KR102077974B1 - 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 플라즈마로 기판을 처리하는 영역인 챔버; 상부에 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버에 위치하는 척; 상기 기판이 안착되도록 척의 내측에 형성되는 제1 부분; 상기 제1 부분보다 낮은 높이로 상기 척의 외측에 형성되는 제2 부분; 상기 제2 부분을 덮고, 상기 제1 부분의 내측이 노출되도록 상기 제2 부분의 외측을 덮는 포커스링; 을 포함하되, 상기 포커스링은, 상기 제2 부분의 상면과 접하는 제1 몸체부; 상기 제1 몸체부의 내측으로 단차지게 형성되어 상기 제1 부분의 상면과 접하는 제2 몸체부; 를 포함한다.

Description

플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치{Plasma treatment device including a focus ring with improved plasma treatment vertical angle}
본 발명은 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치는 플라즈마로 기판(100)을 처리(예를 들어, 식각, 증착 등)하는 장치이다.
플라즈마 처리 장치의 구성 중에서 포커스링(400)은 기판(100)이 안착되는 척(300)이 플라즈마에 의해 처리되는 것을 방지하는 플라즈마 처리 장치의 주요 구성이다.
특히, 플라즈마를 기판(100)으로 유도하는 바이어스 전원이 인가되는 척(300)에 있어서, 포커스링(400)은 필수적 구성이다.
이때, 포커스링(400)을 구성하는 물질은 유전체(예를 들어, SiO2, Al2O3 등) 또는 반도체(예를 들어, Si 등) 일 수 있다.
이러한, 포커스링(400)을 포함하는 플라즈마 처리 장치가 플라즈마로 기판(100)을 처리하는 과정에서, 기판(100)의 외측을 포함하는 기판(100)과 포커스링(400) 사이의 주변은 기판(100) 측 유도력(induced force; 척으로 플라즈마를 당기는 힘)의 영향을 더 많이 받으므로 플라즈마 입사각(plasma incident angle)이 기판(100) 측으로 기울어지게 된다.
이와 같이, 플라즈마 입사각이 기울어지면, 기판(100)의 외측은 입사각이 기울어진 플라즈마로 처리되고, 입사각이 기울어진 플라즈마로 처리된 기판(100)의 외측은 플라즈마 처리 수직도(plasma treatment vertical angle)가 기울어지는 문제점(예를 들어, 수직인 0도를 기준으로 +측 또는 -측으로 기울어져 식각되는 문제점; 수직 지표(vertical indicators) 참고)이 있다.
이러한 문제점은 기판(100)의 활용 가능한 면적의 감소로 이어지며, 기판(100)이 대면적이 될수록 활용 가능한 면적은 더욱 감소하게 된다.
본 발명은 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마로 기판을 처리하는 영역인 챔버; 상부에 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버에 위치하는 척; 상기 기판이 안착되도록 척의 내측에 형성되는 제1 부분; 상기 제1 부분보다 낮은 높이로 상기 척의 외측에 형성되는 제2 부분; 상기 제2 부분을 덮고, 상기 제1 부분의 내측이 노출되도록 상기 제2 부분의 외측을 덮는 포커스링; 을 포함하되, 상기 포커스링은, 상기 제2 부분의 상면과 접하는 제1 몸체부; 상기 제1 몸체부의 내측으로 단차지게 형성되어 상기 제1 부분의 상면과 접하는 제2 몸체부; 를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 부분은, 상기 기판의 하면과 접하는 유전체; 상기 유전체가 내포하는 전극 라인; 을 포함하고, 상기 전극 라인은 상기 제2 몸체부 하부에 위치하도록 연장되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부 하부에 위치하고, 상기 전극 라인의 정전력이 인가되어 상기 제2 몸체부를 상기 유전체와 밀착되도록 하는 금속층; 을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속층은 증착, 도금 및 스퍼터링 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부의 내측으로 단차지게 연장되어 상기 기판의 외측을 덮는 제3 몸체부; 를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 몸체부의 내측 상부 모서리가 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부로부터 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부와 별도의 구성으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부를 구성하는 물질은 상기 제1 몸체부를 구성하는 물질보다 높은 상대유전율(Relative Permittivity)를 가지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부의 상부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부를 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
포커스링의 유전율이 제2 몸체부에서 제1 몸체부로 갈수록 단계적으로 변화함으로써 플라즈마 처리 수직도가 기울어지는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리 장치에 관한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치에 관한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포커스링의 입체도 및 단면도
도 4는 도 2와 다른 실시예에 관한 도면
도 5는 도 2와 다른 실시예에 관한 도면
도 6은 도 2와 다른 실시예에 관한 도면
도 7은 도 2와 다른 실시예에 관한 도면
도 8은 도 2와 다른 실시예에 관한 도면
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치는 플라즈마로 기판(100)을 처리(예를 들어, 식각, 증착 등)하는 장치이다.
플라즈마 처리 장치의 구성 중에서 포커스링(400)은 기판(100)이 안착되는 척(300)이 플라즈마에 의해 처리되는 것을 방지하는 플라즈마 처리 장치의 주요 구성이다.
특히, 플라즈마를 기판(100)으로 유도하는 바이어스 전원이 인가되는 척(300)에 있어서, 포커스링(400)은 필수적 구성이다.
이때, 포커스링(400)을 구성하는 물질은 유전체(예를 들어, SiO2, Al2O3 등) 또는 반도체(예를 들어, Si 등) 일 수 있다.
이러한, 포커스링(400)을 포함하는 플라즈마 처리 장치가 플라즈마로 기판(100)을 처리하는 과정에서, 기판(100)의 외측을 포함하는 기판(100)과 포커스링(400) 사이의 주변은 기판(100) 측 유도력(induced force; 척으로 플라즈마를 당기는 힘)의 영향을 더 많이 받으므로 플라즈마 입사각(plasma incident angle)이 기판(100) 측으로 기울어지게 된다.
이와 같이, 플라즈마 입사각이 기울어지면, 기판(100)의 외측은 입사각이 기울어진 플라즈마로 처리되고, 입사각이 기울어진 플라즈마로 처리된 기판(100)의 외측은 플라즈마 처리 수직도(plasma treatment vertical angle)가 기울어지는 문제점(예를 들어, 수직인 0도를 기준으로 +측 또는 -측으로 기울어져 식각되는 문제점; 수직 지표(vertical indicators) 참고)이 있다.
이러한 문제점은 기판(100)의 활용 가능한 면적의 감소로 이어지며, 기판(100)이 대면적이 될수록 활용 가능한 면적은 더욱 감소하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링(400)을 포함하는 플라즈마 처리 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(200), 척(300), 제1 부분(310), 제2 부분(320) 및 포커스링(400)을 포함한다.
챔버(200)는 플라즈마로 기판(100)을 처리하는 영역이다.
척(300)은 상부에 기판(100)이 안착되도록 챔버(200)에 위치한다.
제1 부분(310)은 기판(100)이 안착되도록 기판(100)보다 큰 직경으로 상부로 돌출되어 척(300)의 내측에 형성된다.
제2 부분(320)은 제1 부분(310)보다 낮은 높이로 척(300)의 외측에 형성된다.
포커스링(400)은 제2 부분(320)을 덮고, 기판(100)이 안착되는 부분을 포함하는 제1 부분(310)의 내측이 노출되도록 제1 부분(310)의 외측을 덮는다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 포커스링(400)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 몸체부(410) 및 제2 몸체부(420)를 포함한다.
제1 몸체부(410)는 제2 부분(320)의 상면과 접한다.
제2 몸체부(420)는 제1 몸체부(410)의 내측으로 단차지게 형성되어 제1 부분(310)의 상면과 접한다.
제2 몸체부(420)는 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 폭에 따라 내측으로 연장된 길이가 달라질 수 있다.
제2 몸체부(420)의 높이는 제1 몸체부(410)의 높이보다 작게 형성되고, 유전율은 높이에 반비례하므로 제2 몸체부(420)의 유전율은 제1 몸체부(410)의 유전율보다 높게 형성된다.
즉, 제2 몸체부(420)에서 제1 몸체부(410)로 갈수록 유전율이 단계적으로 변화한다.
또한, 유도력(induced force; 척으로 플라즈마를 당기는 힘)은 유전율에 반비례하므로 기판(100)과 제1 몸체부(410) 사이는 기판(100) 측 유도력의 영향을 더 많이 받는 것을 제2 몸체부(420)가 기판(100)과 제1 몸체부(410) 사이에서 기판(100)에서 제1 몸체부(410)로 갈수록 단계적으로 유도력의 크기를 변화하여 기판(100) 측 유도력의 영향을 더 많이 받는 것을 방지하여 플라즈마 수직도가 기울어지는 것을 방지한다.
또한, 플라즈마로 기판(100)을 처리하는 과정에서, 포커스링(400)은 플라즈마에 의해 온도가 상승하게 된다.
이때, 척(300)의 온도를 기판(100)에 전달하는 매개 가스가 제2 몸체부(420)의 하부에도 공급되어 포커스링(400)의 상승된 온도가 조절되게 된다.
또한, 제2 몸체부(420)가 제1 부분(310)의 상면과 접함으로써, 제1 부분(310)이 플라즈마에 의해 처리되는 것을 방지한다.
이와 같이, 제2 몸체부(420)에서 제1 몸체부(410)로 갈수록 유전율이 단계적으로 변화함으로써 플라즈마 처리 수직도가 기울어지는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 제2 몸체부(420)의 하부에 척(300)의 온도를 전달하는 매개 가스가 공급되므로 포커스링(400)의 온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 몸체부(420)가 제1 부분(310)의 상면과 접함으로써, 제1 부분(310)이 플라즈마에 의해 처리되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치의 제1 부분(310)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 유전체(311) 및 전극 라인(312)을 포함한다.
유전체(311)는 기판(100)의 하면과 접한다.
이러한 유전체(311)를 구성하는 물질은 예를 들어, Polyimid, Al2O3, AlN, Ceramics 중 하나로 구성될 수 있다.
유전체(311)는 전극 라인(312)을 내포한다.
전극 라인(312)은 기판(100)에 정전력(electrostatic force)을 인가하여 기판(100)이 유전체(311)에 밀착되도록 한다.
전극 라인(312)은 제2 몸체부(420) 하부에 위치하도록 연장된다.
이때, 전극 라인(312)의 폭은 기판(100)의 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 금속층(421)을 포함한다.
금속층(421)은 제2 몸체부(420) 하부에 위치하고, 전극 라인(312)의 정전력(electrostatic force)이 금속층(421)에 인가되어 제2 몸체부(420)가 금속층(421)을 매개로 유전체(311)와 밀착되도록 한다.
금속층(421)은 증착(Deposition), 도금(Plating) 및 스퍼터링(Sputtering) 중 하나의 방법으로 형성된다.
이와 같이, 금속층(421)에 정전력이 인가됨으로써 포커스링(400)이 들뜨는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 몸체부(430)를 포함한다.
제3 몸체부(430)는 제2 몸체부(420)의 내측으로 단차지게 연장되어 기판(100)의 외측을 덮는다.
제3 몸체부(430)의 높이는 제2 몸체부(420)의 높이보다 작게 형성된다.
제3 몸체부(430)의 내측 상부 모서리가 경사지게 형성되어, 기판(100)이 제3 몸체부(430)에 가려져 처리되지 않는 쉐도우 영역을 감소시킬 수 있다.
참고로, 도 2, 도3, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8은 제3 몸체부(430)를 포함하지 않은 도시이나, 필요에 따라 제3 몸체부(430)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 몸체부(420)는 제1 몸체부(410)로부터 연장되어 형성되거나, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 몸체부(420)는 제1 몸체부(410)와 별도의 구성으로 형성될 수 있다.
제2 몸체부(420)가 제1 몸체부(410)와 별도의 구성으로 형성되는 경우에 대한 구체적인 실시예를 뒤에 설명한다.
첫째, 제2 몸체부(420)를 구성하는 물질은 제1 몸체부(410)를 구성하는 물질보다 높은 상대 유전율(Relative Permittivity)를 가질 수 있다.
이는, 앞에 설명한 높이에 의한 제2 몸체부(420)에서 제1 몸체부(410)로 갈수록 유전율이 단계적으로 변화하는 것과 유사하게, 상대 유전율이 다른 제1 몸체부(410) 및 제2 몸체부(420)를 구비함으로써 플라즈마 처리 수직도가 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
참고로, 도 6에서는 제1 몸체부(410) 및 제2 몸체부(420)의 높이가 다르게 도시되었으나, 제1 몸체부(410) 및 제2 몸체부(420)가 동일한 높이이거나 제2 몸체부(420)의 높이가 제1 몸체부(410)의 높이보다 크면서 제1 몸체부(410) 및 제2 몸체부(420)의 상대 유전율이 다를 수 있다.
둘째, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 몸체부(420)는 제1 몸체부(410)의 상부를 덮도록 형성될 수 있다.
셋째, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 몸체부(420)는 제1 몸체부(410)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
앞에 설명한 첫째, 둘째 및 셋째 실시예는 각각 실시하거나 둘이상 조합하여 실시할 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
100: 기판 200: 챔버
300: 척 310: 제1 부분
311: 유전체 312: 전극 라인
320: 제2 부분 400: 포커스링
410: 제1 몸체부 420: 제2 몸체부
421: 금속층 430: 제3 몸체부

Claims (11)

  1. 플라즈마로 기판을 처리하는 영역인 챔버;
    상부에 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버에 위치하는 척;
    상기 기판이 안착되도록 척의 내측에 형성되는 제1 부분;
    상기 제1 부분보다 낮은 높이로 상기 척의 외측에 형성되는 제2 부분;
    상기 제2 부분을 덮고, 상기 제1 부분의 내측이 노출되도록 상기 제2 부분의 외측을 덮는 포커스링; 을 포함하되,
    상기 포커스링은,
    상기 제2 부분의 상면과 접하는 제1 몸체부;
    상기 제1 몸체부의 내측으로 단차지게 형성되어 상기 제1 부분의 상면과 접하는 제2 몸체부;
    상기 제2 몸체부 하부에 위치하는 금속층; 을 포함하고,
    상기 제1 부분은,
    상기 기판의 하면과 접하는 유전체;
    상기 유전체가 내포하는 전극 라인; 을 포함하고,
    상기 전극 라인은 상기 제2 몸체부 하부에 위치하도록 연장되고,
    상기 금속층에 상기 전극 라인의 정전력이 인가되어 상기 제2 몸체부를 상기 유전체와 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은 증착, 도금 및 스퍼터링 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 몸체부의 내측으로 단차지게 연장되어 상기 기판의 외측을 덮는 제3 몸체부; 를 포함하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 몸체부의 내측 상부 모서리가 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부로부터 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부와 별도의 구성으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 플라즈마로 기판을 처리하는 영역인 챔버;
    상부에 상기 기판이 안착되도록 상기 챔버에 위치하는 척;
    상기 기판이 안착되도록 척의 내측에 형성되는 제1 부분;
    상기 제1 부분보다 낮은 높이로 상기 척의 외측에 형성되는 제2 부분;
    상기 제2 부분을 덮고, 상기 제1 부분의 내측이 노출되도록 상기 제2 부분의 외측을 덮는 포커스링; 을 포함하되,
    상기 포커스링은,
    상기 제2 부분의 상면과 접하는 제1 몸체부;
    상기 제1 몸체부의 내측으로 단차지게 형성되어 상기 제1 부분의 상면과 접하는 제2 몸체부; 를 포함하고,
    상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부와 별도의 구성으로 형성되고,
    상기 제2 몸체부를 구성하는 물질은 상기 제1 몸체부를 구성하는 물질보다 높은 상대유전율(Relative Permittivity)를 가지는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부의 상부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 몸체부는 상기 제1 몸체부를 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    플라즈마 처리 수직도가 향상된 포커스링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
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