KR101433957B1 - 기판 에지로부터 부산물 세트의 제거를 위한 장치 및 그방법들 - Google Patents

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Abstract

기판을 처리하기 위한 플라즈마 챔버를 포함하는 플라즈마 처리 시스템이 기재되어 있다. 상기 시스템은 기판의 제1 표면을 지지하도록 구성된 척을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 기판의 제1 표면의 반대쪽에 있는 기판의 제2 표면에 대해 이격된 관계로 배치된 내플라즈마 배리어를 포함하며, 내플라즈마 배리어는 기판의 중앙 부분을 실질적으로 차폐하고 기판의 제2 표면의 환형 외주 영역이 내플라즈마 배리어에 의해 실질적으로 차폐되지 않게 한다. 또한, 상기 시스템은 적어도 하나의 전력공급 전극을 포함하며, 전력공급 전극은 내플라즈마 배리어와 협력하여 동작하여 플라즈마 가스로부터 한정된 플라즈마를 발생시키고, 한정된 플라즈마는 기판의 중앙 부분으로부터 떨어져 기판의 환형 외주 영역에 실질적으로 한정된다.
Figure R1020087007489
내플라즈마 배리어, 한정된 플라즈마, 전력공급 전극

Description

기판 에지로부터 부산물 세트의 제거를 위한 장치 및 그 방법들{APPARATUS FOR THE REMOVAL OF A SET OF BYPRODUCTS FROM A SUBSTRATE EDGE AND METHODS THEREFOR}
본 발명은 일반적으로 기판 제조 기술들에 관한 것이며, 특히 기판 에지로부터 부산물 세트의 제거를 위한 장치 및 그 방법들에 관한 것이다.
기판, 예를 들면, 반도체 기판, 또는 플랫 패널 디스플레이 제조시에 사용되는 것과 같은 유리 패널의 처리시에, 플라즈마가 종종 채용되고 있다. 예를 들면, 기판 처리의 일부로서, 기판은 복수의 다이들 또는 직사각형 영역들로 나눠지고, 각각은 집적회로가 될 것이다. 그후, 기판은 재료들이 선택적으로 제거 (에칭) 되고 증착되는 일련의 단계들로 처리된다. 타겟 게이트 길이로부터의 각 나노미터 벗어남은 이들 디바이스들의 동작능력 및/또는 동작 속도로 직접 전이될 수도 있기 때문에, 수 나노미터 정도로 트랜지스터 게이트 임계 치수 (CD) 를 제어하는 것이 최우선 사항이다.
제1 예시적인 플라즈마 공정에서, 기판은 에칭 이전에 (포토레지스트 마스크와 같은) 경화된 에멀션의 박막으로 코팅되어 있다. 그후, 경화된 에멀션의 영역들이 선택적으로 제거되어, 하부 층의 일부가 노출되도록 한다. 그후, 기판 은 플라즈마 처리 챔버내에서 척 (chuck) 이라 불리는 단극성 또는 양극성 전극을 포함하는 기판 지지 구조물 상에 놓여진다. 그후, 챔버 안으로 적절한 플라즈마 가스 세트가 유입되고 플라즈마를 형성하도록 충돌하여 기판의 노출된 영역들을 에칭한다.
에치 공정 동안, (탄소(C), 산소(O), 질소(N), 불소(F) 등으로 구성된) 폴리머 부산물들이 기판 에지의 상부 및 저부상에 형성되는 것은 보기 드문 일이 아니다. 즉, 다이들이 존재하지 않는 기판의 환형 외주 상의 표면 영역이다. 그러나, 여러 상이한 에치 공정들의 결과로서 연속적인 폴리머 층들이 증착됨에 따라, 통상 강하고 접착성이 있는 유기 결합들이 약해져서 박리되거나 벗겨져서, 마침내는 수송시에 종종 다른 기판과 접촉하게 된다. 예를 들면, 기판들은 보통, 종종 카세트 (cassette) 들이라고 불리는 실질적으로 청결한 용기들을 통해 플라즈마 처리 시스템들 사이에서 세트들로 이동한다. 보다 높이 위치된 기판이 용기내에 재위치됨에 따라, 다이들이 존재하는 하부 기판상에 부산물 입자들이 내려앉아, 잠재적으로 디바이스 수율에 영향을 미칠 수도 있다.
상술한 점을 감안하여, 기판 에지로부터 부산물 세트의 제거를 위한 장치 및 그 방법들이 요망된다.
하나의 실시형태에 있어서, 본 발명은 기판을 처리하기 위한 플라즈마 챔버를 포함하는 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 상기 기판의 제1 표면을 지지하도록 구성된 척을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 상기 기판의 상기 제1 표면과 반대쪽에 있는 상기 기판의 제2 표면에 대해 이격된 관계로 배치된 내플라즈마 배리어 (plasma resistant barrier) 를 포함하며, 상기 내플라즈마 배리어는 상기 기판의 중앙 부분을 실질적으로 차폐하고 상기 기판의 상기 제2 표면의 환형 외주 영역이 상기 내플라즈마 배리어에 의해 실질적으로 차폐되지 않게 한다. 또한, 상기 시스템은 적어도 하나의 전력공급 전극 (powered electrode) 을 포함하며, 상기 전력공급 전극은 상기 내플라즈마 배리어와 협력하여 동작하여 플라즈마 가스로부터 한정된 플라즈마 (confined plasma) 를 발생시키고, 상기 한정된 플라즈마는 상기 기판의 상기 중앙 부분으로부터 떨어져 상기 기판의 상기 환형 외주 영역에 실질적으로 한정되어 있다.
하나의 실시형태에 있어서, 본 발명은 기판으로부터 부산물 세트를 제거하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 기판의 제1 표면을 지지하는 척을 구성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 기판의 상기 제1 표면과 반대쪽에 있는 상기 기판의 제2 표면에 대해 이격된 관계로 내플라즈마 배리어를 위치시키는 단계을 포함하며, 상기 내플라즈마 배리어는 상기 기판의 중앙 부분을 실질적으로 차폐하고 상기 기판의 상기 제2 표면의 환형 외주 영역이 상기 내플라즈마 배리어에 의해 실질적으로 차폐되지 않게 한다. 또한, 상기 방법은 상기 내플라즈마 배리어와 협력하여 동작하여 플라즈마 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 적어도 하나의 전력공급 전극을 구성하는 단계를 포함하며, 상기 한정된 플라즈마는 상기 기판의 상기 중앙 부분으로부터 떨어져 상기 기판의 상기 환형 외주 영역에 실질적으로 한정되어 있다. 또한, 상기 방법은 상기 기판의 상기 중앙 부분과 상기 내플라즈마 배리어에 의해 규정된 갭에 비활성 가스를 도입하는 비활성 가스 공급 장치 (inert gas delivery arrangement) 를 구성하는 단계를 포함하며, 상기 한정된 플라즈마가 발생될 경우, 상기 부산물 세트가 실질적으로 제거된다.
하나의 실시형태에 있어서, 본 발명은 플라즈마 챔버에서 기판으로부터 부산물 세트를 제거하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 플라즈마 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위해, 적어도 하나의 전력공급 전극을 구성하는 단계를 포함하며, 상기 플라즈마가 발생될 경우 상기 전력공급 전극이 상기 척에 전기적으로 결합된다. 또한, 상기 방법은 상기 기판과 이격된 관계로 내플라즈마 배리어를 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 내플라즈마 배리어는 상기 플라즈마가 상기 기판의 중앙 부분으로부터 떨어져 상기 기판의 환형 외주 부분에 실질적으로 한정되어 있도록 구성되고, 상기 내플라즈마 배리어와 상기 기판은 갭을 규정한다. 또한, 상기 방법은 상기 갭에 비활성 가스를 도입하는 비활성 가스 공급 장치를 구성하는 단계를 포함하며, 상기 플라즈마가 발생될 경우, 상기 기판의 상기 환형 외주 부분으로부터 상기 부산물 세트가 제거된다.
이후, 본 발명의 이들 및 다른 특징들에 대하여 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 상세한 설명에서 더욱 상세하게 설명할 것이다.
본 발명에 대하여 첨부 도면의 도면들에서, 한정을 위한 것이 아닌 예시적으로 설명되며, 첨부 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 에지 부산물 제거를 위한 주변 유도 코일 (perimeter induction coil) 을 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 1b는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 에지 부산물 제거를 위한 상부 유도 코일을 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 에지 부산물 제거를 위한 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 1a 내지 도 2에 도시된 바와 같은 플라즈마 처리 시스템들에 대한 가스 구성을 도시하는 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 저부 부착 지지 구조물에 의해 비활성 배리어가 지지되는, 에지 부산물 제거를 위한 플라즈마 처리 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 측부 부착 지지 구조물에 의해 비활성 배리어가 지지되는, 에지 부산물 제거를 위한 플라즈마 처리 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 기판 에지로부터 부산물 세트의 제거를 위한 개략적인 방법을 나타낸다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부 도면에 나타낸 바와 같이 그 몇몇 바람직한 실시형태들을 참조하여 상세하게 설명할 것이다. 하기 서술에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세가 설명되어 있다. 그러나, 당업자 에게는 본 발명이 이러한 특정 상세의 일부 또는 전부를 가지지 않고도 실시될 수도 있다는 것은 자명할 것이다. 다른 예시로서, 본 발명을 불필요하게 모호하지 않도록 하기 위하여, 잘 알려진 공정 단계들 및/또는 구조물들에 대해서는 상세하게 설명하지 않는다.
이하, 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 에지 부산물 제거를 위한 주변 유도 코일 (전력공급 전극) 을 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 유리하게, 기판 위에 놓여진 비활성 배리어는, 기판의 중앙으로부터 기판의 환형 외주를 향해 유입되어 기판 위에 위치되는 비활성 가스와 조합하여, 기판의 환형 외주에 플라즈마를 실질적으로 고립시켜서, 기판 표면 (중앙 영역) 상의 노출된 전기 구조물들에 대한 잠재적인 손상을 최소화하면서 부산물들을 신속하게 제거하도록 할 수도 있다.
일반적으로, 에지 부산물 세트를 갖는 기판이 정전 척 (척; 116) 상의 에지 링 (115) 에 의해 플라즈마 챔버내에 위치된다. 즉, 척은 기판의 제1 (저부) 표면을 지지하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로, 주변 유도 코일 (104) 은 부산물 제거를 위해 최적화된 플라즈마 가스 세트 (124) (예컨대, O2, CF4, C2F6, Ar 등) 에 시변 (time-varying) 전류를 유도함으로써 플라즈마 (110) 를 발생시키도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 주변 유도 코일 (104) 은 적어도 기판 (114) 의 직경만큼 큰 (가로축을 따른) 내경을 갖는 고리 또는 도넛으로서 구성된다.
통상, 주변 유도 코일 (104) 에는 RF 발생기 (134) 에 더 결합될 수도 있는 매칭 네트워크 (132) 가 또한 결합될 수도 있다. 매칭 네트워크 (132) 는 약 50옴, 및 약 2MHz로부터 약 27MHz까지 통상 동작하는 RF 발생기 (134) 의 임피던스를, 플라즈마 (110) 의 임피던스에 매칭시키려고 시도한다. 부가적으로, 플라즈마에 의해 바이어스를 생성하고, 플라즈마 처리 시스템 내의 구조물들로부터 떨어져서 기판을 향해 플라즈마를 지향시키기 위해, 제2 RF 에너지 소스 (138) 가 또한 매칭 네트워크 (136) 를 통해 기판 (114) 에 결합될 수도 있다.
부가적으로, 기판의 에지 (환형 외주) 에서의 표면 영역에 플라즈마 (110) 를 실질적으로 고립시키거나 또는 한정시키기 위해, 내플라즈마 배리어 (113) (예컨대, 석영, 사파이어 등) 가 기판 (114) 의 제2 (상부) 표면과 접촉하지 않고 단지 기판 위에 갭 간격을 두고 배치될 수도 있다. 즉, 기판 (114) 이 내플라즈마 배리어 (113) 와 척 (116) 사이에 위치된다. 일 실시형태에 있어서, 내플라즈마 배리어 (113) 는 (가로축을 따른) 기판 직경보다 더 작은 (가로축을 따른) 직경으로 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 내플라즈마 배리어 (113) 는 플라즈마 챔버 (102) 의 상부 표면에 부착된다. 부가적으로, 또한, 제2 비활성 가스 (126) (중앙 비활성) 흐름이 비활성 가스 공급 장치에 의해 내플라즈마 배리어 (113) 와 기판 (114) 사이에서 전달되어, 기판 중앙으로부터 기판 (114) 의 환형 외주까지 포지티브 압력을 생성하고, 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들로부터 떨어져 플라즈마 (110) 를 실질적으로 고립시킬 수도 있다. 예를 들면, 비활성 가스 공급 장치는 노즐 세트, 배관, 밸브들, 질량 유량 제어기, 펌프들 등을 포함할 수도 있다. 기판 (114) 으로부터 부산물들이 제거됨에 따라, 이 부산물들은 펌프 (110) 에 의해 플라즈마 챔버 (102) 로부터 배출된다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마는 저압 플라즈마이다. 예를 들면, 약 5mTorr 내지 약 1Torr의 압력에서 약 100W 내지 약 500W의 전력 설정을 가지며, 플라즈마 가스 (O2, CF4, C2F6, Ar 등) 및 비활성 가스 (예컨대, He, Ar, N2 등) 를 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템에서는, 기판 환형 외주에서 플라즈마 (110) 를 고립시키고 그리하여 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들에 대한 임의의 잠재적인 손상을 최소화하는데 약 0.5mm 미만의 갭 간격이면 충분할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.1mm와 약 0.5mm 사이가 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.2mm와 약 0.4mm 사이가 더욱 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.3mm가 가장 바람직하다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마는 상압 또는 고압 플라즈마이다. 예를 들면, 대기압력 (ambient pressure) 에서 약 100W 내지 약 500W의 전력 설정을 가지며, 플라즈마 가스 (O2, CF4, C2F6, He 등) 및 비활성 가스 (예컨대, He, Ar, N2 등) 를 갖는 유도 결합형 상압 플라즈마 처리 시스템에서는, 기판 환형 외주에서 플라즈마 (110) 를 고립시키고 그리하여 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들에 대한 임의의 잠재적인 손상을 최소화하는데 약 0.1mm 미만의 갭 간격이면 충분할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.04mm와 약 0.1mm 사이가 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.05mm와 약 0.09mm 사이가 더욱 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.07mm가 가장 바 람직하다. 본 발명의 이점은 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들을 실질적으로 손상시키지 않고 기판 에지로부터 부산물 세트를 제거하는 것을 포함한다.
이하, 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에지 부산물 제거를 위한 상부 유도 코일 (전력공급 전극) 을 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 일반적으로, 에지 부산물 세트를 갖는 기판이 정전 척 (척; 116) 상의 에지 링 (115) 에 의해 플라즈마 챔버내에 위치된다. 즉, 척은 기판의 제1 (저부) 표면을 지지하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로, 비활성 내플라즈마 배리어 (145) (예컨대, 세라믹, 석영 등) 에 의해 플라즈마 (110) 로부터 물리적으로 분리된 상부 유도 코일 (144) 은, 부산물 제거를 위해 최적화된 플라즈마 가스 세트 (124) (예컨대, O2, CF4, C2F6, Ar 등) 에 시변 전류를 유도함으로써 플라즈마 (110) 를 발생시키도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 상부 유도 코일 (144) 은 고리 세트로 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 고리는 적어도 기판 (114) 의 직경만큼 큰 (가로축을 따른) 내경을 가진다.
통상, 상부 유도 코일 (144) 에는 RF 발생기 (134) 에 더 결합될 수도 있는 매칭 네트워크 (132) 가 또한 결합될 수도 있다. 매칭 네트워크 (132) 는 약 50옴, 및 약 2MHz로부터 약 27MHz까지 통상 동작하는 RF 발생기 (134) 의 임피던스를, 플라즈마 (110) 의 임피던스에 매칭시키려고 시도한다. 부가적으로, 플라 즈마에 의해 바이어스를 생성하고, 플라즈마 처리 시스템 내의 구조물들로부터 떨어져서 기판을 향해 플라즈마를 지향시키기 위해, 제2 RF 에너지 소스 (138) 가 또한 매칭 네트워크 (136) 를 통해 기판 (114) 에 결합될 수도 있다.
부가적으로, 기판의 에지 (환형 외주) 에서의 표면 영역에 플라즈마 (110) 를 실질적으로 고립시키거나 또는 한정시키기 위해, 내플라즈마 배리어 (113) (예컨대, 석영, 사파이어 등) 가 기판 (114) 의 제2 (상부) 표면과 접촉하지 않고 단지 기판 위에 갭 간격을 두고 배치될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 내플라즈마 배리어 (113) 는 (가로축을 따른) 기판 직경보다 더 작은 (가로축을 따른) 직경으로 구성된다.
즉, 기판 (114) 은 내플라즈마 배리어 (113) 와 척 (116) 사이에 위치된다. 일 실시형태에 있어서, 내플라즈마 배리어 (113) 는 플라즈마 챔버 (102) 의 상부 표면에 부착된다. 부가적으로, 또한, 제2 비활성 가스 (126) (비활성 가스) 흐름이 비활성 가스 공급 장치에 의해 내플라즈마 배리어 (113) 와 기판 (114) 사이에서 전달되어, 기판 중앙으로부터 기판 (114) 의 환형 외주까지 포지티브 압력을 생성하고, 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들로부터 떨어져 플라즈마 (110) 를 실질적으로 고립시킬 수도 있다. 기판 (114) 으로부터 부산물들이 제거됨에 따라, 이 부산물들은 펌프 (110) 에 의해 플라즈마 챔버 (102) 로부터 배출된다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마는 저압 플라즈마이다. 예를 들면, 약 5mTorr 내지 약 1Torr의 압력에서 약 100W 내지 약 500W의 전력 설정을 가지며, 플 라즈마 가스 (O2, CF4, C2F6, Ar 등) 및 비활성 가스 (예컨대, He, Ar, N2 등) 를 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템에서는, 기판 환형 외주에서 플라즈마 (110) 를 고립시키고 그리하여 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들에 대한 임의의 잠재적인 손상을 최소화하는데 약 0.5mm 미만의 갭 간격이면 충분할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.1mm와 약 0.5mm 사이가 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.2mm와 약 0.4mm 사이가 더욱 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.3mm가 가장 바람직하다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마는 상압 또는 고압 플라즈마이다. 예를 들면, 대기압력에서 약 100W 내지 약 500W의 전력 설정을 가지며, 플라즈마 가스 (O2, CF4, C2F6, He 등) 및 비활성 가스 (예컨대, He, Ar, N2 등) 를 갖는 유도 결합형 상압 플라즈마 처리 시스템에서는, 기판 환형 외주에서 플라즈마 (110) 를 고립시키고 그리하여 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들에 대한 임의의 잠재적인 손상을 최소화하는데 약 0.1mm 미만의 갭 간격이면 충분할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.04mm와 약 0.1mm 사이가 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.05mm와 약 0.09mm 사이가 더욱 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.07mm가 가장 바람직하다. 본 발명의 이점은 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들을 실질적으로 손상시키지 않고 기판 에지로부터 부산물 세트를 제거하는 것을 포함한다.
이하, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 에지 부산물 제거를 위해 전력공급 전극을 갖는 용량 결합형 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 일반적으로, 에지 부산물 세트를 갖는 기판이 접지된 정전 척 (척; 216) 상의 에지 링 (215) 에 의해 플라즈마 챔버내에 위치된다. 즉, 척은 기판의 제1 (저부) 표면을 지지하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로, 전력공급 전극 (204) 은 부산물 제거를 위해 최적화된 플라즈마 가스 세트 (224) (예컨대, O2, CF4, C2F6, Ar 등) 에 시변 전류를 유도함으로써 플라즈마 (210) 를 발생시키도록 구성된다.
통상, 전력공급 전극 (204) 에는 RF 발생기 (234) 에 더 결합될 수도 있는 매칭 네트워크 (232) 가 또한 결합될 수도 있다. 매칭 네트워크 (232) 는 약 50옴, 및 약 2MHz로부터 약 27MHz까지 통상 동작하는 RF 발생기 (234) 의 임피던스를, 플라즈마 (210) 의 임피던스에 매칭시키려고 시도한다. 부가적으로, 기판의 에지 (환형 외주) 의 표면 영역에 플라즈마 (210) 를 실질적으로 고립시키거나 또는 한정시키기 위해, 비활성 배리어 (213) (예컨대, 석영, 사파이어 등) 가 기판 (214) 의 제2 (상부) 표면과 접촉하지 않고 단지 기판 위에 갭 간격을 두고 배치될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 비활성 배리어 (213) 는 (가로축을 따른) 기판 직경보다 더 작은 (가로축을 따른) 직경으로 구성된다. 즉, 기판 (214) 은 비활성 배리어 (213) 와 척 (216) 사이에 위치된다. 일 실시형태에 있어서, 비활성 배리어 (213) 는 또한, 기판 (308) 의 에지 (환형 외주) 에서의 표면 영역에 플라즈 마 (도시하지 않음) 를 실질적으로 고립시키기 위해, 제2 비활성 가스 (비활성 가스) 흐름이 또한 비활성 가스 홀 세트 (304) 를 통해 전달되어, 기판 중앙으로부터 기판 (308) 의 기판 환형 외주까지 포지티브 압력을 생성하고, 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들로부터 떨어져 플라즈마 (도시하지 않음) 를 실질적으로 고립시킬 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 가스 홀 세트 (306) 는 기판 (308) 의 에지 (환형 외주) 근처에 위치된다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 가스 홀 세트 (306) 는 기판 (308) 의 에지 (환형 외주) 에서 떨어져 위치된다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 가스 홀 세트 (306) 는 비활성 배리어 (도시하지 않음) 위에 위치된다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 가스 홀 세트 (306) 는 전력공급 전극 (도시하지 않음) 내에 위치된다.
이하, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 비활성 배리어가 저부 부착 지지 구조물에 의해 지지되는, 에지 부산물 제거를 위한 플라즈마 처리 시스템 (용량 결합형, 유도 결합형, 상압 등) 의 개략도가 도시되어 있다. 유리하게, 비활성 배리어 (403) 를 고정시키기 위해 기존의 플라즈마 챔버 전극들 (예컨대, 유도 코일, 전력공급 전극, 접지 전극 등) 이 재위치될 필요가 없기 때문에, 저부 부착 지지 구조물은 에지 부산물 제거 기능이 기존의 플라즈마 처리 시스템들에 더욱 용이하게 개량되도록 할 수도 있다. 일반적으로, 저부 부착 지지 구조물은 기판 (414) 위에 적절한 갭 간격을 두고 비활성 배리어 (413) 를 정확하게 위치시킬 수도 있는 세로 지지 부재 세트 (425) 및 가로 지지 부재 세트 (426) 를 포함하며, 기판 에지 (428) 만이 플라즈마 (404) 에 실질적으로 노출될 수 있도록 한 다.
일반적으로, 척 (416) 상의 에지 링 (415) 에 의해 위치된 기판 (414) 으로부터 에지 부산물 세트를 제거하기 위해, 플라즈마 챔버 (402) 에 플라즈마 가스 세트 (도시하지 않음) (예컨대, O2, CF4, C2F6, Ar 등) 를 유입시키고 그 챔버에서 플라즈마 (404) 가 충돌되어 플라즈마 (404) 가 발생된다. 일 실시형태에 있어서, 가로 지지 부재들 및 세로 지지 부재들은 비활성 재료 (예컨대, 석영, 사파이어 등) 를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 세로 지지 부재 세트 (425) 및 가로 지지 부재 세트 (426) 는 단일 제조 유닛을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 가로 지지 부재들 (426) 은 기판 에지 (428) 가 플라즈마 (404) 의 실질적 부분 (substantial portion) 에 노출되도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 세로 지지 부재 세트 (425) 는 척 (416) 에 부착된다.
부가적으로, 또한, 제2 비활성 가스 흐름 (도시하지 않음) 은 비활성 가스 공급 장치 (도시하지 않음) 에 의해 비활성 배리어 (413) 와 기판 (414) 사이에서 전달되어, 기판 중앙으로부터 기판 환형 외주까지 포지티브 압력을 생성할 수도 있고, 플라즈마 챔버 (202) 의 상부 표면에 부착된다. 부가적으로, 제2 비활성 가스 (226; 비활성 가스) 흐름은 또한 비활성 가스 공급 장치에 의해 비활성 배리어 (213) 와 기판 (214) 사이에서 전달되어, 기판 중앙으로부터 기판 (114) 의 기판 환형 외주까지 포지티브 압력을 생성하고, 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들로부터 떨어져 플라즈마 (210) 를 실질적으로 고립시킬 수도 있다. 예 를 들면, 비활성 가스 공급 장치는 노즐 세트, 배관, 밸브들, 질량 유량 제어기, 펌프들 등을 포함할 수도 있다. 기판 (214) 으로부터 부산물들이 제거됨에 따라, 이 부산물들은 펌프 (210) 에 의해 플라즈마 챔버 (202) 로부터 배출된다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마는 저압 플라즈마이다. 예를 들면, 약 5mTorr 내지 약 1Torr의 압력에서 약 100W 내지 약 500W의 전력 설정을 가지며, 플라즈마 가스 (O2, CF4, C2F6, Ar 등) 및 비활성 가스 (예컨대, He, Ar, N2 등) 를 갖는 유도 결합형 플라즈마 처리 시스템에서는, 기판 환형 외주에서 플라즈마 (310) 를 고립시키고 그리하여 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들에 대한 임의의 잠재적인 손상을 최소화하는데 약 0.5mm 미만의 갭 간격이면 충분할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.1mm와 약 0.5mm 사이가 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.2mm와 약 0.4mm 사이가 더욱 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.3mm가 가장 바람직하다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마는 상압 또는 고압 플라즈마이다. 예를 들면, 대기압력에서 약 100W 내지 약 500W의 전력 설정을 가지며, 플라즈마 가스 (O2, CF4, C2F6, He 등) 및 비활성 가스 (예컨대, He, Ar, N2 등) 를 갖는 유도 결합형 상압 플라즈마 처리 시스템에서는, 기판 환형 외주에서 플라즈마 (110) 를 고립시키고 그리하여 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들에 대한 임의의 잠재적인 손상을 최소화하는데 약 0.1mm 미만의 갭 간격이면 충분할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.04mm와 약 0.1mm 사이가 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.05mm와 약 0.09mm 사이가 더욱 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 갭 간격은 약 0.07mm가 가장 바람직하다. 본 발명의 이점은 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들을 실질적으로 손상시키지 않고 기판 에지로부터 부산물 세트를 제거하는 것을 포함한다.
이하, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 1a 내지 도 2에 도시된 바와 같은 플라즈마 처리 시스템들에 대한 가스 구성의 개략도가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 기판 (308) 으로부터 에지 부산물 세트를 제거하도록 플라즈마 (도시하지 않음) 를 발생시키기 위해, 플라즈마 가스 세트 (예컨대, O2, CF4, C2F6, Ar 등) 가 플라즈마 가스 홀 세트 (306) 를 통해 플라즈마 챔버 (302) 로 유입될 수도 있다. 기판 (414) 에서, 기판 표면의 노출된 부분들 상의 전기 구조물들로부터 떨어져 플라즈마 (404) 를 실질적으로 고립시킨다.
이하, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 비활성 배리어가 측부 부착 지지 구조물에 의해 지지되는, 에지 부산물 제거를 위한 플라즈마 처리 시스템 (용량 결합형, 유도 결합형, 상압 등) 의 개략도가 도시되어 있다. 유리하게, 비활성 배리어 (413) 를 고정시키기 위해 기존의 플라즈마 챔버 전극들 (예컨대, 유도 코일, 전력공급 전극, 접지 전극 등) 이 재위치될 필요가 없기 때문에, 측부 부착 지지 구조물은 에지 부산물 제거 기능이 기존의 플라즈마 처리 시스템들에 더욱 용이하게 개량되도록 할 수도 있다. 일반적으로, 측부 부착 지지 구조물은 기판 (414) 위에 적절한 갭 간격을 두고 비활성 배리어 (413) 를 정확하게 위 치시킬 수도 있는 가로 지지 부재 세트 (526) 를 포함하며, 기판 에지 (428) 만이 플라즈마 (404) 에 노출될 수 있도록 한다.
일반적으로, 척 (416) 상의 에지 링 (415) 에 의해 위치된 기판 (414) 으로부터 에지 부산물 세트를 제거하기 위해, 플라즈마 챔버 (402) 에 플라즈마 가스 세트 (도시하지 않음) (예컨대, O2, CF4, C2F6, Ar 등) 을 유입시키고, 그 챔버에서 플라즈마 (404) 가 충돌되어 플라즈마 (404) 가 된다. 일 실시형태에 있어서, 가로 지지 부재들은 비활성 재료 (예컨대, 석영, 사파이어 등) 를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 가로 지지 부재들 (526) 은 기판 에지 (428) 가 플라즈마 (404) 의 실질적 부분에 노출되도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 가로 지지 부재 세트 (526) 는 플라즈마 챔버 벽들에 부착된다. 부가적으로, 또한, 제2 비활성 가스 흐름 (도시하지 않음) 은 비활성 배리어 (413) 와 기판 (414) 사이에서 전달되어, 기판 중앙으로부터 기판 (414) 의 기판 환형 외주까지 포지티브 압력을 생성하고, 기판 표면의 노출된 부분들상의 전기 구조물들로부터 떨어져서 플라즈마 (404) 를 실질적으로 고립시킬 수도 있다.
이하, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 기판 에지로부터 부산물 세트의 제거를 위한 개략적인 방법이 도시되어 있다. 먼저, 단계 602에서, 기판을 지지하기 위한 척을 구성한다. 그후, 단계 604에서, 내플라즈마 배리어를 기판에 대해 이격된 관계로 위치시킨다. 그후, 단계 606에서, 내플라즈마 배리어와 협력하여 동작하여 플라즈마 가스 세트로부터 플라즈마를 발생시키도 록 적어도 하나의 전력공급 전극을 구성한다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 가스 세트는 O2, CF4, C2F6 및 Ar 중 적어도 하나를 포함한다. 마지막으로, 단계 608에서, 기판의 중앙 부분과 내플라즈마 배리어에 의해 규정된 갭으로 비활성 가스를 도입하는 비활성 가스 공급 장치를 구성한다. 예를 들면, 비활성 가스 공급 장치는 노즐 세트, 배관, 밸브들, 질량 유량 제어기, 펌프들 등을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 비활성 가스는 He, Ar 및 N2 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명에 대해 여러 바람직한 실시형태들에 의해 서술하였지만, 본 발명의 범위내에서 변형물, 치환물 및 등가물이 존재하다. 예를 들면, 본 발명을 Lam Research 플라즈마 처리 시스템들 (예컨대, ExelanTM, ExelanTMHP, ExelanTMHPT, 2300TM, VersysTMStar 등) 과 관련하여 서술하였지만, 다른 플라즈마 처리 시스템들이 이용될 수도 있다. 또한, 본 발명에는 다양한 직경들 (예컨대, 200mm, 300mm, LCD 등) 의 기판들을 사용할 수도 있다. 또한, 여기서 사용된 용어 세트는 그 세트 중의 하나 이상의 명명된 엘리먼트를 포함한다. 예를 들면, "X" 세트는 하나 이상의 "X"를 지칭한다.
본 발명의 이점들은 기판 표면으로부터 에지 부산물들을 신속하고 안전하게 제거하는 것을 포함한다. 다른 이점들은 본 발명이 기존의 플라즈마 처리 시스템들에 용이하게 개량되게 하는 능력을 포함한다.
예시적인 실시형태들 및 최상의 모드를 서술하였지만, 하기 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 과제 및 사상 내에서 서술된 실시형태들을 변형 및 변경할 수도 있다.

Claims (30)

  1. 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 시스템으로서, 상기 플라즈마 처리 시스템은,
    상기 플라즈마를 함유하는 플라즈마 챔버;
    상기 기판의 제1 표면을 지지하도록 구성된 정전 척;
    상기 정전 척 상에 배치되는 에지 링;
    상기 기판이 상기 플라즈마 챔버 내에서 처리될 때 상기 플라즈마 챔버 내에 배치되고 상기 기판의 제2 표면에 대해 이격된 관계로 배치된 내플라즈마 배리어 (plasma resistant barrier) 로서, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면의 반대쪽에 있고, 상기 내플라즈마 배리어는 상기 플라즈마 챔버의 상부 표면에 부착되어 상기 플라즈마 챔버의 상기 상부 표면에 접촉하는, 상기 내플라즈마 배리어;
    매칭 네트워크;
    상기 매칭 네트워크, 상기 정전 척 및 상기 에지 링을 통해 상기 기판에 전기적으로 연결된 RF 에너지 소스로서, 상기 RF 에너지 소스는 상기 플라즈마에 의해 바이어스를 생성하고, 상기 RF 에너지 소스는 상기 플라즈마 처리 시스템 내의 구조물들로부터 떨어져서 상기 기판을 향해 상기 플라즈마를 지향시키도록 하는, 상기 RF 에너지 소스; 및
    상기 플라즈마 챔버 내부에 배치되고, 상기 플라즈마를 발생시키도록 구성되며, 상기 기판의 직경 만큼의 내부 직경을 갖는 고리-형상의 유도 코일 세트를 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리-형상의 유도 코일 세트는 상기 기판의 적어도 일 부분을 둘러싸는, 플라즈마 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리-형상의 유도 코일 세트는 플라즈마 가스 세트에 시변 (time-varying) 전류를 유도하도록 구성되는, 플라즈마 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 배리어와 상기 기판 사이에서 가스 흐름을 전달하도록 상기 내플라즈마 배리어와 상기 기판 사이에서 연장되어 상기 기판의 중앙으로부터 환형 외주까지 압력을 생성하는 가스 공급 장치 (gas delivery arrangement) 를 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 배리어는 사파이어인, 플라즈마 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내플라즈마 배리어는 세라믹인, 플라즈마 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리-형상의 유도 코일 세트는 상기 내플라즈마 배리어로부터 물리적으로 분리된, 플라즈마 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 플라즈마 가스를 상기 플라즈마 챔버에 유입시키는 적어도 일 세트의 플라즈마 가스 홀을 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제2 표면의 환형 외주 영역 상에 배치된 일 세트의 가스 홀을 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    일 세트의 가스를 상기 플라즈마 챔버로 제공하는 제1 가스 공급 장치 (gas delivery arrangement); 및
    상기 내플라즈마 배리어와 상기 기판 사이에서 가스 흐름을 전달하도록 상기 내플라즈마 배리어와 상기 기판 사이에서 연장되어 상기 기판의 중앙으로부터 환형 외주까지 압력을 생성하는 제2 가스 공급 장치를 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
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