)과 대응되는 형상으로 제조되는 것이 바람직하지 만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 제1전극(20)의 내부에는 챔버(10) 외부에 구성된 냉각수 순환수단과 연결된 냉각 유로가 구비될 수 있다. 그리고, 제1전극(20)에 연결된 전원은 13.56 MHz의 정수배의 주파수를 가지는 고주파 전력일 수 있으며, 목적하는 공정 또는 장치 등에 따라 여타의 전원이 사용될 수도 있다. 이때, 제1전극(20)과 연결된 고주파 전원의 구성은 정합기를 포함한다.

다층으로 구비되는 다수의 제1전극(20)은 각각의 양 측부를 한 쌍의 제1지지프레임(50)이 각각 일체로 지지한다. 이때 상기 제1지지프레임(50)은 상기 제2전극(30)이 제1전극(20) 사이에 배치되거나, 기판(1)이 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이로 인입 및 인출될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 바(bar)형으로 구성되는 것이 바람직하다. 물론 제1지지프레임(50)의 형상은 이에 한정되지 않고, 제2전극(30)이 배치되고, 기판(1)의 인입 및 인출이 보장되는 공간을 확보한다면 어떠하여도 무방하다.

그리고, 도 2에서와 같이 제1지지프레임(50)의 상단은 서로 일체로 연결되고, 그 연결부위(50a)에는 후술되는 기판 지지대(40)가 그 하면에서 하방으로 구비된다. 본 실시예에서는 상기 연결부위(50a)를 직사각형 형상으로 제시하였지만, 제1전극(20)과 유사한 형상으로 제작될 수도 있다. 이러한 연결부위(50a)의 형상은 제시된 형상에 한정되지 않고 기판 지지대(40)를 지지할 수 있는 형상이면 어떠하여도 무방하다. 상기 제1지지프레임(50)은 챔버(10)의 외부에 별도로 구성된 구동수단(51)에 의하여 승하강 운동 가능하도록 구성되어, 제1전극(20)을 일체로 승하강 시킨다.

상기 구동수단(51)에 의해 승하강 운동 가능한 제1지지프레임(50)은 챔버(10)와의 연결부위에서 진공 기밀을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하고, 예를 들어 챔버(10) 외부에 노출된 제1지지프레임(50)이 신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.

제2전극(30)은 상기 제1전극(20)과 대응되는 개수를 갖고, 서로 일정한 간격으로 이격되어 평행하게 배치된다. 바람직하게는 상기 제1전극(20)과의 사이에 플라즈마를 형성하기 위하여 서로 대응되는 제1전극(20)과 대향하여 서로 평행하게 배치된다.

그리고, 상기 제2전극(30)은 다층으로 배치되는 제1전극(20) 사이에 배치되기 위하여 상기 제1전극(20)의 크기보다는 작게 형성되는 것이 바람직하고, 제2전극(30)은 접지 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2전극(30)에는 제1전극(20)과 마찬가지로 각각의 제2전극(30)을 일체로 지지하는 제2지지프레임(60)이 구비된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제2지지프레임(60)은 제2전극(30)과 제1전극(20)의 크기 차이를 보상하기 위하여 각각의 제2전극(30) 일 측부에서 연장되어 구비된다. 예를 들어 본 실시예에서는 각각의 제2전극(30) 일 측부에서 제2전극(30)과 평행하게 소정 길이만큼 연장되고, 그와 수직방향으로 절곡되어 연장됨에 따라 챔버(10)의 외부에 별도로 구성된 구동수단(61)에 연결되고, 구동수단(61)의 구동에 의해 제2전극(30)을 일체로 승하강 시킨다.

상기 구동수단(61)에 의해 승하강 운동 가능한 제2지지프레임(60)은 챔버(10)의 연결부위에서 진공 기밀을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하고, 예를 들어 챔버(10) 외부에 노출된 제2지지프레임(60)이신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)이 챔버(10)의 하면을 통하여 외부로 노출되고, 각각의 구동수단(51,61)이 챔버(10)의 하측에 구비되어 상기 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)에 연결되는 것을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)은 챔버의 상면, 하면 또는 측벽 중 어느 곳을 통해서라도 외부로 노출되어 구동수단(51,61)에 연결될 수 있다. 이렇게 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)이 각각 구동수단(51,61)에 연결되어 승하강 운동됨에 따라 서로 간의 간격을 조정한다.

그리고, 서로 대향되는 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에는 기판(1)을 지지하는 수단인 기판 지지대(40)가 구비된다.

상기 기판 지지대(40)는 상기 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에 생성되는 플라즈마에 기판(1)의 배면을 노출시킬 수 있다면 어떠한 방식으로 구비되어도 무방하다. 예를 들어 본 실시예에서는 도면에 도시된 바와 같이 각각의 제1전극(20) 및 제1지지프레임(50)의 연결부위(50a)의 하면에서 하방으로 연장되는 다수의 지지암(41)과, 상기 지지암(41)의 단부에 구비되어 기판(1) 외주연의 배면을 지지하는 안착부(43)로 구성된다.

상기 지지암(41)은 상기 제1전극(20) 및 제1지지프레임(50)의 연결부위(50a) 하면의 외주부에서 하방으로 돌출되어 구성되고, 한 쌍이 서로 대향되도록 구비되 며, 그 하단부에 안착부(43)가 절곡되어 구성된다.

그래서, 상기 한 쌍의 지지암(41) 사이로 기판(1)이 인입 및 인출되는 것이 바람직하다. 이러한 지지암(41)의 개수는 이에 한정되지 않고, 지지암(41) 사이로 기판(1)이 인입 및 인출되는 공간을 확보하고, 기판(1)을 안전하게 지지할 수 있다면 어떠하여도 무방하다.

상기 안착부(43)는 상기 지지암(41)에서 절곡되는 플레이트 형상으로 그 상면에는 기판(1) 배면의 외연부가 안착되는 안착홈(43a)이 형성될 수 있다. 상기 안착홈(43a)은 기판(1)의 외주연부 형상에 대응되는 형상을 갖는 것이 바람직하고, 기판(1)의 배면이 플라즈마에 최대한 많이 노출되게 하기 위하여 안착홈(43a)의 면적은 기판(1)을 안정적으로 지지할 수 있는 한도에서 최대한 좁게 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 안착홈(43a)에는 기판(1)과의 접촉 면적을 최대한 적게 하기 위하여 핀과 같은 돌출부위를 가질 수 있다.

그리고, 상기 안착부(43)의 설치 위치는 상기 안착홈(43a)에 안착되는 기판(1)의 배면과 상기 제1전극(20)의 상면과의 간격이 적어도 1mm를 초과하여 수 mm를 유지하도록 함에 따라 플라즈마가 생성될 수 있을 만큼의 간격으로 유지되는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 지지암(41)의 길이, 안착부(43)의 두께 및 안착홈(43a)의 깊이 등이 결정되어야 한다.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 제2실시예 내지 제4실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

아래에서 제시하는 도 3a 내지 3c에 도시되는 플라즈마 처리 장치는 모두 제 1실시예와 마찬가지로 챔버(10), 제1전극(20), 제2전극(30) 및 기판 지지대(40)를 포함한다.

도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 제1실시예에서 챔버(10)의 측벽에서 반응가스가 공급되는 것과는 달리, 제1전극(20)에서 플라즈마를 생성시키기 위한 반응가스를 직접 분사한다. 따라서, 플라즈마의 생성을 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 이때 챔버(10)의 측벽에서는 반응가스를 동시에 공급할 수 있도록 하여도 무방하나, 장치 구성상의 곤란함, 반응가스의 절약 및 미반응 가스의 배기문제 등을 고려하여 제1실시예에서 챔버(10)의 측벽에 구비되었던 가스공급관(11) 및 가스 분사공과 같은 구성은 생략되는 것이 바람직하다.

상기 제1전극(20)의 상면에는 분사공(21)이 형성되고, 상기 분사공(21)은 챔버(10) 외부로부터 반응가스가 공급되는 가스공급관(23)과 연통구성된다.

상기 분사공(21)은 균일한 반응가스의 분사를 위하여 제1전극(20) 상면에 균일하게 골고루 분포되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 가스공급관(23)은 제1지지프레임(50)에 내설되거나, 부착되어 구비될 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기판(1)의 앞면에 플라즈마가 생성되는 것을 효과적으로 억제하기 위하여 기판의 전면으로 비반응 가스를 공급하는 방식을 제시한 것으로서, 제2전극(30)의 하면에 비반응성 가스가 분사되는 분사공(31)이 형성되고, 분사공(31)은 챔버(10) 외부로부터 비반응성 가스가 공급되도록 가스공급관(33)과 연통구성된다.

상기 분사공(31)은 균일한 비반응가스의 분사를 위하여 제2전극(30) 하면에 균일하게 골고루 분포되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 가스공급관(33)은 제2지지프레임(60)에 내설되거나, 부착되어 구비될 수 있다.

또한, 제3실시예에서는 제1실시예에서 제시된 제1전극(20) 및 제2전극(30)의 승하강 방식을 다르게 하는 실시예를 보여준다.

제1실시예에서는 제1전극(20)을 일체로 지지하는 제1지지프레임(50) 및 제2전극(30)을 일체로 지지하는 제2지지프레임(60)이 챔버(10)의 하면을 통하여 외부로 노출되는 것을 제시하였지만, 본 실시예에서는 제1지지프레임(50) 또는 제2지지프레임(60)을 챔버(10)의 상부로 노출시켜 구동수단(51,61)에 연결시킬 수 있음을 보여준다. 도면에 도시된 바와 같이 제1지지프레임(50)은 챔버(10)의 하측을 통하여 구동수단(51)에 연결되고, 제2지지프레임(60)은 챔버(10)의 상측을 통하여 구동수단(61)에 연결될 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 장치의 구성 여건에 따라 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)을 챔버(10)의 상면, 하면 또는 측벽 중 선택되는 어느 곳으로 노출시켜도 무방하다.

도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기판(1)을 지지하는 기판 지지대(40)의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 제1실시예에서 기판 지지대(40)가 제1전극(20)의 하면에 구비되는 것과 달리, 기판 지지대(40)를 제1전극(20)의 상면에 구비한다.

따라서, 상기 기판 지지대(40)는 제1전극(20)의 상면에서 상방으로 연장되는 다수의 지지암(41)과, 상기 지지암(41)의 단부에 구비되어 기판(1) 외주연의 배면 을 지지하는 안착부(43)로 구성될 수 있다. 이때 상기 지지암(41) 및 안착부(43)는 전술된 제1실시예의 그것과 동일한 구조 및 기능을 한다. 다만, 전술된 제1실시예에서의 지지암(41)이 제1전극(20)의 하면에서 하방으로 연장되어 구성되는 반면에, 본 실시예에서는 제1전극(20)의 상면에서 상방으로 연장된다.

상기 제1실시예에서는 기판 지지대(40)를 제1전극(20) 및 제1지지프레임(50)의 하면에 형성하고, 제4실시예에서는 기판 지지대(40)를 제1전극(20)의 상면에 구비하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 기판 지지대(40)는 제1지지프레임(50)의 측벽에서 상기 제1전극(20) 및 제2전극(30) 사이로 평행하게 연장되서 돌출되는 플레이트 형상의 안착부를 포함할 수 있다.

상기 제1실시예 내지 제4실시예에서 제시한 각각의 구성은 각 실시예에 한정되지 않고, 다른 실시예에 적용되어 각각의 방식들이 서로 다른 실시예에 적용되도록 변경되어 사용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이 기판(1)은 챔버(10)에 별도로 구비된 게이트 밸브를 통하여 인입되며, 기판 지지대(40)의 안착부(43) 상에 안착된다. 이때 기판(1)의 외연부 배면이 안착부(43)의 안착홈(43a)에 안착된다. 기판 지지대(40) 상에 안 착된 기판(1)은 그 전면이 제2전극(30)의 하면을 향하고, 그 배면이 제1전극(20)의 상면을 향하도록 배치된다. 이때 제1전극(20) 및 제2전극(30)은 다층으로 구비되고, 서로 대향되는 전극(20,30) 사이에 기판 지지대(40)가 다수개 구비됨에 따라 기판(1)을 챔버(10) 내에 다수개가 인입시키고 각각의 기판 지지대(40)에 안착시킨다.

이렇게 다수의 기판(1)이 각각의 기판 지지대(40)에 안착되면, 챔버(10)를 밀폐시키고, 내부 분위기를 진공상태로 만든다.

그런 다음, 도 4b와 같이 제1지지프레임(50)과 연결된 구동수단(51)을 구동하여 제1지지프레임(50)을 승강시킨다. 그러면, 제1지지프레임(50)에 일체로 구비된 제1전극(20)이 일체로 승강되고, 이에 따라 제1지지프레임(50)의 상단 연결부위(50a) 및 제1전극(20)에 일체로 구비된 기판 지지대(40)가 승강된다. 그래서, 기판 지지대(40)에 안착된 기판(1)을 제2전극(30)에 접근시킨다. 이때 상기 제2전극(30)의 하면과 기판(1)의 전면 사이 간격(d)는 거의 닿기 직전까지 근접시키며, 예를 들어 그 사이 간격(d)이 약 0.35mm 정도가 되도록 한다.

도 4b에서는 제1지지프레임(50)을 승강시켜 제2전극(30)과 기판(1) 사이의 간격을 조절하였지만, 이에 한정되지 않고, 전술된 다양한 실시예에서 제시한 것과 같이 제2지지프레임(60)을 승강시키거나, 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)을 동시에 승하강시켜서 제2전극(30)과 기판(1) 사이의 간격을 조절할 수 있다.

이후, 도 4c와 같이 챔버(10)의 측벽을 통하여 기판(1) 방향으로 반응가스를 분사하여 반응가스가 기판(1)의 배면과 제1전극(20)의 상면 사이에 분포하도록 한 다. 이때 반응가스의 분사는 챔버(10)의 측벽을 통하여 기판(1) 방향으로 분사하는 것에 한정되지 않고, 기판(1)의 배면과 제1전극(20)의 상면 사이 반응 가스가 분포할 수 있도록 한다면 어떠하여도 무방하며, 전술된 제2실시예에서 제시하였듯이 제1전극(20)의 상면을 통하여 기판(1)의 배면 방향으로 반응가스를 분사할 수 있다.

이렇게 반응가스가 제1전극(20)의 상면과 기판(1)의 배면에 분포되면, 제1전극(20)에 고주파 전원을 인가한다. 그러면 접지된 제2전극(30)과 고주판 전원이 인가된 제1전극(20)의 구성으로 인하여, 제1전극(20)은 캐소드의 역할을 하게 되고, 제2전극(30)은 애노드의 역할을 하게 되며, 캐소드 및 애노드 사이의 반응가스에 13.56 ㎒ 또는 13.56 ㎒의 정수배의 교번 진동을 부여하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때 제2전극(30)과 기판(1)은 상당히 근접하여 그 사이에는 플라즈마의 생성이 억제되고, 제1전극(20)과 기판(1)의 배면 사이에만 플라즈마가 생성된다.

따라서, 기판(1)의 전면은 플라즈마 생성이 억제되어 식각 공정이 이루어지지 않고, 기판(1)의 배면에서는 플라즈마 내의 반응가스 라디칼이 기판(1) 배면에 퇴적된 박막 또는 파티클 등과 반응하여 이들을 기판(1) 배면으로부터 탈리시킴으로써 식각 공정이 수행된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이다.

도 5에서와 같이 제2전극(30)의 하면과 기판(1)의 전면을 근접시키는 과정에 그 사이 간격(d)을 0.1 ~ 0.7mm로 유지시키고, 제2전극(30)의 하면에 형성된 분사공(31)을 통하여 기판(1)의 전면방향으로 비반응가스를 분사하여 제2전극(30)의 하 면과 기판(1)의 전면 사이에 비반응 가스를 유입시킴에 따라 그 사이에서 플라즈마 생성되는 것을 억제시킬 수 있다. 따라서, 기판(1)의 전면은 플라즈마 생성이 억제되어 식각 공정이 이루어지지 않고, 기판(1)의 배면에서는 반응가스 플라즈마가 생성되어 식각 공정이 수행된다.

도 4c 및 도 5와 같이 식각 공정이 진행되고, 그 과정이 완료되면 제1전극(20)에 공급되던 전력 공급을 중단하고 반응가스 및 비반응가스의 공급을 차단하며, 진공 배기를 통하여 식각 부산물을 챔버(10) 내에서 제거한다. 이때의 식각 부산물은 플라즈마의 라디칼과 반응한 기체형태이므로 진공 배기에 의해 충분히 제거 가능하다.

식각 부산물의 제거가 이루어지면 구동수단(51)을 통하여 제1지지프레임(50)을 하강시켜 기판(1)을 인출시키기 위한 위치로 이동시킨다.

이후 진공을 파기하고 게이트밸브를 개봉하여 기판(1)을 챔버(10) 외부로 인출함으로써 식각 공정이 완료된다.

본 발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 요부 사시도이며,

도 3a 내지 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이며,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이다.

<도면의 주요 부부에 대한 부호의 설명>

1: 기판 10: 챔버

20: 제1전극 30: 제2전극

40: 기판 지지대 41: 지지암

43: 안착부 50: 제1지지프레임

60: 제2지지프레임 21,31: 분사공

11,23,33: 가스 공급관 51,61: 구동수단

Claims (15)

1. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극과;

   상기 각각의 제1전극과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극과;

   상기 제1전극 및 제2전극 사이에 기판을 지지하도록 배치되는 다수의 기판 지지대를 포함하고,

   상기 기판 지지대는 상기 제1전극 또는 상기 제1전극을 지지하는 제1지지프레임에서 하방으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암의 단부에 구비되어 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
2. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극과;

   상기 각각의 제1전극과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극과;

   상기 제1전극 및 제2전극 사이에 기판을 지지하도록 배치되는 다수의 기판 지지대를 포함하고,

   상기 기판 지지대는 상기 제1전극의 상면에서 상방으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암의 단부에 구비되어 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
3. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극과;

   상기 각각의 제1전극과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극과;

   상기 제1전극 및 제2전극 사이에 기판을 지지하도록 배치되는 다수의 기판 지지대를 포함하고,

   상기 기판 지지대는 상기 제1전극을 지지하는 제1지지프레임의 측벽에서 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이로 연장되어 돌출되는 플레이트 형상의 안착부를 포함하고, 상기 안착부의 상면에 기판 배면의 외연부가 지지되는 플라즈마 처리 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 다수의 제1전극은 각각을 일체로 고정하는 제1지지프레임에 지지되어 일체로 승하강하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제1지지프레임에는 상기 제1전극과 제2전극과의 상호 이격 조정을 가변할 수 있는 구동수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 다수의 제2전극은 각각을 일체로 고정하는 제2지지프레임에 지지되어 일체로 승하강하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제2지지프레임에는 상기 제1전극과 제2전극과의 상호 이격 조정을 가변할 수 있는 구동수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
8. 삭제
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 안착부는 상기 지지암에서 절곡되는 플레이트 형상으로 그 상면에 기판 배면의 외연부가 지지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
10. 삭제
11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 챔버의 측벽에서는 기판 방향으로 반응가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
12. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다수의 제1전극에는 기판의 배면과 대면되는 면에 반응가스가 분사되는 분사공이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다수의 제2전극에는 기판의 전면과 대면되는 면에 비반응가스가 분사되는 분사공이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1전극에는 고주파 전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
15. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2전극은 접지연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.

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