KR101461139B1 - 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치 - Google Patents

플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101461139B1
KR101461139B1 KR20130084398A KR20130084398A KR101461139B1 KR 101461139 B1 KR101461139 B1 KR 101461139B1 KR 20130084398 A KR20130084398 A KR 20130084398A KR 20130084398 A KR20130084398 A KR 20130084398A KR 101461139 B1 KR101461139 B1 KR 101461139B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
plasma
substrate
gas
plasma source
Prior art date
Application number
KR20130084398A
Other languages
English (en)
Inventor
박찬중
남창길
김종학
조길영
김문기
Original Assignee
주식회사 코디에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코디에스 filed Critical 주식회사 코디에스
Priority to KR20130084398A priority Critical patent/KR101461139B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101461139B1 publication Critical patent/KR101461139B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치가 개시된다. 여기서, 플라즈마 소스는 일측이 접지된 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하도록 배치되고, 일측이 전원공급부와 연결되는 제2 전극, 그리고 일측이 접지되고 상기 제2 전극과 대향하도록 배치된 제3 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이 그리고 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 내부공간을 형성하며 플라즈마 방전을 발생시킨다.

Description

플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치{PLASMA SOURCE AND PLASMA ECHING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치에 관한 것이다.
최근에 반도체 장비는 반도체 소자의 고집적화, 반도체 웨이퍼의 대구경화, 액정 디스플레이의 대면적화 등에 따라 고용량 및 고기능화를 추고 하고 있다. 이에 따라 한정된 영역에서 보다 많은 소자의 직접이 필요하게 되어 반도체 장비는 원하는 패턴을 극미세화 및 고집적화시키도록 연구 및 개발되고 있다.
플라즈마 처리 장치는 반응가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 변형함으로써, 플라즈마 상태의 반응가스의 양이온 또는 라디칼(Radical)이 반도체 기판의 소정영역을 식각하는 건식식각기술을 많이 이용하고 있다. 플라즈마 처리 장치에 있어 안정적인 플라즈마 발생과 높은 이온화율을 갖는 것이 중요하다. 이러한 플라즈마 처리 장치를 이용하는 장치로서 플라즈마 소스에 의한 플라즈마 에칭 장치가 있다.
반도체 공정 중에는 기판의 표면 또는 액정표시장치 제조공정 중에서 유리 기판 표면에 기능성 박막 패턴 형성을 위하여 포토레지스트가 도포된다. 플라즈마 에칭 장치는 현상 공정에 의해 기판의 표면에 박막 패턴이 형성된 후에 기판에 잔류하는 포토레지스트(Photoresist; PR)를 제거하는 장치로서 플라즈마 소스를 사용하는 장치를 말한다.
그런데 종래의 플라즈마 소스는 대면적을 한 개 사용시 균일도 및 식각 속도 확보가 어렵다. 그리고 종래처럼 여러 개의 플라즈마 소스를 사용시 원가 상승 및 동시 플라즈마 방전에 대한 어려움으로 인해 공정 신뢰성에 대한 문제 소지가 있다. 게다가 여러 개의 플라즈마 소스의 고장 확률이 높으며 잦은 고장으로 인해 장비 운영이 어려울 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 라이너(Liner) 형태를 가지는 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 플라즈마 소스는 일측이 접지된 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하도록 배치되고, 일측이 전원공급부와 연결되는 제2 전극, 그리고 일측이 접지되고 상기 제2 전극과 대향하도록 배치된 제3 전극을 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이 그리고 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 내부공간을 형성하며 플라즈마 방전을 발생시킨다.
상기 제2 전극은, 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전원입력부, 그리고 상기 내부공간으로 유입시킬 공정가스를 주입받기 위한 제1 가스 주입구를 포함할 수 있다.
상기 전원입력부 및 상기 제1 가스 주입구는, 상기 제2 전극의 상부에 각각 복수개 형성될 수 있다.
상기 제2 전극의 표면은, 표면적을 확대시키기 위한 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 전극의 표면은, 상기 표면적을 확대시키기 위한 그루브가 형성될 수 있다.
플라즈마 소스는, 상기 내부공간에 유입시킬 압력가스를 주입받기 위한 제2 가스 주입구를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은, 수평 방향이 수직 방향보다 길이가 더 긴 직사각형 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제3 전극은 수직방향의 길이가 동일하고, 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극의 수직방향의 길이보다 길이가 짧을 수 있다.
플라즈마 소스는, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 공정 대상 물체 위에 배치되고, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 그리고 상기 제2 전극의 하부에 배치되고, 상기 공정가스가 플라즈마 방전되어 생성된 활성기체를 상기 공정 대상 물체 위로 균일하게 분배하는 확산체를 더 포함할 수 있다.
상기 확산체는, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 동일한 직사각형 형태를 가지고, 상기 활성기체를 통과시키는 복수개의 홀이 형성될 수 있다.
플라즈마 소스는 플라즈마의 처리 공간을 형성하는 챔버를 더 포함하고,
상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 상기 챔버의 상부 또는 리드(lid)의 내측에 장착될 수 있다.
플라즈마 소스는, 상기 챔버와 상기 제2 전극 사이에 배치되는 절연체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 플라즈마 에칭 장치는 유기물이 형성된 기판, 상기 기판의 처리 공간을 제공하는 챔버, 상기 기판의 유기물 에칭 영역의 상부에 배치되고, 상기 유기물 에칭 영역으로 상기 유기물을 에칭하기 위한 플라즈마의 활성기체를 공급하는 플라즈마 소스를 포함하고,
상기 플라즈마 소스는, 일측이 접지된 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하도록 배치되고, 일측이 전원공급부와 연결되는 제2 전극, 그리고 일측이 접지되고 상기 제2 전극과 대향하도록 배치된 제3 전극을 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이 그리고 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 내부공간을 형성하며 플라즈마 방전을 발생시킨다.
상기 플라즈마 소스는,
상기 기판의 좌우 에칭 영역에 각각 한 개씩 배치될 수 있다.
상기 제2 전극은,
상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전원입력부, 그리고 상기 내부공간으로 유입시킬 공정가스를 주입받기 위한 제1 가스 주입구를 포함할 수 있다.
상기 전원입력부 및 상기 제1 가스 주입구는, 상기 제2 전극의 상부에 복수개 배치될 수 있다.
상기 제2 전극의 표면은, 표면적을 확대시키기 위한 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 전극의 표면은, 상기 표면적을 확대시키기 위한 그루브가 형성될 수 있다.
상기 제2 전극은, 상기 내부공간에 유입시킬 압력가스를 주입받기 위한 제2 가스 주입구를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은, 수평 방향이 수직 방향보다 길이가 더 긴 직사각형 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제3 전극은 수직방향의 길이가 동일하고, 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극의 수직방향의 길이보다 길이가 짧을 수 있다.
상기 제1 전극, 상기 제3 전극은 상기 기판의 에칭 영역의 크기만큼 간격을 두고 배치되고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극은, 상기 기판의 에칭 영역의 수평 길이와 동일한 길이를 가질 수 있다.
상기 플라즈마 소스는, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 그리고 상기 제2 전극의 하부에 배치되고, 상기 공정가스가 플라즈마 방전되어 생성된 활성기체를 상기 기판으로 균일하게 분배하는 확산체를 더 포함할 수 있다.
상기 확산체는, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 동일한 직사각형 형태를 가지고, 상기 활성기체를 통과시키는 복수개의 홀이 형성될 수 있다.
상기 챔버에는 상기 제2 전극의 상부에 절연체가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 직사각형의 라이너(Liner) 형태를 유지하며 기판을 비롯한 공정 대상 물체의 가장자리의 유기물을 제거하기 용이하다.
또한, 공정 대상 물체가 움직이면서 진행되는 공정에서도 사용 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 소스의 사시도이다.
도 3은 도 2의 제2 전극의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 도 4의 확산체의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 소스의 사시도이고, 도 3은 도 2의 제2 전극의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 5는 도 4의 확산체의 사시도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 플라즈마(plasma) 발생 장치(100)는 공정가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 변형함으로써, 이처럼 플라즈마 상태로 변형된 공정가스의 양(+) 이온 또는 라디칼(Radical)을 이용하여 식각, 적층 등의 공정들을 수행하는 장치이다.
플라즈마 발생 장치(100)는 플라즈마 소스를 구비한 챔버(Chamber)(101), 전원 공급부(103) 및 정합부(105)를 포함한다. 이러한 플라즈마 발생 장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 국한되는 것은 아니며, 플라즈마 발생 장치(100)의 기본 단위 구성만을 도시한 것이다.
챔버(101)는 내부공간에 플라즈마 소스에 의해 생성된 플라즈마를 이용한 처리공간을 제공한다. 챔버(101)는 플라즈마를 이용한 공정이 이루어지는 내부공간을 진공과 일정 온도로 유지시켜 주는 기능을 수행한다. 챔버(101)의 리드(lid) 내측 즉 상부 내측에는 플라즈마 소스가 배치된다.
전원 공급부(103)는 플라즈마 소스에 전원을 공급하며, 무선 주파수(Radio Frequency, 이하 'RF'로 통칭함) 전원을 포함한다. 전원 공급부(103)는 유기물 제거를 위해 화학적 활성종(또는 래디컬)이 풍부한 플라즈마를 형성하고자 하는 목적에 따라 400KHz ~ 60MHz의 RF 전원을 플라즈마 소스에 인가할 수 있다.
정합부(105)는 전원 공급부(103)로부터 공급받은 전원을 처리한다.
플라즈마 소스는 공정가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 변형함으로써, 플라즈마 챔버(100)의 내부공간에 플라즈마를 형성한다.
플라즈마 소스는 챔버(100)의 리드 내측에 배치되는 제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)을 포함한다.
제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)은 부식가스에 식각되지 않도록 아노다이징(anodizing) Al(aluminium)이 사용될 수 있다.
제1 전극(107) 및 제3 전극(111)은 접지 전극이고, 제2 전극(109)은 전원 공급부(103)와 연결되어 RF 전원을 공급받는 RF 전극이다.
제2 전극(109)을 사이에 두고 제1 전극(107) 및 제3 전극(111)은 제2 전극(109)과 대향하도록 배치된다.
제2 전극(109)에는 공정가스를 주입하기 위한 제1 가스 주입구(113)가 구비되어 있다. 이러한 제1 가스 주입구(113)는 제2 전극(109)을 관통하여 형성된다. 그리고 제2 전극(109)의 좌우 측면에는 홈(115)이 형성되어 제1 가스 주입구(113)에 유입된 공정가스는 홈(115)을 통해 제2 전극(109)의 좌우 측면으로 배출된다. 그리고 제2 전극(109)은 전원공급부(103) 및 정합부(105)와 연결되는 전원 입력부(117)를 포함한다.
이때, 제2 전극(109)은 RF 전원이 인가되므로, 챔버(101) 상부 또는 하부와 절연이 필요하다. 따라서, 제2 전극(109)의 상부에는 RF 절연구조를 형성하기 위한 절연체(119)가 구비된다. 이러한 절연체(119)는 테프론(Teflon), 피크(Peek), 세라믹(Ceramic)을 포함할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
제1 가스 주입구(113)는 절연체(119) 및 제2 전극(109)을 관통하여 형성되며, 제1 가스 주입구(113)의 내부에 유입된 공정가스는 제2 전극(109)의 양 측면 즉 제1 전극(107)과 제2 전극(109) 사이 그리고 제2 전극(109)과 제3 전극(111) 사이로 유입된다. 여기서, 공정가스는 예컨대 O2 가스, N2 가스, NF3 가스, SF6 및 Ar 가스를 포함할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
제2 전극(109)에 전원 입력부(113)를 통해 전원이 공급되면, 제1 전극(107)과 제2 전극(109) 사이 그리고 제2 전극(109)과 제3 전극(111) 사이에 플라즈마 방전이 이루어져 공정가스는 이온화되어 플라즈마 형태로 변형된다.
또한, 챔버(101)의 리드 측벽에는 압력가스를 주입하기 위한 제2 가스 주입구(121)가 챔버(101) 및 절연체(119)를 관통하여 형성된다. 예컨대 제1 전극(107)과 제2 전극(109), 제2 전극(109)과 제3 전극(111) 사이에 형성되어 압력가스를 챔버(101)의 내부공간으로 유입시킨다.
이러한 압력가스는 플라즈마에서 발생된 화학적 활성종(또는 래디컬)이 챔버(101)의 하부로 균일하게 확산되도록 한다. 압력가스는 공정가스 중 비활성 기체인 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 여타의 다른 기체들이 사용될 수 있다
또한, 제1 전극(107) 및 제3 전극(111)은 제2 전극(109)에 비해 수직 방향의 길이를 더 길게 형성하여 플라즈마에서 발생된 화학적 활성종(또는 래디컬)이 챔버(101)의 하부 방향으로 균일하게 유입되어 기판을 한 방향 즉 가스의 유입 방향으로 에칭되도록 한다.
이처럼, 제2 전극(109)이 제1 전극(107) 및 제3 전극(111)에 비해 길이가 길면, RF 전원이 인가되는 제2 전극(109)은 자기 직류(Self DC) 전압이 크게 형성된다. 따라서, 제2 전극(109)은 발열이 크게 이루어져 열 손상(Damage)의 우려가 있고, 플라즈마 소스의 하부에 배치될 공정대상의 기판을 손상시킬 수도 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 제2 전극(109)은 표면적을 제1 전극(107) 및 제3 전극(111)과 유사한 크기로 확대시킨다. 여기서, 전극 면적 효과에 대한 수식은 다음과 같다.
Figure 112013064548229-pat00001
여기서, V1은 제1 전극(107)에 걸리는 전압이고, V2는 제2 전극(109)에 걸리는 전압이며, A1은 제1 전극(107)의 단면적이고, A2는 제2 전극(109)의 단면적이다.
따라서, 제2 전극(109)은 표면적을 제1 전극(107) 및 제3 전극(111)과 유사한 크기로 형성함으로써, 제2 전극(109)의 자기직류 전압을 최소화함으로써, 제2 전극(109)의 발열을 최소화시킨다.
이때, 하나의 실시예에 따르면, 제2 전극(109)의 표면적을 확대시키는 형상은 내측으로 함몰된 복수의 라인이 형성된 그루브(Groove)를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따르면, 제2 전극(109)의 표면적을 확대시키는 형상은 외측으로 돌출된 형상일 수 있다.
이와 같은 표면적을 확대시키는 형상은 상기에 국한되는 것은 아니며, 표면적을 확대시킬 수 있다면 어느 형상이라도 채택될 수 있다.
또한, 챔버(101)의 내부공간에는 도시하지는 않았으나 공정 대상 물체 즉 예컨대 기판이 설치된다. 그리고 플라즈마 소스 즉 제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(107)은 공정 대상 물체의 공정 처리 부분에 설치된다. 예컨대 기판의 가장자리의 유기물 제거 부위인 양 끝단에 설치될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)은 직사각형의 라이너(Liner) 형태를 가진다.
또한, 도 3을 참조하면, 제2 전극(109)은 양측에 각각 제1 가스 주입구(113) 및 전원 입력부(117)가 형성된다. 그리고 표면에는 내측으로 함몰된 라인 형태로서 표면적을 확대시키기 위한 그루브(123)가 형성되어 있다. 또한, 측면에는 공정가스가 배출되기 위한 홈(115)이 형성되어 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(100)는 도 1과 동일한 구성을 가지고, 제1 전극(107) 및 제3 전극(111)의 사이에 그리고 제2 전극(109)의 하부에는 확산체(diffuser)(125)가 배치되어 있다.
확산체(125)는 제1 전극(107) 및 제3 전극(111) 사이에 접촉되어 설치되어 있다. 그리고 제2 전극(109)에는 접촉되지 않고 일정한 거리를 유지한다.
이러한 확산체(125)는 플라즈마의 활성기체가 챔버(101)의 하부 방향으로 균일하게 분배되도록 한다. 확산체(125)는 플라즈마의 활성기체를 균일하게 통과시키기는 역할을 하는 홀이 복수개 형성될 수 있다. 여기서, 홀의 크기 및 개수는 활성기체를 균일하게 분배할 수 있을 정도로 충분히 크기가 크면서도 최대한 복수개인 것이 바람직하며, 유동해석과 같은 다양한 시뮬레이션 방식을 통해 도출될 수 있다.
확산체(125)는 도 5와 같이 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 확산체(125)는 표면에 복수개의 홀(127)이 일정한 간격으로 형성되어 있다. 그리고 제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)의 가로 방향의 길이와 동일한 길이를 가진 막대 형상일 수 있다.
지금까지 기술한 플라즈마 발생 장치(100)는 플라즈마를 이용한 반도체 공정에 다양하게 적용될 수 있다.
여기서, 전술한 플라즈마 발생 장치(100)가 플라즈마 에칭 장치에 적용된 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 측단면도로서, 에칭 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 에칭 장치(200)의 챔버(101) 내부공간에는 스테이지(201), 기판(203), 마스크(205), 마스크 지지부(207) 및 배기구(209)를 포함한다.
스테이지(201)는 기판(203)이 장착되고, 기판(203)을 지지한다. 그리고 스테이지(201)는 기판(203)을 마스크(205)와 가까워지거나 멀어지도록 이동시킨다. 스테이지(201)는 챔버(101)의 하부에 장착된다. 이때, 스테이지(201)는 챔버(101)의 내부공간에 설치되어서 상부에 기판(203)을 고정시키도록 진공 척과 같은 구조로 구성되어 기판(203)을 좌우 이동, 상하 이동, 회전 이동이 가능하도록 x, y, z, θ 스테이지로 이루어질 수 있다. 그리고 스테이지(201)는 스테이지(201)가 하강시 기판(203)을 지탱하는 지지핀(미도시)을 포함할 수 있다.
기판(203)은 플라즈마를 이용한 공정 대상 물체로서, 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리(글래스) 기판, 플라스틱 기판 들을 포함할 수 있다.
마스크(205)는 기판(203) 위에 배치되어 기판(203)의 비에칭 영역 즉 'A'로 표시된 영역을 제외한 나머지 기판(203)을 가려주는 역할을 한다. 즉, 에칭을 하지 않아야 하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED) TV 화면표시 영역인 기판(203) 위에 플라즈마의 활성종(또는 래디컬)들이 침투하지 않도록 기판(203)을 보호한다.
마스크 지지부(207)는 마스크(205)의 상부에 장착되어 마스크(205)를 고정한다.
배기구(209)는 스테이지(201)가 내설된 챔버(101)의 좌우 양측 바닥에 형성된다. 이러한 배기구(209)는 플라즈마 에칭에 따라 발생한 잔류 가스 및 부산물을 외부로 배기시킨다.
이때, 기판(203) 위에 형성된 유기물(211)을 에칭하기 위한 플라즈마를 공급하는 플라즈마 소스가 기판(203)의 좌우 에칭 영역(A)의 상부단에 배치된다. 그리고 좌유 영역에 설치된 플라즈마 소스는 전원 공급부(103)를 하나를 사용하고 정합부(105)를 통해 병렬로 구성된다.
플라즈마 소스는 도 1 ~ 도 3에서 설명한 바와 동일한 구성을 가진다.
플라즈마 소스의 제1 가스 주입구(113) 및 홈(115)을 통해 제2 전극(109)의 양 측면으로 공정가스가 유입된다. 제2 전극(109)에 전원이 공급되면, 제1 전극(107)과 제2 전극(109) 사이 그리고 제2 전극(109)과 제3 전극(111) 사이에 플라즈마 방전이 이루어져 공정가스는 이온화되어 플라즈마 형태로 변형된다. 플라즈마 형태로 변형되어 발생한 활성종(또는 래디컬)은 기판(203)의 에칭 영역(A) 방향으로 확산되는데, 제2 가스 주입구(121)를 통해 유입된 압력 가스로 인해 활성종(또는 래디컬)이 균일하게 확산될 수 있도록 한다. 그리고 플라즈마로 인해 생성된 활성종(또는 래디컬)은 기판(203)의 에칭 영역(A)에 형성된 유기물을 에칭한다. 이처럼, 마스크(205)를 사용하여 선택적으로 기판(203)의 가장자리만 에칭할 수 있다.
또한, 제3 전극(111)으로 인해 플라즈마의 활성종(또는 래디컬)은 비에칭 영역(A를 제외한 기판 영역)으로 침투하지 못한다.
또한, 플라즈마 에칭에 따라 발생한 잔류 가스 및 부산물은 배기구(209)를 통해 배출된다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 유기물(211)이 형성된 기판(203)의 좌우 양측단에 제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)이 장착된다.
이때, 1 전극(105), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)의 길이는 기판(203)의 측면 길이와 일치하거나 길에 형성되고, 기판(203)의 가장자리 즉 에칭 영역(도 6의 A)의 크기와 일치한다.
또한, 제2 전극(109)은 전원 입력부(117)를 통해 전원을 공급받으며, 제1 가스 주입구(113)를 통해 공정 가스가 내부로 유입되어 에칭 영역(도 6의 A)의 플라즈마 에칭 공정이 이루어진다. 이는 플라즈마 균일도를 확보하기 위한 방법으로 여러가지 방법을 채택할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 측단면도로서, 에칭 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 6의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 이때, 에칭 영역(A)의 상부단에는 플라즈마 소스가 배치되는데, 이러한 플라즈마 소스는 도 4~ 도 5와 구성이 동일하다.
즉, 플라즈마 에칭 과정은 도 6과 동일하고, 다만, 플라즈마 형태로 변형되어 발생한 활성종(또는 래디컬)이 기판(203)의 에칭 영역(A) 방향으로 확산될 때 균일하게 확산되도록 하기 위한 확산체(121)가 제1 전극(107) 및 제3 전극(111) 사이에 배치된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 도 7의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 이때, 확산체(121)가 제1 전극(107) 및 제3 전극(107) 사이에 배치된다. 확산체(121) 역시 마찬가지로 에칭 영역(A)과 동일한 길이 및 더 큰 길이를 가지며 제1 전극(107), 제2 전극(109) 및 제3 전극(111)에 맞닿지 않게 배치된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 플라즈마 에칭 장치(200)는 상부에 플라즈마 발생 장치(100)가 장착된다. 플라즈마 발생 장치(100)는 유기물 에칭을 위한 활성기체를 발생시키는 플라즈마를 공급하며, 도 1~ 도 5에서 설명한 구조를 갖는다.
따라서, 종래에는 좌우 방향으로 3개씩 총 6개의 플라즈마 발생 장치가 장착되었던 것과 달리, 좌우 각각 1개씩 총 2개의 플라즈마 발생 장치(100)가 장착되어 있다. 이때, A-A'의 단면도가 도 6과 도 8에 해당된다.
그 밖에 플라즈마 에칭 장치(200)는 터보 펌프(213), 구동 장치(215), 프레임(217) 및 게이트 밸브(gate valve)(209)를 포함한다.
터보 펌프(213)는 챔버(도 1, 4, 6, 8의 101) 내부의 압력을 진공배기한다.
구동 장치(215)는 기판(도 6, 8의 203)을 지지하는 스테이지(도 6, 8의 201)를 챔버(도 1, 4, 6, 8의 101)의 내부에서 이동시키고, 기판(도 6, 8의 203)의 상부에 마스크(도 6, 8의 205)가 에싱 공정을 위해 적절한 위치를 유지하도록 기판(도 6, 8의 203)과 마스크(도 6, 8의 205) 간의 거리를 계측한다.
프레임(217)은 챔버(도 1, 4, 6, 8의 101)의 하부에 장착되어 챔버(도 1, 4, 6, 8의 101)를 지지한다.
게이트 밸브(209)는 챔버(도 1, 4, 6, 8의 101)의 내부에 기판(도 6, 8의 203)을 출입시키기 위한 구성이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (25)

  1. 일측이 접지된 제1 전극,
    상기 제1 전극과 대향하도록 배치되고, 일측이 전원공급부와 연결되는 제2 전극, 그리고
    일측이 접지되고 상기 제2 전극과 대향하도록 배치된 제3 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이 그리고 상기
    제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 내부공간을 형성하며 플라즈마 방전을 발생시키며,
    상기 제2 전극은,
    상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전원입력부,
    상기 내부공간으로 유입시킬 공정가스를 주입받기 위한 제1 가스 주입구, 그리고,
    상기 내부공간에 유입시킬 압력가스를 주입받기 위한 제2 가스 주입구
    를 포함하는 플라즈마 소스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원입력부 및 상기 제1 가스 주입구는,
    상기 제2 전극의 상부에 각각 복수개 형성되는 플라즈마 소스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전극의 표면은,
    표면적을 확대시키기 위한 형상을 가지는 플라즈마 소스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극의 표면은,
    상기 표면적을 확대시키기 위한 그루브가 형성되는 플라즈마 소스.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은,
    수평 방향이 수직 방향보다 길이가 더 긴 직사각형 형태를 가지는 플라즈마 소스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극은 수직방향의 길이가 동일하고,
    상기 제2 전극은, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극의 수직방향의 길이보다 길이가 짧은 플라즈마 소스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 공정 대상 물체 위에 배치되고,
    상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 그리고 상기 제2 전극의 하부에 배치되고, 상기 공정가스가 플라즈마 방전되어 생성된 활성기체를 상기 공정 대상 물체 위로 균일하게 분배하는 확산체
    를 더 포함하는 플라즈마 소스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 확산체는,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 동일한 직사각형 형태를 가지고, 상기 활성기체를 통과시키는 복수개의 홀이 형성되는 플라즈마 소스.
  11. 제10항에 있어서,
    플라즈마의 처리 공간을 형성하는 챔버를 더 포함하고,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 상기 챔버의 상부 또는 리드(lid)의 내측에 장착되는 플라즈마 소스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 챔버와 상기 제2 전극 사이에 배치되는 절연체
    를 더 포함하는 플라즈마 소스.
  13. 유기물이 형성된 기판,
    상기 기판의 처리 공간을 제공하는 챔버,
    상기 기판의 유기물 에칭 영역의 상부에 배치되고, 상기 유기물 에칭 영역으로 상기 유기물을 에칭하기 위한 플라즈마의 활성기체를 공급하는 플라즈마 소스를 포함하고,
    상기 플라즈마 소스는,
    일측이 접지된 제1 전극,
    상기 제1 전극과 대향하도록 배치되고, 일측이 전원공급부와 연결되는 제2 전극, 그리고
    일측이 접지되고 상기 제2 전극과 대향하도록 배치된 제3 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이 그리고 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 내부공간을 형성하며 플라즈마 방전을 발생시키며,
    상기 제2 전극은,
    상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전원입력부,
    상기 내부공간으로 유입시킬 공정가스를 주입받기 위한 제1 가스 주입구, 그리고
    상기 내부공간에 유입시킬 압력가스를 주입받기 위한 제2 가스 주입구
    를 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는,
    상기 기판의 좌우 에칭 영역에 각각 한 개씩 배치되는 플라즈마 에칭 장치.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전원입력부 및 상기 제1 가스 주입구는,
    상기 제2 전극의 상부에 복수개 배치되는 플라즈마 에칭 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제2 전극의 표면은,
    표면적을 확대시키기 위한 형상을 가지는 플라즈마 에칭 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 전극의 표면은,
    상기 표면적을 확대시키기 위한 그루브가 형성되는 플라즈마 에칭 장치.
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은,
    수평 방향이 수직 방향보다 길이가 더 긴 직사각형 형태를 가지는 플라즈마 에칭 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극은 수직방향의 길이가 동일하고,
    상기 제2 전극은, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극의 수직방향의 길이보다 길이가 짧은 플라즈마 에칭 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제3 전극은 상기 기판의 에칭 영역의 크기만큼 간격을 두고 배치되고,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극은,
    상기 기판의 에칭 영역의 수평 길이와 동일한 길이를 가지는 플라즈마 에칭 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는,
    상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 그리고 상기 제2 전극의 하부에 배치되고, 상기 공정가스가 플라즈마 방전되어 생성된 활성기체를 상기 기판으로 균일하게 분배하는 확산체
    를 더 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 확산체는,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극과 동일한 직사각형 형태를 가지고, 상기 활성기체를 통과시키는 복수개의 홀이 형성되는 플라즈마 에칭 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 챔버에는 상기 제2 전극의 상부에 절연체가 형성되는 플라즈마 에칭 장치.
KR20130084398A 2013-07-17 2013-07-17 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치 KR101461139B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130084398A KR101461139B1 (ko) 2013-07-17 2013-07-17 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130084398A KR101461139B1 (ko) 2013-07-17 2013-07-17 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101461139B1 true KR101461139B1 (ko) 2014-11-13

Family

ID=52290269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130084398A KR101461139B1 (ko) 2013-07-17 2013-07-17 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101461139B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018132568A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for low temperature silicon nitride films
US11705312B2 (en) 2020-12-26 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Vertically adjustable plasma source

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100500432B1 (ko) 2002-09-26 2005-07-14 주식회사 피에스엠 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압플라즈마처리장치
KR20060095706A (ko) * 2005-02-28 2006-09-01 엘지전자 주식회사 대기압 플라즈마 표면 처리장치
KR100805690B1 (ko) 2006-07-11 2008-02-21 한국기계연구원 슬롯형 리모트 저온 플라즈마 반응기
KR20120034705A (ko) * 2008-09-17 2012-04-12 시너스 테크놀리지, 인코포레이티드 플라즈마를 이용한 기상 증착 반응기 및 이를 이용한 박막 형성 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100500432B1 (ko) 2002-09-26 2005-07-14 주식회사 피에스엠 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압플라즈마처리장치
KR20060095706A (ko) * 2005-02-28 2006-09-01 엘지전자 주식회사 대기압 플라즈마 표면 처리장치
KR100805690B1 (ko) 2006-07-11 2008-02-21 한국기계연구원 슬롯형 리모트 저온 플라즈마 반응기
KR20120034705A (ko) * 2008-09-17 2012-04-12 시너스 테크놀리지, 인코포레이티드 플라즈마를 이용한 기상 증착 반응기 및 이를 이용한 박막 형성 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018132568A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for low temperature silicon nitride films
KR20190096449A (ko) * 2017-01-13 2019-08-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 저온 실리콘 나이트라이드 필름들을 위한 방법들 및 장치
US11017997B2 (en) 2017-01-13 2021-05-25 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for low temperature silicon nitride films
KR102335188B1 (ko) 2017-01-13 2021-12-02 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 저온 실리콘 나이트라이드 필름들을 위한 방법들 및 장치
US11705312B2 (en) 2020-12-26 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Vertically adjustable plasma source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9536707B2 (en) Etching method of multilayered film
JP5179730B2 (ja) プラズマエッチング装置
CN102592936B (zh) 聚焦环和具有该聚焦环的基板处理装置
TWI407505B (zh) Plasma chemical reactor
KR101565174B1 (ko) 기판 처리 방법
US11075057B2 (en) Device for treating an object with plasma
JP6568863B2 (ja) シャドーフレームを除去するためのガス閉じ込め装置アセンブリ
KR20200051494A (ko) 배치대, 엣지 링의 위치 결정 방법 및 기판 처리 장치
JP2009239014A (ja) 電極構造及び基板処理装置
KR20120011612A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 챔버 세정 방법
TWM478028U (zh) 用於一沉積腔體之擴散件
KR101461139B1 (ko) 플라즈마 소스 및 플라즈마 에칭 장치
JP4286576B2 (ja) プラズマ処理装置
KR20140101996A (ko) 기판 지지유닛 및 이를 구비한 플라즈마 식각장치
US9925571B2 (en) Method of cleaning substrate processing apparatus
KR101702869B1 (ko) 원자층 식각장치
KR20080060763A (ko) 기판 지지 장치 및 기판 식각 장치
KR100621419B1 (ko) 대면적용 다중전극 배열을 갖는 플라즈마 처리장치
KR102113624B1 (ko) 표시패널 제조장치
KR100801711B1 (ko) 반도체 식각 및 증착 공정들을 수행하는 반도체 제조장비들 및 그를 이용한 반도체 소자의 형성방법들
KR100832335B1 (ko) 기판 지지 장치 및 플라즈마 식각 장치
KR101010130B1 (ko) 전자빔 큐어링 장비
KR101262904B1 (ko) 플라즈마 식각 장치
JP2005150665A (ja) プラズマエッチング装置
KR20180003827A (ko) 기판 처리 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee