KR102063108B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버, 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되, 지지 유닛은, 기판을 흡착하는 지지면을 가지는 상체 및 이로부터 하부로 연장되는 하체를 가지되, 하체는 상체로부터 측방향으로 연장된 연장부를 가지는 정전 척, 정전 척의 연장부 상에 배치되는 포커스 링 및 정전 척의 상체와 포커스 링 사이에 제공되어 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마를 제어하는 금속 링을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 모든 영역에 플라즈마를 균일하게 공급하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식 식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정을 위해 공정 챔버로 공정 가스를 공급한다.
종래 식각 공정을 수행하는 ICP 또는 CCP 플라즈마 발생 장치에서 기판이 흡착되는 유전판은 아킹을 방지하기 위하여 기판보다 작게 제공되었다(예를 들어, 기판이 300mm인 경우, 유전판은 297mm로 제공됨). 다만, 이러한 차이에 의하여, 기판의 가장자리 영역(extreme edge)의 플라즈마 밀도를 제어할 수 없으므로, 기판의 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 기판의 다른 영역의 플라즈마 밀도와 차이가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 지지 유닛에 금속 링을 제공하여 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마 밀도를 제어할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버, 성가 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판을 흡착하는 지지면을 가지는 상체 및 이로부터 하부로 연장되는 하체를 가지되, 상기 하체는 상기 상체로부터 측방향으로 연장된 연장부를 가지는 정전 척, 상기 정전 척의 상기 연장부 상에 배치되는 포커스 링 및 상기 정전 척의 상기 상체와 상기 포커스 링 사이에 제공되어 상기 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마를 제어하는 금속 링을 포함한다.
여기서, 기판 처리 장치는, 상기 금속 링에 연결되어 상기 금속 링에 전압을 인가하는 전압원을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전압원은, 상기 금속 링에 DC 전압을 인가하는 DC 전원일 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는, 상기 전압원을 제어하여 상기 금속 링에 인가되는 전압을 조절하는 제어기 및 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 측정하는 검출기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 동일하도록 상기 금속 링에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 상기 포커스 링 및 상기 정전 척으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 상기 포커스 링과 마주보는 측부 및 상기 정전 척과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅될 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 상기 지지 유닛에서 분리 가능한 구조로 제공될 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 폭보다 높이가 더 크게 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 기판을 흡착하는 지지면을 가지는 상체와 상체로부터 측방향으로 연장된 연장부를 가지는 하체로 구성되는 정전 척, 상기 정전 척의 상기 연장부 상에 배치되는 포커스 링 및 상기 정전 척의 상체와 상기 포커스 링 사이에 제공되는 금속 링을 포함하는 지지 유닛을 가지는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 측정하는 단계 및 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 동일하도록 상기 금속 링에 직접 인가되는 전압을 조절하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 금속 링은, 상기 금속 링에 전압을 인가하는 전압원이 연결될 수 있다.
여기서, 상기 전압원은, 상기 금속 링에 DC 전압을 인가하는 DC 전원일 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 상기 포커스 링 및 상기 정전 척으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 상기 포커스 링과 마주보는 측부 및 상기 정전 척과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅될 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 상기 지지 유닛에서 분리 가능한 구조로 제공될 수 있다.
또한, 상기 금속 링은, 폭보다 높이가 더 크게 제공될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 정전 척의 상체와 포커스 링 사이에 금속 링을 제공하여 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마를 제어할 수 있으며, 이에 따라, 기판의 모든 영역에 플라즈마를 균일하게 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 링이 제공되는 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 링의 형상을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속 링을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a는 종래 기판 처리 장치의 기판의 가장자리 영역에서의 플라즈마 밀도를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 기판의 가장자리 영역에서의 플라즈마 밀도를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200) 및 가스 공급 유닛(400)을 포함한다.
기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 챔버(100)는 내부의 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공된다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압된다.
일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가진다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 라이너(130)는 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 선택적으로, 라이너(130)는 생략될 수 있다.
챔버(100)의 내부에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 지지 유닛(200)은 정전 척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다.
정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230), 포커스 링(240), 금속 링(280) 및 온도 조절 유닛(290)을 포함한다. 정전 척(210)은 기판(W)을 지지한다. 정전 척(210)은 기판을 흡착하는 지지면을 가지는 상체 및 상체로부터 하부로 연장되는 하체를 가지되, 하체는 상체로부터 측방향으로 연장되는 연장부를 가질 수 있다. 즉, 정전 척(210)은 상체와 하체의 연장부가 단차지게 제공될 수 있다.
유전판(220)은 정전 척(210)의 상체에 위치한다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치한다.
유전판(220)은 내부에 전극(223), 히터(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함한다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.
전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 제1 전원(223a)은 직류 전원을 포함한다. 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치된다. 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON) 되면, 전극(223)에는 직류 전류가 인가된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 전극(223)의 아래쪽에 위치될 수 있다. 히터(225)는 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 전원(225a)이 인가하는 전류에 의해 저항열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.
포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치된다. 구체적으로, 포커스 링(240)은 정전 척(210)의 하체의 연장부 상에 배치될 수 있다. 또한, 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(W) 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(240)은 기판(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어한다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 처리될 수 있다.
포커스 링(240)은 사용과정에서, 기판(W)과의 접촉 또는 포커스 링(240)에 작용하는 전자기력에 의해 마모될 수 있다. 포커스 링(240)의 마모도가 증가하면, 플라즈마의 밀도 분포를 조절하는 성능이 저하되어 처리된 기판(W)의 불량률이 증가될 수 있다. 따라서, 처리된 기판(W)의 불량 발생 방지를 위해 어느 정도 사용된 포커스 링(240)은 교체되어야 한다.
금속 링(280)은 정전 척(210)의 상체와 포커스 링(240) 사이에 제공된다. 구체적으로, 금속 링(280)은 정전 척(210)의 하체의 연장부 상에서 정전 척(210)의 상체와 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 금속 링(280)은 기판이 유전판(220)에 의하여 지지되지 않는 기판의 가장자리 영역의 하부에 위치하여, 기판을 지지할 수 있다. 금속 링(280)은 지지 유닛(200)에서 분리 가능한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 금속 링(280)은 포커스 링(240) 및 정전 척(210)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 금속 링(280)은 포커스 링(240)과 마주보는 측부 및 정전 척(210)과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅될 수 있다. 또한, 금속 링(280)은 폭보다 높이가 더 크게 제공되어, 단면이 상하방향으로 긴 형태로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 링(280)은 지지 유닛(200)의 정전 척(210)에 결합되어 제공되거나, 폭이 높이보다 더 크게 제공될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 기판 처리 장치(10)의 정전 척(210)의 상체와 포커스 링(240) 사이에 금속 링(280)이 제공되므로, 금속 링(280)에 인가되는 전압을 제어하여 기판의 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 링(280)에는 금속 링(280)에 전압을 인가하는 전압원(281)이 연결될 수 있으며, 전압원(281)에서 공급되는 전압에 의하여 기판의 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 제어될 수 있다. 전압원(281)은 전압 조절이 가능한 전원일 수 있다. 전압원(281)에 의하여 금속 링(280)에 공급되는 전압을 조절하여 기판의 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 조절할 수 있다. 일 예로, 전압원(281)은 DC 전압을 공급하는 DC 전원일 수 있다. 전압원(281)이 DC 전원으로 제공되는 경우, 금속 링(280)에 일정한 전압을 공급하므로, 기판의 가장자리 영역에서 더욱 정확한 플라즈마 제어가 가능할 수 있다. 또한, 전압원(281)은 양의 전압(+) 또는 음의 전압(-)을 공급할 수 있으며, 전압원(281)에서 양의 전압이 공급되는 경우 기판의 가장자리 영역에서 음의 전하를 끌어당길 수 있고, 전압원(281)에서 음의 전압이 공급되는 경우 기판의 가장자리 영역에서 양의 전하를 끌어당길 수 있다. 전압원(281)과 금속 링(280) 사이에는 DC 필터(282)가 추가될 수 있다. DC 필터(282)는 전압원(281)에서 공급되는 전압에서 DC 성분을 제외한 고주파 성분을 필터링하여, 금속 링(280)에 DC 전압만 공급되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치(10)는 전압원(281)을 제어하는 제어기(610) 및 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 측정하는 검출기(620)를 포함할 수 있다. 제어기(610)는 전압원(281)을 제어하여 금속 링(280)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 구체적으로, 제어기(610)는 검출기(620)에서 측정된 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 동일하도록 금속 링(280)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 따라서, 제어기(610)는 금속 링(280)에 인가되는 전압을 제어하여, 기판의 가장자리 영역을 포함한 모든 영역에서 플라즈마 밀도가 균일하게 공급되도록 할 수 있다.
온도 조절 유닛(290)은 정전 척(210)이 이상 상태인 것으로 판단되는 경우, 포커스 링(240)의 온도를 하강시킬 수 있다. 이에 따라, 정전 척(210)의 표면에 폴리머가 증착되어 정전 척(210)의 온도가 상승되는 경우, 포커스 링(240)의 온도를 하강시켜 정전 척(210)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치한다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면이 위치될 수 있다. 몸체(230)의 가장자리 영역에는 포커스 링(240)이 위치될 수 있다.
몸체(230)는 내부에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 몸체(230)의 상면으로 제공된다. 제2 공급 유로(223)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 일 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 한다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각한다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받는다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극으로서 기능할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 링이 제공되는 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 금속 링(280)은 정전 척(210)의 하체(212)의 연장부(212a) 상에서 정전 척(210)의 상체(211)와 포커스 링(240) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 금속 링(280)은 정전 척(210)의 상체(211)와 포커스 링(240) 사이에서, 도 3과 같은 링 형상으로 제공될 수 있다. 금속 링(280)에는 DC 전압을 인가하는 DC 전원(281)이 연결되며, DC 전원(281)은 금속 링(280)에 인가되는 DC 전압을 조절하여 기판의 가장자리 영역에서 생성되는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다.
또한, 금속 링(280)은 지지 유닛(200)에서 분리 가능한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 금속 링(280)은 포커스 링(240) 및 정전 척(210)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 금속 링(280)은 포커스 링(240)과 마주보는 측부 및 정전 척(210)과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅될 수 있다. 또한, 금속 링(280)은 폭보다 높이가 더 크게 제공되어, 단면이 상하방향으로 긴 형태로 제공될 수 있다. 이러한 금속 링(280)의 형태에 따라, 금속 링(280)을 포커스 링(240)과 정전 척(210) 사이에 제공하기 위한 설계가 용이할 수 있으며, 기판의 가장자리 영역 중 좁은 영역의 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다. 다른 예로, 금속 링(280)은 도 4와 같이, 정전 척(210)과 포커스 링(240) 사이에서 폭이 높이보다 더 크게 제공되는 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 금속 링(280)의 폭보다 높이가 더 크게 제공되는 경우보다 기판의 가장자리 영역에서 더 넓은 영역의 플라즈마 밀도를 동시에 제어할 수 있다. 다만, 금속 링(280)의 형태에 관계없이, 금속 링(280)을 정전 척(210)의 상측(211)과 포커스 링(240) 사이에 제공하고, 금속 링(280)에 연결되는 전압원(281)을 제어하여, 기판의 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 금속 링(280)이 제공되지 않는 도 5a보다, 금속 링(280)이 제공되는 도 5b에서 플라즈마가 균일하게 형성되는 것을 확인할 수 있다(도 5b의 원 영역의 등고선이 도 5a의 원 영역의 등고선보다 평행함).
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 우선, 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 측정한다(S610).
이어서, 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 동일하도록 금속 링에 인가되는 전압을 조절한다(S620). 여기서, 금속 링은 정전 척의 상체 및 포커스 링 사이에 제공되며, 금속 링은 금속 링에 전압을 인가하는 전압원이 연결될 수 있다. 즉, S620 단계는, 전압원의 전압을 제어하여 금속 링에 인가되는 전압을 조절할 수 있으며, 이에 따라, 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다. 또한, 금속 링은 지지 유닛에서 분리 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 폭보다 높이가 더 크게 제공될 수 있다. 또한, 금속 링은 포커스 링 및 정전 척으로부터 이격되어 배치될 수 있고, 이 경우, 금속 링은 포커스 링과 마주보는 측부 및 정전 척과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 정전 척의 상체와 포커스 링 사이에 금속 링을 제공하여 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마를 제어할 수 있으며, 이에 따라, 기판의 모든 영역에 플라즈마를 균일하게 공급할 수 있다.
이상에서는, 상기 실시 예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정 등에도 적용될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서는 플라즈마 생성 유닛이, 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스로 제공되는 구조로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 플라즈마 생성 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma)으로 제공될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마는 안테나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 컴퓨터에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 챔버
200: 지지 유닛 210: 정전 척
220: 유전판 230: 몸체
240: 포커스 링 280: 금속 링
281: 전압원

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛;을 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판을 흡착하는 지지면을 가지는 상체 및 이로부터 하부로 연장되는 하체를 가지되, 상기 하체는 상기 상체로부터 측방향으로 연장된 연장부를 가지는 정전 척;
    상기 정전 척의 상기 연장부 상에 배치되는 포커스 링;
    상기 정전 척의 상기 상체와 상기 포커스 링 사이에 제공되어 상기 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마를 제어하는 금속 링; 및
    상기 금속 링에 DC 전압을 인가하는 DC 전원;을 포함하되,
    상기 금속 링은,
    단면이 높이보다 폭이 더 큰 직사각형 형상을 가지도록 제공되고, 상기 기판의 가장자리 영역 하측에서 상기 기판의 하면과 상기 포커스 링 사이에 위치하며,
    상기 포커스 링과 마주보는 측부 및 상기 정전 척과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 DC 전원을 제어하여 상기 금속 링에 인가되는 전압을 조절하는 제어기; 및
    상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 측정하는 검출기;를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 동일하도록 상기 금속 링에 인가되는 전압을 조절하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 링은, 상기 포커스 링 및 상기 정전 척으로부터 이격되어 배치되는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 링은, 상기 지지 유닛에서 분리 가능한 구조로 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 기판을 흡착하는 지지면을 가지는 상체와 상체로부터 측방향으로 연장된 연장부를 가지는 하체로 구성되는 정전 척, 상기 정전 척의 상기 연장부 상에 배치되는 포커스 링 및 상기 정전 척의 상체와 상기 포커스 링 사이에 제공되는 금속 링을 포함하는 지지 유닛을 가지는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도를 측정하는 단계; 및
    상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역의 플라즈마 밀도가 동일하도록 상기 금속 링에 직접 인가되는 전압을 조절하는 단계;를 포함하며,
    상기 금속 링은,
    단면이 높이보다 폭이 더 큰 직사각형 형상을 가지도록 제공되고, 상기 기판의 가장자리 영역 하측에서 상기 기판의 하면과 상기 포커스 링 사이에 위치하며,
    상기 포커스 링과 마주보는 측부 및 상기 정전 척과 마주보는 측부가 각각 절연막으로 코팅되고,
    상기 금속 링에는 상기 금속 링에 DC 전압을 인가하는 DC 전원이 연결되는 기판 처리 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 금속 링은, 상기 포커스 링 및 상기 정전 척으로부터 이격되어 배치되는 기판 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 금속 링은, 상기 지지 유닛에서 분리 가능한 구조로 제공되는 기판 처리 방법.
  15. 삭제
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