KR102420149B1 - 플라즈마 에칭 장치 및 플라즈마 에칭 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 분리 가능하게 배치되는 쉴드; 상기 쉴드 내 공간에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 상기 챔버 내에 위치하는 기판 지지부; 및 상기 플라즈마에 의해 스퍼터링되어 상기 쉴드의 내표면 상에 증착되어 피막을 형성하는 금속 물질을 포함하고, 상기 기판 지지부 상에 안착 가능한 피막 제공 플레이트를 포함할 수 있다.
Description
아래의 설명은 플라즈마 에칭 장치 및 플라즈마 에칭 방법에 관한 것이다.
플라즈마 에칭은 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 처리에 널리 사용된다. 예를 들어, 플라즈마 에칭은 후속되는 금속 증착 공정 이전에 스퍼터 에칭 과정을 통해 웨이퍼 표면으로부터 오염 물질을 제거하는 것이다. 플라즈마 에칭은 일반적으로 Ar, O2, N2, Cl 또는 Fl 계열의 플라즈마를 이용하여 수행된다.
플라즈마 에칭 과정에서, 기판 표면 상에서 에칭된 오염 물질들은 쉴드의 내벽에 부착될 수 있다. 쉴드의 내벽에 부착된 오염 물질들은 기판 표면 상으로 낙하하여 기판을 오염시킬 수 있다. 이에, 종래 기술은 쉴드의 내벽 거칠기를 크게 하거나 쉴드의 내벽을 흡착력이 높은 재료로 구성하여, 오염 물질이 낙하하는 문제를 줄였다. 그러나, 오염 물질이 일정 수준 이상으로 챔버 내벽에 부착될 경우, 오염 물질은 상호 간의 응력을 견디지 못하고 여전히 낙하되는 경우가 빈번했다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은, 오염 물질이 부착된 쉴드의 내표면 상에 피막을 형성하여 기판에 오염 물질이 낙하하는 것을 방지하는 플라즈마 에칭 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 분리 가능하게 배치되는 쉴드; 상기 쉴드 내측 공간에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부; 상기 챔버 내에 위치하는 기판 지지부; 및 상기 플라즈마에 의해 스퍼터링되어 상기 쉴드의 내표면 상에 피막을 형성하고, 상기 기판 지지부 상에 안착 가능한 피막 제공 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 피막은 상기 쉴드의 내표면 상에 부착된 오염 물질을 커버할 수 있다.
상기 피막 제공 플레이트는 세라믹 물질 또는 상기 쉴드의 재료와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 에칭 장치는, 상기 피막 제공 플레이트를 상기 기판 지지부로부터 분리시키는 운반부를 더 포함할 수 있다.
상기 운반부는 상기 챔버에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
상기 플라즈마 에칭 장치는, 상기 챔버에 연결되는 고진공부; 및 상기 챔버 및 고진공부를 선택적으로 연통시키는 밸브 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 피막 제공 플레이트는, 상기 운반부의 회전축과 나란한 방향을 기준으로, 상기 밸브 플레이트와 오버랩되는 위치를 통과할 수 있다.
일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 방법은, 챔버 내에 구비된 쉴드의 내표면 상에 피막을 형성하기 위한 방법이고, 상기 챔버 내부에 구비된 기판 지지부 상에 피막 제공 플레이트를 안착시키는 단계; 및 상기 피막 제공 플레이트의 적어도 일부를 상기 쉴드의 내표면 상에 증착시키기 위해, 상기 피막 제공 플레이트를 스퍼터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 에칭 방법은, 상기 피막 제공 플레이트를 상기 기판 지지부로부터 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치는, 피막 제공 플레이트를 기판 대신에 기판 지지부에 안착시킨 후, 피막 제공 플레이트를 스퍼터링하여 쉴드의 내표면 상에 피막을 형성함으로써, 쉴드의 내표면 상에 부착된 오염 물질을 커버하여, 오염 물질이 기판으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치는, 피막 제공 플레이트를 기판 지지부에 안착시키거나 기판 지지부로부터 분리시키는 운반부를 이용하여, 피막 제공 플레이트를 재활용할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치는, 운반부가 고진공부 및 챔버를 선택적으로 연통시키는 밸브 플레이트 위를 지나가도록 구성하여 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 단면도이고, 피막 제공 플레이트가 기판 지지부에 안착된 상태를 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 단면도이고, 피막 제공 플레이트가 일부 스퍼터링된 상태를 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 단면도이고, 피막 제공 플레이트가 기판 지지부로부터 분리된 상태를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운반부가 피막 제공 플레이트를 운반하는 모습을 도시하는 평면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 방법을 도시하는 순서도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 단면도이고, 피막 제공 플레이트가 일부 스퍼터링된 상태를 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 단면도이고, 피막 제공 플레이트가 기판 지지부로부터 분리된 상태를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운반부가 피막 제공 플레이트를 운반하는 모습을 도시하는 평면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 방법을 도시하는 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 단면도이다. 도 1은 피막 제공 플레이트가 기판 지지부에 안착된 상태를 도시하고, 도 2는 피막 제공 플레이트가 일부 스퍼터링된 상태를 도시하고, 도 3은 제공 플레이트가 기판 지지부로부터 분리된 상태를 도시한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 플라즈마 에칭 장치(1)는 웨이퍼와 같은 기판(미도시) 상에 오염 물질(P)을 제거할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 에칭 장치(1)는 기판 상에 플라즈마를 제공하여 오염 물질(P)을 스퍼터링할 수 있다. 스퍼터링된 오염 물질(P)은 기판으로부터 분리되어 플라즈마 에칭 장치(1)의 일측에 부착될 수 있다. 플라즈마 에칭 장치(1)는 오염 물질(P)을 커버하는 피막을 형성하여, 오염 물질(P)이 깨끗한 기판 상으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 플라즈마 에칭 장치(1)는, 챔버(11), 쉴드(10), 코일(12), 플라즈마 생성부(13, 15), 기판 지지부(14), 냉각부(16), 고진공부(17), 진공 장치(18), 밸브 플레이트(19), 피막 제공 플레이트(A1) 및 운반부(100)를 포함할 수 있다.
챔버(11)는 플라즈마 에칭 장치(1)의 외관을 형성할 수 있다. 챔버(11)는 가스 주입구(11a)를 포함할 수 있다. 플라즈마를 생성하기 위한 가스는 가스 주입구(11a)를 통해 쉴드 내측 공간으로 주입될 수 있다.
쉴드(10)는 챔버(11) 내에 분리 가능하게 배치될 수 있다. 쉴드(10)는 챔버(11)에 오염 물질이 직접적으로 접촉되는 것을 차단할 수 있다. 쉴드(10)는 챔버(11)로부터 분리되어 세척 및/또는 교체될 수 있다. 쉴드(10)는 피막 제공 플레이트(A1)로부터 스퍼터링된 물질을 잘 부착될 수 있는 내표면을 포함할 수 있다. 쉴드(10)의 내부 표면에는 기판(미도시) 표면으로부터 분리된 오염 물질(P)이 부착되어 있을 수 있다.
코일(12)은 챔버(11)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 코일(12)은 플라즈마 생성부(13)로부터 RF 파워를 인가받아, 쉴드(10) 내측 공간에 플라즈마를 생성할 수 있다.
플라즈마 생성부(13, 15)는 코일(12)에 RF 파워를 인가하는 제 1 플라즈마 생성부(13)와, 기판 지지부(14)에 RF 파워를 인가하는 제 2 플라즈마 생성부(15)를 포함할 수 있다.
기판 지지부(14)는 기판(미도시) 또는 피막 제공 플레이트(A1)를 지지할 수 있다. 기판이 기판 지지부(14)에 올려진 상태에서, 쉴드(10) 내측 공간에 플라즈마가 생성될 경우, 기판 상에 오염 물질(P)은 스퍼터링되어 쉴드(10)의 내표면에 부착될 수 있다. 한편, 피막 제공 플레이트(A1)가 기판 지지부(14)에 올려진 상태에서, 쉴드(10) 내측 공간에 플라즈마가 생성될 경우, 쉴드(10)의 내표면에는 피막이 형성될 수 있다. 기판 지지부(14)는 기판 또는 피막 제공 플레이트(A1)를 지지하는 지지 파트(미도시)와, 상기 지지 파트에 기판 또는 피막 제공 플레이트(A1)를 안정적으로 안착시키기 위한 운송 파트(미도시)를 포함할 수 있다.
냉각부(16)는 기판 지지부(14)와, 기판 지지부(14) 상에 안착된 기판 또는 피막 제공 플레이트(A1)를 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 냉각부(16)는 냉매를 유동시키는 냉각 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다.
고진공부(17)는 챔버(11)에 연결될 수 있다. 고진공부(17)는 챔버(11)와 연통될 수 있다. 고진공부(17)는 챔버(11) 내측의 수분을 응결시키기 위한 콜드 트랩(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 콜드 트랩은 저온의 헬륨을 포함할 수 있다.
진공 장치(18)는 고진공부(17)를 고진공 상태로 유지시킬 수 있다.
밸브 플레이트(19)는 챔버(11) 및 고진공부(17)를 선택적으로 연통시킬 수 있다. 예를 들어, 밸브 플레이트(19)는 챔버(11) 내에서 상하 또는 좌우로 이동 가능하다. 도 1 내지 도 3은 밸브 플레이트(19)가 고진공부(17)를 밀봉시킨 상태를 도시한다. 예를 들어, 밸브 플레이트(19)는 쉴드(10)가 교체되는 경우와 같이, 챔버(11) 내부 공간이 대기 상태에 노출되는 상황에서 고진공부(17)를 폐쇄하여 고진공부(17)의 진공 상태를 유지할 수 있다. 밸브 플레이트(19)는 고진공부(17)의 압력이 대기압으로 상승하는 것을 방지함으로써, 진공 장치(18)의 전력 소모를 줄일 수 있다.
피막 제공 플레이트(A1)는 플라즈마에 의해 스퍼터링되어 쉴드(10)의 내표면 상에 피막을 형성할 수 있다. 피막 제공 플레이트(A1)는 플라즈마에 의해 쉽게 스퍼터링 되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피막 제공 플레이트(A1)는 세라믹 물질 또는 쉴드의 재료와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피막 제공 플레이트(A1)는 쉴드(10)의 코팅 재료, 예를 들어, SiO2, Al2O3 또는 Y2O3 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 쉴드(10)의 내표면 상에 형성된 피막은 쉴드(10)의 내표면 상에 안정적으로 부착된 상태를 유지할 수 있다.
피막 제공 플레이트(A1)는 기판(미도시) 상의 오염 물질보다 빠른 속도로 스퍼터링될 수 있다. 피막 제공 플레이트(A1)는 기판 지지부(14) 상에 안착 가능하다. 피막 제공 플레이트(A1)는 기판 대신 기판 지지부(14) 상에 안착되어 스퍼터링될 수 있다. 피막 제공 플레이트(A1)는 플라즈마에 의해 적어도 일부가 스퍼터링되어 쉴드(10)의 내표면 상에 피막(A2)을 형성할 수 있다. 피막(A2)은 기판으로부터 분리되어 쉴드(10)의 내표면에 부착된 오염 물질(P)을 커버할 수 있다. 예를 들어, 오염 물질(P)은 쉴드(10)의 내표면과 피막(A2)에 의해 둘러싸일 수 있다.
도 1은 피막 제공 플레이트(A1)에 스퍼터링이 진행되기 전 상태를 도시한다. 도 2는 피막 제공 플레이트(A1)에 스퍼터링이 진행된 상태를 도시한다. 도 1에서와 비교할 때, 피막 제공 플레이트(A1)의 두께가 얇아짐이 확인된다. 피막 제공 플레이트(A1)의 일부는 스퍼터링되어, 쉴드(10)의 내표면에 피막(A2)을 형성한다.
운반부(100)는 피막 제공 플레이트(A1)를 운반할 수 있다. 운반부(100)는 챔버(11)에 회전 가능하게 연결되고, 피막 제공 플레이트(A1)를 지지할 수 있다. 운반부(100)는 피막 제공 플레이트(A1)를 기판 지지부(14) 상에 안착시키거나, 기판 지지부(14) 상에 안착된 피막 제공 플레이트(A1)를 기판 지지부(14)로부터 분리시킬 수 있다. 운반부(100)가 피막 제공 플레이트(A1)를 기판 지지부(14)로부터 분리시킨 다음, 기판 지지부(14)에는 기판이 제공될 수 있다. 운반부(100)는 회전 시 쉴드(10)에 간섭하지 않는 범위 내에 위치할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 운반부가 피막 제공 플레이트를 운반하는 모습을 도시하는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 운반부(100)는 피막 제공 플레이트(A1)를 운반할 수 있다. 운반부(100)는 챔버(11)에 고정되는 회전축(110)과, 회전축(110)을 중심으로 회전 가능한 운반 암(120)과, 운반 암(120)의 단부에 형성되고 피막 제공 플레이트(A1)를 지지하는 지지 파트(130)를 포함할 수 있다. 운반부(100)의 운반 암(120)은 회전하는 동안 쉴드(10)에 간섭되지 않을 수 있다.
피막 제공 플레이트(A1)는 운반부(100)의 회전축(110)과 나란한 방향을 기준으로 밸브 플레이트(19)와 오버랩되는 위치를 통과할 수 있다. 도 4에는 피막 제공 플레이트(A1)의 이동 동안의 자취가 점선으로 표시되어 있다. 다시 말하면, 피막 제공 플레이트(A1)는 밸브 플레이트(19)의 위쪽을 지나갈 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 플라즈마 에칭 장치(1, 도 1 참조)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 플라즈마 에칭 방법을 도시하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 플라즈마 에칭 방법은, 기판 지지부 상에 피막 제공 플레이트를 안착하는 단계(S110)와, 피막 제공 플레이트를 스퍼터링 하는 단계(S120)와, 피막 제공 플레이트를 기판 지지부로부터 분리하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
단계(S110)에서, 기판 지지부 상에 피막 제공 플레이트가 안착될 수 있다. 기판 지지부는 운송부를 통해 피막 제공 플레이트를 안정적으로 지지할 수 있다.
단계(S120)에서, 피막 제공 플레이트는 스퍼터링될 수 있다. 예를 들어, 쉴드 내측 공간에 플라즈마가 생성되어 피막 제공 플레이트는 스퍼터링될 수 있다. 피막 제공 플레이트는 분리되어 쉴드의 내측면 상에 증착될 수 있다. 피막 제공 플레이트는 쉴드의 내측면 상에 피막을 형성할 수 있다. 피막은 쉴드의 내측면 상에 부착되어 있는 오염 물질을 커버할 수 있다. 피막은 오염 물질이 하방으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
단계(S130)에서, 피막 제공 플레이트는 기판 지지부로부터 분리될 수 있다.
단계(S130) 이후에 기판 지지부에는 기판이 진입할 수 있다. 기판은 기판 지지부에 안착될 수 있다. 플라즈마 에칭 장치는 기판 상에 오염 물질을 제거할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
Claims (9)
- 챔버;
상기 챔버 내에 분리 가능하게 배치되는 쉴드;
상기 쉴드 내측 공간에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부;
상기 챔버 내에 위치하는 기판 지지부; 및
상기 플라즈마에 의해 스퍼터링되어 상기 쉴드의 내표면 상에 피막을 형성하고, 상기 기판 지지부 상에 안착 가능하고, 세라믹 물질 또는 상기 쉴드의 재료와 동일한 물질을 포함하는 피막 제공 플레이트를 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 피막은 상기 쉴드의 내표면 상에 부착된 오염 물질을 커버하는 플라즈마 에칭 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 피막 제공 플레이트를 상기 기판 지지부로부터 분리시키는 운반부를 더 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 운반부는 상기 챔버에 회전 가능하게 연결되는 플라즈마 에칭 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 챔버에 연결되는 고진공부; 및
상기 챔버 및 고진공부를 선택적으로 연통시키는 밸브 플레이트를 더 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 피막 제공 플레이트는, 상기 운반부의 회전축과 나란한 방향을 기준으로, 상기 밸브 플레이트와 오버랩되는 위치를 통과하는 플라즈마 에칭 장치.
- 챔버 내에 구비된 쉴드의 내표면 상에 피막을 형성하기 위한 플라즈마 에칭 방법에 있어서,
상기 챔버 내부에 구비된 기판 지지부 상에 피막 제공 플레이트를 안착시키는 단계; 및
상기 피막 제공 플레이트의 적어도 일부를 상기 쉴드의 내표면 상에 증착시키기 위해, 상기 피막 제공 플레이트를 스퍼터링하는 단계를 포함하고,
상기 피막 제공 플레이트는 세라믹 물질 또는 상기 쉴드의 재료와 동일한 물질을 포함하는 플라즈마 에칭 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 피막 제공 플레이트를 상기 기판 지지부로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 플라즈마 에칭 방법. - 삭제
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KR101204496B1 (ko) * | 2007-05-18 | 2012-11-26 | 가부시키가이샤 아루박 | 플라즈마 처리 장치 및 방착 부재의 제조 방법 |
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