KR101909100B1 - 플라즈마 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 장치는 공정 챔버, 상부 전극, 하부 전극, 정전척 및 승강부를 포함한다. 공정 챔버는 기판에 대한 식각 공정 후에 세정 공정이 이루어지며, 세정 공정 중에 세정 가스를 인가 받는다. 상부 전극은 공정 챔버 내의 상부에 배치된다. 하부 전극은 상부 전극과 마주하여 공정 챔버 내의 하부에 배치되고, 전원을 수신하여 세정 가스를 활성화함으로써 공정 챔버 내에 플라즈마를 발생한다. 정전척은 하부 전극과 연결되고, 상부 전극 및 하부 전극 사이에 배치되며, 기판이 안착되어 기판을 지지한다. 승강부는 정전척을 상승 및 하강시킨다. 따라서, 공정 챔버 내를 효율적으로 세정할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 챔버를 세정하는 플라즈마 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 장치의 기판 또는 표시 장치의 기판에 플라즈마를 이용하여 식각, 증착, 애싱 및 세정 공정을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
상기 플라즈마 처리 장치는 반응 가스를 활성화시켜 플라즈마 분위기를 생성한 후, 플라즈마 분위기의 양이온 또는 라디칼(radical)이 기판을 식각하는 건식 식각 공정에 이용되고 있다.
플라즈마 처리 장치는 기판에 대한 식각 공정을 수행하기 위해 반응 가스가 공급되는 공정 챔버를 포함한다. 상기 공정 챔버 내의 하부에는 상면에 기판이 안착되어 지지되고 하면에 하부 전극이 배치되는 정전척이 배치되고, 상기 공정 챔버 내의 상부에는 고주파 전원을 수신하여 상기 하부 전극과 반응하고 상기 반응 가스를 활성화하여 공정 챔버 내부에 플라즈마 분위기를 생성하는 상부 전극이 배치된다.
상기 식각 공정 후, 상기 공정 챔버 내부에는 폴리머(polymer)와 같은 부산물이 생성된다. 상기 폴리머는 상기 공정 챔버의 내부 및 상기 정전척에 부착될 수 있다. 상기 정전척에 부착된 폴리머는 상기 식각 공정이 수행되는 기판의 하부에서 단차를 발생시켜 식각 불량을 야기하고, 이에 따라, 상기 기판의 수율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 식각 공정 후, 상기 공정 챔버 내를 효율적으로 세정하기 위한 기술이 요구된다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 공정 챔버 내를 효율적으로 세정하기 위한 플라즈마 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버, 상부 전극, 하부 전극, 정전척 및 승강부를 포함한다. 상기 공정 챔버는 기판에 대한 식각 공정 후에 세정 공정이 이루어지며, 상기 세정 공정 중에 세정 가스를 인가 받는다. 상기 상부 전극은 상기 공정 챔버 내의 상부에 배치된다. 상기 하부 전극은 상기 상부 전극과 마주하여 상기 공정 챔버 내의 하부에 배치되고, 전원을 수신하여 상기 세정 가스를 활성화함으로써 상기 공정 챔버 내에 플라즈마를 발생한다. 상기 정전척은 상기 하부 전극과 연결되고, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 배치되며, 상기 기판이 안착되어 상기 기판을 지지한다. 상기 승강부는 상기 정전척을 상승 및 하강시킨다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 승강부는 상기 식각 공정 후의 상기 세정 공정 전에 상기 정전척을 상승시켜 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이의 간격을 감소시킬 수 있다.
이와 같은 플라즈마 처리 장치 및 방법에 따르면, 식각 공정 후의 세정 공정 전에 정전척을 상승시킴으로써 상부 전극 및 하부 전극의 간격을 감소시켜 플라즈마의 밀도를 증가시킨다. 이에 따라, 식각 공정 중에 공정 챔버에서 발생한 폴리머와 같은 부산물의 세정 강도를 향상시킬 수 있고, 공정 챔버 내를 효율적으로 세정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 공정 중의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 세정 공정 중의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 플라즈마 처리 장치의 공정 순서를 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 공정 중의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 세정 공정 중의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 가스 공급부(120), 상부 전극(130), 하부 전극(140), 정전척(150), 제1 전원 공급부(160), 제2 전원 공급부(170) 및 승강부(180)를 포함한다.
상기 공정 챔버(110)에서는 기판(105)에 대한 식각 공정이 진행되고, 상기 식각 공정 후에는 상기 공정 챔버(110) 내의 세정 공정이 진행된다. 즉, 상기 기판(105)에 대한 식각 공정이 완료되어 상기 기판(105)이 상기 공정 챔버(110)로부터 인출된 후, 다음 기판에 대한 식각 공정을 위하여 상기 공정 챔버(110) 내에서 상기 세정 공정이 진행된다.
상기 가스 공급부(120)는 상기 공정 챔버(110)에 반응 가스를 공급한다. 구체적으로, 상기 가스 공급부(120)는 상기 식각 공정 중에 상기 공정 챔버(110)에 식각 가스를 공급하고 상기 세정 공정 중에 상기 공정 챔버(110)에 세정 가스를 공급한다. 예를 들면, 상기 식각 가스는 CF4 가스일 수 있고, 상기 세정 가스는 O2 가스일 수 있다.
상기 상부 전극(130)은 상기 공정 챔버(110) 내에서 상부에 배치되고, 상기 제1 전원 공급부(160)로부터 제1 전원을 수신한다. 상기 상부 전극(130)이 수신하는 상기 제1 전원은 고주파 전원일 수 있다.
상기 하부 전극(140)은 상기 공정 챔버(110) 내에서 하부에 배치되고, 상기 상부 전극(130)과 마주한다. 상기 하부 전극(140)은 제2 전원 공급부(170)로부터 제2 전원을 수신한다. 상기 하부 전극(140)이 수신하는 상기 제2 전원은 저주파 전원일 수 있다.
상기 상부 전극(130)에 인가된 상기 제1 전원 및 상기 하부 전극(140)에 인가된 상기 제2 전원에 의해, 상기 가스 공급부(120)로부터 상기 공정 챔버(110) 내로 공급된 상기 반응 가스가 반응하여 플라즈마(190)를 발생한다. 즉, 상기 식각 공정 중에는 CF4 가스와 같은 식각 가스가 활성화되어 상기 플라즈마(190)를 발생하고, 상기 세정 공정 중에는 O2 가스와 같은 세정 가스가 활성화되어 상기 플라즈마(190)를 발생한다.
상기 정전척(150)은 상기 상부 전극(130) 및 상기 하부 전극(140) 사이에 배치되어 상기 하부 전극(140)과 연결되고, 상기 식각 공정 중에는 상기 정전척(150)의 상면에 상기 기판(105)이 안착되어 상기 기판(105)을 지지한다.
상기 제1 전원 공급부(160)는 상기 상부 전극(130)에 상기 제1 전원을 공급하고, 상기 제2 전원 공급부(170)는 상기 하부 전극(140)에 상기 제2 전원을 공급한다.
상기 승강부(180)는 상기 하부 전극(140) 및 상기 정전척(150)에 연결되어 상기 하부 전극(140) 및 상기 정전척(150)을 상승 및 하강시킨다.
구체적으로, 상기 승강부(180)는 상기 식각 공정 후의 상기 세정 공정 전에 상기 하부 전극(140) 및 상기 정전척(150)을 상승시킨다. 따라서, 도 1에 도시된 상기 식각 공정 중의 상기 상부 전극(130) 및 상기 하부 전극(140)의 간격에 비해 도 2에 도시된 상기 세정 공정 중의 상기 상부 전극(130) 및 상기 하부 전극(140)의 간격이 좁고, 이에 따라, 상기 도 1에 도시된 상기 식각 공정 중의 상기 플라즈마(190) 밀도에 비해 도 2에 도시된 상기 세정 공정 중의 상기 플라즈마(190) 밀도가 더 높다. 따라서, 상기 식각 공정 후에 발생한 폴리머와 같은 부산물의 세정 강도가 향상될 수 있다.
상기 승강부(180)는 상기 세정 후에 상기 하부 전극(140) 및 상기 정전척(150)을 하강시켜 상기 하부 전극(140) 및 상기 정전척(150) 위치를 상기 식각 공정 중의 위치로 복원한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 플라즈마 처리 장치(100)의 공정 순서를 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 공정 챔버(110) 내에서 상기 기판(105)에 대한 식각 공정을 진행한다(단계 S110).
구체적으로, 상기 가스 공급부(120)를 통해 상기 공정 챔버(110)로 CF4 가스와 같은 식각 가스를 공급하고, 상기 제1 전원 공급부(160)를 통해 상기 상부 전극(130)에 제1 전원을 공급하고, 상기 제2 전원 공급부(170)를 통해 상기 하부 전극(140)에 제2 전원을 공급하여 상기 플라즈마(190)를 발생한다.
상기 식각 공정이 완료되었는지 판단한다(단계 S120).
상기 식각 공정이 완료되지 않았으면 상기 식각 공정을 진행한다(단계 S110). 상기 식각 공정이 완료되었으면, 상기 기판(105)을 상기 공정 챔버(110)로부터 인출한다(단계 S130).
상기 기판(105)이 상기 공정 챔버(110)로부터 인출된 후, 상기 승강부(180)로 상기 정전척(150)을 상승시켜 상기 상부 전극(130) 및 상기 하부 전극(140)의 간격을 감소시킨다(단계 S140).
상기 가스 공급부(120)를 통해 상기 공정 챔버(110)로 O2 가스와 같은 세정 가스를 공급한다(단계 S150).
상기 제1 전원 공급부(160)를 통해 상기 상부 전극(130)에 제1 전원을 공급하고, 상기 제2 전원 공급부(170)를 통해 상기 하부 전극(140)에 제2 전원을 공급함으로써, 상기 플라즈마(190)를 발생하여 상기 공정 챔버(110) 내를 세정한다(단계 S160).
본 실시예에 따르면, 상기 식각 공정 후의 상기 세정 공정 전에 상기 정전척(150)을 상승시킴으로써 상기 상부 전극(130) 및 상기 하부 전극(140)의 간격을 감소시켜 상기 플라즈마(190)의 밀도를 증가시킨다. 이에 따라, 상기 식각 공정 중에 상기 공정 챔버(110)에서 발생한 폴리머와 같은 부산물의 세정 강도를 향상시킬 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 방법은 식각 공정 후의 세정 공정 전에 정전척을 상승시킴으로써 상부 전극 및 하부 전극의 간격을 감소시켜 플라즈마의 밀도를 증가시킨다. 이에 따라, 식각 공정 중에 공정 챔버에서 발생한 폴리머와 같은 부산물의 세정 강도를 향상시킬 수 있고, 공정 챔버 내를 효율적으로 세정할 수 있다.
100: 플라즈마 처리 장치 110: 공정 챔버
120: 가스 공급부 130: 상부 전극
140: 하부 전극 150: 정전척
160, 170: 전원 공급부 180: 승강부

Claims (7)

  1. 기판에 대한 식각 공정 후에 세정 공정이 이루어지며, 상기 세정 공정 중에 세정 가스를 인가 받는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내의 상부에 배치되는 상부 전극;
    상기 상부 전극과 마주하여 상기 공정 챔버 내의 하부에 배치되고, 전원을 수신하여 상기 세정 가스를 활성화함으로써 상기 공정 챔버 내에 플라즈마를 발생하는 하부 전극;
    상기 하부 전극과 연결되고, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 배치되며, 상기 기판이 안착되어 상기 기판을 지지하는 정전척; 및
    상기 정전척을 상승 및 하강시키는 승강부를 포함하고,
    상기 승강부는 상기 식각 공정 후의 상기 세정 공정 전에 상기 정전척을 상승시켜 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이의 간격을 감소시키고, 상기 세정 공정을 수행한 이후에 상기 상부 전극 쪽으로 상승시킨 상기 정전척을 상기 식각 공정을 수행하기 위한 위치로 하강시키도록 구비되고,
    상기 식각 공정 후의 상기 세정 공정 전에 상기 기판을 상기 공정 챔버로부터 반출시키고, 상기 세정 공정 후의 상기 식각 공정 전에 상기 기판을 상기 공정 챔버로 반입시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 전극에는 고주파 전원을 공급하고, 상기 하부 전극에는 저주파 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세정 가스는 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 공정 챔버에 식각 가스를 공급함과 아울러 상부 전극 및 하부 전극 각각에 전원을 공급함에 의해 형성하는 플라즈마를 사용하여 정전척에 지지되는 기판에 대한 식각 공정을 진행하는 단계;
    상기 식각 공정이 완료되면 상기 기판을 상기 공정 챔버로부터 인출하는 단계;
    상기 공정 챔버를 세정하기 이전에 상기 정전척을 상기 상부 전극 쪽으로 상승시키는 단계;
    상기 공정 챔버로 세정 가스를 공급함과 아울러 상부 전극 및 하부 전극 각각에 전원을 공급함에 의해 형성하는 플라즈마를 사용하여 상기 공정 챔버를 세정하는 단계;
    상기 세정 공정을 수행한 이후에 상기 상부 전극 쪽으로 상승시킨 상기 정전척을 상기 식각 공정을 수행하기 위한 위치로 하강시키는 단계; 및
    상기 공정 챔버의 상기 정전척 상에 상기 기판을 인입시켜 상기 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상부 전극에는 고주파 전원을 공급하고, 상기 하부 전극에는 저주파 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 세정 가스는 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
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