KR102340104B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 처리공간을 구비하는 챔버 상기 처리공간 내로 공정가스를 공급하는 가스공급유닛 상기 처리공간 내에 제공되며 중앙영역에 기판을 지지하는 기판 지지대 상기 처리공간 내에서 하강 이동에 따라 상기 기판의 가장자리부를 가압하도록, 상기 기판의 둘레를 따라 중공형으로 제공되는 가압유닛 및 상기 가압유닛이 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 구동유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate treatment apparatus and substrate treatment method}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 기판이 가압된 상태에서 기판에 처리 공정을 진행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 패널 등의 제조를 위해서는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 공정, 예컨데, 식각, 애싱, 증착, 그리고 세정 등과 같은 처리 공정이 필요하다. 이 중, 식각 작업은 적층된 박막을 선택적으로 제거하는 작업으로, 용액을 사용하여 식각하는 습식 식각과 반응 가스를 이용하여 식각하는 건식 식각으로 구분된다. 특히, 건식 식각은 절연막 또는 금속층이 적층된 웨이퍼를 밀폐된 공정 챔버 내에 장착하고, 식각용 반응 가스를 공정 챔버에 주입한 후, 고주파 혹은 마이크로웨이브 전력 등을 인가하여 플라즈마 상태의 가스를 형성함으로써 절연막 또는 금속층을 식각하는 것이다. 이러한 건식 식각은 웨이퍼가 식각된 후에 세척 공정이 필요하지 않을 뿐만 아니라 절연막 또는 금속층이 이방성으로 식각되는 특성을 갖고 있어, 현재 대부분의 식각 공정에 사용되고 있다.
한편, 식각 공정에 적용되는 기판은 식각 공정이 진행되기 전, 열처리 공정을 진행하면서 가장자리부에 휨(warpage) 변형이 발생할 수 있다. 기판에 휨 변형이 발생할 경우, 공정의 신뢰성 및 공정상 문제를 유발할 수 있다. 보다 구체적으로, 휨 변형된 기판에 식각 공정을 처리할 경우, 휘어진 부분의 뒷면에 기생 플라즈마가 발생할 수 있고, 기판과 기판 지지대에 물리적 데미지가 발생하며 식각률, 식각 균일성 등 공정에 악영향을 초래할 수 있다.
죵래에는, 기판이 변형된 상태로 공정 수행되는 것을 최소화할 수 있도록, 여러 가지 장치들과 정렬 방법이 제안되고 있다. 공개특허 제10-2005-0109443호의 경우, 기판 지지하는 형상 보정 장치를 통해 변형이 발생한 기판의 위치를 조절하는 방식을 제안하고 있다. 하지만, 상기 장치 및 상기 방법은 기판의 변형된 부분이 수평하게 펴진 상태로 공정 수행하는데 어려움이 있다. 이에, 기판의 변형된 부분이 수평하게 펴진 상태에서 공정 수행될 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.
KR 10-2005-0105411 A
본 발명은 기판이 가압된 상태에서 처리공정이 진행될 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기판을 가압하여 기판이 교정된 상태에서 처리공정이 진행될 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 처리공간을 구비하는 챔버; 상기 처리공간 내로 공정가스를 공급하는 가스공급유닛; 상기 처리공간 내에 제공되며 중앙영역에 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 처리공간 내에서 하강 이동에 따라 상기 기판의 가장자리부를 가압하도록, 상기 기판의 둘레를 따라 중공형으로 제공되는 가압유닛; 및 상기 가압유닛이 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 구동유닛;을 포함한다.
상기 가압유닛은, 중심에 관통구가 구비되는 엣지 클램프; 및 상기 엣지 클램프에 결합되며, 상기 기판의 가장자리를 가압하는 링형상의 푸쉬링;을 포함한다.
상기 기판 지지대는, 가장자리영역에 돌출된 커버링을 구비하고, 상기 푸쉬링은, 상기 기판의 둘레를 따라 연장된 링형상의 판으로 이루어진 프레임;과 상기 기판의 가장자리와 접촉하도록 상기 프레임에서 하향 연장되는 가압부;를 포함하며, 상기 프레임은, 상기 푸쉬링의 하강 이동에 따라 상기 프레임의 하면과 상기 커버링의 상면 사이에 이격공간을 형성한다.
상기 가압부는, 복수로 마련되고, 상기 가압부는, 연장방향의 길이가 연장방향에 수직한 폭보다 긴 핑거 형상으로 마련되며, 상기 기판의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치된다.
핑거 형상의 상기 가압부는, 탄성 재질로 이루어진다.
상기 가압부는, 상기 기판의 가장자리를 따라 연장되며 상기 기판의 가장자리와 면접촉한다.
상기 가압부는, 상기 처리공간을 향하는 면에 적어도 부분적으로 상기 기판 지지대의 상부면에 대해 경사진 경사면을 구비한다.
상기 경사면은, 상기 경사면의 외측보다 내측에서 상기 기판 지지대의 상부면에 대한 경사가 더 완만하게 형성된다.
상기 푸쉬링은, 상기 이격공간과 상기 처리공간이 연통되도록 관통되는 연통통로;를 구비한다.
상기 연통통로는, 복수로 마련되어 상기 푸쉬링에서 상기 기판의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치된다.
상기 엣지 클램프는, 내측면이 상기 엣지 클램프의 중심을 향하여 내측으로 하향 경사지게 제공된다.
상기 기판 지지대는, 상하방향으로 관통된 복수의 관통홀과 상기 복수의 관통홀에 각각 배치되는 복수의 리프트핀을 더 포함하고, 상기 구동유닛은, 상기 복수의 리프트핀을 지지하며, 상기 가압유닛을 이동시키는 동안 적어도 부분적으로 상기 복수의 리프트핀을 함께 상하방향으로 이동시키도록 제공된다.
상기 구동유닛은, 상기 기판 지지대의 하측에 배치되며 상기 리프트핀을 지지하는 지지플레이트; 상기 가압유닛과 상기 지지플레이트를 연결하는 연결부; 및상기 지지플레이트가 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 동력부재;를 포함하며, 상기 연결부의 높이가 상기 리프트핀의 높이보다 크다.
상기 챔버에 제공되며 상기 처리공간 내에 플라즈마를 발생시키는 전극유닛; 상기 기판 지지대의 상부에 플라즈마가 발생되도록 상기 전극유닛에 전원을 인가하는 전원유닛;를 더 포함한다.
본 발명은 처리공간 내에 배치되는 기판 지지대의 중앙영역에 기판을 배치시키는 과정; 상기 기판의 둘레를 따라 제공되는 링형상의 가압유닛을 하강 이동시켜 상기 기판 지지대에 안착된 상기 기판의 가장자리를 가압하는 과정; 및 가압된 상기 기판에 공정가스를 분사해 상기 기판에 처리공정을 수행하는 과정;을 포함한다.
상기 기판을 배치시키는 과정은, 상기 기판을 상기 중앙영역에 위치한 리프트핀에 전달하는 과정; 및 상기 리프트핀과 상기 가압유닛을 동시에 하강 이동시키는 과정;을 포함한다.
상기 기판에 처리공정을 수행하는 과정은, 상기 가압유닛이 상기 기판을 누르는 상태에서 상기 가압유닛의 하부면의 적어도 일부와 상기 기판 지지대의 가장자리부의 상부면 사이로 상기 공정가스가 통과하는 과정;을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판의 가장자리부를 가압하므로 처리공정 시, 기판에 진동 혹은 외부 충격이 발생되더라도 기판의 위치가 변경되지 않을 수 있다. 이에, 기판의 위치가 고정된 상태로 처리공정을 진행할 수 있다.
또한, 기판에 휨(warpage)과 같은 변형이 발생한 경우, 기판에 변형이 발생한 부분을 가압하여 교정 즉, 변형된 부분을 수평하게 펴주므로 처리공정 시 기판이 균일하게 가공되게 할 수 있다.
또한, 변형이 발생한 부분을 가압하여 교정하므로, 기판의 하면에 기생플라즈마가 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
또한, 처리공정 시, 공정가스와 활성종 및 이온을 포함하는 플라즈마의 흐름을 기판의 중심을 향하도록 형성하여 기판에 고르게 형성하므로 기판의 처리공정 균일도를 유지할 수 있다.
또한, 처리공정 시, 공정가스와 활성종 및 이온을 포함하는 플라즈마의 배출흐름을 원활하게 형성하여 기판 처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 절단 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 부분단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가압유닛의 이동을 나타내는 부분단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 내에 기판이 반입되는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지대에 기판이 안착되는 모습을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기판이 가압되는 모습을 나타내는 도면.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 플로우차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예인 기판 처리 장치는 반도체 제조 공정 중 처리공정이 진행되는 챔버 내에서 기판을 가압하는 상태로 기판에 처리 공정을 진행할 수 있는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 절단 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 부분단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가압유닛의 이동을 나타내는 부분단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 처리공간을 구비하는 챔버(110), 처리공간 내로 공정가스를 공급하는 가스공급유닛(미도시), 처리공간 내에 제공되며 중앙영역(121)에 기판(S)을 지지하는 기판 지지대(120), 처리공간 내에서 하강 이동에 따라 기판(S)의 가장자리를 고르게 가압하도록 기판(S)의 둘레를 따라 링형상으로 제공되는 가압유닛(130) 및 가압유닛(130)이 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 구동유닛(140)을 포함할 수 있다.
챔버(110)는 내부에 처리공간을 구비할 수 있다. 여기서, 챔버(110)의 내부 공간 중 기판(S)에 처리공정이 수행되는 영역을 지칭하는 것일 수 있다. 즉, 가스공급유닛에서 공정가스가 공급되면, 공정가스를 통해 처리공간에 배치된 기판(S)에 처리공정이 진행될 수 있다. 예를 들어, 처리공정은 기판(S)에 증착, 식각, 애싱(ashing), 에칭(etching) 등의 제조(FAB: fabrication) 공정을 포함할 수 있고, 챔버(110)는 상기 공정들을 수행할 수 있는 공정 챔버를 포함할 수 있다. 하지만, 챔버(110)의 구조 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
가스공급유닛(미도시)은 챔버(110)의 내부로 공정가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 가스공급유닛은 챔버(110) 내부에 설치되어 공정가스를 공급하거나 혹은 챔버(110) 외부에 설치되어 배관 혹은 연결라인 등의 수단을 통해 챔버(110)로 공정가스를 공급할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 가스공급유닛이 챔버(110) 내부에 설치되는 경우를 예시적으로 설명하며 가스공급유닛에 관한 구체적인 설명은 하기에서 다시 설명하기로 한다.
기판 지지대(120)는 처리공간 내에 제공되며, 중앙영역(121)에 기판(S)이 안착될 수 있다. 여기서, 중앙영역(121)은 기판 지지대(120)의 상부 영역 중 상대적으로 중심부에 위치한 영역을 지칭하는 것일 수 있다. 예를 들어, 기판 지지대(120)는 원기둥 형상 혹은 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 기판 지지대(120)에 안착되는 기판(S)은 예컨대 원형 형상의 웨이퍼 혹은 디스플레이 장치의 제조에 사용될 수 있는 사각판 형상의 대면적의 유리 기판을 포함할 수 있다. 즉, 기판(S)은 반도체 칩과 태양전지 혹은 대면적의 유리 기판 등의 각종 전자 장치를 제조하는 공정에 적용되는 기판을 포함하여 다양할 수 있고, 그 형상도 원형 혹은 사각판 외에 다양할 수 있다.
이에, 기판 지지대(120)에 원형 웨이퍼 형상의 기판이 반입되거나 혹은 사각판 형상의 기판이 반입되더라도 각각의 기판의 형상에 맞추어 기판을 기판 지지대(120)에 안착시킬 수 있다. 하지만, 기판 지지대(120)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 하기에서는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(120)가 원기둥 형상으로 제공되고, 기판(S)이 원형 웨이퍼 형상으로 제공되는 경우를 예시적으로 설명한다.
가압유닛(130)은 기판(S)의 가장자리부를 가압할 수 있다. 여기서, 챔버(110)로 반입되는 기판(S)은 내부에 변형이 발생하거나 혹은 내부에 변형이 발생하지 않은 기판을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 챔버(110)의 처리공간으로 변형이 발생하지 않은 기판(S)이 반입될 경우, 가압유닛(130)은 처리공정 시 진동 혹은 외부의 충격으로 인해 기판(S)의 위치가 움직이는 것을 방지하도록 기판(S)을 가압하여 지지 혹은 고정시키는 역할을 할 수 있다.
한편, 챔버(110)의 처리공간에 변형이 발생한 기판(S)이 반입될 수도 있다. 일반적으로, 기판(S)에 처리 공정을 진행하기 전에, 기판(S)의 수분을 제거하기 위해 열을 가할 수 있다. 또는, 기판(S)에 처리 공정을 진행하기 전, 이전 공정에서 기판(S)에 열이 가해질 수 있다. 이때, 기판(S)에 열을 가함에 있어서 기판(S)에 휨(warpage) 등의 변형이 발생할 수 있다. 여기서, 휨(warpage) 변형은 스마일 타입의 콘케이브(concave) 형상 및 크라잉 타입의 콘벡스(convex) 형상으로 변형될 수 있다. 변형이 발생한 기판(S)에 공정가스로 처리 공정을 진행할 경우, 기판(S)이 불균일하게 가공될 수 있다. 즉, 휨 변형이 발생한 부분에서 처리 공정이 정확하게 진행되지 못할 수 있다. 이에, 기판(S)을 교정한 상태 즉, 기판의 가장자리 부분에 휨 변형이 발생한 곳을 가압하여 수평하게 펴주므로 기판(S)이 균일하게 가공되게 할 수 있다.
가압유닛(130)은 처리공간 내에서 하강 이동하며 기판(S)의 가장자리 즉, 기판(S)에 변형이 발생된 부분을 가압하므로, 기판(S)이 수평하게 펴지게 할 수 있다. 이에, 기판(S)은 처리공정이 진행되는 동안 수평하게 펴진 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 가압유닛(130)은 기판(S)의 둘레를 따라 중공형 형상으로 마련될 수 있다. 가압유닛(130)이 중공형 형상으로 마련됨에 따라, 가압유닛(130)의 상측에서 공급되는 공정가스가 가압유입(130)의 중공 부분을 통과하여 기판(S)에 접촉될 수 있다. 즉, 가압유닛(130)이 중공형으로 형성되어 기판(S)의 상부가 개방되도록 하고, 상대적으로 가장자리 부분을 가압하므로, 기판(S)이 가압된 상태에서 기판(S)에 공정가스가 접촉하여 처리공정이 진행될 수 있다.
가압유닛(130)은, 중심에 관통구(131a)가 구비되는 엣지 클램프(131) 및 엣지 클램프(131)에 결합되며, 기판(S)의 가장자리를 가압하는 링형상의 푸쉬링(132)을 포함할 수 있다.
엣지 클램프(131)는 원형링 혹은 사각링 형상으로 마련될 수 있다. 도 2는 예시적으로 엣지 클램프(131)가 원형링 형상으로 제공된 경우를 예시적으로 도시한 것이며, 하기에서는 엣지 클램프(131)가 원형링으로 마련된 경우를 예시적으로 설명한다. 엣지 클램프(131)는 직경이 기판 지지대(120)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 엣지 클램프(131)가 하강 이동하여 기판 지지대(120)와 인접한 상측에 배치되었을 때, 챔버(110)와 기판 지지대(120)의 측면 사이의 공간의 상측 일부를 엣지 클램프(131)가 막아줄 수 있다. 이에, 엣지 클램프(131)가 챔버(110)와 기판 지지대(120)의 측면 사이의 공간의 상측 일부를 막아줌으로 챔버(110)와 기판 지지대(120)의 측면 사이의 공간으로 공정가스가 많이 유입되는 것을 억제시킬 수 있고, 공정가스가 엣지 클램프(131)의 관통구(131a)통해 기판 지지대(120)의 중앙영역(121) 쪽으로 공급되게 할 수 있다.
푸쉬링(132)은 기판(S)의 가장자리를 가압하고, 링형상으로 마련될 수 있다. 푸쉬링(132)은 엣지 클램프(131)의 하면에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 푸쉬링(132)은 다양한 실시 예들로 제공되며, 엣지 클램프(131)에 선택적으로 결합될 수 있다. 푸쉬링(132)의 다양한 실시 예들에 관한 설명은 하기에서 다시 하기로 한다.
기판 지지대(120)는, 가장자리영역(122)에 돌출된 커버링(123)을 구비하고, 푸쉬링(132)은 기판(S)의 둘레를 따라 연장된 링형상의 판으로 이루어진 프레임(132a) 및 기판(S)의 가장자리와 접촉하도록 프레임(132a)에서 하향 연장되는 가압부(132b)를 포함할 수 있다. 이때. 프레임(132a)은 푸쉬링(132)의 하강 이동에 따라 프레임(132a)의 하면과 커버링(123)의 상면 사이에 이격공간(132c)을 형성할 수 있다. 즉, 가압유닛(130)이 하측 이동할 수 있는 거리 중 최하측 즉, 푸쉬링(132)이 기판(S)을 가압하는 위치에 있을 때, 프레임(132a)의 하면과 커버링(123)의 상면 사이에 이격공간(132c)을 형성할 수 있다
커버링(123)은 기판 지지대(120)의 가장자리영역(122)에 위치하고, 기판 지지대(120)의 상면에서 돌출될 수 있다. 여기서, 가장자리영역(122)은 중앙역역(121)보다 반경방향을 기준으로 외측에 마련된 영역을 지칭한다. 커버링(123)은 기판 지지대(120)의 둘레를 따라 연장되며, 중앙영역에 기판(S)이 안착되도록 가이드하는 역할을 할 수 있다.
프레임(132a)은 엣지 클램프(131)의 하면에 결합될 수 있다. 프레임(132a)은 기판(S)의 둘레를 따라 연장된 링형상의 판으로 형성될 수 있다. 여기서, 프레임(132a)은 하강 이동함에 따라, 커버링(123)과 이격된 상태로 커버링(123)과 인접한 위치에 배치될 수 있는데, 이때 프레임(132a)의 하면과 커버링(123)의 상면 사이에 이격된 공간이 이격공간(132c)일 수 있다. 이격공간(132c)은 후술하는 연통통로(132f)와 연통되며, 중앙영역(121)으로 공급된 공정가스가 배출되는 통로일 수 있다.
가압부(132b)는 기판(S)의 가장자리와 접촉할 수 있다. 가압부(132b)는 프레임(132a)에서 내측 즉, 프레임(132a)의 중심을 향하는 방향으로 하향 연장될 수 있다. 가압부(132b)는 상하방향을 따라 높이를 갖고 반경방향을 따라 길이를 갖을 수 있다. 예를 들어, 가압부(132b)는 푸쉬링(132)의 중심부를 향하여 사선으로 연장될 수 있다. 이에, 푸쉬링(132)의 하강 이동에 따라 가압부(132b)의 단부가 기판(S)을 눌러줄 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도이다. 즉, 도 5(a)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도이고, 도 5(a)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도이고, 도 5(b)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도이고, 도 5(c)는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도이고, 도 5(d)는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 푸쉬링을 나타내는 사시도이다.
도 5(a)의 제1 실시 예에 따른 푸쉬링은 핑거(finger) 타입의 푸쉬링이고, 도 5(b) 내지 도 5(d)의 제2 실시 예 내지 제4 실시 예에 따른 푸쉬링은 슬로프(slope) 타입의 푸쉬링일 수 있다. 여기서, 도 5(a)의 제1 실시 예에 따른 푸쉬링은 기판 처리 영역에서의 공정가스의 배기효율을 증가시킬 수 있고, 도 5(b) 내지 도 5(d)의 제2 실시 예 내지 제4 실시 예에 따른 푸쉬링은 공정가스와 활성종(또는 래디칼) 및 이온을 포함하는 플라즈마의 흐름을 기판 처리영역으로 더 효과적으로 모아줄 수 있다.
도 5(a) 내지 도 5(d)를 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 푸쉬링(132)을 보다 구체적으로 설명한다.
도 5(a)를 참조하면, 푸쉬링(132)의 가압부(132b)는 복수로 마련되고, 연장방향의 길이가 연장방향에 수직한 폭보다 긴 핑거 형상으로 마련되며, 기판(S)의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 가압부(132b)는 일부가 프레임(132a)의 중심부를 향하여 직선 연장되고, 연장된 부분에서 프레임(132a)의 중심부를 향하여 하향 경사지게 꺾여 연장된 핑거 형상일 수 있다. 여기서, 가압부(132b)는 하향 경사지게 꺾이는 부분을 통해, 기판(S) 가압시 상측으로 휠 수 있다. 이에, 기판(S) 표면에 과도한 압력이 가해지는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
또한, 가압부(132b)는 기판(S)의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치될 수 있다. 이에, 기판(S)과 점 점촉하며, 기판(S)의 둘레를 따라 고르게 기판(S)을 가압할 수 있다. 일반적으로, 기판(S)을 가압할 때, 접촉면적이 넓을 경우, 접촉 면적만큼 공정가스가 기판(S)에 접촉하지 못하므로 공정 효율이 상대적으로 감소할 수 있다. 즉, 식각률이 감소할 수 있다. 또한, 접촉면적이 상대적으로 넓어질 경우, 기판(S)과 기판(S)과 접촉하는 수단 사이의 인력이 커질 수 있고 기판(S)과 접촉 수단을 분리시킴에 있어서, 상대적으로 큰 인력에 저항하며 기판(S)을 분리시킴으로 기판(S)에 손상이 발생할 수 있다. 이에, 가압부(132b)를 복수의 핑거 형상으로 마련하여 등간격으로 이격 배치하므로, 가압부(132b)와 기판(S) 사이의 접촉면적을 상대적으로 감소시키면서, 기판(S)의 가장자리를 효과적으로 가압할 수 있다.
또한, 가압부(132b)가 기판의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치되므로, 가압부(132b)들 사이의 이격된 공간들로 공정가스 혹은 처리 공정 중 발생한 부산물이 원활하게 배출되어 공정가스 또는 부산물의 배기효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 기판(S)에 처리공정이 진행된 공정가스가 기판(S) 상부에 체류하지 않고 가압부(132b)들 사이의 이격된 공간들로 원활하게 배출될 수 있다. 또한, 처리공정 시, 발생되는 부산물들도 가압부(132b)들 사이의 이격된 공간들로 원활하게 배출될 수 있다. 이에, 기판(S)의 처리공정이 중 배기효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 핑거 형상의 가압부(132b)는 탄성 재질로 이루어질 수 있다. 가압부(132b)가 탄성 재질로 형성됨에 따라, 기판(S) 가압시 핑거 형상의 가압부(132b)가 상측으로 더 효과적으로 휠 수 있고, 기판(S)에 손상을 가해지는 것을 더 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다.
도 5(b) 내지 도 5(d)를 참조하면, 가압부(132b)는 기판(S)의 가장자리를 따라 연장되며, 기판(S)의 가장자리와 면접촉할 수 있다. 예를 들어, 가압부(132b)는 프레임(132a)의 연장방향을 따라, 기판(S)의 둘레방향 전체로 연장되며 기판(S)의 가장자리 전체와 선접촉 혹은 면접촉할 수 있다. 또는, 가압부(132b)가 기판(S)의 둘레방향을 따라 부분적으로 연장되며 기판(S)의 가장자리와 부분적으로 선접촉 혹은 면접촉할 수 있다. 도 5(b)에 도시된 것처럼, 하기에서는 가압부(132b)가 기판(S) 둘레방향 전체로 연장된 경우를 예시적으로 설명한다. 즉, 가압부(132b)는 상하방향으로 높이를 갖을 수 있고, 가압부(132b)의 단부가 기판(S)의 가장자리부분의 둘레 전체를 가압하며 기판(S)의 가장자리를 더 확실하게 가압할 수 있다.
또한, 가압부(132b)는 처리공간을 향하는 면에 적어도 부분적으로 기판 지지대(120)의 상부면에 대해 경사진 경사면(132d)을 구비할 수 있다. 즉, 경사면(132d)은 처리공간을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다. 이에, 경사면(132d)을 통해 공정가스를 처리공간으로 원활하게 이동시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)의 처리공정은 후술하는 전극유닛(150)에 의해 발생되는 플라즈마(P)에 포함된 활성종 및 이온과 상술한 공정가스를 통해 기판을 처리하는 공정일 수 있다. 즉, 기판 처리의 목적에 따라, 기판의 표면을 식각하거나 증착하는 등의 공정을 포함할 수 있다. 플라즈마(P)를 발생시킴에 있어서, 유도코일의 축을 따라 전자적으로 플라스마 상태를 생성시키는 유도 결합형 플라즈마(Inductkively Coupled Plasma) 방식과, 또는 샤워헤드로 플라즈마를 발생시키는 용량 결합 플라즈마 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방식을 사용할 수 있다.
이때, 공정가스와 플라즈마에 포함된 활성종 및 이온이 하측으로 이동함에 있어서, 기판(S)에 처리공정이 진행되는 처리 영역 즉, 기판(S)의 중심을 향하는 방향으로 공정가스와 활성종 및 이온이 원활하게 이동하지 못할 수 있다. 보다 구체적으로, 챔버(110)의 하부에서는 공정가스와 활성종 및 이온이 하측으로 흐르도록 펌핑유닛(미도시)이 펌핑하는데, 공정가스와 활성종 및 이온이 기판(S)의 상부면에서 처리공정이 진행되지 못하고 바로 엣지 클램프(131)와 챔버(110) 사이 공간으로 빠져나가 하측으로 배기될 수 있다. 또는, 공정가스와 활성종 및 이온이 배출되는 배출경로 예컨데, 후술하는 이격공간(132c) 혹은 연통통로(132f)로 바로 배기될 수 있다. 이는, 기판(S) 상부에서 공정가스와 활성종 및 이온의 균일도를 일정하게 유지하지 못하는 요인이 될 수 있다. 이에, 하측으로 이동하는 공정가스와 활성종 및 이온의 흐름이 기판(S)의 중심쪽으로 집중되게 할 필요가 있다.
이에, 가압부(132b)에 경사면(132d)을 형성하여, 하측으로 이동하는 공정가스와 활성종 및 이온이 경사면(132d)을 타고 기판(S)의 중심 쪽으로 흐르게 하므로, 기판(S) 상부의 공정가스 및 이온의 균일도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 즉, 공정가스와 활성종 및 이온이 경사면(132d)을 타고 기판(S)의 중심쪽으로 흐르게 유도하므로, 공정가스 또는 활성종 및 이온을 기판(S)으로 집중시킬 수 있고, 공정가스또는 활성종 및 이온을 기판(S) 처리 영역의 중심부로 고르게 분포시킬 수 있다.
도 5(c)를 참조하면, 경사면(132d)은, 경사면(132d)의 외측보다 내측에서 기판 지지대(120)의 상부면에 대한 경사가 더 완만하게 형성될 수 있다. 즉, 경사면(132d)이 푸쉬링(132)의 중심부로 갈수록, 경사가 점차적으로 완만하게 형성되거나 혹은 연속적으로 경사가 완만하게 형성될 수 있다.
만일, 경사면(132d)에 푸쉬링(132)의 중심부를 향하여 돌출된 부분이 있을 경우, 하측으로 흐르는 공정가스 또는 활성종 및 이온이 돌출된 부분과 부딪혀 기판(S)의 처리영역으로 집중되는 흐름이 분산될 수 있다. 이에, 푸쉬링(132)의 중심부로 갈수록, 경사를 점차적으로 완만하게 형성하여 공정가스 또는 활성종 및 이온이 경사면(132d)에 접촉하여 푸쉬링(132)의 중심부를 향하여 흐름을 원활하게 유도할 수 있다. 즉, 하측으로 이동하는 공정가스 및 이온이 가압부(132b)의 내측면과 부딪히더라도 점차적으로 완만하게 형성되는 경사면(132d)을 타고 기판(S)의 중심쪽으로 원활하게 흐르도록 할 수 있다. 이에, 기판(S) 상부의 공정가스 및 이온의 균일도를 더 효과적으로 일정하게 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 경사면(132d)은 푸쉬링(132)의 중심부를 향하여 경사가 점차적으로 완만해지도록 형성되거나, 혹은 곡면으로 형성될 수 있다.
도 5(d)를 참조하면, 상술한 바와 같이, 챔버(110)의 처리공간에는 사각판 형상의 기판(S)이 반입될 수도 있다. 이에, 푸쉬링(132)이 사각링 형태로 제공될 수도 있다. 사각링 형태의 푸쉬링(132)은 상술한 바와 같이 프레임(132a) 및 가압부(132b)를 구비할 수 있다. 또한, 사각링 형태의 푸쉬링(132)은 가로변 및 세로변의 중심을 연결하는 한쌍의 가압바(132e)를 더 구비할 수 있다. 일반적으로, 사각판 형상의 기판(S)은 원형 형상의 기판보다 크기가 더 클 수 있다. 이에, 가압부(132b)로 기판(S)의 가장자리를 눌러주는 것으로 기판(S)이 충분히 가압되지 않을 수 있다. 이에, 한쌍의 가압바(132e)를 통해 기판(S)의 가로변 및 세로변의 중심을 눌러주므로, 사각판 형상의 기판(S)을 확실하게 가압할 수 있다.
또한, 푸쉬링(132)은 이격공간(132c)과 처리공간이 연통되도록 관통되는 연통통로(132f)를 구비할 수 있다. 연통통로(132f)는 기판(S)의 상부의 공정가스를 이격 공간으로 배출시킬 수 있다. 만일, 연통통로(132f)가 형성되지 않을 경우, 기판(S)에 처리공정을 수행한 기판(S) 상부의 공정가스는 커버링(123) 및 엣지 클램프(131)의 내측면을 타고 상승 이동하여 챔버(110)와 엣지 클램프(131)의 측면 사이의 공간을 통과해 배기될 수 있다. 이에, 공정가스의 배출 흐름이 원활하게 형성되지 않을 수 있고, 기판(S) 처리공정의 효율이 나빠질 수 있다. 이에, 연통통로(132f)를 형성하여, 공정가스가 연통통로(132f)를 통해 이격공간(132c)으로 배출되게 하므로, 기판(S) 상부의 공정가스가 원활하게 배기되게 할 수 있다.
연통통로(132f)는 복수로 마련되어 푸쉬링(132)에서 기판(S)의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치될 수 있다. 이에, 복수의 연통통로(132f)를 통해 공정가스가 원활하게 배기될 수 있다. 한편, 도 5(a)의 제1 실시 예에 따른 푸쉬링(132)에서는 복수로 제공되는 핑거 형상의 가압부(132b)들 사이의 이격된 사이 공간이 연통통로(132f)일 수 있다.
또한, 도 5(b) 및 도 5(c)의 제2 실시 예 및 제3 실시 예에 따른 푸쉬링(132)에서는 가압부(132b)의 내측에서 외측으로 관통된 홀 부분이 연통통로(132f)일 수 있다. 여기서, 연통통로(132f)는 원주방향을 따라 등간격으로 4개가 형성될 수 있다.
또한, 도 5(d)의 제4 실시 예에 따른 푸쉬링(132)에서는 사각링의 가로변 및 세로변의 중심에서 내측에서 외측으로 관통된 홀 부분이 연통통로(132f)일 수 있다. 여기서, 연통통로(132f)는 가로변 및 세로변에 각각 형성될 수 있다.
한편, 연통통로(132f)는 이격공간(132c)을 향하는 방향으로 내경이 점차 감소할 수 있다. 일반적으로, 유체는 통과하는 단면적이 좁을수록 이동속도를 빠르게 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동할 수 있는데 통과하는 단면적이 상대적으로 넓은 곳에서는 속도가 감속하고, 통과하는 단면적이 상대적으로 좁은 곳에서는 속도가 증가한다. 압력과 속도 사이의 관계를 알려주는 베르누이 정리(Bernouli's law)를 통해 알 수 있듯, 통로의 내경의 길수록 통과하는 유체의 속도가 감소하고 내부 압력이 높을 수 있고, 통로의 내경이 짧을수록 통과하는 유체의 속도가 증가하고 내부 압력이 낮아질 수 있다.
이에, 연통통로(132f)가 이격공간(132c)을 향하는 방향으로 내경이 감소되므로, 연통통로(132f)를 통과하는 공정가스가 빠르고 원활하게 이격공간(132c)으로 이동하게 될 수 있다.
또한, 연통통로(132f)와 연결되는 이격공간(132c)도 공정가스가 빠르고 원활하게 이동할 수 있도록, 공정가스가 배출되는 방향으로 단면적을 점점 작게 형성할 수 있다. 이를 위해, 프레임(132a)과 커버링(123) 중 적어도 어느 하나의 두께가 공정가스가 배출되는 방향을 향하여 점차 두꺼워지게 형성할 수 있다. 이에, 프레임(132a)의 하면 및 커버링(123)의 상면 사이의 간격이 공정가스가 배출되는 방향을 향하여 점차 감소되고 단면적이 작게 형성되어 공정가스를 원활하게 배출할 수 있다.
한편, 엣지 클램프(131)는 내측면이 엣지 클램프(131)의 중심을 향하여 내측으로 하향 경사지게 제공될 수 있다. 엣지 클램프(131)의 내측면이 하향 경사지게 형성되므로, 하측으로 이동하는 공정가스가 푸쉬링(132)의 내부로 흐르도록 흐름을 유도할 수 있다. 즉, 엣지 클램프(131)의 내측면이 내측으로 하향 경사지게 형성되어 공정가스가 내측면을 타고 푸쉬링(132)의 중심을 향하여 이동하게 하므로, 내측면이 수직하게 형성될 경우보다 공정가스를 푸쉬링(132)의 내로 원활하게 모아줄 수 있다.
한편, 기판 지지대(120)는 상하방향으로 관통된 복수의 관통홀(124)과 복수의 관통홀(124)에 각각 배치되는 복수의 리프트핀(125)을 더 포함할 수 있다. 또한, 구동유닛(140)은, 복수의 리프트핀(125)을 지지하며 가압유닛(130)을 이동시키는 동안 적어도 부분적으로 복수의 리프트핀(125)을 함께 상하방향으로 이동시키도록 제공될 수 있다.
관통홀(124)은 기판 지지대(120)를 상하로 관통하며, 내부에 리프트핀(125)이 배치될 수 있다. 리프트핀(125)은 관통홀(124)에서 상하방향으로 이동할 수 있으며, 상측 단부가 기판 지지대(120)에 안착될 수 있다. 즉, 기판 지지대(120)에서 관통홀(124)을 형성하는 부분의 내측면 중 상측 부분이 리프트핀(125)의 상측 단부가 안착될 수 있도록 리프트핀(125)의 상측 단부와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통홀(124)의 상측 부분은 내측으로 경사진 테이퍼 형상일 수 있고, 리프트핀(125)도 상측 단부가 내측으로 경사진 테이퍼 형상일 수 있다.
이에, 복수의 리프트핀(125)은 구동유닛(140)을 통해 상하로 이동할 수 있고, 복수의 리프트핀(125)에 안착된 기판(S)을 기판 지지대(120)의 상면으로 옮길 수 있다.
한편, 구동유닛(140)는 가압유닛(130)을 이동시키는 동안 적어도 부분적으로 복수의 리프트핀(125)을 함께 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 구동유닛(140)은 리프트핀(125)이 기판 지지대(120)에 안착되기 전까지는 리프트핀(125)과 가압유닛(130)을 함께 상하로 이동시킬 수 있고, 리프트핀(125)이 기판 지지대(120)에 안착된 후에는 가압유닛(130)만 하강 이동시킬 수 있다. 이에, 리프트핀(125) 및 가압유닛(130)이 구동유닛(140)에 의해 상승 이동한 상태에서는 리프트핀(125)과 가압유닛(130) 사이에 간격이 발생될 수 있고, 상기 간격을 통해 기판(S)이 복수의 리프트핀(125)으로 원활하게 반입될 수 있다.
구동유닛(140)은 기판 지지대(120)의 하측에 배치되며 리프트핀(125)을 지지하는 지지플레이트(141), 가압유닛(130)과 지지플레이트(141)를 연결하는 연결부(142) 및 지지플레이트(141)가 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 동력부재(143)를 포함할 수 있다. 여기서, 연결부(142)의 높이는 리프트핀(125)의 높이보다 클 수 있다.
또한, 구동유닛(140)은 기판(S)을 가압하는 가압력을 조절할 수 있다. 즉, 동력부재(143)에서 동력을 제어하여 가압유닛(130)이 기판(S)을 가압하는 힘을 조절할 수 있다. 예를 들어, 챔버(110)에 변형이 발생하지 않은 기판(S)이 반입될 경우, 구동유닛(140)은 가압력을 조절하며 기판(S)을 가압 및 고정시킬 수 있다. 이에, 기판(S) 표면에 물리적 충격을 상대적으로 적게 가할 수 있으며, 기판(S)이 손상되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
또한, 챔버(110)에 변형이 발생된 기판(S)이 반입될 경우, 구동유닛(140)은 가압력을 조절하며 기판(S)을 가압할 수 있다. 즉, 가압유닛(130)이 기판(S)과 접촉은 하되 기판 지지대(120)와 밀착되지 않도록 기판(S)을 가압할 수 있다. 예컨데, 기판(S)에 상하로 5mm 높이로 휨(warpage) 변형이 발생한 경우, 구동유닛(140)은 가압유닛(130)을 작동시켜 기판(S)이 3mm 만큼만 펴질 수 있도록 기판(S)을 가압할 수 있다. 이에, 기판(S)이 기판 지지대(120)의 상면과 2mm 만큼의 갭을 갖을 수 있고, 기판(S)이 5mm 만큼 펴지도록 가압할 경우보다 기판(S) 표면에 물리적 충격을 상대적으로 덜 가할 수 있다. 여기서, 기판(S)이 가압유닛(130)에 의해 기판 지지대(120)의 상면에 밀착 접촉되지 않더라도, 상술한 2mm 이하의 갭은 일반적인 플라즈마와 기판(S) 사이의 간격 보다 작기 때문에 변형이 발생된 기판(S) 하며에 플라즈마가 생성되지 못할 수 있다. 따라서, 기판(S)을 기판 지지대(120)와 밀착되지 않도록 기판(S)을 가압할 경우, 기판(S) 표면에 충격과 손상을 가하지 않으면서도 기판(S)에 기생플라즈마가 발생되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
만일, 연결부(142)의 높이가 리프트핀(125)의 높이보다 작을 경우, 리프트핀(125)과 가압부 사이에 공간이 형성되지 않을 수 있고, 복수의 리프트핀(125)에 기판(S)이 원활하게 반입되지 못할 수 있다. 이에, 연결부(142)의 높이를 리프트핀(125)의 높이보다 크게 하여, 가압유닛(130)과 리프트핀(125) 사이에 간격을 확보할 수 있다.
한편, 챔버(110)는, 챔버(110)에 제공되며 처리공간 내에 플라즈마(P)를 발생시키는 전극유닛(150) 및 기판 지지대(120)의 상부에 플라즈마(P)가 발생되도록 전극유닛(150)에 전원을 인가하는 전원유닛(160)를 더 포함할 수 있다. 즉, 전극유닛(150)이 전원유닛(160)에서 전원을 공급받아, 처리공간에 플라즈마(P)를 형성할 수 있다. 여기서, 처리공간에 전극유닛(150)이 구비될 경우 상술한 가스공급유닛은 플라즈마(P)를 이용한 처리공정에 적용되는 샤워헤드를 포함할 수 있다.
기판 처리 장치(100)로 기판(S)을 가압 및 공정 처리하는 과정은 기판 처리 방법을 설명함에 있어서, 그 과정을 함께 설명한다.
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예인 기판 처리 방법을 설명함에 있어서, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용하는 경우를 예시적으로 설명한다. 이에, 상술한 기판 처리 장치의 구성들에 관한 중복 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 처리공간 내에 배치되는 기판 지지대(120)의 중앙영역(121)에 기판(S)을 배치시키는 과정(S110), 기판(S)의 둘레를 따라 제공되는 링형상의 가압유닛(130)을 하강 이동시켜 기판 지지대(120)에 안착된 기판(S)의 가장자리를 가압하는 과정(S120) 및 가압된 기판(S)에 공정가스를 분사해 기판(S)에 처리공정을 수행하는 과정(S130)을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 내에 기판이 반입되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지대에 기판이 안착되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기판이 가압되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 하기에서는 기판 처리 방법을 설명함에 있어서, 가압유닛(130)에 제1 실시 예에 따른 푸쉬링(132)이 적용된 경우를 예시적으로 설명한다. 또한, 기판 처리 장치에 반입되는 기판(S)은 가장자리에 휨(warpage) 변형이 발생한 기판(S)인 경우를 예시적으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 먼저, 지지플레이트(141)는 상승 이동한 상태일 수 있고, 이에, 리프트핀(125) 및 가압유닛(130)도 상승 배치되어 있는 상태일 수 있다. 기판(S)은 외부에서 반입수단 예컨데 이송로봇(미도시) 등을 통해, 리프트핀(125)으로 반입될 수 있다. 이때, 푸쉬링(132)과 리프트핀(125) 사이에 간격이 형성되어 리프트핀(125)으로 기판(S)이 원활하게 반입될 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(S)을 기판 지지대(120)의 상면에 안착시킬 수 있다. 즉, 구동유닛(140)를 작동시켜 지지플레이트(141)를 하강 이동시킬 수 있다. 이에, 리프트핀(125)과 가압유닛(130)이 함께 하강 이동할 수 있다. 리프트핀(125)이 하강 이동하면서, 기판 지지대(120)의 관통홀(124)의 상부에 리프트핀(125)의 상측 단부가 안착될 수 있고, 리프트핀(125)의 안착과 동시에 기판 지지대(120)의 상면에 기판(S)이 안착될 수 있다.
도 8을 참조하면, 기판(S)이 기판 지지대(120)의 상면에 안착된 상태에서, 지지플레이트(141)를 더 하강 이동시킬 수 있다. 이에, 지지플레이트(141)와 리프트핀(125)의 하측 단부는 이탈될 수 있다. 또한, 지지플레이트(141)가 더 하강 이동함에 따라, 가압유닛(130)도 더 하강 이동할 수 있고, 가압유닛(130)의 푸쉬링(132)과 기판(S)이 접촉될 수 있다. 즉, 푸쉬링(132)에서 하향 경사진 부분인 가압부(132b)가 기판(S)의 가장자리를 가압할 수 있다. 이에, 변형이 발생한 기판(S)의 가장자리가 가압부(132b)에 의해 가압되며 수평하게 펴질 수 있다.
한편, 기판(S)이 기판 지지대(120)의 상면에 안착된 상태에서 지지플레이트(141)가 더 하강 이동함에 따라, 가압유닛(130)의 프레임(132a)은 지지플레이트(141)에 구비되는 커버링(123)과 이격되며 커버링(123)과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 프레임(132a)은 하강 이동하며 프레임(132a)의 하면과 커버링(123)의 상면 사이에 이격공간(132c)을 형성할 수 있다. 즉, 가압유닛(130)이 하측 이동할 수 있는 거리 중 최하측 즉, 푸쉬링(132)이 기판(S)을 가압하는 위치에 있을 때, 프레임(132a)의 하면과 커버링(123)의 상면 사이에 이격공간(132c)을 형성할 수 있다.
기판(S)은 가압된 상태에서 처리공정이 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극유닛(150) 및 전원유닛(160)를 통해 처리공간에 플라즈마(P)를 형성하고, 가스공급유닛에서 처리공간으로 공정가스를 공급할 수 있다. 공정가스는 하측을 향하여 이동하며 플라즈마(P)를 통과하고 기판(S)의 상부 영역으로 이동할 수 있다. 여기서, 공정가스는 내측으로 경사지게 형성되는 엣지 클램프(131)의 내측면에 의해 푸쉬링(132)의 내측으로 유도될 수 있다. 이후, 기판(S)의 상부 영역에 공정가스가 도달하고 기판(S)의 표면에 처리공정이 진행될 수 있다.
기판(S)에 처리공정을 진행한 공정가스는 핑거 형상의 가압부(132b)들 사이의 이격 공간 즉, 연통통로(132f)를 통과하며 연통통로(132f)와 연결된 이격공간(132c)으로 배기될 수 있다. 이에, 공정가스가 기판(S)의 상부 영역에서 체류하지 않고 원활하게 배기되며 기판(S)에 공정처리가 원활하게 진행될 수 있다.
한편, 가압유닛(130)에 제2 실시 예 내지 제4 실시 예의 푸쉬링(132)이 적용될 경우, 푸쉬링(132)을 통해 공정가스의 흐름을 기판(S)의 중심부 쪽으로 원활하게 형성할 수 있다. 즉, 하강 이동하는 공정가스 또는 플라즈마(P)에 포함된 활성종 및 이온이 가압부(132b)의 경사면(132d)과 접촉할 수 있고, 경사면(132d)을 타고 기판(S)의 중심을 향하여 흐를 수 있다. 이에, 공정가스 또는 활성종 및 이온이 챔버(110)와 엣지 클램프(131)사이의 틈새 혹은 연통통로(132f)로 바로 빠져나가지 않고, 기판(S)의 중심부를 향하여 집중될 수 있고, 기판(S)에 공정가스 또는 활성종 및 이온이 고르게 분포될 수 있다. 즉, 기판(S)의 상부 영역에서 공정가스와 플라즈마(P)에 포함된 활성종 및 이온의 균일도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
이처럼, 기판 지지대(120)에 안착된 기판(S)을 가압한 상태에서 처리공정을 진행하므로, 처리공정 시 기판에 진동 혹은 외부 충격이 발생되더라도, 기판의 위치가 변경되지 않을 수 있다. 이에, 기판의 위치가 고정된 상태로 처리공정을 진행할 수 있다. 또한, 기판에 휨(warpage)과 같은 변형이 발생한 경우, 기판에 변형이 발생한 부분을 가압하여 수평하게 펴주므로, 처리공정 시 기판이 균일하게 가공되게 할 수 있다. 또한, 변형이 발생한 부분을 가압하여 교정하므로, 기판의 하면에 기생플라즈마가 발생하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 처리공정 시, 공정가스와 활성종 및 이온을 포함하는 플라즈마의 흐름을 기판의 중심을 향하도록 형성하여 기판에 고르게 형성하므로 기판의 처리공정 균일도를 유지할 수 있다. 또한, 처리공정 시, 공정가스와 활성종 및 이온을 포함하는 플라즈마의 배출흐름을 원활하게 형성하여 기판 처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 기판 처리 장치 110: 챔버
120: 기판 지지대 130: 가압유닛
140: 구동유닛 150: 전극유닛
160: 전원유닛

Claims (17)

  1. 처리공간을 구비하는 챔버;
    상기 처리공간 내로 공정가스를 공급하는 가스공급유닛;
    상기 처리공간 내에 제공되며 중앙영역에 기판을 지지하는 기판 지지대;
    상기 처리공간 내에서 하강 이동에 따라 상기 기판의 가장자리부를 가압하도록, 상기 기판의 둘레를 따라 중공형으로 제공되는 가압유닛; 및
    상기 가압유닛이 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 구동유닛;을 포함하고,
    상기 가압유닛은,
    중심에 관통구가 구비되는 엣지 클램프; 및
    상기 엣지 클램프에 결합되며, 상기 기판의 가장자리를 가압하는 링형상의 푸쉬링을 포함하며,
    상기 푸쉬링은,
    상기 기판의 둘레를 따라 연장된 링형상의 판으로 이루어진 프레임; 및
    상기 기판의 가장자리와 접촉하도록 상기 프레임에서 하향 연장되는 가압부를 포함하고,
    상기 가압부는 상기 기판의 가장자리를 따라 연장되어 상기 기판의 가장자리와 선접촉 혹은 면접촉하며, 상기 처리공간을 향하는 면에 적어도 부분적으로 상기 기판 지지대의 상부면에 대해 경사진 경사면을 구비하고,
    상기 경사면은 상기 경사면의 외측보다 내측에서 상기 기판 지지대의 상부면에 대한 경사가 더 완만하게 형성되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지대는, 가장자리영역에 돌출된 커버링을 구비하고,
    상기 프레임은, 상기 푸쉬링의 하강 이동에 따라 상기 프레임의 하면과 상기 커버링의 상면 사이에 이격공간을 형성하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 푸쉬링은, 상기 이격공간과 상기 처리공간이 연통되도록 관통되는 연통통로;를 구비하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 연통통로는, 복수로 마련되어 상기 푸쉬링에서 상기 기판의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치되는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 엣지 클램프는, 내측면이 상기 엣지 클램프의 중심을 향하여 내측으로 하향 경사지게 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지대는, 상하방향으로 관통된 복수의 관통홀과 상기 복수의 관통홀에 각각 배치되는 복수의 리프트핀을 더 포함하고,
    상기 구동유닛은, 상기 복수의 리프트핀을 지지하며, 상기 가압유닛을 이동시키는 동안 적어도 부분적으로 상기 복수의 리프트핀을 함께 상하방향으로 이동시키도록 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 기판 지지대의 하측에 배치되며 상기 리프트핀을 지지하는 지지플레이트;
    상기 가압유닛과 상기 지지플레이트를 연결하는 연결부; 및
    상기 지지플레이트가 상하방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 동력부재;를 포함하며,
    상기 연결부의 높이가 상기 리프트핀의 높이보다 큰 기판 처리 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버에 제공되며 상기 처리공간 내에 플라즈마를 발생시키는 전극유닛;
    상기 기판 지지대의 상부에 플라즈마가 발생되도록 상기 전극유닛에 전원을 인가하는 전원유닛;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 처리공간 내에 배치되는 기판 지지대의 중앙영역에 기판을 배치시키는 과정;
    상기 기판의 둘레를 따라 제공되는 링형상의 가압유닛을 하강 이동시켜 상기 기판 지지대에 안착된 상기 기판의 가장자리를 가압하는 과정; 및
    가압된 상기 기판에 공정가스를 분사해 상기 기판에 처리공정을 수행하는 과정;을 포함하고,
    상기 가압유닛은,
    중심에 관통구가 구비되는 엣지 클램프; 및
    상기 엣지 클램프에 결합되며, 상기 기판의 가장자리를 가압하는 링형상의 푸쉬링을 포함하며,
    상기 푸쉬링은,
    상기 기판의 둘레를 따라 연장된 링형상의 판으로 이루어진 프레임; 및
    상기 기판의 가장자리와 접촉하도록 상기 프레임에서 하향 연장되는 가압부를 포함하고,
    상기 가압부는 상기 기판의 가장자리를 따라 연장되어 상기 기판의 가장자리와 선접촉 혹은 면접촉하며, 상기 처리공간을 향하는 면에 적어도 부분적으로 상기 기판 지지대의 상부면에 대해 경사진 경사면을 구비하고,
    상기 경사면은 상기 경사면의 외측보다 내측에서 상기 기판 지지대의 상부면에 대한 경사가 더 완만하게 형성되는 기판 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 기판을 배치시키는 과정은,
    상기 기판을 상기 중앙영역에 위치한 리프트핀에 전달하는 과정; 및
    상기 리프트핀과 상기 가압유닛을 동시에 하강 이동시키는 과정;을 포함하는 기판 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기판에 처리공정을 수행하는 과정은,
    상기 가압유닛이 상기 기판을 누르는 상태에서 상기 가압유닛의 하부면의 적어도 일부와 상기 기판 지지대의 가장자리부의 상부면 사이로 상기 공정가스가 통과하는 과정;을 포함하는 기판 처리 방법.
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