KR101413525B1 - 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 기판에 공정을 진행하는 공간을 구비하는 제 1 챔버와, 상기 제 1 챔버 측면에 연결된 제 2 챔버와, 상기 제 2 챔버 내에 위치하는 에지 식각 유닛과, 상기 에지 식각 유닛에 설치되어 기판의 에지 영역을 가열하는 가열수단을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 에지 식각 유닛에 기판의 에지 영역을 가열하는 가열수단을 설치함으로써 기판 전체를 가열하지 않고도 기판의 에지 영역을 국부적으로 가열하면서 기판 에지 영역을 식각할 수 있다.
기판 처리 장치, 램프히터

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate processing appratus and method for treating subtrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판의 에지 영역을 식각하는 에지 식각 유닛에 가열수단을 설치함으로써, 기판의 에지 영역을 가열할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판의 가열 온도는 기판상에 박막을 형성하거나 상기 기판을 식각하는 등의 기판 처리 공정에 있어서 매우 중요한 요인으로 작용한다. 일반적으로 기판이 안치되는 기판 지지부에 기판을 가열하는 가열수단이 마련된다. 따라서, 기판 지지부에 마련된 가열수단을 이용하여 상기 기판 지지부를 가열하면 기판 지지부에 안치된 기판으로 열이 전달되어 기판을 가열한다.
기판의 에지 영역을 식각하는 에지 식각 장치의 기판 지지부는 기판의 에지 영역이 노출되도록 제작된다. 이때, 기판 지지부에 포함된 가열수단을 이용하여 상기 기판 지지부에 안치된 기판을 가열하면 기판의 에지 영역은 기판의 중앙 영역보다 온도가 낮다. 이는, 기판 지지부가 기판의 에지 영역을 노출하고 있기 때문이다. 따라서, 기판의 에지 영역을 식각이 용이한 소정 온도로 승온시키기 위해서는 기판 전체를 장시간 동안 가열해야 한다. 따라서, 기판을 가열하기 위해서는 고출력 파워가 요구되어 기판 에지 영역보다 고온으로 가열되어 상기 기판의 중앙 영역에 형성된 박막 또는 패턴이 고열에 의해 손상되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 기판의 에지 영역을 식각하는 에지 식각 장치에 기판의 에지 영역을 국부적으로 가열할 수 있는 가열수단을 설치하여 기판 전체를 가열하지 않고도 기판의 에지 영역을 가열할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판에 공정을 진행하는 공간을 구비하는 제 1 챔버와, 상기 제 1 챔버 측면에 연결된 제 2 챔버와, 상기 제 2 챔버 내에 위치하는 에지 식각 유닛과, 상기 에지 식각 유닛에 설치되어 기판의 에지 영역을 가열하는 가열수단을 포함한다.
상기 에지 식각 유닛은 상기 제 2 챔버의 이동 또는 상기 에지 식각 유닛 자체의 이동에 의하여 상기 제 1 챔버 내로 입출이 가능하다.
상기 제 2 챔버 및 에지 식각 유닛 중 어느 하나에 연결되어 상기 에지 식각 유닛을 제 1 챔버 내로 이동시킬 수 있는 구동부를 포함한다.
상기 제 2 챔버 및 구동부 중 어느 하나를 둘러싸도록 배치되어 상기 제 1 챔버를 밀폐시키는 벨로우즈를 포함한다.
상기 제 1 챔버는 상기 기판의 에지 영역을 노출하도록 기판을 안치하는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부에 안착된 기판 상면에 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함한다.
상기 가스 분사부는 상기 기판 지지부에 안치된 기판의 상면과 인접하도록 승하강이 가능하고, 상기 기판의 에지 영역을 노출시키도록 제작되는 것이 바람직하다.
상기 가열수단은 램프히터와, 상기 램프히터에 전력을 인가하는 전력 공급부를 포함한다.
상기 에지 식각 유닛은 상호 이격 되어 배치된 상부 전극 및 하부 전극과,
상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향해 설치된 램프히터와,
상기 상부 전극과 하부 전극의 사이 공간에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부를 포함한다.
상기 기판 지지부에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 전극 및 하부 전극 중 어느 하나에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 에지 식각 유닛은 플라즈마 형성 공간이 마련되도록 서로 이격되는 제 1 및 제 2 돌출부와, 상기 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 각 돌출부에 상기 상부 전극 및 하부 전극이 연결되는 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 에지 식각 유닛은 식각 가스 공급부로부터 공급된 식각 가스가 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간으로 이동할 수 있도록 하는 가스 흐름 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 램프히터는 상기 상부 전극과 하부 전극에 설치되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향하여 배치되는 것이 효과적이다.
상기 상부 전극과 하부 전극 각각에 홈이 마련되어, 상기 홈에 램프 히터가 삽입될 수 있다.
상기 지지부에는 상기 램프히터가 설치되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향하여 배치되는 것이 효과적이다.
상기 지지부에 홈이 마련되어 상기 홈에 램프 히터가 삽입될 수 있다.
상기 가스 흐름 부재에 상기 램프히터가 설치되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향하여 배치되는 것이 효과적이다.
상기 가스 흐름 부재에 홈이 마련되어 상기 홈에 램프 히터가 삽입될 수 있다.
상기 가열 수단은 상기 가열수단의 램프 히터의 적어도 일단부를 차폐하며, 광을 투과하는 광 투과성 물질로 제작된 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 제 1 챔버 내에서 기판 처리 공정을 실시하는 단계와, 상기 제 1 챔버 내에서 기판 처리 공정을 종료한 후, 에지 식각 유닛을 이동시켜 상기 에지 식각 유닛 내에 기판의 에지 영역이 위치하도록 하는 단계와, 상기 기판이 안치된 기판 지지부를 회전시키는 단계와, 상기 에지 식각 유닛에 설치된 가열수단을 이용하여 상기 기판의 에지 영역을 가열시키는 단계와, 상기 에지 식각 유닛으로 플라즈마를 형성하여 기판 에지 영역을 식각하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 챔버 내에서 실시하는 기판 처리 공정은 기판에 막을 형성하거나 상기 기판 또는 상기 기판상의 막을 식각하는 공정 중 어느 하나일 수 있다.
상기 에지 식각 유닛은 상기 에지 식각 유닛을 포함하는 제 2 챔버를 이동시키거나, 상기 에지 식각 유닛 자체의 이동에 의하여 상기 에지 식각 유닛을 제 1 챔버 내로 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 에지 식각 유닛을 이동시키는 단계 전에 제 1 챔버 내에 위치하는 가스 분사부를 기판의 상면과 인접하도록 하강시켜, 기판의 에지 영역은 노출하고 상기 기판의 중앙영역은 차폐하는 단계를 더 포함한다.
상기 가스 분사부를 통해 비활성 가스를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 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 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도이다. 도 3은 제 1 실시예에 따른 도 2의 A 영역의 확대도 이다. 도 4는 제 1 실시예에 따른 변형예를 나타낸 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치는 제 1 챔챔버(100)와 제 2 챔버(200)를 포함한다.
제 1 챔버(100)는 원통 형상 또는 사각 박스 형상으로 형성되며, 내부에는 기판(10)을 처리할 수 있도록 소정의 반응공간이 마련된다. 이에 한정되지 않고, 제 1 챔버(100)는 기판(10)의 형상에 대응 되도록 제작되는 것이 바람직하다. 제 1 챔버(100)는 공정 챔버로서 기판(10)상에 막을 증착 하거나 기판(10)상의 막을 에칭하는 공정이 진행된다. 제 1 실시예에 따른 제 1 챔버(100)는 기판(10)상에 막을 형성하는 플라즈마 증착 챔버를 예시한다.
제 1 챔버(100) 내부에는 상기 제 1 챔버(100)의 하부에 위치하여 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(110)와, 기판 지지부(110)의 상측에 대향 배치되어 기판(10)을 향해 공정 가스 또는 비활성 가스를 분사하는 가스 분사부(120)와, 가스 분사부(120)와 연결되어 가스 분사부(120)로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 배관(131)과, 가스 분사부(120)와 연결되어 가스 분사부(120)를 승하강시킬 수 있는 제 1 구동부(140)가 설치된다. 그리고, 제 1 챔버(100) 외부에는 상기 제 1 챔버(100) 상부 외측으로 돌출된 가스 공급 배관(131)의 일단부와 연결되어 공정 가스 공급 배관(131)으로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(132)가 배치된다. 또한, 도시되지는 않았지만 비활성 가스를 공급하는 비활성 가스 공급 배관 및 비활성 가스 공급부가 포함된다. 또한, 제 1 챔버(100)에는 공정 가스를 배기하는 배기부와, 기판(10)을 출입시키기 위한 기판 출입구(미도시)가 마련된다.
기판 지지부(110)는 제 1 챔버(100) 하측에 설치되어 제 1 챔버(100) 내측으 로 이동한 기판(10)을 안치한다. 이때, 기판 지지부(110)로는 정전척 또는 진공척을 사용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 공정 처리중 기판(10)을 고정할 수 있는 다양한 수단들이 사용될 수 있다. 이때, 기판 지지부(110) 내측에는 상기 기판 지지부(110)에 안착된 기판(10)을 가열하는 제 1 가열수단(111)이 마련될 수 있다. 여기서 제 1 가열 수단(111)은 기판 지지부(110)에 안착된 기판(10)을 가열할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 예를 들어, 열선을 구비하는 히터 및 램프히터 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 기판 지지부(110)에 마련된 제 1 가열 수단(111)은 제 1 챔버(100) 내에서 주 공정시에 사용한다. 또한, 기판 지지부(110)에는 플라즈마 전원을 공급하기 위한 플라즈마 전력 공급부(121)가 연결된다. 이때, 가스 분사부(120)는 접지에 접속되는 것이 바람직하다. 물론 이와 반대로 접속될 수도 있다. 여기서, 기판 지지부(110)는 기판(10)의 형상과 대응되는 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 기판 지지부(110)는 기판(10)의 에지 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 크기로 제작된다. 즉, 기판 지지부(110)가 기판(10)의 에지 영역을 제외한 나머지 영역만을 지지하도록 제작되어 기판(10) 에지를 노출시킨다. 따라서, 기판 지지부에 포함된 제 1 가열수단(111)을 이용하여 기판(10)을 가열할 경우, 기판(10)의 에지 영역은 가열되지 않거나 가열되더라도 상기 기판(10)의 중앙 영역보다 온도가 낮을 수 있다.
그리고, 기판 지지부(110)에 이를 승하강 또는 회전시킬 수 있는 구동부(미도시)가 연결된다. 따라서, 구동부(미도시)를 이용하여 기판 지지부(110)에 안착된 기판(10)을 공정 높이까지 승강시킬 수 있으며, 기판 지지부(110)에 안착된 기 판(10) 상에 균일한 박막을 형성 위해 기판 지지부(110)를 회전시킬 수 있다. 여기서, 기판 지지부(110)는 기판(10)의 장착 및 탈착을 돕기 위한 리프트 핀을 더 구비할 수 있다.
가스 분사부(120)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 복수의 분사홀을 포함하는 샤워헤드의 형상으로 제작된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 가스 분사부(120)는 기판(10)의 형상에 대응하는 다양한 형상으로 제조될 수 있다. 이때 가스 분사부(120)의 크기는 기판(10)의 에지 영역을 노출시키도록 제작된다. 이는 기판(10)의 에지 영역만을 에지 식각 유닛(210)에 노출시키고 비 식각 영역 즉, 기판(10)의 중앙 영역은 가스 분사부(120)를 이용하여 차폐하기 위해서이다. 따라서, 가스 분사부(120)는 상기 가스 분사부(120)로부터 분사되는 공정 가스가 기판(10)의 중앙 영역뿐만 아니라 상기 기판(100)의 에지 영역에도 분사될 수 있도록 제작한다.
가스 분사부(120)를 통해 분사되는 공정 가스는 절연막, 반도체막 및 금속막 증착을 위한 다양한 원료 가스 중 적어도 하나일 수 있다. 가스 분사부(120)는 기판(10) 상에 공정 가스를 분사하는 역할 및 상기 기판(10)의 에지 영역을 제외한 나머지 영역을 차폐하는 차폐판의 역할을 수행한다. 즉, 제 1 챔버(100)에서 증착이 종료된 후 기판(10)의 에지 영역을 식각하는 단계 전에 가스 분사부(120)를 기판(10)의 상면과 인접하도록 하강시켜 차폐시킴으로써, 상기 기판(10)의 에지 영역을 제외한 나머지 영역이 불필요하게 식각되는 것을 방지한다. 또한 가스 분사부(120)로부터 비활성 가스가 분사 되도록 하여 플라즈마화된 에지 식각 가스가 기 판(10)의 중심 영역으로 침투하는 것을 방지한다.
가스 분사부(120)에는 가스 분사부(120)를 승하강시킬 수 있는 제 1 구동부(140)가 연결된다. 여기서, 제 1 구동부(140)는 가스 분사부(120)의 상부와 연결된 제 1 구동축(141)과, 제 1 구동축(141)을 승하강시킬 수 있는 제 1 구동부재(142)를 포함한다. 이때, 제 1 구동축(141)의 다른 일단부는 제 1 챔버(100) 밖으로 돌출될 수 있으며, 상기 돌출된 제 1 구동축(141)의 일단부는 제 1 구동부재(142)에 연결된다. 제 1 구동부(140)를 이용하여 가스 분사부(120)를 기판(10)에 인접하도록 하강시킨다. 이때, 가스 분사부(120)는 에지 식각 유닛(210)의 상부 전극(211)에 비해 기판(10)과 가깝게 위치하도록 하강시키는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 챔버(100)는 원료 물질을 가열하여 기화된 원료 물질을 기판(10)상에 분사하는 열 증착 장치 일 수 있다. 이때, 원료 물질 공급부 및 원료 물질을 분사하는 분사부 중 적어도 어느 하나에 상기 원료 물질을 가열하는 가열수단이 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 챔버(100)는 기판(10)상에 형성된 박막 또는 기판(10)을 식각하는 식각 챔버일 수 있다. 이때, 제 1 챔버(100)의 가스 분사 수단(120)에는 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급 배관 및 식각 가스 공급부가 연결된다. 물론 제 1 챔버(100)로 상술한 증착 챔버와 식각 챔버 뿐만 아니라 반도체 소자 제조를 위한 다양한 공정 챔버가 사용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 챔버(100)의 측면에 제 2 챔버(200)가 마련된다. 제 2 챔버(200)는 원통 형상 또는 사각 박스 형상으로 제작될 수 있으며 상기 제 2 챔버(200)의 내부에는 에지 식각 유닛(210)이 설치된다. 이때, 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200) 사이에는 두 챔버 (100, 200) 사이를 개방 혹은 폐쇄하는 게이트 벨브(300)가 마련된다.
제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100) 내로 수평 이동한다. 이때, 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100) 내부로 인입될 수 있도록 상기 제 1 챔버(100)에 비해 작은 크기로 제작된다. 제 2 챔버(200)의 내부 공간에는 에지 식각 장치(210)가 위치하므로, 제 2 챔버(200)를 제 1 챔버(100) 내로 이동시킴으로써, 상기 제 2 챔버(200)의 내부에 위치하는 에지 식각 유닛(210)도 함께 제 1 챔버(100) 내부 공간으로 이동된다.
에지 식각 유닛(210)을 포함하는 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100)의 측면에서 상기 에지 식각 유닛(210)의 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 기판(10)의 에지 영역이 배치될 수 있도록 위치한다. 즉, 제 2 챔버(200)는 상기 제 2 챔버(200)를 제 1 챔버(100)로 이동시켜 에지 식각 유닛(210)이 제 1 챔버(100) 내로 수평 이동하였을 때, 에지 식각 유닛(210)의 상부 전극(211)과 하부 전극(211) 사이에 기판(10)의 에지 영역이 배치될 수 있도록 위치한다. 이때, 기판 지지부(110)에 안착된 기판(10)은 제 1 챔버(100) 내에서 주 공정이 종료된 후, 기판(10)의 에지 영역을 식각하기 위한 에지 식각 위치로 배치된 상태인 것이 바람직하다.
상기에서 전술한 바와 같이 제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100) 내로 이동할 수 있다. 이때, 제 2 챔버(200)에는 상기 제 2 챔버(200)를 제 1 챔버(100) 내로 수평 이동시킬 수 있는 제 2 구동부(260)가 연결된다. 제 2 구동부(260)는 제 2 챔버(200)와 연결된 제 2 구동축(261)과 제 2 구동축(261)을 수평 이동시키는 제 2 구동부재(262)를 포함한다. 여기서, 제 2 구동부(260)는 제 2 챔버(200)를 수평 이동시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 예를 들어, 실린더, LM가이드 및 기어 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 제 2 챔버(200)에는 제 2 챔버(200)을 둘러싸도록 배치된 벨로우즈(270)와, 제 2 챔버(200)의 내부 공간을 진공처리 할 수 있는 펌프(미도시)가 연결된다. 제 2챔버(200)를 진공 처리하는 진공 펌프는 제 1 챔버(100)를 배기하는 진공 수단과 별도로 구비될 수 있고, 제 1 챔버(100)의 진공 펌프가 공유되어 사용될 수도 있다.
벨로우즈(270)는 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200) 사이를 밀폐시키는 역할을 한다. 이로 인해, 벨로우즈(270)를 이용하여 제 2 챔버(200)가 제 1 챔버(100) 내로 이동하더라도, 상기 제 2 챔버(200)와 제 1 챔버(100)의 진공 상태를 유지할 수 있도록 한다.
여기서, 벨로우즈(270)는 이동하는 제 2 챔버(200)와 함께 이동할 수 있도록 연결되며, 신축성이 있는 재료로 제작된다. 제 2 챔버(200)가 제 1 챔버(100) 내로 이동하면, 제 2 챔버(200)에 연결된 벨로우즈(270)가 초기 상태보다 수축되고, 제 2 챔버(100)가 상기 제 1 챔버(100)의 외부로 이동하면 벨로우즈(270)는 다시 신장된다. 이를 통해, 제 2 챔버(200)가 제 1 챔버(100) 로 반입 또는 반출할 때, 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 진공 상태를 유지한다.
에지 식각 유닛(210)은 기판(10)의 에지 영역에 형성된 막 또는 잔류하는 파티클을 식각하여 제거하는 역할을 한다. 이러한 에지 식각 유닛(210)은 상호 이격되어 배치된 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)과, 상부 전극(211)에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전력 공급부(213)와, 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 삽입되는 기판(10)의 에지 영역을 가열하는 제 2 가열수단(400)과, 상부 전극(211)과 하부 전극(212)의 사이 공간으로 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급 배관(217)을 포함한다. 이때 하부 전극(212)은 접지에 접속된다. 물론 이와 반대의 전원 접속도 가능하다. 또한, 이에 한정되지 않고 기판 지지부(110)에 플라즈마 전원을 인가하고, 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)을 접지할 수도 있다.
상부 전극(211)에 플라즈마 전원을 제공하고, 공정 가스 예를 들어 식각 가스를 기판(10) 에지 영역에 분사하면 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이에 플라즈마가 발생된다.
또한, 에지 식각 유닛(210)은 식각 가스 공급 배관(217)에 식각 가스를 제공하는 식각 가스 공급부(216)와, 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)이 연결되는 지지부(214)와, 지지부(214) 내측에 마련된 가스 흐름 부재(215)를 더 포함할 수 있다.
지지부(214)는 게이트 벨브(300) 방향으로 돌출된 제 1 및 제 2 돌출부를 포함하고 상기 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 연결하는 연결부를 포함하는 'ㄷ'자 형상일 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 지지부(214)의 각 돌출부 단부에 전극이 연결되어 상부 전극(211)과 하부 전극(212)이 마련된다. 이때, 지지 부(214)의 각 돌출부가 서로 이격 되어 있으므로 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이에 플라즈마가 발생할 수 있는 간극이 마련된다. 지지부(214)는 절연성의 물질로 제작되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 상부 전극(211)과 하부 전극(212)에서 발생된 플라즈마가 퍼지지 않고 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 집중된다.
식각 가스 공급 배관(217)은 지지부(214)의 각 돌출부를 연결하는 연결부를 관통하여 배치된다. 도시되지는 않았지만 식각 가스 공급 배관(217)에는 유량계가 마련되어 식각 가스가 제공되는 양을 조절할 수 있다. 그리고 식각 가스 공급 배관(217)의 일단부는 제 2 챔버(200) 밖으로 돌출되어 식각 가스 공급부(216)와 연결된다.
가스 흐름 부재(215)는 식각 가스가 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이공간에 균일하게 공급할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이때, 가스 흐름 부재(215)는 'ㄷ' 자 형상의 지지부(214)의 내측에 마련된다. 여기서 가스 흐름 부재(215)는 지지부(214)와 같은 'ㄷ'자 형상으로 제작될 수 있으며, 상기 지지부(214)에 비해 작은 크기로 제작된다. 물론 이에 한정되지 않고 식각 가스를 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 균일하게 공급할 수 있도록 하는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 또한 가스 흐름 부재(215)는 지지부(214)의 내측에서 이격되어 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 이로 인해, 식각 가스 공급 배관(217)을 통해 공급된 식각 가스가 지지부(214)와 가스 흐름 부재(215) 사이의 이격 공간을 따라 이동하여 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 공급된다.
제 2 가열수단(400)은 에지 식각 유닛(210)에 상부 전극(211)과 하부 전극 (212)사이의 공간을 향하여 배치되어 기판(10)의 에지 영역을 가열한다. 즉, 기판(10) 전체를 가열하지 않고도 기판(10)의 에지 영역만을 국부적으로 가열한다. 제 2 가열수단(400)은 기판(10)을 신속하게 가열하고 또한 신속하게 냉각되는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 제 1 실시예에서는 램프히터(410)를 이용한 제 2 가열수단(400)을 사용한다. 이는 장시간 동안 기판(10)의 에지 영역을 가열할 경우 상기 기판(10)의 에지 영역의 열이 기판(10)의 중앙 영역까지 전달될 수 있기 때문이다.
제 2 가열수단(400)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 램프히터(410)와, 램프히터(410)에 전력을 인가하는 전력 공급부(415)을 포함한다. 램프히터(410)는 전기 전력을 공급하면 신속하게 승온되고, 전기 전력을 제거하면 신속하게 냉각된다. 이로 인해, 램프히터(410)를 이용하여 기판(10)의 에지 영역을 신속하게 가열하거나 기판(10)의 에지 영역으로 열이 전달되는 것을 신속하게 중단할 수 있다.
본 실시예에 따른 램프히터(410)는 기판(10)의 에지 영역을 100 내지 1200도 범위의 온도로 가열할 수 있다. 바람직하게는 기판(10)의 에지 영역을 300 내지 1000도의 온도로 가열하는 것이 효과적이다.
램프히터(410) 각각은 내부가 비어있는 몸체(411)와, 상기 몸체(411) 내에 마련된 필라멘트(412)와, 상기 몸체(411)에 마련되어 필라멘트(412)에 접속되는 전력 인가 단자(413)를 포함한다. 이때, 상기 전력 인가 단자(413)는 전력 공급 부(415)에 접속된다. 여기서 몸체(411)는 발생된 빛이 투과될 수 있도록 투명한 유리로 제작된다. 램프히터(410)의 몸체(411)는 브롬과 같은 할로겐 가스를 포함하는 가스로 충진되고, 필라멘트가 텅스텐인 텅스텐 할로겐 전구일 수 있다. 즉, 램프히터(411)는 강한 적외선을 방출하는 백열 램프일 수 있다.
제 2 가열수단(400)의 램프히터(410)는 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간을 향하여 배치되어 기판(10)의 에지 영역을 가열할 수 있도록 한다. 예를 들어, 상부 전극(211), 하부 전극(212) 또는 가스 유로 부재(215) 중 적어도 하나에 램프히터(410)가 삽입될 수 있도록 홈(미도시)이 마련되고, 상기 홈에 램프히터(410)가 삽입될 수 있다. 이때 홈은 램프히터(410)의 몸체(411) 내부에서 발생된 빛이 기판(10)의 에지 영역으로 향할 수 있도록 오픈된 상태이다. 또한, 가스 유로 부재(215)에 삽입되는 램프히터(410)는 기판(10) 에지 영역의 측면에 대응하도록 상기 가스 유로 부재(215)의 제 1 및 제 2 돌출부를 연결하는 연결부의 중앙에 삽입될 수 있다. 그리고, 상부 전극(211), 하부 전극(212) 및 가스 유로 부재(215)의 홈을 차폐하면서 광을 투과하는 광 투과성 플레이트 예컨데, 유리 플레이트(414)를 더 포함할 수 있다. 이때 유리 플레이트(414)는 램프히터(411)와 이격되어 배치된다. 여기서 유리 플레이트(414)는 고온의 공정 가스 및 반응 부산물이 램프히터(410)로 유입되는 것을 방지하여 램프히터(410)가 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 몸체(411)의 내부 공간에서 발생된 빛은 상기 몸체(411)를 통해 방사되어 유리 플레이(414)를 거쳐 기판(10)의 에지 영역으로 확산 되고, 기판(10)의 에지 영역을 가열한다.
또한, 상부 전극(211), 하부 전극(212) 및 가스 흐름 부재(215)에 각각 삽입된 램프히터(410)는 최대 발열량이 동일할 수 있다. 즉, 복수의 램프히터(410)는 동일 전력을 인가받기 위해 그 전력 인가 단자(413)가 동일 전력 공급부(415)에 연결된다. 또한 이에 한정되지 않고 복수의 램프히터(410)는 최대 발열량이 다를 수 있다. 즉, 복수의 램프히터(410)의 각 전력 인가 단자(410)가 서로 다른 전력 공급부(415)에 연결되어 각기 독립적으로 구동될 수 있다.
도 4는 제 1실시예에 변형예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 에지 식각 유닛(210)에는 상기 에지 식각 유닛(210)을 수평 이동시킬 수 있는 제 2 구동부(260)가 연결된다. 이때, 제 2 구동부(260)의 제 2 구동축(261)은 제 2 챔버(200)를 관통하여 에지 식각 유닛(210)의 지지부(214)에 연결되고, 제 2 구동축(261)의 다른 일단부는 제 2 구동부재(262)와 연결된다. 이로 인해, 도 4b에 도시된 바와 같이 제 2 구동부(260)를 이용하여 에지 식각 유닛(210)을 제 1 챔버(100) 내로 수평 이동시킬 수 있다.
이때, 벨로우즈(270)는 제 2 구동축(261)을 감싸도록 배치된다. 이로 인해, 에지 식각 유닛(210)이 제 1 챔버(100) 내로 이동할 때나, 제 1 챔버(100) 내에서 제 2 챔버(200)의 내부 공간으로 이동할 때, 벨로우즈(270)를 이용하여 상기 제 2 챔버(200)의 진공 상태를 유지할 수 있다.
제 1 실시예에서는 제 2 가열수단(400)의 램프히터(410)가 상부 전극(211), 하부 전극(212) 및 가스 유로 부재(215) 각각에 삽입되어 배치되었으나 이에 한정되지 않고 램프 히터(410)는 다양하게 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도이다.
하기에서는 제 1 실시예와 중복되는 내용은 생략한다.
도 5를 참조하면, 상부 전극(211) 및 하부 전극(212) 각각에 제 2 가열수단(400)의 램프히터(410)가 삽입되고, 가스 유로 부재(215)에 복수의 램프히터(410)가 삽입된다. 이때, 복수의 램프히터(410)는 일정 거리 이격 되어 가스 유로 부재(215)의 형상을 따라 배치된다. 즉, 기판(10) 에지 영역을 둘러싸도록 램프히터(410)가 배치된다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도이다.
도 6을 참조하면 상부 전극과 하부 전극을 각기 지지하는 지지부(214)가 제 2 챔버(200) 내의 상부와 하부에 연결된다. 그리고 상부 전극(211) 및 하부 전극(212) 각각에 램프히터(410)가 삽입된다. 또한, 식각 가스 공급 배관(217)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 챔버(200) 내로 삽입되어 상부 전극(211)과 하부 전극(212)의 사이 공간에 연결되도록 배치된다. 즉, 식각 가스 공급 배관(217)으로부터 분사되는 식각 가스가 별도의 가스 유로 부재(215) 없이 바로 상부 전극(211)과 하부 전극(212)의 사이 공간으로 공급될 수 있도록 기판(10) 에지 영역의 측면과 대응 배치된다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제 2 가열수단(400)의 램프히터(410)는 지지부(214)에 복수개로 삽입된다. 여기서 복수의 램프히터(410)는 일정 거리 이격되어 배치된다. 식각 가스 공급 배관(217)은 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)의 바로 뒤에 배치 된다. 이때 식각 가스 공급 배관(217)은 지지부(214)의 돌출부 내에 삽입되어 상기 지지부(214)의 돌출부와 수평하도록 배치된다. 즉, 게이트 벨브(300) 방향으로 돌출된 지지부(214)의 각 돌출부에 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)이 각각 배치되고, 상기 상부 전극(211) 및 하부 전극(212) 뒤에 식각 가스 공급 배관(217)이 배치된다. 또한 지지부(214)를 관통하는 상기 식각 가스 공급 배관(217)의 끝단은 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 식각 가스를 효과적으로 공급할 수 있도록 절곡된 형상이다.
상기에서는 램프히터(410)가 상부 전극(211), 하부 전극(212), 지지부(214) 및 가스 흐름 부재(215)에 삽입되었으나 이에 한정되지 않고, 상기 상부 전극(211), 하부 전극(212), 지지부(214) 및 가스 흐름 부재(215) 중 적어도 하나의 일단부에 연결되어 상부 전극(211)과 하부 전극(212)의 사이 공간을 향하여 배치될 수 있다.
하기에서는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판(10) 처리 방법을 설명한다.
먼저, 기판(10)을 상기 제 1 챔버(100) 내로 인입시키고, 기판(10)을 제 1 챔버(100)의 기판 지지부(110)에 안착시킨다. 그리고, 기판(10)이 안착된 기판 지지부(110)를 공정 높이 까지 승강시키고 회전시킨다. 이어서, 제 1 챔버(100) 내에서 기판(10)상에 막을 증착 하거나, 기판(10)을 식각하거나, 기판(10)상의 막을 식각하는 등의 기판(10) 처리 공정을 실시한다.
제 1 챔버(100)에서 기판(10) 처리 공정이 종료된 후, 기판 지지부(110)를 이동시켜, 기판(10)의 에지 영역을 제 1 챔버(100)의 측면에 연결된 에지 식각 유닛(210)의 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 대응 위치시킨다. 그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이 제 1 챔버(100)의 제 1 구동부(140)를 이용하여 가스 분사부(120)를 기판(10)의 상면과 인접하도록 하강시킨다. 이때, 가스 분사부(120)를 상부 전극(211)에 비해 기판(10)과 가깝게 하강시키는 것이 바람직하다. 또한, 도시되지는 않았지만 가스 분사부(120)를 통해 비활성 가스를 분사할 수도 있다. 이로 인해, 가스 분사부(120)를 이용하여 플라즈마화된 식각 가스가 기판(10)의 중앙 영역으로 투입되는 것을 차폐한다.
그리고, 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200) 사이에 위치하는 게이트 벨브(300)를 오픈한다. 이어서, 제 2 챔버(200)에 연결된 제 2 구동부(260)를 이용하여 제 2 챔버(200)를 제 1 챔버(100)내로 인입시킨다. 이때, 제 2 챔버(200) 내부에 에지 식각 유닛(210)이 위치하므로 제 2 챔버(200)을 이동시킴으로써, 에지 식각 유닛(210)을 제 1 챔버(100) 내로 이동시킬 수 있다. 제 2 챔버(200)를 둘러싸고 있는 벨로우즈(270)를 통해 상기 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)의 진공 상태를 유지한다. 또한 제 2 구동부(260)를 제어하여 제 2 챔버(200)를 이동시킴으로써, 에지 식각 유닛(210)의 상부 전극(211)과 하부 전극(212)의 사이 공간에 기판(10) 에지 영역이 삽입된다.
상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이에 기판(10)의 에지 영역이 배치되면, 기판(10)이 안착된 기판 지지부(110)를 회전시킨다.
이어서 전력 공급부(415)로부터 램프히터(410)에 전력을 인가하여 몸체(411) 내부에 빛을 발생시킨다. 발생된 빛은 몸체(411)를 통하여 방사되어 기판(10)의 에지 영역을 가열한다. 이로 인해, 상기 기판(10) 전체를 가열하지 않고도 상기 기판(10)의 에지 영역만을 가열할 수 있다.
상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이에 기판(10)의 에지 영역이 배치되면,상부 전극(211)에 플라즈마 전원을 공급하고 하부 전극(212)은 접지하고, 식각 가스를 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이에 분사한다. 식각 가스는 지지부(214)와 상기 지지부(214) 내측에 마련된 가스 흐름 부재(215) 사이의 이격 공간을 따라 이동하여 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 분사된다. 이로 인해, 상부 전극(211)과 하부 전극(212)사이에 플라즈마가 발생되고, 식각 가스를 플라즈마화 시킨다. 이때, 상부 전극(211)과 하부 전극(212)이 연결된 지지부(214)는 절연체이므로 플라즈마화된 식각 가스는 상부 전극(211)과 하부 전극(212) 사이 공간에 집중된다. 플라즈마화된 식각 가스가 상부 전극(211)과 하부 전극(211) 사이 공간에 배치된 기판(10)의 에지 영역에 집중된다. 이를 통해, 플라즈마화된 식각 가스는 기판(10) 에지 영역의 막 또는 파티클과 반응하여 이들을 에칭하여 제거한다. 이때, 기판(10)의 에지 영역을 제 2 가열수단(400)을 이용하여 가열함으로써, 상기 기판(10)의 에지 영역에 형성된 막 또는 파티클과 플라즈마화된 식각 가스 간에 반응성이 향상된다. 이로 인해, 기판(10)의 에지 영역의 막 또는 파티클을 빠른 속도로 용이하게 제거할 수 있다.
기판(10)이 안치된 기판 지지부(110)가 회전하고 있으므로, 상기 기판(10) 전체의 에지 영역을 균일하게 식각할 수 있다. 또한, 기판(10)의 에지 영역을 제외 한 나머지 영역을 가스 분사부(120)를 이용하여 차폐하였으므로, 상기 기판(10)의 중앙 영역은 식각되지 않고 상기 기판(10)의 에지 영역만이 식각될 수 있다.
이어서, 기판(10)의 에지 영역을 식각하는 공정이 종료된 후, 플라즈마 전원 및 식각 가스 공급을 중단한다. 또한, 전력 공급부(415)로부터 램프히터(410)로 공급되는 전력을 중단하여 기판(10)의 에지 영역이 가열되지 않도록 한다. 그리고 기판 지지부(110)의 회전을 중지시키고, 기판(100)의 상부에 배치된 가스 분사부(120)를 승강시킨다. 이어서, 제 2 챔버(200)를 제 1 챔버(100)의 외부로 반출하여 제 2 챔버(200) 내에 위치하는 에지 식각 유닛(210)을 반출한다.
본 실시예에서는 제 1 챔버 내에서 기판(10)을 처리한 후, 에지 식각 유닛(210)을 이용하여 상기 기판(10)의 에지 영역을 식각 하였으나, 이에 한정되지 않고 제 1 챔버(1000 내에서 별도의 기판(10) 처리 공정없이 바로 상기 기판(10)의 에지 영역을 식각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도이다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 도 2이 A 영역의 확대도.
도 4는 제 1 실시예에 따른 변형예를 나타낸 기판 처리 장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 요부를 나타낸 개념 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 제 1 챔버 200: 제 2 챔버
210: 에지 식각 유닛 211: 상부 전극
212: 하부 전극 213: 플라즈마 전력 공급부
400: 제 2 가열수단 410: 램프히터
411: 몸체 412: 필라멘트
413: 전력 인가 단자 414: 석영 플레이트
415: 전력 공급부

Claims (24)

  1. 기판에 공정을 진행하는 공간을 구비하는 제 1 챔버;
    상기 제 1 챔버 측면에 연결된 제 2 챔버;
    상기 제 2 챔버 내에 위치하는 에지 식각 유닛;
    상기 에지 식각 유닛에 설치되어 기판의 에지 영역을 가열하는 가열수단을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에지 식각 유닛은 상기 제 2 챔버의 이동 또는 상기 에지 식각 유닛 자체의 이동에 의하여 상기 제 1 챔버 내로 입출이 가능한 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 챔버 및 에지 식각 유닛 중 어느 하나에 연결되어 상기 에지 식각 유닛을 제 1 챔버 내로 이동시킬 수 있는 구동부를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 챔버 및 상기 구동부 중 어느 하나를 둘러싸도록 배치되어 상기 제 1 챔버를 밀폐시키는 벨로우즈를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 챔버는 상기 기판의 에지 영역을 노출하도록 기판을 안치하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 안착된 기판 상면에 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가스 분사부는 상기 기판 지지부에 안치된 기판의 상면과 인접하도록 승하강이 가능하고, 상기 기판의 에지 영역을 노출시키는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열수단은 램프히터;
    상기 램프히터에 전력을 인가하는 전력 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 에지 식각 유닛은 상호 이격되어 배치된 상부 전극 및 하부 전극;
    상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향해 설치된 램프히터;
    상기 상부 전극과 하부 전극의 사이 공간에 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판 지지부에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부를 더 포함할 수 있는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 상부 전극 및 하부 전극 중 어느 하나에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부를 더 포함할 수 있는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 에지 식각 유닛은 플라즈마 형성 공간이 마련되도록 서로 이격되는 제 1 및 제 2 돌출부와, 상기 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 각 돌출부에 상기 상부 전극 및 하부 전극이 연결되는 지지부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 에지 식각 유닛은 식각 가스 공급부로부터 공급된 식각 가스가 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간으로 이동할 수 있도록 하는 가스 흐름 부재를 더 포함할 수 있는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 램프히터는 상기 상부 전극과 하부 전극에 설치되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향하여 배치되는 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 상부 전극과 하부 전극 각각에 홈이 마련되어, 상기 홈에 램프 히터가 삽입될 수 있는 기판 처리 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 지지부에는 상기 램프히터가 설치되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향하여 배치되는 기판 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 지지부에 홈이 마련되어 상기 홈에 램프 히터가 삽입될 수 있는 기판 처리 장치.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 가스 흐름 부재에 상기 램프히터가 설치되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이 공간을 향하여 배치되는 기판 처리 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 가스 흐름 부재에 홈이 마련되어 상기 홈에 램프 히터가 삽입될 수 있는 기판 처리 장치.
  19. 청구항 7에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 가열수단의 램프 히터의 적어도 일단부를 차폐하며, 광을 투과하는 광 투과성 물질로 제작된 플레이트를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 제 1 챔버 내에서 기판 처리 공정을 실시하는 단계;
    상기 제 1 챔버 내에서 기판 처리 공정을 종료한 후, 에지 식각 유닛을 이동시켜 상기 에지 식각 유닛 내에 기판의 에지 영역이 위치하도록 하는 단계;
    상기 기판이 안치된 기판 지지부를 회전시키는 단계;
    상기 에지 식각 유닛에 설치된 가열수단을 이용하여 상기 기판의 에지 영역을 가열시키는 단계;
    상기 에지 식각 유닛으로 플라즈마를 형성하여 기판 에지 영역을 식각하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제 1 챔버 내에서 실시하는 기판 처리 공정은 기판에 막을 형성하거나 상기 기판 또는 상기 기판상의 막을 식각하는 공정중 어느 하나인 기판 처리 방법.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 에지 식각 유닛은 상기 에지 식각 유닛을 포함하는 제 2 챔버를 이동시키거나, 상기 에지 식각 유닛 자체의 이동에 의하여 상기 에지 식각 유닛을 제 1 챔버 내로 이동시키는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 에지 식각 유닛을 이동시키는 단계 전에 제 1 챔버 내에 위치하는 가스 분사부를 기판의 상면과 인접하도록 하강시켜, 기판의 에지 영역은 노출하고 상기 기판의 중앙영역은 차폐하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 가스 분사부를 통해 비활성 가스를 분사하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
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