KR101390785B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀폐 공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내부의 상부에 배치되며, 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부 및 상하로 이격 형성된 복수의 기판 지지대를 구비하며, 상기 측면 전극부의 내부 공간으로 승강 가능한 기판 적치부를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명은 기판 적치부에 복수의 기판을 서로의 기판 면에 평행하도록 상하로 이격 적치하고, 기판 적치부의 측면에 플라즈마 형성을 위한 전극부를 배치한 다음 기판 적치부의 측면에 플라즈마를 발생시켜 단일 챔버 내의 기판 적치부에 적치된 복수의 기판에 대한 플라즈마 처리를 동시에 수행할 수 있다. 따라서, 복수의 기판에 대한 플라즈마 공정 시간을 현저히 단축할 수 있다.
기판, 웨이퍼, 플라즈마, 동시 처리, 에지 식각

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 기판에 대한 플라즈마 처리를 단일 챔버 내에서 동시에 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
기판 상에 형성되는 반도체 소자는 박막 증착과 식각 공정을 시하여 제작된다. 즉, 증착 공정을 실시하여 기판의 소정 영역에 박막을 형성하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 불필요한 박막의 일부를 제거하여 기판 상에 원하는 소정의 회로 패턴(pattern) 또는 회로 소자를 형성함으로써 제작된다. 이러한 증착 공정 및 식각 공정은 원하는 회로 패턴을 얻을 때까지 수차례 반복되는 것이 일반적이다.
한편, 박막 증착시에는 원하는 기판의 중심 영역 뿐만 아니라 원치 않는 기판의 에지 영역 및 배면 영역에도 박막이 증착될 수 있다. 또한, 박막 식각시에도 식각 장치에 잔류하는 각종 부산물 즉, 파티클(particle)이 기판의 에지 영역 및 배면 영역에 흡착될 수 있다. 이와 더불어, 통상적으로 기판이 안착되는 스테이 지(stage) 상에는 공정 중에 기판이 움직이지 않도록 고정하기 위한 정전척 등이 마련되는데, 상기 기판과 정전척 사이의 계면은 소정 거리 이격되어 틈이 발생되고, 이 틈을 통해 기판의 배면 전체에도 박막 및 파티클이 퇴적될 수 있다. 만일, 기판에 퇴적된 박막 및 파티클을 제거하지 않은 상태에서 계속적인 후속 공정이 진행될 경우 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생될 수 있다. 따라서, 별도의 에지 식각 장치 및 배면 식각 장치를 이용하여 증착 및 식각이 완료된 기판의 에지 영역 또는 배면 영역을 식각하여 불필요한 박막 및 파티클을 제거해주어야 한다. 이뿐만 아니라, 웨어퍼(wafer) 제작시에도 잉곳을 잘라 얇게 만든 다음 기계적 또는 화학적 연마 공정을 통해 소자가 형성되는 일면을 경면 처리한다. 이때, 경면 처리와 함께 웨이퍼의 에지 영역에 대한 연마 처리(또는 표면 처리)를 하게 되는데 이 경우에도 플라즈마 처리가 필요하다.
그러나, 종래에는 단일의 챔버에서 하나의 기판만을 처리할 수 있었기 때문에 복수의 기판에 대한 플라즈마 처리시 공정 시간이 증가하여 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 복수의 기판을 상하로 이격 적치하고, 그 측면에 플라즈마를 형성하여, 단일 침버 내에서 복수의 기판에 대한 플라즈마 처리를 동시에 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 장치는, 밀폐 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내부의 상부에 배치되며, 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부; 및 상하로 이격 형성된 복수의 기판 지지대를 구비하며, 상기 측면 전극부의 내부 공간으로 승강 가능한 기판 적치부; 를 포함한다.
상기 본 발명은 상기 기판 적치부를 승강시키기 위한 승강 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 챔버 내부로 반응 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 측면 전극부는 적어도 하나의 분사구를 구비하는 것이 바람직하고, 상기 분사구는 원형 구조, 타원 구조 및 슬릿 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 측면 전극부는 상기 기판 적치부의 측면을 전체적으로 둘러쌀 수 있는 단일의 측벽 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있는 복수의 측벽으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 단일의 측벽은 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 측벽 하단과 상기 챔버의 내벽 사이의 공간은 밀폐 부재에 의해 밀폐될 수 있다.
상기 기판 적치부는 수평 프레임과, 상기 수평 프레임과 수직하게 결합되는 수직 프레임 및 상기 수직 프레임의 서로 다른 높이에서 수평 방향으로 연장된 복수의 기판 지지대를 포함한다.
상기 복수의 기판 지지대 각각은 알루미늄 금속 또는 아노다이징 처리된 금속으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 기판 지지대 각각은 0.1 내지 0.7 ㎜ 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 기판 지지대 각각은 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부와 상기 수직 프레임을 연결하는 연결부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 지지부의 직경은 기판의 직경보다 작은 것이 바람직하고, 상기 지지부는 그 하면의 일측에서 연장되는 연결부에 의해 상기 수직 프레임과 이격되어 연결되는 것이 바람직하다.
상기 측벽 전극부에는 접지 전원이 인가되고, 상기 기판 적치부에는 고주파 전원이 인가되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명은 상기 챔버 내부의 하부에 설치되어, 상기 기판 적치부가 분리 가능하게 놓여지는 스테이지를 더 포함할 수 있다. 상기 스테이지에는 상기 기판 적치부를 고정하기 위한 고정부 및 상기 기판 적치부에 고주파 전원을 접속시키는 소켓부가 마련되는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 기판 처리 방법은, 복수의 기판 지지대가 구비된 기판 적치부를 마련하는 단계; 상기 복수의 기판 지지대 상에 복수의 기판을 상하로 이격 적층하는 단계; 상기 복수의 기판 측면에 반응 가스를 분사하는 단계; 및 상기 복수의 기판 측면에 플라즈마를 형성하여 기판의 에지 영역을 플라즈마 처리하는 단계; 를 포함한다.
상기 기판의 이격 적층 단계 이전에, 상기 기판 적치부를 챔버 내부로 반입하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기판의 이격 적층 단계 이후에, 상기 기판 적치부를 챔버 내부로 반입하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 기판 적치부에 복수의 기판을 서로의 기판 면에 평행하도록 상하로 이격 적치하고, 기판 적치부의 측면에 플라즈마 형성을 위한 전극부를 배치한 다음 기판 적치부의 측면에 플라즈마를 발생시켜 단일 챔버 내의 기판 적치부에 적치된 복수의 기판에 대한 플라즈마 처리를 동시에 수행할 수 있다. 따라서, 복수의 기판에 대한 플라즈마 공정 시간을 현저히 단축할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 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 제 공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 모식도이고, 도 2는 도 1의 기판 적치부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 소정의 밀폐 공간을 제공하는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내부의 상부에 배치되며 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부(200)와, 상기 측면 전극부(200)의 하부에 배치되고 상하로 이격 형성된 복수의 기판 지지대를 구비하는 기판 적치부(300)와, 상기 기판 적치부(300)를 상기 측면 전극부(200)의 내부 공간으로 진입시키는 승강부(400)를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 챔버(100) 내부로 반응 가스를 공급하는 가스 공급부(150) 및 챔버(100) 내부의 잔류 가스를 배기하는 가스 배기부(140)를 더 포함한다. 여기서, 기판(10)이란 반도체 공정에 이용할 수 있는 모재를 의미하며, 통상의 웨이퍼(wafer) 또는 유리 패널(glass pannel)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 소정 공간을 구비하는 챔버 몸체(110)와, 챔버 몸체(110)를 덮는 챔버 리드(120)를 구비한다. 챔버 몸체는(110)는 상부가 개방된 원통 형상으로 제작된다. 물론, 챔버 몸체(110)의 내부 형상은 기판(10)의 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 챔버 리드(120)는 챔버 몸체(110)의 상부를 덮어주는 역할을 하며, 챔버 몸체(110)의 상부와 기밀하게 접속하여 챔버(100) 내에 기밀한 반응 공간을 형성한다. 그리고, 챔버 리드(120)는 챔버 몸체(110)와 개폐 가능하도 록 설치된다. 이를 통해 챔버(100) 내부에 마련된 반응 공간의 세정 및 소모품의 교환과 같은 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있다.
상기 챔버(100)의 상벽에는 챔버(100) 내부로 반응 가스를 유입하기 위한 유입구(미표시)가 형성된다. 상기 유입구는 챔버(100) 외측에 마련된 유입관(151)의 일측과 연통되고, 상기 유입관(151)의 타측은 챔버 외측에 마련된 가스 공급부(150)와 연결된다. 또한, 상기 챔버(100)의 하벽에는 기판 적치부(300)를 승강시키기 승강 구동축(420)이 관통되는 관통공(미표시)이 형성된다. 또한, 상기 챔버(100)의 일측벽에는 챔버(100) 내부의 잔류 가스를 배기하기 위한 배기구(미표시)가 형성된다. 상기 배기구(미표시)는 챔버 외측에 마련된 배기관(141)의 일측과 연통되고, 상기 배기관(141)의 타측은 챔버 외측에 마련된 가스 배기부(140) 예를 들어, 진공 펌프와 연결된다. 한편, 상기 챔버(100)의 타측벽에는 기판(10)의 반입 및 반출을 위한 게이트(130)가 형성된다. 본 실시예에 따른 챔버(100)는 일측벽에만 게이트(130)가 형성되었지만, 상기 게이트(130)와 대향하는 챔버(100)의 타측벽에도 게이트가 형성될 수 있다. 이때, 하나의 게이트(130)는 처리할 기판(10)을 반입할 때 사용되고, 다른 하나의 게이트는 처리된 기판(10)을 반출할 때 사용되는 것이 바람직하다. 물론, 상기의 유입구, 배기구 및 게이트의 형성 개수 및 형성 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
측면 전극부(200)는 챔버(100) 내부의 상부 영역으로 이동된 기판 적치부(300)의 측면에 배치되는 소정 높이의 측벽(202)으로 구성된다. 상기 측벽(202)은 기판 적치부(300)의 측면을 전체적으로 둘러싸는 단일의 측벽일 수 있고, 기판 적치부(300)의 측면을 부분적으로 둘러싸는 복수의 측벽일 수도 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 측면 전극부(200)는 원통 형상의 단일 측벽으로 형성되는데, 그 상부는 폐쇄되고 그 하부는 개구된다. 이에 따라, 측면 전극부(200)의 내부에는 하측으로 개구된 소정 공간이 형성된다. 또한, 측면 전극부(200)는 챔버(200) 내부의 상부 영역에 설치되며, 상기 측면 전극부(200)의 측벽(202) 하단과 챔버(100)의 내벽 사이의 공간은 밀폐 부재(230)에 의해 밀폐된다. 이로 인해, 챔버(100) 내부는 측면 전극부(200)의 내부 공간을 중심으로 형성되는 반응 공간(A1)과 측면 전극부(200)와 챔버(100) 내벽 사이에 형성되는 비반응 공간(A2)으로 분리될 수 있다. 상기 챔버(100)의 상벽에 형성된 유입구는 상기 비반응 공간(A2)과 연통되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 측면 전극부(200)는 챔버(100)와 전기적으로 절연되도록 설치된다. 이를 위해, 측면 전극부(200)의 상벽(203)과 챔버(100)의 상벽 사이에는 절연 물질로 형성된 제 1 절연 부재(221)가 마련되며, 상기 측면 전극부(200)의 측벽 하단과 챔버(100)의 내벽 사이의 공간을 밀폐시키는 밀폐 부재(230) 또한 절연 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 절연 물질은 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 측면 전극부(200)의 측벽(202)에는 비반응 공간(A2)과 연통되어 반응 공간(A1)으로 반응 가스를 분사하는 복수의 분사구(201)가 형성된다. 따라서, 반응 가스 공급부(150)로부터 공급된 반응 가스는 유입관(151)을 통해 챔버(100) 내부의 비반응 공간(A2)으로 유입되어 복수의 분사구(201)를 통해 반응 공간(A1)으로 균일하게 분사될 수 있다. 또한, 측면 전극부(200)에는 접지 전원이 인가되어 고주파 전원이 인가되는 기판 적치부(300)와 함께 반응 공간(A1) 에 플라즈마를 형성한다. 이때, 기판(10)의 에지 영역에 대한 플라즈마 처리가 보다 효율적으로 실시되도록 상기 플라즈마는 측면 전극부(200)의 측벽(202)과 기판 적치부(300)의 측면 사이의 반응 공간에 상대적으로 밀한 분포를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 측면 전극부(200)의 상벽(203)의 하면에는 절연 물질로 형성된 제 2 절연 부재(222)가 마련되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 기판(10)의 상부 영역에 플라즈마가 발생되는 것을 어느 정도 방지할 수 있다. 상기 절연 물질은 전술한 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 측면 전극부(200)의 측벽에 마련되는 복수의 분사구(201)는 다양한 개구 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 분사구(210)는 원형 구조, 또는 개구의 장축 또는 단축 중 어느 하나가 길게 형성된 타원 구조 또는 슬릿(slit) 구조로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 분사구(201)는 상하로 이격 적층된 기판 지지대들(도 2의 330a 내지 330e)의 이격 간격과 동일한 상하 간격을 갖도록 형성될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 기판 적치부(300)는 수평 프레임(310)과, 상기 수평 프레임(310)과 수직하게 결합되는 수직 프레임(320) 및 상기 수직 프레임(320)의 서로 다른 높이에서 수평 방향으로 연장된 복수의 기판 지지대(330)를 포함한다.
상기 수평 프레임(310)은 상기 기판 지지대(330)의 하면을 보호하는 하우징의 역할을 하며, 상기 수직 프레임(320)은 상기 기판 지지대(330)의 적어도 일측을 측면에서 지지하는 지지축의 역할을 한다. 따라서, 도 2와 같이, 상기 수직 프레임(320)은 단수로 마련될 수도 있지만, 이와 달리, 복수로 마련될 수도 있다. 즉, 수평 프레임(310)에는 복수의 수직 프레임(320)이 연결되고, 복수의 수직 프레 임(320)에 의해 적어도 두 지점 이상에서 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)가 지지될 수도 있다.
각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)는 기판(10a)을 지지하는 지지부(331)와, 상기 지지부(331)와 상기 수직 프레임(320)을 연결하는 연결부(332)를 포함한다. 본 실시예의 지지부(331)는 원판 형상으로 제작되어 하부에서 기판(10a)을 지지한다. 물론, 지지부(331)는 기판(10a)의 형상에 따라 원형, 타원형 또는 다각형 등의 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 또한, 상기 지지부(331)의 직경은 기판(10a)의 직경보다 작게 제작되고, 상기 지지부(331)는 그 하면의 일측에서 연장되는 연결부(332)에 의해 수직 프레임(320)과 소정 거리 이격되어 연결되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 상기 지지부(331) 상에 위치한 기판(10)의 에지 영역 하측에 소정 공간이 형성될 수 있고, 이 공간으로 플라즈마가 자유롭게 유입될 수 있어 기판(10a)의 에지 영역 하측의 식각이 원활하게 수행될 수 있다. 한편, 도시하지는 않았지만, 상기 지지부(331)의 상부에는 기판(10a)을 고정하기 위한 척부(chuck unit)가 마련될 수 있다. 상기 척부는 기계력, 정전력, 진공 흡입력 등을 이용하는 다양한 고정 수단으로 그 상면에 안착되는 기판(10a)을 고정할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(331) 상에는 절연성 플레이트 및 그 내부에 설치된 DC 전극(미도시)을 포함하는 정전척이 마련될 수 있다. 여기서, 절연성 플레이트는 폴리이미드(polyimide) 플레이트 또는 세라믹(ceramic) 플레이트를 사용할 수 있고, DC 전극은 텅스텐 등의 금속 재질을 사용할 수 있다. 상기의 DC 전극은 DC 전원을 공급받아 정전기력을 발생시킴으로써 절연성 플레이트의 상부에 안착된 기판(10a)을 안 정적으로 고정하는 역할을 한다.
한편, 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)는 챔버(100) 외측에 마련된 전원 공급부(500)로부터 고주파 전원을 인가받아 측면 전극부(200)와 함께 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 전극으로 기능한다. 이때, 전원 공급부(500)는 기판 적치부(300)의 부하(load)에 적합하게 임피던스 정합(impedance matching)된 고주파 전원 예를 들어, RF 전원을 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)는 도전성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예는 수평 프레임(310), 수직 프레임(320) 및 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e) 모두가 알루미늄 금속으로 제작되거나 또는 아노다이징((anodizing)) 처리되어 수평 프레임(310)에 인가되는 RF 전원이 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)에 공급된다. 물론, 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)만 도전성 재질로 형성되어 RF 전원이 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)에 직접 인가될 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 지지부(331)의 하부에는 절연 부재가 마련될 수 있고, 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e)의 이격 간격은 플라즈마가 활성화될 수 없는 간격 예를 들어, 0.1 내지 0.7 ㎜으로 조절될 수 있다. 이를 통해 상부의 기판 지지대에 의해 하부의 기판 지지대에 안착되는 기판의 상면에 플라즈마가 형성되는 것을 방지하면서 기판의 에지 영역에 대한 플라즈마 처리를 효과적으로 수행할 수 있다.
승강부(400)는 챔버(100) 외부에 마련된 승강 구동부(410)와, 상기 승강 구동부(410)에 의해 승강되는 승강 구동축(420)을 포함한다. 상기 승강 구동축(420) 의 일단은 승강 구동부(410)에 연결되고 타단은 챔버(100) 내부로 연장되어 기판 적치부(300)의 하면에 연결된다. 이때, 승강 구동축(420)이 관통하는 챔버(100)의 연결 부위에는 챔버(100) 내부의 기밀 유지를 위한 기밀 수단(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 승강 구동축(420)의 외측에는 상기 승강 구동축(420)의 상하 이동에 따라 신축 가능한 벨로우즈가 설치될 수도 있다. 이러한 승강부(400)에 의해 기판 적치부(300)가 상승하여 측면 전극부(200)의 내측 공간으로 진입될 수 있다. 한편, 상기 승강부(400)와 함께 회전부(미도시)가 마련되어 상기 기판 적치부(300)가 회전 가능하게 구성될 수 있고, 이를 통해 기판 적치부(300)를 회전시켜 기판(10)의 에지 영역이 플라즈마에 균일하게 노출되도록 조절할 수 있다.
한편, 이와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 단일 챔버 내에서 복수의 기판을 동시에 플라즈마 처리할 수 있는데, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 챔버 모식도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 플라즈마 처리가 요구되는 복수의 기판(10a 내지 10e)이 마련되면, 기판 적치부(300)를 승강시켜 게이트(130)의 위치로 기판 적치부(300)를 이동시킨다. 이어, 게이트(130)를 열어 복수의 기판(10a 내지 10e)을 챔버(100) 내부로 반입시키고, 반입된 복수의 기판(10a 내지 10e)을 기판 적치부(300)에 마련된 각각의 기판 지지대(330a 내지 330e) 상에 하나씩 적치시킨다. 이때, 서로 평행하게 배치된 기판 지지대(330a 내지 330e)에 의해 복수의 기판(10) 은 기판면이 서로 평행하게 적치된다. 이후, 도 4를 참조하면, 모든 기판 지지대(330a 내지 330e) 상에 기판(10a 내지 10e)이 적치되면 기판 적치부(300)를 상방으로 이동시켜 측면 전극부(200)의 내부 공간으로 진입시킨다. 이어, 측면 전극부(200)의 분사구(201)를 통해 기판 적치부(300)의 측부 영역에 반응 가스를 분사시키고, 기판 적치부(300)에 RF 전원을 인가시켜 기판 적치부(300)의 측부 영역에 플라즈마를 발생시킨다. 상기 플라즈마로 인하여 기판(10a 내지 10e)의 에지 영역에 대한 식각 공정이 진행된다. 이처럼, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 복수의 기판(10a 내지 10e)에 대한 플라즈마 처리를 단일 챔버(100) 내에서 동시에 실시하여 공정 시간을 현저히 단축할 수 있다.
<제 2 실시예>
한편, 전술한 기판 처리 장치는 전술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 실시예가 가능하다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치에 관해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 모식도이고, 도 6은 도 5의 기판 적치부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 소정의 밀폐 공간을 제공하는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내부의 상부에 배치되며 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부(600)와, 상기 측면 전극부(600)의 하부 에 승강 가능하게 설치되는 스테이지(800)와, 상기 스테이지(800) 상에 안착되며 상하로 이격 형성된 복수의 기판 지지대를 구비하는 기판 적치부(700)와, 상기 기판 적치부(700)를 상기 측면 전극부(600)의 내부 공간으로 진입시키는 승강부(400)를 포함한다.
측면 전극부(600)는 기판 적치부(700)의 측면을 원통 형상으로 둘러싸는 단일의 측벽으로 형성된다. 이때, 원통 형상의 측벽 하부 및 측벽 상부는 개구되도록 형성된다. 또한, 측면 전극부(600)는 챔버(100) 내부의 상부 영역에 설치되며, 상기 측면 전극부(600)의 측벽(602) 하단과 챔버(100)의 내벽 사이의 공간은 밀폐 부재(230)에 의해 밀폐된다. 이로 인해, 챔버(100) 내부는 측면 전극부(200)의 내부 공간을 중심으로 형성되는 반응 공간(A1)과 측면 전극부(600)와 챔버(100) 내벽 사이에 형성되는 비반응 공간(A2)으로 분리될 수 있다. 또한, 측면 전극부(600)와 챔버(100)의 상벽 사이에는 절연 물질로 형성된 제 1 절연 부재(221)가 마련되어 전기적으로 절연된다.
스테이지(800)의 상부에는 기판 적치부(700)를 고정하기 위한 고정부(810) 및 기판 적치부(700)에 RF 전원을 접속시키는 소켓부(820)가 마련된다. 따라서, 챔버(100) 내부로 반입되어 스테이지(800) 상부의 소정 영역에 안착된 기판 적치부(700)는 상기 고정부(810)를 통해 고정되어 유동이 방지되고, 챔버(100) 외부의 전원 공급부(500)로부터 인가된 RF 전원은 상기 소켓부(820)를 통해 기판 적치부(700)에 전달된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 스테이지(800)의 내부에는 챔버(100) 내부의 공정 온도를 일정하게 유지시키기 위한 냉각 수단이 마련될 수 있다. 즉, 스테이지(800)의 몸체에는 외부의 냉각수 순환부와 연결된 냉각관이 설치되어 상기의 냉각관을 통해 냉각수가 순환되도록 구성될 수 있다. 물론, 스테이지(800)의 몸체부에는 전술한 냉각 수단과 함께 또는 냉각 수단을 대신하여 히팅 코일, 램프 히터 등의 가열 수단이 마련될 수도 있다.
특히, 도 6을 참조하면, 전술한 실시예와 달리, 기판 적치부(700)는 승강부(400)와 분리 가능하게 구성된다. 즉, 승강부(400)의 승강 구동축(420)은 스테이지(800)의 하부에 연결되고, 스테이지(800) 상에 기판 적치부(700)가 분리 가능하게 안착된다. 또한, 게이트(160)는 기판 적치부(700)보다 더 크게 형성되어 이곳을 통해 기판 적치부(700)가 자유롭게 출입될 수 있다. 이처럼, 기판 적치부(700)가 승강부(400)와 분리되어 자유롭게 이동 가능하게 구성됨에 따라 챔버(100) 외부에서 기판 적치 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 일반적으로, 챔버(100) 내부에서 기판 적치 작업을 수행할 경우 공간상의 협소함으로 인해 작업 속도가 느릴 뿐만 아니라 기판(10)이 주변 구성물과 접촉되어 파손될 우려가 있다. 또한, 기판 적치를 위해 기판 반송 수단인 로봇 암(arm)이 수시로 챔버(100) 내부를 출입하게 되므로, 외부의 오염 물질이 챔버(100) 내부로 유입될 우려가 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치의 경우 챔버(100) 외부에서 기판 적치 작업이 가능하므로, 신속한 기판 적치가 가능하고, 챔버(100) 내부의 오염 가능성이 적다.
<제 3 실시예>
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 소정의 밀폐 공간을 제공하는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내부의 상부에 배치되며 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부(910)와, 상기 측면 전극부(910)의 하부에 배치되고 상하로 이격 형성된 복수의 기판 지지대를 구비하는 기판 적치부(300) 및 상기 기판 적치부(300)를 상기 측면 전극부(910)의 내부 공간으로 진입시키는 승강부(400)를 포함한다.
상기 측면 전극부(910)는 하부가 개구된 원통 형상의 측벽(912)으로 구성된다. 전술한 실시예와 달리, 상기 측면 전극부(910)의 측벽(912)과 챔버(100) 내벽 사이의 공간은 밀폐 부재(도 12의 230)에 의해 밀폐되지 않고 개방된다. 즉, 챔버(100) 내부에는 단일의 반응 공간이 형성된다. 또한, 상기 측면 전극부(910)의 측벽(912)에 다소의 크기를 갖는 분사구(911)가 단수로 형성되는데, 상기 분사구(911)는 측면 전극부(910)의 측벽 상단에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 유입관(151)을 통해 챔버(100) 내부로 유입된 반응 가스는 챔버(100) 내부의 상부 공간으로 분사되고, 이후 분사 압력과 중력에 의해 측면 전극부(910)의 측벽(912)과 측면 전극부(910)의 내부 공간으로 인입된 기판(10)의 사이 공간을 경유하여 챔버(100) 내부의 하부 공간으로 이동하면서 기판(10)의 에지 영역을 플라즈마 처리한다. 물론, 상기 측면 전극부(910)에는 전술한 실시예와 같이, 상기 분사구(911)는 미세한 크기로 형성되고 복수로 마련될 수도 있다.
또한, 상기 측면 전극부(910)는 챔버(100) 내부의 상벽에 고정 설치될 수도 있지만, 적어도 하나의 구동 수단(920)에 연결되어 회전 운동 또는 좌우/전후 운동 이 가능하게 설치될 수도 있다. 예를 들어, 본 실시예는 원통 형상으로 제작되어 상부가 막혀있는 측면 전극부(910)의 상면에 승강 구동축(922)이 결합되고, 상기 승강 구동축(922)은 챔버(100) 외측으로 연장되어 상기 승강 구동축(922)에 승강력을 인가하는 승강 구동부(921)에 결합된다. 이를 통해, 측면 전극부(910) 자체를 하강시켜 상기 측면 전극부(910)의 내부 공간으로 기판 적치부(300)를 진입시킬 수도 있다. 이처럼, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치는 측면 전극부(910) 및 기판 적치부(300)가 모두 승강 가능하게 구성되어 플라즈마 공정을 더욱 다양하게 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에서 플라즈마 발생을 위한 플라즈마 전극은 챔버 내부 뿐만 아니라 챔버 외부에도 마련될 수 있으며, 전극 형태가 아닌 안테나 형태로도 마련될 수 있다. 또한, 플라즈마 전원으로는 RF 전원 뿐만 아니라 DC 전원 등이 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 박막 식각 공정 뿐만 아니라 플라즈마를 이용하는 다양한 공정 예를 들어, 박막 증착, 박막 세정 공정 등에도 사용될 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있 음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 모식도.
도 2는 도 1의 기판 적치부를 확대하여 나타낸 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작 과정
을 설명하기 위한 챔버 모식도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 모식도.
도 6은 도 5의 기판 적치부를 확대하여 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 챔버 130: 게이트
140: 가스 배기부 150: 가스 공급부
200: 측면 전극부 300: 기판 적치부
400: 승강부 500: 전원 공급부
700: 스테이지

Claims (21)

  1. 밀폐 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부의 상부에 배치되며, 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부; 및
    상하로 이격 형성된 복수의 기판 지지대를 구비하며, 상기 측면 전극부의 내부 공간으로 승강 가능한 기판 적치부;를 포함하고,
    상기 기판 적치부는 수평 프레임; 상기 수평 프레임과 수직하게 결합되는 수직 프레임; 및 상기 수직 프레임의 서로 다른 높이에서 수평 방향으로 연장된 복수의 기판 지지대를 포함하며,
    상기 복수의 기판 지지대 각각은 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부와 상기 수직 프레임을 연결하는 연결부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 적치부를 승강시키기 위한 승강 구동부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 내부로 반응 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 전극부는 적어도 하나의 분사구를 구비하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분사구는 원형 구조, 타원 구조 및 슬릿 구조 중 어느 하나로 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 전극부는 상기 기판 적치부의 측면을 전체적으로 둘러쌀 수 있는 단일의 측벽 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있는 복수의 측벽으로 이루어진 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 단일의 측벽은 원통 형상으로 이루어진 기판 처리 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 측벽 하단과 상기 챔버의 측벽 사이의 공간은 밀폐 부재에 의해 밀폐되는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 프레임에는 챔버 하벽을 관통하여 승강하는 승강 구동축이 연결되는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지대 각각은 알루미늄 금속 또는 아노다이징 처리된 금속으로 형성되는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 기판 지지대 각각은 0.1 내지 0.7 ㎜ 간격으로 이격되는 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부의 직경은 기판의 직경보다 작은 기판 처리 장치
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부는 그 하면의 일측에서 연장되는 연결부에 의해 상기 수직 프레임과 이격되어 연결되는 기판 처리 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 전극부에는 접지 전원이 인가되고, 상기 기판 적치부에는 고주파 전원이 인가되는 기판 처리 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 내부의 하부에 설치되어, 상기 기판 적치부가 분리 가능하게 놓여지는 스테이지를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 스테이지에는 상기 기판 적치부를 고정하기 위한 고정부가 마련되는 기판 처리 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 스테이지에는 상기 기판 적치부에 고주파 전원을 접속시키는 소켓부가 마련되는 기판 처리 장치.
  19. 복수의 기판 지지대가 구비된 기판 적치부를 마련하는 단계;
    상기 복수의 기판 지지대 상에 복수의 기판을 상하로 이격 적층하는 단계;
    상기 복수의 기판 측면에 반응 가스를 분사하는 단계; 및
    챔버 내부의 상부에 배치되며, 적어도 하측으로 개구된 내부 공간을 제공하는 측면 전극부에 전원을 인가해서 상기 복수의 기판 측면에 플라즈마를 형성하여 기판의 에지 영역을 플라즈마 처리하는 단계; 를 포함하고,
    상기 기판 적치부는 수평 프레임; 상기 수평 프레임과 수직하게 결합되는 수직 프레임; 및 상기 수직 프레임의 서로 다른 높이에서 수평 방향으로 연장된 복수의 기판 지지대를 포함하며,
    상기 복수의 기판 지지대 각각은 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부와 상기 수직 프레임을 연결하는 연결부를 포함하는 기판 처리 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 기판의 이격 적층 단계 이전에, 상기 기판 적치부를 챔버 내부로 반입하는 단계; 를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 기판의 이격 적층 단계 이후에, 상기 기판 적치부를 챔버 내부로 반입하는 단계; 를 더 포함하는 기판 처리 방법.
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