KR101920249B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101920249B1
KR101920249B1 KR1020177017930A KR20177017930A KR101920249B1 KR 101920249 B1 KR101920249 B1 KR 101920249B1 KR 1020177017930 A KR1020177017930 A KR 1020177017930A KR 20177017930 A KR20177017930 A KR 20177017930A KR 101920249 B1 KR101920249 B1 KR 101920249B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
holes
plasma
substrate processing
less
Prior art date
Application number
KR1020177017930A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170093872A (ko
Inventor
테츠시 후지나가
아츠히토 이호리
마사히로 마츠모토
노리아키 타니
하루노리 이와이
켄지 이와타
요시나오 사토
Original Assignee
가부시키가이샤 알박
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 가부시키가이샤 알박 filed Critical 가부시키가이샤 알박
Publication of KR20170093872A publication Critical patent/KR20170093872A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101920249B1 publication Critical patent/KR101920249B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • C23C14/566—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases using a load-lock chamber
    • 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
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • 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
    • 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
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3464—Operating strategies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/335—Cleaning

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

제1 플레이트(23) 및 제2 플레이트(24)를 구비하는 애노드 유닛(17)을 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 제1 플레이트(23)는 복수의 제1 관통 홀들(23a)을 포함하며, 상기 제1 관통 홀들을 통해 흐르게 함으로써 상기 가스가 상기 제1 플레이트(23)의 표면의 방향으로 확산되게 한다. 상기 제2 플레이트(24)는 상기 제1 관통 홀들(23a)보다 큰 복수의 제2 관통 홀들(24a)을 포함한다. 상기 제2 플레이트(24)는 상기 제1 관통 홀들(23a)을 통과한 상기 가스가 상기 복수의 제2 관통 홀들(24a)을 통해 상기 제2 플레이트(24)와 캐소드 스테이지 사이로 흐르게 한다. 상기 제2 관통 홀들(24a)은 각 제2 관통 홀 내부의 플라즈마의 방출 강도가 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지 사이에서 발생되는 플라즈마의 방출 강도보다 높게 될 수 있게 하는 형상을 가진다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은 기판의 표면에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
얇은 수지 기판들에 대해 다양한 유형들의 공정들을 수행하는 기판 처리 장치들이 해당 기술 분야에 알려져 있다. 기판 처리 장치는, 예를 들면, 기판의 표면을 세정하는 세정 유닛 및 상기 세정된 기판의 표면상에 금속 필름을 형성하는 막 형성 유닛을 포함한다. 예를 들면, 상기 세정 유닛은 상기 기판의 표면으로부터 이물질을 제거하기 위해 상기 기판의 표면을 스퍼터한다. 또한, 상기 기판 처리 장치는 상기 세정 유닛과 상기 막 형성 유닛 사이에서 상기 기판을 이송하는 이송 유닛을 포함한다. 상기 이송 유닛은 상기 기판을 이송할 때에 상기 기판을 수직하게 세우고 실질적으로 수직 방향으로 연장되게 유지한다.
상기 세정 유닛은 접지에 연결되는 진공 탱크를 포함한다. 상기 기판은 상기 진공 탱크 내부의 스테이지에 접촉되는 상기 이송 유닛에 의해 지지된다. 이러한 상태에서, 고주파 전압이 상기 스테이지에 인가된다. 그 결과, 상기 기판을 구비하는 상기 스테이지는 캐소드로 기능하며, 상기 캐소드에 대향되는 상기 진공 탱크의 일부는 애노드로 기능한다. 플라즈마는 상기 챔버에 공급되는 가스로부터 상기 기판 주위에 발생된다. 상기 플라즈마 내의 양성 이온들은 상기 기판의 표면에 대해 스퍼터된다. 이는 상기 기판의 표면을 세정한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
[특허문헌]
특허 문헌 1：일본 공개특허 공보 제2014-148736호
상기 기판이 스퍼터될 때, 상기 이송 유닛은 접지 전위에 있는 상기 진공 탱크의 일부와 접촉된다. 이에 따라, 접지 전위에 있는 상기 이송 유닛은 고주파 전압이 인가되는 스테이지에 용량성으로 연결된다. 그 결과, 상기 고주파 전압의 일부가 플라즈마의 발생에 기여하지 않고 소비된다. 이는 단위 전력 당 상기 플라즈마 밀도의 증가를 저하시키며, 이에 따라 이물질 제거 속도의 증가를 저하시킨다.
이와 같은 문제점은 상기 이송 장치로 기판을 지지하는 상기 기판 처리 장치에 한정되지 않는다. 기판을 실질적으로 수평 상태로 지지하는 지지 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 또한 상기 이송 유닛을 포함하는 상기 기판 처리 장치와 동일한 방식으로 소비된 전압이 플라즈마의 발생에 기여하지 않고 상기 스테이지에 인가되는 상기 고주파 전압의 일부를 소비한다.
본 발명의 목적은 소비 전력 당 스퍼터링 효율을 증가시키는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
기판 처리 장치의 일 측면은 접지에 연결되는 하우징 및 상기 하우징 내에 위치하고 기판을 지지하도록 구성되는 캐소드 스테이지를 포함한다, 플라즈마를 발생시키기 위한 전압이 상기 캐소드 스테이지에 인가된다. 애노드 유닛은 상기 하우징에 고정된다. 상기 애노드 유닛은 상기 하우징 내에 위치하고 제1 관통 홀들을 포함하는 제1 플레이트 및 상기 제1 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이에 위치하고 상기 제1 관통 홀들보다 큰 제2 관통 홀들을 포함하는 제2 플레이트를 구비한다. 가스 공급 유닛은 상기 제1 플레이트를 향해 가스를 공급한다. 상기 제1 플레이트는 상기 제1 플레이트의 평면 방향으로 가스가 분산되게 상기 제1 관통 홀들을 통한 상기 가스의 흐름을 생성하도록 구성된다. 상기 제2 플레이트는 상기 제1 관통 홀들을 통과한 상기 가스가 상기 제2 관통 홀들을 통해 상기 제2 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이의 영역 내로 흐르도록 구성된다. 상기 제2 관통 홀들은 각 제2 관통 홀 내부의 플라즈마가 상기 제2 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이에 발생되는 플라즈마의 발광 강도보다 높은 발광 강도를 가지도록 형성된다.
상기 기판 처리 장치로써, 상기 캐소드 스테이지에 대한 전압의 인가는 가스가 상기 제1 플레이트를 통해 상기 제2 플레이트로 공급될 때에 상기 애노드 유닛과 상기 캐소드 스테이지 사이에 발생되는 플라즈마 이외에도 상기 제2 플레이트의 각 제2 관통 홀 내부에 플라즈마를 발생시킨다. 이는 상기 하우징 내의 상기 플라즈마 밀도를 증가시키며, 상기 기판을 향해 비산되는 대전된 입자들의 밀도를 증가시킨다. 그 결과, 소비 전력 당 스퍼터링 속도가 증가된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트에 대향하는 위치에 위치한다. 이 경우, 상기 기판 처리 장치가 상기 제1 플레이트의 원주 방향으로 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 개방 영역을 전체적으로 폐쇄하는 엔클로저(enclosure)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구조로써, 상기 엔클로저는 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 상기 개방 영역을 폐쇄한다. 이는 각 제2 관통 홀 내부의 압력을 쉽게 증가시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 장치가 상기 제1 플레이트의 원주 방향으로 상기 제1 플레이트와 상기 애노드 유닛 내의 상기 하우징의 내벽 사이의 개방 영역을 상기 애노드 유닛의 외부부터 전체적으로 구획하는 파티션(partition)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구조로써, 상기 파티션은 상기 제1 플레이트와 상기 하우징의 내벽 사이의 상기 개방 영역을 구획한다. 따라서, 상기 제1 플레이트를 향해 공급되는 상기 가스가 상기 제1 관통 홀들을 통해 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 공간 내로 쉽게 흐른다. 이에 따라, 상기 제2 관통 홀들 내부의 압력이 쉽게 증가될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 관통 홀들은 각기 원형이며, 3㎜ 또는 그 이상 및 20㎜ 또는 그 이하의 직경을 가진다.
이러한 구조로써, 높은 밀도를 가지는 플라즈마가 상기 제2 관통 홀들 내부에 쉽게 발생된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 관통 홀들은 각기 원형이며, 0.5㎜ 또는 그 이상 및 5㎜ 또는 그 이하의 직경을 가진다.
이러한 구조는 상기 제1 관통 홀들로 들어가는 상기 제2 관통 홀들 내의 플라즈마를 제한한다. 이는 상기 제1 플레이트에 대해 요구되는 플라즈마 저항이 감소되게 한다.
도 1은 일 실시예에서의 기판 처리 장치를 나태나는 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 예시한 기판 처리 장치의 세정 챔버를 나타내는 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 2에 예시한 세정 챔버의 애노드 유닛을 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 3에 예시한 애노드 유닛의 제1 플레이트를 부분적으로 나타내는 확대 평면도이다.
도 5는 도 3에 예시한 애노드 유닛의 제2 플레이트를 부분적으로 나타내는 확대 평면도이다.
도 6은 도 4에 예시한 제1 플레이트의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 도 5에 예시한 제2 플레이트의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 기판 처리 장치의 동작을 예시하는 세정 챔버의 측면도이다.
도 9는 기판 처리 장치의 동작을 예시하는 애노드 유닛의 단면도이다.
도 10은 변형예의 각 플레이트 내의 관통 홀의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 11은 다른 변형예의 각 플레이트의 관통 홀의 형상을 예시하는 평면도이다.
이하, 기판 처리 장치의 일 실시예를 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 상기 기판 처리 장치의 구조, 상기 기판 처리 장치의 세정 챔버의 구조, 상기 세정 챔버의 동작 및 실험예들이 이하에서 계속하여 설명된다.
기판 처리 장치의 구조
이하, 상기 기판 처리 장치의 구조를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는 로딩-언로딩(loading-unloading) 챔버(11), 세정 챔버(12) 및 스퍼터링 챔버(13)를 포함한다. 상기 로딩-언로딩 챔버(11), 상기 세정 챔버(12) 및 상기 스퍼터링 챔버(13)는 하나의 방향인 연결 방향으로 서로 다음에 연속하여 배치된다.
상기 연결 방향에 있어서, 게이트 밸브(14)가 상기 로딩-언로딩 챔버(11)와 상기 세정 챔버(12) 사이 및 상기 세정 챔버(12)와 상기 스퍼터링 챔버(13) 사이에 위치한다. 각 게이트 밸브(14)는 상기 게이트 밸브(14)의 대향하는 측부들에 위치하는 상기 두 챔버들에 연결된다. 상기 게이트 밸브(14)가 열릴 때, 상기 연결 방향으로 서로 인접하는 상기 두 챔버들은 단일 내부 영역을 형성한다. 상기 게이트 밸브(14)가 닫힐 때, 상기 연결 방향으로 서로 인접하는 각각의 상기 두 챔버들은 독립적인 내부 영역을 형성한다.
각 챔버는 배기 유닛(15)을 포함한다. 상기 배기 유닛(15)은 상응하는 챔버 내의 내부 영역의 압력을 감소시킨다. 예를 들면, 상기 배기 유닛(15)은 상기 상응하는 챔버 내의 내부 영역 내에 진공을 형성한다. 상기 기판 처리 장치(10)는 상기 연결 방향으로 상기 로딩-언로딩 챔버(11)로부터 상기 스퍼터링 챔버(13)까지 연장되는 이송 유닛(16)을 포함한다. 상기 이송 유닛(16)은 상기 기판 처리 장치(10)의 처리되는 대상인 기판(S)을 지지하는 트레이(tray)(T)를 이송한다. 상기 이송 유닛(16)은 상기 트레이(T)를 상기 연결 방향으로 소정의 위치에 고정시킬 수 있다.
처리가 수행되고 상기 트레이(T)에 의해 지지되는 상기 기판(S)은 상기 기판 처리 장치(10)의 외부로부터 상기 로딩-언로딩 챔버(11) 내로 로드된다. 상기 기판(S)은 이후에 상기 로딩-언로딩 챔버(11)로부터 언로드되며, 상기 세정 챔버(12)로 전송된다. 상기 트레이(T)에 의해 지지되는 상기 처리된 기판(S)은 상기 세정 챔버(12)로부터 상기 로딩-언로딩 챔버(11) 내로 로드되며, 이후에 상기 기판 처리 장치(10)의 외부까지 상기 로딩-언로딩 챔버(11)의 외부로 언로드된다.
상기 세정 챔버(12)는 상기 기판 처리 장치(10)의 내부 표면에 고정되는 애노드 유닛(17) 및 상기 애노드 유닛(17)에 대향되는 캐소드 스테이지(18)를 포함한다. 상기 세정 챔버(12)는 상기 기판(S)의 표면으로부터 이물질을 제거하기 위해 처리가 수행되는 상기 기판(S)을 세정한다.
상기 스퍼터링 챔버(13)는 캐소드 유닛(19)을 포함한다. 상기 캐소드 유닛(19)은 소정의 물질로 형성되는 타겟을 구비한다. 상기 스퍼터링 챔버(13)는 상기 세정된 기판(S)의 표면상에 소정의 필름을 형성하기 위해 상기 타겟을 스퍼터한다.
상기 기판 처리 장치(10)는 상기 세 챔버들(11 내지 13)에 의해 수행되는 공정들 이외의 공정을 수행하는 챔버를 포함할 수 있거나, 하나 이상의 스퍼터링 챔버(13)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 처리 장치(10)는 적어도 하나의 세정 챔버(12)만을 포함할 필요가 있고, 상기 스퍼터링 챔버(13) 및 상기 로딩-언로딩 챔버(11)의 적어도 하나만을 포함할 필요가 있다.
세정 챔버의 구조
이하, 상기 세정 챔버(12)의 구조를 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 세정 챔버(12)는 접지에 연결되는 하우징(21) 및 가스 공급 유닛(22)을 포함한다. 상기 캐소드 스테이지(18) 및 상기 애노드 유닛(17)은 상기 하우징(21) 내에 배열된다. 상기 캐소드 스테이지(18)는 상기 기판(S)을 지지하도록 구성된다. 전압이 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 캐소드 스테이지(18)에 인가된다.
제1 플레이트(23) 및 제2 플레이트(24)를 포함하는 상기 애노드 유닛(17)은 상기 하우징(21)에 고정된다. 상기 제1 플레이트(23)는 제1 관통 홀들(23a)(도 4 참조)을 구비한다. 상기 가스 공급 유닛(22)은 상기 제1 플레이트(23)를 향해 가스를 공급한다. 상기 가스는 상기 제1 플레이트(23)의 제1 관통 홀들(23a)을 통해 흐른다. 이는 상기 제1 플레이트(23)의 평면 방향으로 상기 가스를 분산시킨다.
상기 제2 플레이트(24)는 상기 제1 플레이트(23)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 위치한다. 또한, 상기 제2 플레이트(24)는 상기 제1 관통 홀들(23a)보다 큰 제2 관통 홀들(24a)(도 5 참조)을 구비한다. 상기 제1 관통 홀들(23a)을 통과한 상기 가스는 상기 제2 플레이트(24)의 제2 관통 홀들(24a)을 통해 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이의 영역 내로 흐른다. 각 제2 관통 홀(24a)은 상기 제2 관통 홀(24a) 내의 상기 플라즈마의 발광 강도가 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마의 발광 강도보다 커지게 하는 형상을 가진다. 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마는 상기 애노드 유닛(17)과 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 플라즈마, 즉 상기 애노드 유닛(17)의 외측(즉, 상기 관통 홀들(24a) 외측)의 플라즈마로 언급된다.
전압이 가스가 상기 제1 플레이트(23)를 통해 상기 제2 플레이트(24)로 공급되는 상태에서 상기 캐소드 스테이지(18)에 인가될 때, 상기 세정 챔버(12)는 상기 애노드 유닛(17)과 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 플라즈마는 상기 제2 플레이트(24)의 제2 관통 홀들(24a)의 내부에 발생된다.
이에 따라, 상기 플라즈마의 밀도는 상기 애노드 유닛(17)의 제2 플레이트(24) 주위에서 증가된다. 또한, 상기 기판(S)을 향해 비산하는 입자들의 밀도가 증가된다. 이는 이물질이 상기 기판(S)으로부터 제거되는 속도를 증가시킨다.
상기 캐소드 스테이지(18)는 도전부(18a) 및 절연부(18b)를 포함한다. 상기 도전부(18a)는 상기 기판(S)과 접촉하는 접촉 표면을 구비한다. 상기 절연부(18b)는 상기 접촉 표면을 제외한 상기 도전부(18a)를 커버한다. 전원 공급 장치(25)가 상기 캐소드 스테이지(18)에 전압을 인가하기 위해 상기 도전부(18a)에 연결된다. 상기 전원 공급 장치(25)는, 예를 들면, 고주파 전원 공급 장치이지만, 다른 전원 공급 장치, 예를 들면, DC 전원 공급 장치가 될 수 있다.
상기 애노드 유닛(17) 및 상기 캐소드 스테이지(18)는 대향하는 방향으로 서로 대향된다. 상기 이송 유닛(16)은 상기 대향하는 방향으로 상기 애노드 유닛(17)과 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 위치한다.
상기 캐소드 스테이지(18)는 제1 위치 및 제2 위치에 위치할 수 있다. 상기 제1 위치는 상기 캐소드 스테이지(18) 내의 상기 도전부(18a)의 접촉 표면이 상기 기판(S)과 접촉하는 위치(도 2에 이점쇄선으로 도시함)이다. 상기 제2 위치는 상기 캐소드 스테이지(18)가 상기 이송 유닛(16) 또는 상기 이송 유닛(16)에 의해 지지되는 상기 트레이(T)와 접촉하지(간섭하지) 않는 위치이다.
상기 하우징(21)은 공급 포트(21a)를 포함한다. 상기 가스 공급 유닛(22)은 상기 공급 포트(21a)에 연결된다. 상기 가스 공급 유닛(22)은 상기 공급 포트(21a)를 통해 상기 애노드 유닛(17) 내로 가스를 공급한다. 상기 가스 공급 유닛(22)은, 예를 들면, 상기 기판 처리 장치(10) 외측에 위치하는 가스 탱크에 연결되는 질량 유량계이다. 상기 가스 공급 유닛(22)은 상기 하우징(21) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위해, 예를 들면, 아르곤 가스와 같은 희가스를 공급한다.
이하, 상기 애노드 유닛(17)의 구조를 도 3 내지 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 애노드 유닛(17)은 상기 제1 플레이트(23) 및 상기 제2 플레이트(24)를 포함하며, 이들은 상기 대향하는 방향으로 배열된다. 상기 하우징(21)의 공급 포트(21a), 상기 제1 플레이트(23) 및 상기 제2 플레이트(24)는 이러한 순서로 상기 대향하는 방향으로 배열된다. 상기 제1 플레이트(23)는 상기 공급 포트(21a)와 상기 제2 플레이트(24) 사이에 위치한다. 상기 대향하는 방향으로 상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 거리는 바람직하게는, 예를 들면, 10㎜ 또는 그 이상 및 50㎜ 또는 그 이하이다.
상기 제1 플레이트(23)의 각 제1 관통 홀(23a)은 상기 대향하는 방향으로 상기 제1 플레이트(23)를 통해 연장된다. 상기 제2 플레이트(24)의 각 제2 관통 홀(24a)은 상기 대향하는 방향으로 상기 제2 플레이트(24)를 통해 연장된다.
상기 가스 공급 유닛(22)이 상기 공급 포트(21a)로부터 상기 애노드 유닛(17)으로 가스를 공급할 때, 상기 가스는 상기 제1 플레이트(23)의 제1 관통 홀들(23a)을 통해 흐른다. 상기 제1 플레이트(23)의 평면 방향으로 분산되는 가스는 상기 제2 플레이트(24)를 향해 흐른다. 상기 제1 관통 홀들(23a)을 통과한 상기 가스는 상기 제2 플레이트(24)의 제2 관통 홀들(24a)을 통해 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이의 영역까지 흐른다.
상기 제2 플레이트(24)의 제2 관통 홀들(24a)은 상기 캐소드 스테이지(18)에 대향하는 상기 제2 플레이트(24)의 표면에 발생되는 플라즈마가 각 제2 관통 홀(24a)로 들어가도록 형성된다.
상기 애노드 유닛(17)의 외측에 발생되는 상기 플라즈마는 상기 제2 관통 홀들(24a)로 들어간다. 따라서, 상기 제2 관통 홀들(24a) 내의 플라즈마는 상기 제2 관통 홀들(24a)을 통해 흐르는 상기 가스와 접촉한다. 이는 상기 제2 플레이트(24) 내부에 새로운 플라즈마를 발생시킨다.
상기 제2 플레이트(24)의 대향하는 방향으로 취해지는 평면도에서, 각 제2 관통 홀(24a)은 상기 제1 관통 홀들(23a)의 하나와 중첩된다.
상기 애노드 유닛(17)은 각 제2 관통 홀(24a)에 대한 상기 가스의 공급을 용이하게 한다. 따라서, 플라즈마가 상기 제2 관통 홀들(24a)의 모두나 대부분 내에서 발생될 수 있다.
상기 애노드 유닛(17)은 상기 대향하는 방향으로 연장되는 튜브 형상의 지지체(tubular support)(17a)를 포함한다. 엔클로저(enclosure) 및 파티션(partition)의 하나의 예인 상기 지지체(17a)는 제1 튜브 단부(17a1) 및 제2 튜브 단부(17a2)를 포함한다. 상기 제1 튜브 단부(17a1)는 상기 하우징(21)에 고정된다. 상기 지지체(17a)는 상기 제1 플레이트(23) 및 상기 제2 플레이트(24)를 지지한다. 상기 제2 플레이트(24)는 상기 지지체(17a)의 제2 튜브 단부(17a2)에서 상기 개구를 폐쇄한다.
상기 제1 플레이트(23)는 상기 지지체(17a), 상기 제2 플레이트(24) 및 상기 하우징(21)의 내벽으로 둘러싸이는 상기 애노드 유닛(17)의 내부 영역 내에 위치한다. 상기 지지체(17a)는 상기 제1 플레이트(23)의 원주 방향으로 상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 개방 영역을 전체적으로 폐쇄한다. 상기 지지체(17a)는 또한 상기 제1 플레이트(23)의 원주 방향으로 상기 제1 플레이트(23)와 상기 애노드 유닛(17) 내부의 상기 하우징(21)의 내벽(공급 포트(21a)가 위치하는 내벽) 사이의 개방 영역을 전체적으로 폐쇄한다.
이러한 방식으로, 상기 지지체(17a)는 상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 개방 영역을 폐쇄하는 엔클로저로 기능한다. 이는 상기 관통 홀들(24a) 내부의 압력이 쉽게 증가하게 한다. 또한, 상기 지지체(17a)는 상기 제1 플레이트(23)와 상기 애노드 유닛(17) 내의 상기 하우징(21) 사이의 개방 영역을 상기 애노드 유닛(17)외 외부로부터 구획하는 파티션으로 기능한다. 따라서, 상기 제1 플레이트(23)를 향해 보내진 상기 가스가 상기 제2 관통 홀들(23a)을 통해 상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 상기 개방 영역 내로 쉽게 흐른다. 이에 따라, 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 압력이 쉽게 증가될 수 있다.
상기 애노드 유닛(17)에 있어서, 상기 제1 플레이트(23), 상기 제2 플레이트(24) 및 상기 지지체(17a)는 금속으로 형성된다. 또한, 상기 애노드 유닛(17)의 지지체(17a)의 제1 튜브 단부(17a1)는 상기 하우징(21)에 고정된다. 따라서, 상기 애노드 유닛(17) 또한 접지 전위에 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 대향하는 방향으로 취해지는 상기 제1 플레이트(23)의 평면에서, 상기 제1 관통 홀들(23a)은 상기 제1 플레이트(23)의 평면 내에 규칙적으로 배열된다. 그러나, 상기 제1 관통 홀들(23a)은 평면도에서 상기 제1 플레이트(23)의 평면 내에 불규칙하게 배열될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 관통 홀들(23a)은 X-방향 및 Y-방향으로 상기 제1 플레이트(23) 내에 상기 Y-방향에 직교하게 규칙적으로 배열된다. 상기 제1 관통 홀들(23a)은 상기 X-방향 및 상기 Y-방향으로 소정의 제1 피치(pitch)(P1)로 배열된다. 바람직하게는, 상기 제1 피치(P1)는, 예를 들면, 1.5㎜ 또는 그 이상 및 15㎜ 또는 그 이하이다.
각 제1 관통 홀(23a)은 원형이며, 제1 직경(Dia1)인 직경을 가진다. 바람직하게는, 상기 제1 직경(Dia1)은, 예를 들면, 0.5㎜ 또는 그 이상 및 5㎜ 또는 그 이하이다.
상기 제1 직경(Dia1)이 0.5㎜ 또는 그 이상 및 5㎜ 또는 그 이하인 한, 상기 제2 관통 홀들(24a)로부터 상기 관통 홀들(23a)로 들어가는 상기 플라즈마(P)가 제한된다. 이는 상기 제1 플레이트(23)의 플라즈마 저항이 감소되게 한다.
상기 제1 플레이트(23)의 평면에서, 상기 제1 플레이트(23)의 면적에 대한 상기 제1 관통 홀들(23a)의 전체 면적의 퍼센티지는 제1 개구율(%)로 언급된다. 바람직하게는, 상기 제1 개구율은 5% 또는 그 이상 및 50% 또는 그 이하이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 대향하는 방향으로 취한 상기 제2 플레이트(24)의 평면에서, 상기 제2 관통 홀들(24a)은 상기 제2 플레이트(24)의 평면 내에 규칙적으로 배열된다. 그러나, 상기 제2 관통 홀들(24a)은 평면도에서 상기 제2 플레이트(24)의 평면 내에 불규칙하게 배열될 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 관통 홀들(24a)은 상기 X-방향 및 상기 Y-방향으로 상기 제2 플레이트(24)의 평면 내에 규칙적으로 배열된다. 상기 제2 관통 홀들(24a)은 상기 X-방향 및 상기 Y-방향으로 소정의 제2 피치(P2)로 배열된다. 바람직하게는, 상기 제2 피치(P2)는, 예를 들면, 9㎜ 또는 그 이상 및 60㎜ 또는 그 이하이다.
각 제2 관통 홀(24a)은 원형이며, 제2 직경(Dia2)인 직경을 가진다. 상기 제2 직경(Dia2)은 상기 제1 직경(Dia1)보다 크며, 바람직하게는, 예를 들면, 3㎜ 또는 그 이상 및 20㎜ 또는 그 이하이다.
상기 제2 직경(Dia2)이 3㎜ 또는 그 이상 및 20㎜ 또는 그 이하인 한, 이온화 효율이 각 제2 관통 홀(24a) 내부에서 증가된다. 이는 상기 제2 플레이트(24) 주위(각 제2 관통 홀(24a) 주위)에 발생되는 상기 플라즈마(P)가 높은 밀도를 가지게 한다.
상기 제2 플레이트(24)의 평면에서, 상기 제2 플레이트(24)의 면적에 대한 상기 제2 관통 홀들(24a)의 전체 면적의 퍼센티지는 제2 개구율(%)로 언급된다. 바람직하게는, 상기 제2 개구율은 20% 또는 그 이상 및 99% 또는 그 이하이다.
도 6을 참조하면, 각 제1 관통 홀(23a)은 제1 깊이(Dep1)를 정의하는 대향하는 방향으로 길이를 가진다. 상기 제1 관통 홀(23a)에 있어서, 상기 제1 깊이(Dep1)에 대한 상기 제1 직경(Dia1)의 비율은 제1 종횡비(AR1)로 정의된다. 바람직하게는, 상기 제1 종횡비(AR1), 예를 들면, 0.1 또는 그 이상 및 5 또는 그 이하이다.
도 7을 참조하면, 각 제2 관통 홀(24a)은 제2 깊이(Dep2)를 정의하는 대향하는 방향으로 길이를 가진다. 상기 제2 관통 홀(24a)에 있어서, 상기 제2 깊이(Dep2)에 대한 상기 제2 직경(Dia2)의 비율은 제2 종횡비(AR2)로 정의된다. 바람직하게는, 상기 제2 종횡비(AR2)는, 예를 들면, 0.5 또는 그 이상 및 15 또는 그 이하이다.
세정 챔버의 동작
이하, 상기 세정 챔버(12)의 동작을 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 기판(S)을 상기 세정 챔버(12) 내에서 세정할 때, 상기 이송 유닛(16)은 먼저 상기 로딩-언로딩 챔버(11)로부터 상기 세정 챔버(12) 내로 로드되었던 상기 트레이(T)를 상기 애노드 유닛(17)에 대향되는 처리 위치로 이송하고, 상기 트레이(T)를 상기 처리 위치에 고정시킨다. 상기 트레이(T)가 상기 세정 챔버(12) 내로 언로드될 때, 상기 하우징(21) 내부의 압력이 상기 배기 유닛(15)에 의해 소정의 압력까지 감소된다.
상기 캐소드 스테이지(18)가 다음에 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치(도 8의 위치)로 이동되며, 상기 도전부(18a)의 접촉 표면이 상기 기판(S)의 표면과 접촉하게 된다. 상기 가스 공급 유닛(22)은 상기 하우징(21) 내부의 압력이 소정의 압력과 같게 되도록 아르곤 가스를 공급한다. 상기 가스 공급 유닛(22)은 상기 캐소드 스테이지(18)가 이동하기 전이나, 상기 캐소드 스테이지(18)가 이동하는 때와 실질적으로 동일한 시간에 아르곤 가스를 공급하기 시작할 수 있다.
이후에, 상기 전원 공급 장치(25)는 상기 하우징(21) 내부에 상기 플라즈마(P)를 발생시키도록 상기 캐소드 스테이지(18)에 전압을 인가한다. 상기 플라즈마(P) 내의 양성 이온들은 상기 기판(S)을 향해 비산되며, 상기 애노드 유닛(17)에 대향되는 상기 기판(S)의 표면에 부딪친다. 이는 상기 애노드 유닛(17)에 대향되는 상기 기판(S)의 표면으로부터 이물질을 제거한다.
여기서, 상기 하우징(21) 내의 압력은 바람직하게는, 예를 들면, 0.1Pa 또는 그 이상 및 30Pa 또는 그 이하이다. 상기 캐소드 스테이지(18)에 공급되는 전력은 바람직하게는 0.04W/㎠ 또는 그 이상 및 4W/㎠ 또는 이하이다. 또한, 상기 전원 공급 장치(25)에 의해 공급되는 전력의 주파수는 바람직하게는 1㎒ 또는 그 이상 및 40㎒ 또는 그 이하이다. 또한, 100㎐ 또는 그 이상 및 2㎒ 또는 그 이하의 주파수를 갖는 전력이 1㎒ 또는 그 이상 및 40㎒ 또는 그 이하의 주파수를 갖는 전력에 중첩될 수 있다. 이 경우, 100㎐ 또는 그 이상 및 2㎒ 또는 그 이하의 주파수를 갖는 전력은 0.02W/㎠ 또는 그 이상 및 0.8W/㎠ 또는 그 이하가 되는 것이 바람직하다.
도 9에 도시한 바와 같이, 아르곤 가스(G)가 상기 공급 포트(21a)로부터 상기 애노드 유닛(17) 내로 공급될 때, 상기 아르곤 가스(G)는 상기 제1 관통 홀들(23a)을 통과한다. 이는 상기 제1 플레이트(23)의 평면 방향으로 상기 아르곤 가스(G)를 분산시킨다.
각 제2 관통 홀(24a) 내부의 압력은 상기 애노드 유닛(17) 외측의 압력보다 높다. 따라서, 상기 제2 관통 홀들(24a)로 들어가는 상기 애노드 유닛(17) 외측(애노드 유닛(17)과 캐소드 스테이지(18) 사이)에 발생되는 상기 플라즈마(P)가 상기 제2 관통 홀들(24a)을 통해 흐르는 상기 가스와 쉽게 접촉한다. 이에 따라, 새로운 플라즈마가 또한 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부에 발생된다.
플라즈마는 또한 상기 하우징(21) 내부의 상기 애노드 유닛(17)과 상기 캐소드 스테이지(18) 사이의 상기 제2 플레이트(24)로부터 이격되는 위치에서 발생된다. 이 경우, 각 관통 홀(24a) 내부에 발생되는 상기 새로운 플라즈마는 상기 제2 관통 홀들(24a)을 포함하는 상기 제2 플레이트(24) 주위에 형성되는 상기 플라즈마의 발광 강도가 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마의 발광 강도보다 커지게 한다.
이러한 관점에서, 플라즈마 또한 상기 애노드 유닛(17)을 애노드로 기능하는 상기 캐소드 스테이지(18)에 대향하는 위치에 위치하는 애노드 또는 금속 플레이트로 기능하는 상기 하우징(21)의 일부로 대체할 경우에 상기 하우징(21) 내에 발생될 것이다. 그러나, 상기 애노드 유닛(17)을 포함하는 상기 기판 처리 장치(10)에 비하여, 상기 가스의 압력이 플라즈마를 발생시키기 위해 증가되는 상기 하우징(21)의 일부는 존재하지 않을 것이다. 따라서, 상기 플라즈마 발광 강도가 증가되는 부분은 존재하지 않는다.
이러한 방식으로, 상기 관통 홀들(24a)을 포함하는 상기 제2 플레이트(24) 주위에 형성되는 상기 플라즈마의 발광 강도는 상기 애노드 유닛(17) 내의 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마의 발광 강도보다 크다. 따라서, 상기 하우징(21) 내부의 플라즈마 밀도는 상기 고주파 전압의 일부가 상기 이송 유닛(16)과 상기 캐소드 스테이지(18)의 용량성 결합에 의해 소비되는 때에도 증가된다. 그 결과, 소비 전력 당 스퍼터링 효율이 증가될 수 있다.
실험예 및 비교예
실험예 및 다양한 비교예들이 이하에서 설명된다. 앞서의 실시예의 대응되는 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대해 일부 참조 부호들이 부여된다.
실험예 1
세정 공정이 수행되는 처리 표면상에 형성된 SiO2 필름을 구비하는 상기 기판(S)이 제조되었다. 상기 세정 챔버(12)는 상기 처리 표면을 세정하는 데 사용되었다. 상기 세정 공정은 다음에 설명하는 조건들 하에서 수행되었다. 아르곤 가스가 상기 하우징(21) 내에 플라즈마를 발생시키기 위해 사용되었다.
하우징 내부 압력 1.0Pa
전력 0.6W/㎠(13.56㎒)
상기 애노드 유닛(17)은 상기 2㎜의 제1 직경(Dia1)을 갖는 제1 관통 홀들(23a)을 포함하는 제1 플레이트(23) 및 상기 9㎜의 제2 직경(Dia2)을 갖는 제2 관통 홀들(24a)을 포함하는 제2 플레이트(24)를 구비하여 제공되었다. 아르곤 가스가 상기 하우징의 공급 포트(21a)로부터 상기 애노드 유닛(17)의 제1 플레이트(23)를 향해 공급되었다.
비교예 1
세정 공정이 실험예 1의 애노드 유닛(17) 대신에 상기 캐소드 스테이지(18)에 대향하는 위치에 위치하는 금속 플레이트를 사용하여 상기 기판(S)에 대해 수행되었던 점을 제외하면 실험예 1과 동일한 조건들 하에서 상기 기판(S)에 대해 세정 공정이 수행되었다.
비교예 2
실험예 1의 애노드 유닛(17) 내의 제2 플레이트(24)의 각 제2 관통 홀(24a)이 2㎜의 제2 직경(Dia2)을 가졌던 점을 제외하면 실험예 1과 동일한 조건들 하에서 상기 기판(S)에 대해 세정 공정이 수행되었다.
비교예 3
아르곤 가스가 상기 애노드 유닛(17) 외부의 위치에서 상기 하우징(21) 내로 공급되었던 점을 제외하면 실험예 1과 동일한 조건들 하에서 상기 기판(S)에 대해 세정 공정이 수행되었다.
기판 식각 속도
상기 SiO2 필름을 식각하는 속도가 각각의 실험예 1 및 비교예 1 내지 3에 대해 상기 기판(S)의 표면으로부터 이물질을 제거하는 속도로서 측정되었다. 식각 이전의 상기 SiO2 필름의 두께 및 식각이 수행된 상기 SiO2 필름의 두께가 측정되었다. 이후에, 상기 식각 속도를 계산하기 위해, 식각이 수행된 상기 SiO2 필름의 두께에서 식각 이전의 상기 SiO2 필름의 두께를 빼서 수득된 값을 처리 시간으로 나누었다. 상기 식각 속도의 계산 결과를 다음 표 1에 나타낸다.
직경(㎜) 공급된 부분 속도(㎜/min)
실험예 1 9 애노드 유닛 5.8
비교예 1 - 하우징 3.2
비교예 2 2 애노드 유닛 2.6
비교예 3 9 하우징 3.0
표 1에 나타낸 바와 같이, 실험예 1에서의 식각 속도는 5.8㎜/min이었다. 이에 비하여, 비교예 1에서의 식각 속도는 3.2㎜/min이었고, 비교예 2에서의 식각 속도는 2.6㎜/min이었으며, 비교예 3에서의 식각 속도는 3.0㎜/min이었다.
이러한 방식으로, 상기 기판(S)의 식각 속도, 즉 상기 기판(S)의 표면으로부터의 이물질의 제거 속도가 상기 제2 플레이트(24)의 제2 직경(Dia2)이 상기 제1 플레이트(23)의 제1 직경(Dia1)보다 큰 애노드 유닛(17)을 사용하고, 플라즈마를 발생시키기 위한 가스를 상기 제1 플레이트(23)에 공급하여 증가되었던 점이 이해될 것이다.
상술한 상기 기판 처리 장치(10)의 실시예는 다음에 기재되는 이점들을 가진다.
(1) 전압이 가스가 상기 제1 플레이트(23)를 통해 상기 제2 플레이트(24)로 공급되는 상태에서 상기 캐소드 스테이지(18)에 인가될 때, 상기 애노드 유닛(17)과 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마(P) 이외에도, 상기 플라즈마(P)는 상기 제2 플레이트(24)의 각 제2 관통 홀(24a) 내부에 발생될 수 있다. 이는 상기 하우징(21) 내부의 플라즈마(P)의 밀도 및 상기 기판(S)을 향하는 대전된 입자들의 밀도를 증가시킨다. 그 결과, 상기 기판(S)으로부터 이물질을 제거하는 속도가 증가된다.
(2) 상기 지지체(17a)는 상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 상기 개방 영역을 폐쇄한다. 이는 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 압력을 증가시키고, 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 플라즈마의 발생을 촉진시킨다.
(3) 상기 지지체(17a)는 상기 제1 플레이트(23)와 상기 애노드 유닛(17) 내의 상기 하우징(21)의 내벽 사이의 상기 개방 영역을 상기 애노드 유닛(17)의 외부로부터 구획한다. 따라서, 상기 제1 플레이트(23)를 향해 공급되는 상기 가스가 상기 제1 관통 홀들(23a)을 통해 상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 상기 개방 영역으로 쉽게 흐른다. 이는 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 압력을 쉽게 증가시킨다.
(4) 상기 제2 직경(Dia2)은 3㎜ 또는 그 이상 및 20㎜ 또는 그 이하이다. 이는 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 상기 가스의 이온화 효율을 증가시키며, 상기 제2 플레이트(24) 주위에 높은 밀도로 상기 플라즈마(P)를 발생시킨다.
(5) 상기 제1 직경(Dia1)은 0.5㎜ 또는 그 이상 및 5㎜ 또는 그 이하이다. 이는 상기 제2 관통 홀들(24a)로부터 상기 제1 관통 홀들(23a)로 들어가는 상기 플라즈마(P)를 감소시킨다. 따라서, 상기 제1 플레이트(23)에 대해 요구되는 플라즈마 저항이 감소될 수 있다.
상술한 실시예는 다음에 설명하는 바와 같이 변형되고 실시될 수 있다.
상기 제1 관통 홀들(23a) 및 상기 제2 관통 홀들(24a)은 원형의 형상을 가지지 않고, 다른 형상들을 가질 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 플레이트들(23, 24)은 평면도에서 정사각형의 형상들을 갖는 관통 홀들(23a, 24a)을 각기 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 각각의 상기 관통 홀들(23a, 24a)은 상기 제1 관통 홀들(23a)의 경우에 상기 제1 직경(Dia1)을 포함하는 범위 내의 치수만을 가질 것만이 요구되고, 상기 제2 관통 홀들(24a)의 경우에 상기 제2 직경(Dia2)을 포함하는 범위 내의 치수만을 가질 것만이 요구되는 상기 플레이트들(23, 24)의 평면 내의 상기 관통 홀들(23a, 24a)의 최대 길이 또는 대각선 길이인 유로 폭(L)인 유로 폭(L)을 가진다. 이는 상술한 이점 (4) 및 이점 (5)를 구현한다.
상기 플레이트들(23, 24)의 평면도에서, 상기 관통 홀들(23a, 24a)은 정사각형의 형상 이외에 임의의 사각형의 형상을 가질 수 있거나, 사각형의 형상 이외에 임의의 다각형 형상, 예를 들면, 오각형의 형상 또는 육각형의 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 관통 홀들(23a, 24a)은 각기 상기 플레이트들(23, 24)의 평면도에서 타원형의 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 관통 홀들(23a, 24a)의 유로 폭(L)은 상기 제1 관통 홀들(23a)의 경우에 상기 제1 직경(Dia1)을 포함하는 범위 내의 치수를 가질 것만이 요구되며, 상기 제2 관통 홀들(24a)의 경우에 상기 제2 직경(Dia2)을 포함하는 범위 내의 치수를 가질 것만이 요구된다. 이는 상술한 이점 (4) 및 이점 (5)를 구현한다.
상기 제1 관통 홀들(23a)은 각 제1 관통 홀(23a)의 상기 제1 직경(Dia1)의 치수가 상술한 범위 내에 포함되고 상기 제2 관통 홀들(24a)의 제2 직경(Dia2)보다 작은 한 다른 제1 직경들(Dia1)을 가질 수 있다.
상기 제2 관통 홀들(24a)은 각 제2 관통 홀(24a)의 상기 제2 직경(Dia2)의 치수가 상술한 범위 내에 포함되는 한 다른 제2 직경들(Dia2)을 가질 수 있다.
각 제1 관통 홀(23a)의 제1 직경(Dai1)은 가스가 상기 제1 플레이트(23)의 평면 방향으로 분산될 수 있는 한 0.5㎜보다 작거나 5㎜보다 클 수 있고, 상기 제1 직경(Dai1)은 각 제2 관통 홀(24a)의 제2 직경(Dia2)보다 작다.
각 제2 관통 홀(24a)의 제2 직경(Dia2)은 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 상기 플라즈마의 발광 강도가 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마의 발광 강도보다 높은 한 3㎜보다 작거나 20㎜보다 클 수 있으며, 상기 제2 직경(Dia2)은 각 제2 관통 홀(23a)의 제1 직경(Dia1)보다 크다.
상기 제2 플레이트(24)의 평면도에서, 상기 제1 관통 홀들(23a)의 임의의 것과 중첩되지 않은 적어도 일부의 제2 관통 홀들(24a)이 존재할 수 있다.
상기 제2 관통 홀들(24a)은 상기 제2 관통 홀들(24a)로 들어가는 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 형성되는 상기 플라즈마로부터 야기되는 방식으로 형성되지 않는다. 이와 같은 구조는 또한 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 상기 플라즈마의 발광 강도가 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이에 발생되는 상기 플라즈마의 발광 강도보다 높아지도록 상기 제2 관통 홀들(24a)이 형성되는 한 상술한 이점 (1)을 구현한다.
상술한 실시예에 있어서, 상기 엔클로저 및 상기 파티션은 동일한 부재(지지체(17a))로 형성된다. 그러나, 상기 엔클로저 및 상기 파티션은 다른 부재들로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지체(17a)는 두 개의 부재들로 형성될 수 있다.
상기 제1 플레이트(23)와 상기 제2 플레이트(24) 사이의 상기 개방 영역은 개방될 수 있고, 상기 엔클로저(지지체(17a))에 의해 폐쇄되지 않을 수 있다. 이와 같은 구조에서, 상기 제1 플레이트(23)의 제1 관통 홀들(23a)을 통해 공급되는 상기 가스가 상기 캐소드 스테이지(18)를 향해 상기 제2 플레이트(24)의 제2 관통 홀들(24a)을 통하여 흐르지 않는 한, 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 압력은 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이의 압력보다 높아지게 증가될 수 있다. 이는 소비 전력 당 스퍼터링 효율이 증가되게 한다.
상기 제1 플레이트(23)와 상기 애노드 유닛(17) 내의 상기 하우징(21)의 내벽 사이의 상기 개방 영역은 개방될 수 있고, 상기 파티션(지지체(17a))에 의해 구획되지 않을 수 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 제1 플레이트(23)의 제1 관통 홀들(23a)을 통해 공급되는 상기 가스가 상기 제2 플레이트(24)의 제2 관통 홀들(24a)을 통하고 상기 캐소드 스테이지(18)를 향해 흐르는 한, 상기 제2 관통 홀들(24a) 내부의 압력은 상기 제2 플레이트(24)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이의 압력보다 높을 수 있다. 이는 소비 전력 당 스퍼터링 효율을 증가시킨다.
상기 캐소드 스테이지(18)는 상기 트레이(T)의 이송을 간섭하지 않는 한 상기 하우징(21) 내의 소정의 위치에 고정될 수 있다.
상기 캐소드 스테이지(18)는 상기 하우징(21) 내부의 위치에 고정될 수 있고, 상기 이송 유닛(16)은 상기 애노드 유닛(17)과 상기 캐소드 스테이지(18)가 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 트레이(T)를 이동시키도록 서로 대향되는 대향하는 방향으로 이동될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 상기 대향하는 방향으로 다른 위치들에 위치한다. 상기 제1 위치는 상기 이송 유닛(16)이 상기 트레이(T)와 상기 캐소드 스테이지(18) 사이의 간섭 없이 상기 트레이(T)를 이송할 수 있는 위치이며, 상기 제2 위치는 상기 캐소드 스테이지(18) 및 상기 기판(S)이 서로 접촉되는 위치이다.
상기 캐소드 스테이지(18)는 상기 기판(S)과 접촉하게 되는 상기 도전부(18a)의 일부가 상기 절연부(18b)로부터 노출되도록 형성된다. 그러나, 전압이 상기 기판(S)에 인가될 수 있는 한, 상기 도전부(18a)는 상기 절연부(18b)에 의해 전체적으로 커버될 수 있다.
상기 기판 처리 장치(10)는 상기 수평 방향으로 배열되는 상기 트레이(T)를 갖는 상기 기판(S)에 대해 상기 세정 공정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 처리 장치(10)가 상기 챔버들(11 내지 13)을 포함하는 한, 상기 이송 유닛(16)은 상기 챔버들(11 내지 13) 내에 실질적으로 수평 방향으로 배열되는 상기 트레이(T)를 이송할 수 있다. 선택적으로는, 상기 기판 처리 장치(10)가 상기 로딩-언로딩 챔버(11) 및 상기 세정 챔버(12)만을 포함할 때, 상기 로딩-언로딩 챔버(11)는 상기 로딩-언로딩 챔버(11) 외측우로부터 상기 트레이(T)를 수용하고, 상기 세정 챔버(12)로 상기 트레이(T)를 이송하는 이송 로봇을 포함할 수 있다.
상기 트레이(T)는 상기 기판(S)이 상기 트레이(T)에 의해 지지되지 않고 이송되며 처리될 수 있는 한 제거될 수 있다.
10：기판 처리 장치 11：로딩-언로딩 챔버
12：세정 챔버 13：스퍼터링 챔버
14：게이트 밸브 15：배기 유닛
16：이송 유닛 17：애노드 유닛
17a：지지체 17a1：제1 튜브 단부
17a2：제2 튜브 단부 18：캐소드 스테이지
18a：도전부 18b：절연부
19：캐소드 유닛 21：하우징
21a：공급 포트 22：가스 공급 유닛
23：제1 플레이트 23a：제1 관통 홀
24：제2 플레이트 24a：제2 관통 홀
25：전원 공급 장치 S：기판
T：트레이

Claims (8)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    접지에 연결되는 하우징을 포함하고;
    상기 하우징 내에 위치하고, 기판을 지지하도록 구성되는 캐소드 스테이지를 포함하며, 플라즈마를 발생시키기 위한 전압이 상기 캐소드 스테이지에 인가되고;
    상기 하우징에 고정되는 애노드 유닛을 포함하며, 상기 애노드 유닛은,
    상기 하우징 내에 위치하고, 제1 관통 홀들을 포함하는 제1 플레이트를 구비하며,
    상기 제1 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이에 위치하고, 상기 제1 관통 홀들보다 큰 제2 관통 홀들을 포함하는 제2 플레이트를 구비하며;
    상기 제1 플레이트를 향해 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하고;
    상기 제1 플레이트는 상기 제1 플레이트의 평면 방향으로 상기 가스가 분산되게 상기 제1 관통 홀들을 통한 상기 가스의 흐름을 생성하도록 구성되며,
    상기 제2 플레이트는 상기 제1 관통 홀들을 통과한 상기 가스가 상기 제2 관통 홀들을 통해 상기 제2 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이의 영역 내로 흐르도록 구성되고,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 거리는 10㎜ 또는 그 이상 및 50㎜ 또는 그 이하이며,
    상기 제2 관통 홀들은 각기 원형이고, 3㎜ 또는 그 이상 및 20㎜ 또는 그 이하의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트에 대향하는 위치에 위치하며, 상기 기판 처리 장치는 상기 제1 플레이트의 원주 방향으로 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 개방 영역을 전체적으로 폐쇄하는 엔클로저(enclosure)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 플레이트의 원주 방향으로 상기 제1 플레이트와 상기 애노드 유닛 내의 상기 하우징의 내벽 사이의 개방 영역을 상기 애노드 유닛의 외부부터 전체적으로 구획하는 파티션(partition)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 관통 홀들은 각기 원형이며, 0.5㎜ 또는 그 이상 및 5㎜ 또는 그 이하의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 따른 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 제2 관통 홀들 내부에 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 제2 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이에 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하며, 각각의 상기 제2 관통 홀 내부의 상기 플라즈마는 상기 제2 플레이트와 상기 캐소드 스테이지 사이에 발생되는 상기 플라즈마의 발광 강도보다 높은 발광 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징 내부의 압력은 0.1Pa 또는 그 이상 및 30Pa 또는 그 이하이고,
    상기 캐소드 스테이지에 공급되는 전력은 0.04W/㎠ 또는 그 이상 및 4W/㎠ 또는 이하이며,
    상기 전력의 주파수는 1㎒ 또는 그 이상 및 40㎒ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    100㎐ 또는 그 이상 및 2㎒ 또는 그 이하의 주파수를 갖는 전력을 상기 1㎒ 또는 그 이상 및 40㎒ 또는 그 이하의 주파수를 갖는 전력에 중첩시키는 단계를 더 포함하며, 상기 100㎐ 또는 그 이상 및 2㎒ 또는 그 이하의 주파수를 갖는 전력은 0.02W/㎠ 또는 그 이상 및 0.8W/㎠ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
KR1020177017930A 2015-06-29 2016-06-08 기판 처리 장치 KR101920249B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015129700 2015-06-29
JPJP-P-2015-129700 2015-06-29
PCT/JP2016/067108 WO2017002564A1 (ja) 2015-06-29 2016-06-08 基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170093872A KR20170093872A (ko) 2017-08-16
KR101920249B1 true KR101920249B1 (ko) 2018-11-20

Family

ID=57608763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177017930A KR101920249B1 (ko) 2015-06-29 2016-06-08 기판 처리 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10490390B2 (ko)
JP (1) JP6483259B2 (ko)
KR (1) KR101920249B1 (ko)
CN (1) CN107109618B (ko)
TW (1) TWI670382B (ko)
WO (1) WO2017002564A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114438441B (zh) * 2021-12-30 2023-11-21 广东鼎泰高科技术股份有限公司 一种等离子体增强清洗装置及清洗方法
CN114453345B (zh) * 2021-12-30 2023-04-11 广东鼎泰高科技术股份有限公司 一种等离子体清洗系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216823A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Tokyo Electron Ltd ガス吐出機能付電極およびプラズマ処理装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02134814A (ja) * 1988-11-16 1990-05-23 Oki Electric Ind Co Ltd プラズマｃｖｄ法による薄膜の製造方法及びその装置
CA2664516A1 (en) * 2006-10-27 2008-05-02 Oerlikon Trading Ag, Truebbach Method and apparatus for manufacturing cleaned substrates or clean substrates which are further processed
JP5008478B2 (ja) 2007-06-27 2012-08-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置およびシャワーヘッド
CN102017056B (zh) * 2008-05-02 2013-11-20 东电电子太阳能股份公司 用于衬底的等离子体处理的等离子体处理设备和方法
JP5135106B2 (ja) * 2008-07-31 2013-01-30 富士フイルム株式会社 成膜装置および成膜方法、並びに、液体吐出装置
KR101062452B1 (ko) 2008-12-30 2011-09-05 엘아이지에이디피 주식회사 플라즈마 처리장치
US9184028B2 (en) * 2010-08-04 2015-11-10 Lam Research Corporation Dual plasma volume processing apparatus for neutral/ion flux control
US9082593B2 (en) 2011-03-31 2015-07-14 Tokyo Electron Limited Electrode having gas discharge function and plasma processing apparatus
JP6022373B2 (ja) 2013-02-04 2016-11-09 株式会社アルバック 薄型基板処理装置
JP6113624B2 (ja) * 2013-10-11 2017-04-12 株式会社荏原製作所 基板処理装置および基板処理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216823A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Tokyo Electron Ltd ガス吐出機能付電極およびプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107109618A (zh) 2017-08-29
TWI670382B (zh) 2019-09-01
CN107109618B (zh) 2019-10-22
JP6483259B2 (ja) 2019-03-13
JPWO2017002564A1 (ja) 2017-11-02
KR20170093872A (ko) 2017-08-16
WO2017002564A1 (ja) 2017-01-05
TW201715058A (zh) 2017-05-01
US10490390B2 (en) 2019-11-26
US20180012734A1 (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102576482B1 (ko) 플라즈마 생성 장치
CN106328473B (zh) 等离子体处理装置及其中使用的排气结构
KR20170119319A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용하는 배기 구조
JP5154124B2 (ja) プラズマ処理装置
KR101058310B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
CN106548914A (zh) 一种等离子体处理设备及其清洗系统和方法
KR20120015280A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법
KR101920249B1 (ko) 기판 처리 장치
TW201338012A (zh) 用於等離子體處理裝置的可調節約束裝置
JP2007258471A (ja) プラズマ処理装置
JPH0766180A (ja) プラズマ処理装置およびそのメンテナンス方法
KR20110027396A (ko) 플라즈마 처리장치 및 처리방법
KR101695380B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR101902095B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR20080020722A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 처리 방법
JP2006269806A (ja) プラズマ処理装置
JP7296678B2 (ja) セラミック給気部に無線周波数を接続した洗浄装置
TWI681068B (zh) 基板處理裝置及成膜裝置
KR20040083577A (ko) 반도체 장치용 원거리 플라즈마 세정장치 및 세정방법
US12002659B2 (en) Apparatus for generating etchants for remote plasma processes
KR20230119605A (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
TW202008459A (zh) 電漿處理裝置
KR20080073416A (ko) 플라즈마 식각 장치
JP2002299324A (ja) プラズマ処理方法及び装置
KR20080020027A (ko) 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant