KR101412620B1 - 플라즈마 식각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기판의 에지 영역, 특히 기판 에지 영역의 상면 및 하면과 더불어 측면 영역에 퇴적되는 박막 또는 파티클을 제거할 수 있는 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 반응 공간을 갖는 챔버와; 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와; 상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와; 상기 기판의 에지 영역을 둘러싸는 전극을 포함함에 따라 기판 에지 영역 상면 및 하면과 더불어 측면까지도 식각에 의한 막 및 파티클의 세정 효율을 증가시키는 효과가 있다.

반도체, 기판, 식각, 세정, 플라즈마, 기판 에지 식각

Description

플라즈마 식각 장치{Plasma etching equipment}

도 1은 종래의 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도이며,

도 3a는 도 2에 도시된 장치의 기판 에지 영역을 보여주는 요부 확대도이고,

도 3b 및 3c는 본 발명에 따른 전극의 다른 실시예를 보여주는 요부 확대도이며,

도 3d는 본 발명에 따른 장치의 기판 에지 영역에 형성되는 플라즈마를 보여주는 요부 확대도이고,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 차폐부의 다른 실시예를 보여주는 개념 단면도이며,

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 다른 실시예를 보여주는 개념 단면도이고,

도 6a는 도 5에 도시된 장치의 기판 에지 영역을 보여주는 요부 확대도이며,

도 6b 및 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 다른 실시예를 보여주는 요부 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 챔버 11: 게이트 밸브

13: 배기부 15: 열선

20: 기판 지지부 21: 기판 지지척

23: 구동부 25: 바이어스 전원 공급부

27: 열선 29: 열선 전원 공급 장치

30: 차폐부 40: 전극

41: 유도체 43: 오목부

45: 유압 실린더 50: 상부 조립체

51: 가스공급배관 60: 하부 조립체

본 발명은 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판의 에지 영역, 특히 기판 에지 영역의 상면 및 하면과 더불어 측면 영역에 퇴적되는 박막 또는 파티클을 제거할 수 있는 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판의 에지 영역은 기판의 이송을 위해 별도의 소자 또는 회로 패턴을 제작하지 않는 영역이다. 반도체 기판상에 반도체 소자 및 회로 패턴을 제작하는 공정 중에 반도체 기판의 에지 영역에 원치 않는 막이 증착되거나 파티클이 퇴적되는 현상이 발생한다. 그런데, 기판 에지 영역의 막과 파티클을 제거하지 않은 상태에서 반도체 소자와 회로 패턴의 제작을 위한 공정을 계속적으로 진행하게 되는 경우 기판이 휘어지거나, 후속으로 진행되는 공정상의 결함으로 작 용하여 수율을 감소시키거나, 기판 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생한다.

이에 소정의 후처리 공정을 통해 기판의 에지 영역에 형성된 막 및 파티클을 제거해주어야 하는데, 이를 위해 용제나 린스에 침적하여 표면의 막 및 파티클을 제거하는 습식 세정과, 플라즈마로 표면을 식각하여 제거하는 건식 세정이 사용되고 있다. 근래에는 공정이 간편하고 런 타임이 짧은 이점이 있는 건식 세정이 널리 시행되고 있다.

이러한 종래의 플라즈마를 이용한 기판 에지 식각 장치는 기판의 비식각부 즉, 기판 중심부와 상응되는 형상으로 그 상부에 배치된 차폐부의 주변으로 반응 가스를 공급하고, 기판 지지부 내에 마련된 전극부에 RF 전원(RF power)를 인가하여 차폐부 주변의 반응 가스를 용량성 결합에 의한 플라즈마 발생 방식(CCP; Capacitively coupled plasma)을 사용하는 플라즈마로 변환시켜 기판 에지 영역의 막 또는 파티클을 제거한다.

도 1은 종래의 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도로서, 도면에 도시된 바와같이 챔버(100)와, 기판 지지부(200) 및 차폐부(300)가 구비되고, 기판(W)이 상기 기판 지지부(200)에 안착 되었을 경우, 기판(W) 에지 영역의 하부에 해당되는 상기 기판 지지부(200)의 외측으로 하부 접지전극(210)이 구비되고, 기판(W) 에지 영역의 상부에 해당되는 상기 차폐부(300)의 외측으로 상부 접지전극(310)이 구비된다.

그래서, 상기 차폐부(300)의 주변으로 반응가스를 공급하여 기판(W)의 에지 영역으로 반응가스가 유동되도록 한 상태에서 상기 기판 지지부(200)에 RF 전원을 인가하여 상기 기판 지지부(200)와 상부 및 하부 접지전극(210,310) 사이에서 플라즈마를 발생시켜 기판(W)의 에지 영역을 식각하도록 한다.

하지만, 상부 및 하부 접지전극의 구조상 기판의 상면 및 하면으로 플라즈마가 집중되어 기판의 상하면에 부착된 막 및 파티클의 제거에는 용이하였으나, 기판의 측면에 부착된 막 및 파티클의 제거에는 문제점이 있었다.

또한, 상부 및 하부 접지전극의 구조상 유동되는 반응가스가 기판의 에지 영역에 균일하게 분포하지 않게 되고, 반응가스의 불균일한 분포에 의해 기판의 에지 영역에서 플라즈마가 불균일하게 발생되어 기판 에지 영역의 식각이 효과적으로 이루어지지 못하는 문제점이 발생되었다.

이와 더불어, 상부 및 하부 접지전극을 각각 구비해야 하는 번거러움이 있는 등 장비가 구조적으로 복잡하게 구성되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상부 및 하부 접지전극의 형상을 개선하여 기판의 상면 및 하면 뿐만아니라 측면까지 식각이 가능하고, 기판의 에지 영역에서 플라즈마가 균일하게 발생되도록 하여 기판의 상면 및 하면과 더불어 측면의 식각 효율도 높일 수 있는 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버와; 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와; 상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와; 상기 기판의 에지 영역을 둘러싸는 전극을 포함한다.

이때 상기 기판 지지부에는 전원이 인가되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 일실시예는 상기 챔버 내부에 구비되어, 그 하면의 중심에는 상기 차폐부가 설치되고, 그 하면의 가장자리에는 상기 전극이 설치되는 상부 조립체를 포함한다.

이때 상기 전극은 상부 조립체의 하면에서 하방으로 돌출형성되는 링형상이고, 그 하단의 높이는 적어도 상기 기판의 수평위치보다 낮은 위치까지 연장형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐부와 전극 사이로 반응가스를 공급하는 가스공급배관을 더 포함한다.

상기 상부 조립체는 승강수단에 의해 승강되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극은 상부 조립체 없이 상기 챔버 상벽의 하면에서 하방으로 돌출형성되는 링형상이고, 그 하단의 높이는 적어도 상기 기판의 수평위치보다 낮은 위치까지 연장형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예는 상기 기판 지지부의 측부에 구비되고, 그 측부 또는 상부에는 상기 전극이 설치되는 하부 조립체를 포함한다.

이때 상기 전극은 상기 하부 조립체의 측면 또는 상면에서 상방으로 돌출형성되는 링형상이고, 그 상단의 높이는 적어도 상기 기판의 수평위치보다 높은 위치까지 연장형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 조립체에는 상기 기판 지지부와 상기 전극 사이로 반응가스를 공급하는 가스공급배관을 더 포함한다.

그리고, 본 발명의 각 실시예는 상기 전극의 내측에는 반응가스의 유로가 기판의 에지 영역으로 집중되도록 링형상으로 돌출형성되는 유도체를 더 포함하거나, 상기 전극의 내측에는 오목홈 형상의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극은 승강수단에 의해 승강되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기판 지지부 또는 차폐부 중 어느 하나 또는 모두는 승강수단에 의해 승강되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 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 가지 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도이고, 도 3a는 도 2에 도시된 장치의 기판 에지 영역을 보여주는 요부 확대도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 반응 공간을 갖는 챔버(10)와; 상기 챔버(10) 내부에 구비되어 상기 챔버(10) 내부로 인입된 기판(W)이 안착되는 기판 지지부(20)와; 상기 기판 지지부(20)의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부(30)와; 상기 기판(W)의 에지 영역을 둘러 싸는 전극(40)을 포함한다.

챔버(10)는 상부가 개방되어 있는 챔버 몸체(10a)와, 상기 챔버`몸체(10a)의 상부를 덮는 챔버 리드(10b)를 구비한다. 그리고, 상기 챔버 리드(10b)의 하부에 상기 차폐부(30) 및 기판 지지부(20)가 위치되어 상기 차폐부(30) 및 기판 지지부(20) 사이에 반응 공간이 마련된다. 물론 상기 챔버(10)는 상기 챔버 몸체(10a)와 챔버 리드(10b)가 일체로 구성될 수도 있고, 상부 챔버와 하부 챔버로 분리되어 형성될 수도 있다.

상기 챔버(10)의 일측에는 기판(W)의 로딩 및 언로딩을 위한 게이트 밸브(11)와, 챔버(10) 내부의 불순물을 배기하기 위한 배기부(13)가 마련된다. 상기 게이트 밸브(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버 몸체(10a)의 측벽에 위치한다. 그리고, 게이트 밸브(11)를 통해 챔버 몸체(10a)가 다른 공정을 수행하는 챔버(미도시)에 연결될 수 있다. 또한 상기 배기부(13)은 챔버 몸체(10a)의 측벽 또는 하면에 설치된다.

그리고, 상기 챔버(10)에는 상벽, 하벽 또는 측벽 내의 일부 영역에 챔버(10)를 가열하기 위한 가열 수단이 마련될 수 있다. 그래서 챔버(10)를 가열하고, 온도를 제어하여 외부 영향에 의해 챔버 내측의 온도가 급격하게 변화하는 것을 방지하고, 챔버(10) 내측에서 반응이 효과적으로 일어날 수 있는 온도를 유지시켜 준다. 통상 가열 수단으로는 열선(15)을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 열선(15)에 전원을 공급하는 열선 전원 공급 장치(19)도 함께 구비된다. 물론 이에 한정되지 않고, 램프 히터와 같은 다양한 가열 수단이 사용될 수 있다.

기판 지지부(20)는 챔버(10)의 내부에 위치하여 기판(W)을 지지하고, 게이트를 통해 로딩된 기판(W)을 차폐부(30) 및 전극(40)이 위치하는 반응공간까지 상승시키거나, 식각이 완료된 기판(W)을 언로딩될 수 있는 위치까지 하강시킨다.

기판 지지부(20)는 기판(W)을 지지하는 기판 지지척(21)과, 기판 지지척(21)을 승강시키는 구동부(23) 및 기판 지지척(21)에 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급부(25)를 구비한다. 그리고, 기판 지지부(20)는 도시되지 않았지만, 리프트 핀을 더 구비하고, 상기 기판 지지척(21)에는 리프트 핀이 승강하는 소정의 관통홀이 마련된다.

기판 지지척(21)은 기판(W)과 유사한 형상을 갖고, 기판(W)의 사이즈보다 더 작은 사이즈를 갖는 판 형상으로 제작된다. 이를 통해 기판 지지척(21) 상에 위치하는 기판(W)은 그 하측 에지 영역이 플라즈마 생성 공간(반응공간)에 노출된다. 기판 지지척(21) 내에는 기판 지지척(21)을 가열하기 위한 기판 가열 수단을 마련할 수 있다. 기판 가열 수단은 기판 지지척 내에 마련된 열선(27)과 상기 열선(27)에 전원을 공급하는 열선 전원 공급 장치(29)를 구비한다. 그리고, 기판 가열 수단의 열선(27)이 기판 지지척(21)의 에지 영역에 집중 배치되는 것이 바람직하다. 기판 지지척(21) 상에 위치하는 기판 가열 수단의 가열 온도는 150 내지 550도인 것이 바람직하다.

상기 바이어스 전원 공급부(25)는 10 내지 1000W의 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 그리고, 바이어스 전원의 주파수는 2 내지 13.56MHz인 것이 바람직하다. 이와 같이 바이어스 전원 공급부(25)는 바이어스 전원을 기판 지지척(21)에 인가 하여, 이를 통해 기판 지지척(21) 상의 기판(W)에 바이어스 전원이 제공된다. 이러한 바이어스 전원에 의해 기판 지지척(21)과 차폐부(30) 외측으로 노출된 기판(W) 에지 영역으로 플라즈마가 이동하도록 할 수 있다.

차폐부(30)는 기판 지지부(20) 상에 위치한 기판(W)의 비 식각 영역 즉, 기판(W)의 중심영역에서의 플라즈마 발생을 차폐하여 비 식각 영역에서의 기판(W)의 식각을 방지한다. 이러한 차폐부(30)는 기판(W)의 에지 영역을 제외한 영역을 차폐한다. 이로 인해 차폐부(30)는 기판(W)의 형상과 유사한 형상으로 제작되고, 본 실시예에서는 원형 판 형상으로 제작된다. 이때 상기 차폐부(30)는 기판(W)의 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 그래서 차폐부(30)에 의해 기판(W)의 에지 영역을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 차폐부(30)에 의해 노출되는 기판 에지 영역은 기판(W) 끝단을 기준으로 0.1 내지 5mm 인 것이 바람직하다.

이를 통해 막 또는 반도체 패턴이 형성되지 않는 기판(W)의 에지 영역을 노출시킬 수 있다. 즉, 상기 차폐부(30)의 크기가 커지면 기판(W) 에지 영역의 노출되는 면적이 줄어들게 되고, 상기 차폐부(30)의 크기가 작아지면 기판(W) 에지 영역의 노출되는 면적이 넓어져서 기판(W) 중심 영역(즉, 비 식각 영역)의 막 또는 패턴이 노출될 수 있다. 이와 같이 상기 차폐부(30)의 크기에 의해 기판(W) 에지 영역의 노출면적을 조절할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 차폐부(30)의 크기가 기판(W)의 크기와 같거나 기판(W)의 사이즈보다 더 클 수 있다. 추가적으로 이러한 경우에는 차폐부(30)의 내부 영역에서 비활성 가스가 분사되어 플라즈마화된 식각 가스가 차폐부(30) 내의 기판(W) 중심 영역으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

전극(40)은 기판(W)의 에지 영역을 둘러싸는 링형상으로 제작되고, 예를 들어 접지 전원이 인가된다. 상기 전극(40)은 챔버(10) 상면의 하부 또는 후술되는 상부 조립체(50)의 하부에서 하방으로 돌출되어 형성된다. 상기 전극(40)이 하방으로 연장되는 하단의 높이는 적어도 기판(W)이 반응 위치에 도달하였을 때, 기판(W)의 수평위치 보다 낮은 위치까지 연장형성되는 것이 바람직하다.

이러한 전극(40)은 기판 지지부(20)에 인가되는 바이어스 전원의 커플링을 유도하여 플라즈마 밀도를 증가시키고, 이로 인하여 기판(W) 에지 영역 둘레의 식각률을 향상시킨다. 이때 상기 전극(40)은 기판(W)의 에지 영역으로 공급되는 반응가스의 유로를 결정하는 역할을 동시에 수행할 수 있다. 그래서, 기판(W) 에지 영역의 상부, 하부 및 측부 영역으로 반응가스가 골고루 유동되도록 하여 플라즈마 발생이 균일한 분포로 일어나도록 유도한다. 그래서, 상기 전극(40)의 내측으로는 반응가스의 유동이 기판(W)의 에지 영역으로 집중되도록 유도체(41)를 더 포함할 수 있다.

도 3a에 도시된 바와같이 전극(40)의 내측으로 유도체(41)를 부착하여 공급되는 반응가스가 넓은 영역으로 공급되지 않고, 기판(W)의 에지 영역으로 집중되도록 한다. 이때 유도체(41)의 형상은 한정되지 않고, 반응가스가 기판(W)의 에지 영역으로 집중될 수 있는 형상이면 어떠하여도 무방하다. 본 발명에서는 유도체(41)가 링형상으로 제작되어 전극(40)의 내측 상부에 구비됨에 따라 전극(40)과 차폐부(30) 사이의 간격을 좁혀 반응가스의 유로가 형성되도록 하였다. 또한 본 실시예에서는 기판(W)의 상부 영역에 해당되는 부분에 유도체(41)를 부착하였지만, 이에 한정되지 않고 기판(W)의 하부 영역에 해당되는 부분에 유도체를 부착할 수 있고, 기판(W)의 상부 및 하부 영역에 해당되는 부분에 유도체를 모두 부착시켜서 유동되는 반응가스가 기판(W) 에지 영역에 골고루 분포되도록 할 수 있다.

도 3b 및 3c는 본 발명에 따른 전극의 다른 실시예를 보여주는 요부 확대도로서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 전극(40)에는 유도체(41)가 부착되지 않고, 상기 전극(40)의 내측으로 전극(40)과 기판(W)을 소정의 일정한 간격으로 유지시키기 위하여 오목홈 형상의 오목부(43)가 형성될 수 있다. 상기 오목부(43)의 형성에 의해 전극(40)과 기판(W)의 상면, 하면 및 측면 사이의 거리가 균일하게 유지되어 그 주변에서 발생되는 플라즈마(P)가 균일하게 발생되는 효과를 얻을 수 있다(도 3d 참고). 또한, 오목부(43)에 의해 기판(W)의 에지 영역 주변으로 반응가스의 유로가 형성됨에 따라 반응가스의 유동이 기판(W)의 에지 영역으로 집중되어 식각 효율을 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.

상기 오목부(43)는 도 3b에 도시된 바와 같이 "C"형상으로 형성되어 그에 인접되는 기판(W)의 에지 영역과 일정한 간격으로 이격되도록 하는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 형성에 한정되지 않고 삼각형상의 오목홈, 사각형상의 오목홈 등과 같이 다양하게 변경 실시될 수 있다.

그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 전극(40)을 독립적으로 승강시킬 수 있는 구동수단, 예를 들어 유압 실린더(45)를 마련하고, 상기 유압 실린더(45)에 의해 전극(40)을 승강시켜 기판(W)과의 간격을 조절함에 따라 기판(W) 에지 영역의 상하면 식각률을 조절할 수 있다. 물론 상기 구동수단은 유압 실린더(45)에 한정되지 않고, 공압 실린더 또는 모터와 같은 다양한 수단이 사용될 수 있다.

본 발명에서는 상술한 차폐부(30) 및 전극(40)을 일체로 고정 또는 승강시킬 수 있도록 하는 상부 조립체(50)를 더 포함한다.

도 2에 도시된 바와같이, 상부 조립체(50)는 챔버(10)의 반응공간 상부에 마련되어 챔버(10)의 상측에 마련되는 승강수단(미도시)에 의해 승강되도록 구비되고, 그 하면의 중심에는 상기 차폐부(30)가 설치되고, 그 하면의 가장자리에는 상기 전극(40)이 설치된다.

따라서, 상기 상부 조립체(50)는 상기 전극(40)보다 큰 사이즈를 갖는 원형의 판 형상으로서, 그 내부에는 반응가스가 공급되는 가스공급배관(51)이 형성된다. 그래서, 상기 가스공급배관(51)의 단부는 상기 차폐부(30)와 전극(40) 사이로 형성되어 상기 차폐부(30)의 주변 즉, 기판(W)의 에지 영역으로 반응가스를 공급하는 것이 바람직하다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 차폐부의 다른 실시예를 보여주는 개념 단면도로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 차폐부(30) 및 전극(40)은 상부 조립체(50)에 의해 일체로 제조되되, 승강수단의 구비없이 상기 챔버(10)의 상면에 고정되어 설치되어도 무방하다. 더불어 도 4b와 같이 상기 차폐부(30) 및 전극(40)은 상부 조립체(50)의 구비 없이 상기 챔버(10) 상벽의 하면에 고정되어 설치되어도 무방하다. 다만 이때 상기 가스공급배관(17)은 챔버(10)의 상벽을 관통하여 상기 차폐부(30)와 전극(40) 사이로 공급되어야 할 것이다.

또한, 상기 차폐부(30) 및 전극(40)의 설치방법은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 상기 전극(40)이 기판(W)의 에지 영역 측부를 둘러싸는 형상을 한다면 어떠하여도 무방할 것이다. 이에 도면에 도시하지는 않았지만 전극은 챔버의 상면에 고정되고, 차폐부 및 기판 지지부가 승강되도록 구비되어 전극은 고정된 상태에서 차폐부 및 기판 지지부가 승강되어 기판의 반응 위치를 결정함에 따라 식각률을 조절할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 다른 실시예를 보여주는 개념 단면도로서, 본 발명은 상기 전극이 상부 조립체 또는 챔버의 상면에 구비되지 않고, 기판 지지부의 측부에 설치될 수 있다.

도 6a는 도 5에 도시된 장치의 기판 에지 영역을 보여주는 요부 확대도로서, 도시된 바와같이 기판 지지부(20) 즉, 기판 지지척(21)의 측벽에는 하부 조립체(60)가 구비되고, 상기 하부 조립체(60)의 측부 또는 상부에서 상방으로 전극(40)이 돌출되도록 구비된다.

상기 하부 조립체(60)는 상기 기판 지지척(21)의 외주연에 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 기판 지지척(21)의 외주연(측벽)에서 측방향으로 연장 형성되며, 절연재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 하부 조립체(60)에는 반응가스의 바람직한 주입을 위하여 그 몸체 내에 가스공급배관(61)이 형성되고, 상기 가스공급배관(61)의 단부가 하부 조립체(60)의 상부로 개구되되, 그 단부의 위치는 상기 기판 지지척(21)과 전극(40)의 사이에 위치한다.

상기 가스공급배관(61)은 도면에 도시된 바와 같이 챔버(10)의 외부로부터 챔버(10)의 측벽 또는 하면을 통하여 공급되는 별도의 배관을 구비하여 하부 조립 체(60)에 직접 연결되었지만 이에 한정되지 않고, 도면에 도시하지는 않았지만 기판 지지척(21) 및 구동부(23)의 로드 내부를 연통하는 배관을 구비하고 이것을 하부 조립체(60)에 연통시켜 구비될 있다.

그리고, 상기 전극(40)은 전체적으로 링 형상으로 제작되어 상기 하부 조립체(60)의 측벽 또는 상면에서 상방으로 돌출형성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 전극(40)이 상방으로 연장되는 상단의 높이는 적어도 기판(W)이 반응 위치에 도달하였을 때, 기판(W)의 수평위치보다 높은 위치까지 연장형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전극(40)의 내측으로는 도 2 및 도 3a에 도시된 유도체(41)와 마찬가지로 반응가스의 유동이 기판(W)의 에지 영역으로 집중되도록 유도체(41)를 더 포함할 수 있다. 이때 본 실시예에서는 유도체(41)가 링형상으로 제작되어 전극(40)의 내측 하부에 구비됨에 따라 전극(40)과 기판 지지척(W) 사이의 간격을 좁혀 반응가스의 유로가 형성되도록 하였다.

도 6b 및 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 다른 실시예를 보여주는 요부 확대도로서, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 3b 및 도 3c에 도시된 오목부(43) 및 구동수단과 마찬가지로 상기 전극(40)의 내측으로 전극(40)과 기판(W)이 소정의 간격을 유지시키기 위하여 오목홈 형상의 오목부(43)가 형성될 수 있고(도 6b 참고), 상기 전극(40)을 하부 조립체(60) 상에서 독립적으로 승강시킬 수 있는 구동수단, 예를 들어 유압 실린더(45)를 마련할 수 있다.(도 6c 참고)

상술한 구조를 갖는 본 실시예의 플라즈마 식각 장치의 기판 에지 영역 식각 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.

챔버(10)의 측벽에 마련된 게이트 밸브(11)가 개방되고, 상기 게이트 밸브(11)를 통해 챔버(10) 내측 공간으로 기판(W)이 인입된다. 인입된 기판(W)은 기판 지지부(20) 상에 안착된다. 이때 챔버(10) 내부는 기판 지지부(20) 및 챔버(10) 내에 마련된 열선(27,15)에 의해 일정 온도로 가열될 수 있고, 기판(W)의 인입과 동시에 가열될 수 있다. 특히 기판(W) 에지 영역을 가열하여 반응 영역에서의 식각 반응성을 향상시킨다.

기판(W)을 기판 지지부(20)에 안착시킨 후 게이트 밸브(11)가 닫히고, 챔버(10) 내부의 반응 공간의 압력을 목표로 하는 압력, 예를 들어 1×10^-3으로 조절한다. 그리고, 기판 지지부(20)를 상승시켜 차폐부(30)에 근접 위치시킨다. 즉, 기판 지지부(20)와 차폐부(30) 사이의 거리가 0.1 내지 10mm를 유지하도록 한다. 이렇게 기판 지지부(20)와 차폐부(30)를 근접시키면 이들의 중심이 일치되고, 이를 통해 기판(W)의 중심부는 차폐 효과를 얻고, 기판(W)의 에지 영역이 이들 외측 영역으로 노출된다.

이어서, 가스공급배관(51)을 통해 반응가스를 공급한다. 공급된 반응가스는 차폐부(30)와 전극(40) 사이로 유입되고, 전극(40)에 부착된 유도체(41) 또는 전극(40)에 형성된 오목부(43)의 안내를 받아 기판(W)의 에지 영역에 골고루 분포된 상태로 유동되는 동시에 기판(W)의 에지 영역에 집중된다.

이때 바이어스 전원 공급부(25)를 작동시켜 기판 지지부(20)에 바이어스 전 원을 인가하고, 전극(40)에 접지 전원을 인가하면 이들 사이 공간 즉, 기판(W) 에지 영역에 플라즈마가 발생된다.

이때 기판(W) 에지 영역에 반응가스가 골고루 분포된 상태에서 유동되면, 상기 반응가스는 플라즈마에 의해 활성화되어 기판(W) 에지 영역에 집중되고, 플라즈마의 활성화에 의해 기판(W) 에지 영역의 막 및 파티클이 제거된다.

따라서, 기판(W) 에지 영역의 상부, 하부 및 측부에 골고루 발생되는 플라즈마에 의해 기판(W) 에지 영역의 상면 및 하면과 더불어 측면에 부착된 막 및 파티클까지 효과적으로 제거된다.

상기 기판(W) 에지 영역의 식각을 완료한 다음 플라즈마 발생과 반응가스 주입을 정지하고, 챔버(10) 내부의 잔류 가스를 배기한다. 그리고, 기판 지지부(20)를 하강시킨 다음 게이트 밸브(11)을 개방하고, 공정이 완료된 기판(W)을 챔버(10) 외부로 인출시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기판의 에지 영역을 둘러싸는 전극을 마련하여 기판 에지 영역 상면 및 하면과 더불어 측면까지도 식각에 의한 막 및 파티클의 세정 효율을 증가시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전극의 구조를 개선하여 기판의 에지 영역에 플라즈마를 집중시키고, 또한 기판의 에지 영역 전체에 플라즈마가 균일하게 발생되도록 하여 기판의 에지 영역 전역에 걸쳐 균일한 식각 효율을 얻을 수 있는 효과가 있고, 전극과 기판의 간격을 조절함에 따라 기판의 에지 영역에 대한 상하면의 식각률을 조절 할 수 있는 효과가 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 변경 및 수정할 수 있다.

Claims (14)

1. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와;

   상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와;

   상기 기판의 에지 영역을 둘러싸는 전극과;

   상기 챔버 내부에 구비되어, 그 하면의 중심에는 상기 차폐부가 설치되고, 그 하면의 가장자리에는 상기 전극이 설치되는 상부 조립체를 포함하고,

   상기 전극은 상부 조립체의 하면에서 하방으로 돌출형성되는 링형상이고, 그 하단의 높이는 적어도 상기 기판의 수평위치보다 낮은 위치까지 연장형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기판 지지부에는 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 차폐부와 전극 사이로 반응가스를 공급하는 가스공급배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 상부 조립체는 승강수단에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
7. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와;

   상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와;

   상기 기판의 에지 영역을 둘러싸는 전극을 포함하고,

   상기 전극은 챔버 상벽의 하면에서 하방으로 돌출형성되는 링형상이고, 그 하단의 높이는 적어도 상기 기판의 수평위치보다 낮은 위치까지 연장형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
8. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와;

   상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와;

   상기 기판의 에지 영역을 둘러싸는 전극과;

   상기 기판 지지부의 측부에 구비되고, 그 측부 또는 상부에는 상기 전극이 설치되는 하부 조립체를 포함하고,

   상기 전극은 상기 하부 조립체의 측면 또는 상면에서 상방으로 돌출형성되는 링형상이고, 그 상단의 높이는 적어도 상기 기판의 수평위치보다 높은 위치까지 연장형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 기판 지지부에는 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 하부 조립체에는 상기 기판 지지부와 상기 전극 사이로 반응가스를 공급하는 가스공급배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
11. 제 1항, 제 7항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전극의 내측에는 반응가스의 유로가 기판의 에지 영역으로 집중되도록 링형상으로 돌출형성되는 유도체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
12. 제 1항, 제 7항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전극의 내측에는 오목홈 형상의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
13. 제 1항, 제 7항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전극은 승강수단에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
14. 제 1항, 제 7항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기판 지지부 또는 차폐부 중 어느 하나 또는 모두는 승강수단에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.

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