KR20060014222A - Apparatus for treating an edge of substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 가장자리를 식각하는 장치로, 장치는 내부에 웨이퍼가 놓여지는 기판 지지부 및 이와 대향되는 절연판이 배치된 공정챔버를 가진다. 절연판의 둘레에는 절연판과 이격되어 이를 감싸는 분사링이 배치되며, 분사링과 절연판 사이의 공간 상부에는 상기 공간으로 분사된 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하기 위한 전극이 설치된다. 전극은 공정챔버의 외부에 설치된다.The present invention is an apparatus for etching an edge of a semiconductor substrate, wherein the apparatus has a substrate support on which a wafer is placed and a process chamber in which an insulating plate opposite thereto is disposed. An injection ring spaced apart from the insulation plate and surrounding the insulation plate is disposed around the insulation plate, and an electrode for converting the reaction gas injected into the space into a plasma state is installed in an upper portion of the space between the injection ring and the insulation plate. The electrode is installed outside the process chamber.

가장자리 식각, 절연판, 분사링, 전극, 플라즈마Edge etching, insulation plate, spray ring, electrode, plasma

Description

기판 가장자리 식각 장치{APPARATUS FOR TREATING AN EDGE OF SUBSTRATE}Substrate Edge Etching Equipment {APPARATUS FOR TREATING AN EDGE OF SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 가장자리 식각 장치를 종방향으로 절단된 사시도;1 is a perspective view cut longitudinally of a substrate edge etching apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 'A'방향에서 바라본 장치의 단면도;FIG. 2 is a cross-sectional view of the device as viewed in the 'A' direction of FIG.

도 3은 정렬부재의 일측 확대도;3 is an enlarged view of one side of the alignment member;

도 4는 도 2의 장치에서 지지판이 안착위치에 놓여진 상태를 보여주는 단면도;4 is a cross-sectional view showing a state where the support plate is placed in the seating position in the apparatus of FIG.

도 5는 도 2의 장치의 변형된 예를 보여주는 단면도;FIG. 5 is a sectional view showing a modified example of the apparatus of FIG. 2; FIG.

도 6은 도 2의 장치에서 공정챔버 내로 유입된 반응가스의 이동경로를 보여주는 도면;6 is a view showing a movement path of a reaction gas introduced into a process chamber in the apparatus of FIG. 2;

도 7은 본 발명의 기판 가장자리 식각 장치의 다른 예를 보여주는 도 1과 같은 사시도;7 is a perspective view as in FIG. 1 showing another example of the substrate edge etching apparatus of the present invention;

도 8은 도 7의 'C'방향에서 바라본 장치의 단면도; 그리고FIG. 8 is a cross-sectional view of the device as viewed in the 'C' direction of FIG. 7; FIG. And

도 9는 도 8의 장치에서 공정챔버 내로 유입된 반응가스의 이동경로를 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view showing a movement path of a reaction gas introduced into a process chamber in the apparatus of FIG. 8.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 공정챔버 220 : 지지판100: process chamber 220: support plate

230 : 전극 300 : 절연판230: electrode 300: insulating plate

420 : 분사링 420′: 샤워헤드420: spray ring 420 ': shower head

520 : 전극 600 : 정렬부재520 electrode 600 alignment member

본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 기판의 가장자리를 식각하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly to an apparatus for etching the edge of the semiconductor substrate.

일반적으로 반도체 소자의 제조공정에서 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼(wafer)상에는 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 막질이 증착된다. 상기한 막질 위에는 포토레지스트막이 코팅되고, 노광 공정에 의해 포토마스크에 그려진 패턴은 포토레지스트막으로 전사된다. 이후, 식각공정에 의해서 웨이퍼 상에는 원하는 패턴이 형성된다. 상술한 공정들이 수행된 웨이퍼의 상부면 가장자리 또는 하부면에는 각종 막질이나 포토레지스트 등과 같은 불필요한 이물질들이 잔류하게 된다. 웨이퍼의 가장자리가 파지된 채로 이송시 이물질이 웨이퍼로부터 이탈되어 비산하게 된다. 이들 이물질들은 설비를 오염시키고 후속공정에서 파티클이 작용한다. 따라서 웨이퍼의 가장자리를 식각하는 공정이 필요하다.In general, a plurality of films such as a polycrystalline film, an oxide film, a nitride film, and a metal film are deposited on a wafer used as a semiconductor substrate in a semiconductor device manufacturing process. The photoresist film is coated on the film, and the pattern drawn on the photomask by the exposure process is transferred to the photoresist film. Thereafter, a desired pattern is formed on the wafer by an etching process. Unnecessary foreign substances such as various films or photoresist remain on the edge or bottom surface of the wafer on which the above-described processes are performed. When the edge of the wafer is gripped, foreign matter is separated from the wafer and scattered. These debris contaminate the plant and cause particles to work in subsequent processes. Therefore, a process of etching the edge of the wafer is required.

종래에는 웨이퍼 가장자리를 식각하기 위해서 패턴이 형성된 웨이퍼의 상부면중 식각하고자 하는 웨이퍼 가장자리를 제외한 부분을 보호용 액 또는 마스크로 보호한 후 웨이퍼 전체에 식각액을 분사하거나, 웨이퍼를 식각액이 채워진 배쓰에 담그는 방법이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 보호용 액 또는 마스크로 패턴부가 형성된 부분을 보호하는 과정과 식각 후에 이들을 다시 제거하는 과정을 가지므로 작업시간이 오래 걸리고, 식각액이 다량 소모되는 문제가 있다. Conventionally, in order to etch the edge of the wafer, a portion of the upper surface of the patterned wafer except for the edge of the wafer to be etched is protected with a protective solution or a mask, followed by spraying the etching solution over the entire wafer, or dipping the wafer in an etchant-filled bath. This was mainly used. However, this method has a process of protecting the portions in which the pattern portion is formed with a protective solution or a mask and a process of removing them again after etching, which takes a long time and consumes a large amount of the etchant.

본 발명은 웨이퍼의 가장자리를 신속하고 저렴한 비용으로 식각할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus capable of etching the edge of a wafer quickly and inexpensively.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 기판 식각 장치는 내부에 반도체 기판이 놓여지는 기판 지지부와 절연판이 배치된 공정챔버를 가진다. 상기 절연판은 상기 기판 지지부에 놓여진 반도체 기판의 비식각부와 마주보도록 배치되며 하부면이 상기 비식각부와 상응되는 형상을 가진다. 상기 절연판은 공정 진행시 상기 반도체 기판과 인접하도록 위치된다. 상기 절연판의 둘레에는 상기 절연판의 주변으로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부가 제공되고, 상기 절연판 주변으로 공급된 반응가스는 전극부에 의해 플라즈마 상태로 변환된다. 상기 전극부는 상기 공정챔버의 외부에 배치되며 상기 에너지가 인가되는 전극을 포함한다. 상기 기판의 하부면 가장자리가 상기 기판 지지부에 접촉되지 않도록 상기 기판 지지부의 상부면은 상기 기판의 하부면보다 좁은 면적을 가지고, 상기 기판 지지부는 정전척인 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the substrate etching apparatus of the present invention has a process chamber in which an insulating plate is disposed and a substrate support on which a semiconductor substrate is placed. The insulating plate is disposed to face the non-etched portion of the semiconductor substrate placed on the substrate support, and the lower surface has a shape corresponding to the non-etched portion. The insulating plate is positioned to be adjacent to the semiconductor substrate during the process. A reaction gas supply unit for supplying a reaction gas to the periphery of the insulation plate is provided around the insulation plate, and the reaction gas supplied to the periphery of the insulation plate is converted into a plasma state by an electrode unit. The electrode unit is disposed outside the process chamber and includes an electrode to which the energy is applied. It is preferable that the upper surface of the substrate support has a smaller area than the lower surface of the substrate so that the lower edge of the substrate does not contact the substrate support, and the substrate support is an electrostatic chuck.

일 예에 의하면, 상기 전극은 상기 절연판의 주변 상부에 배치되고, 상기 반응가스 공급부는 상기 절연판으로부터 이격되어 상기 절연판을 감싸도록 배치되는 분사링을 포함한다. 상기 분사링에는 상기 분사링과 상기 절연판 사이의 공간으로 반응가스를 분사하는 분사구들이 형성된다. 다른 예에 의하면, 상기 전극은 상기 공정챔버의 측벽 바깥쪽에 배치되고, 상기 반응가스 공급부는 상기 절연판 주변으로 반응가스를 분사하는 샤워헤드를 포함한다. 상기 전극은 링형 또는 나선형의 코일인 것이 바람직하다.In example embodiments, the electrode may be disposed on an upper portion of the periphery of the insulating plate, and the reaction gas supply part may be spaced apart from the insulating plate to surround the insulating plate. The injection ring is formed with injection holes for injecting the reaction gas into the space between the injection ring and the insulating plate. In another example, the electrode is disposed outside the side wall of the process chamber, the reaction gas supply unit includes a shower head for injecting the reaction gas around the insulating plate. The electrode is preferably a ring or spiral coil.

상기 절연판에는 상기 기판 지지부와 상기 절연판 사이의 공간으로 질소가스 또는 불활성 가스를 공급하는 가스분사라인이 형성될 수 있다. 공정 진행 중 상기 기판 지지부에 놓여진 반도체 기판과 상기 절연판 사이의 거리는 1mm 내지 5mm인 것이 바람직하다.The insulating plate may be provided with a gas injection line for supplying nitrogen gas or inert gas into the space between the substrate support and the insulating plate. It is preferable that the distance between the semiconductor substrate and the insulating plate placed on the substrate support part during the process is 1 mm to 5 mm.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 9. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.

본 실시예에서 사용되는 용어 중 웨이퍼(W)의 상부면은 웨이퍼(W)의 양면중 패턴이 형성된 면을 칭하고, 웨이퍼(W)의 하부면은 그 반대면을 칭한다. 또한, 웨이퍼(W)의 비식각부는 웨이퍼(W) 가장자리 부분을 제외한 부분으로 반응가스로부터 보호되는 부분을 칭한다. 기판의 가장자리는 식각이 이루어지는 폭에 해당되는 부 분이다. Among the terms used in this embodiment, the upper surface of the wafer W refers to the surface on which the pattern is formed on both sides of the wafer W, and the lower surface of the wafer W refers to the opposite surface. In addition, the non-etched portion of the wafer W refers to a portion excluding the edge portion of the wafer W and protected from the reaction gas. The edge of the substrate corresponds to the width to be etched.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장치를 종방향으로 절단된 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A'방향에서 바라본 장치의 단면도이다. 도 2에는 도 1에 도시되지 않는 일부 구성이 더 도시되었다. 도 1과 도 2를 참조하면, 장치는 공정챔버(100), 기판 지지부(200), 절연판(300), 반응가스 공급부, 그리고 전극부(500)를 가진다. 공정챔버(100)는 내부에 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 공정챔버(100)의 저면에는 진공펌프(도시되지 않음)가 결합된 배기관(도시되지 않음)이 연결된다. 배기관은 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 1 is a perspective view cut in the longitudinal direction of the device according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the device viewed from the 'A' direction of FIG. 2 further illustrates some configurations not shown in FIG. 1. 1 and 2, the apparatus has a process chamber 100, a substrate support 200, an insulation plate 300, a reaction gas supply unit, and an electrode unit 500. The process chamber 100 provides a space in which a process is performed, and an exhaust pipe (not shown) coupled with a vacuum pump (not shown) is connected to a bottom of the process chamber 100. One or more exhaust pipes may be arranged.

공정챔버(100) 내에는 기판 지지부(200)가 배치되며, 기판 지지부(200)는 웨이퍼(W)가 놓여지는 지지판(220)을 가진다. 지지판(220)은 원판형상으로 형성되며 웨이퍼(W)의 직경보다 적은 직경을 가진다. 지지판(220)은 웨이퍼(W)의 하부면 중 가장자리 부분이 접촉되지 않도록 하는 크기를 가지는 것이 바람직하다. 지지판(220)의 아래에는 구동부(260)와 연결된 지지축(240)이 결합된다. 지지축(240)은 원통의 로드 형상을 가지며, 지지판(220)보다 적은 직경을 가진다. 지지축(240)의 상단에는 측방향으로 바깥쪽으로 돌출된 걸림턱(242)이 형성된다. 구동부(260)는 지지축(240)을 승하강시키는 수직구동기(도시되지 않음)와 공정진행 중 지지축(240)을 회전시키는 회전구동기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 수직구동기는 모터(motor), 래크(rack), 그리고 피니언(pinion)으로 이루어진 조립체나 유공압 실린더를 이용한 장치이고, 회전구동기는 모터일 수 있다.The substrate support part 200 is disposed in the process chamber 100, and the substrate support part 200 has a support plate 220 on which the wafer W is placed. The support plate 220 is formed in a disc shape and has a diameter smaller than the diameter of the wafer W. The support plate 220 preferably has a size to prevent the edge portion of the lower surface of the wafer W from contacting. The support shaft 240 connected to the driving unit 260 is coupled to the bottom of the support plate 220. The support shaft 240 has a cylindrical rod shape and has a diameter smaller than that of the support plate 220. The upper end of the support shaft 240 is formed with a locking projection 242 protruding outward in the lateral direction. The driver 260 may include a vertical driver (not shown) for raising and lowering the support shaft 240 and a rotation driver (not shown) for rotating the support shaft 240 during the process. The vertical actuator is an assembly using a motor or rack and a pinion or a device using a hydraulic cylinder, and the rotary actuator may be a motor.

공정챔버(100) 내의 바닥면에는 정렬부재(600)가 고정 설치된다. 도 3은 정 렬부재(600)를 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 정렬부재(600) 중앙에는 관통공(600a)이 형성된 링 형상을 가진다. 관통공(600a)은 지지축(240)과 대응되는 직경으로 형성된 하측 개구(640)와 이로부터 연장되는 상측 개구(620)를 가진다. 관통공(600a)은 내부에 단차를 가진다. 지지축(240)은 하측 개구(640)를 따라 상하로 이동된다. 공정 진행 전 지지판(220)은 상측 개구(620) 내에 삽입되는 위치인 안착위치로 이동된다. 안착위치는 지지축(240)의 걸림턱(242)이 관통공(600a) 내의 단차진 부분에 접촉됨으로써 안내된다. 지지판(220)이 안착위치로 이동된 상태에서 지지판(220)으로/으로부터 이송로봇(도시되지 않음)에 의해 웨이퍼(W)가 로딩/언로딩된다. 공정챔버(100)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 유입/유출되는 반입로(도시되지 않음)가 형성된다. 웨이퍼(W)를 지지판(220) 상으로 안착하기 위해 리프트 핀 어셈블리(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 리프트 핀 어셈블리는 지지판(220) 상에 웨이퍼(W)를 안착하기 위해 반도체 장치에서 널리 사용되므로 상세한 설명은 생략한다. The alignment member 600 is fixedly installed on the bottom surface of the process chamber 100. 3 is an enlarged cross-sectional view of the alignment member 600. Referring to FIG. 3, the alignment member 600 has a ring shape in which a through hole 600a is formed. The through hole 600a has a lower opening 640 having a diameter corresponding to the support shaft 240 and an upper opening 620 extending therefrom. The through hole 600a has a step therein. The support shaft 240 is moved up and down along the lower opening 640. Before the process proceeds, the support plate 220 is moved to a seating position which is a position to be inserted into the upper opening 620. The seating position is guided by the engaging jaw 242 of the support shaft 240 contacting the stepped portion in the through hole 600a. The wafer W is loaded / unloaded by a transfer robot (not shown) to / from the support plate 220 with the support plate 220 moved to the seating position. An inflow path (not shown) is formed on the sidewall of the process chamber 100 to allow the wafer W to flow in and out. Lift pin assemblies (not shown) may be provided to seat the wafer W onto the support plate 220. Since the lift pin assembly is widely used in the semiconductor device for mounting the wafer W on the support plate 220, a detailed description thereof will be omitted.

상측 개구(620)는 지지판 안착부(624)와 기판 안착부(622)를 가진다. 지지판 안착부(624)는 지지판(220)과 대응되는 직경을 가지며 지지판(220)과 동일 높이로 형성된다. 기판 안착부(622)는 지지판 안착부(624)의 상단으로부터 바깥쪽으로 수평하게 연장되어 웨이퍼(W)와 대응되는 면적을 가지는 수평면(624a)과 이로부터 연장되어 위로 갈수록 폭이 넓어지는 경사면(624b)을 가진다. 경사면(624b)은 웨이퍼(W)가 지지판(220) 상의 정위치에 놓여지도록 한다. 웨이퍼(W)의 위치가 틀어져서 지지판(220) 상으로 이송될 때, 웨이퍼(W)는 경사면(624b)을 따라 아래로 이송되면 서 위치가 보정되어 기판 안착부(622)에 놓여진다. 웨이퍼(W)가 지지판(220)에 안착되면 지지판(220)은 공정위치로 승강된다. 상술한 도 2는 지지판(220)이 공정위치에 놓여진 상태를 보여주며, 도 4는 지지판(220)이 안착위치에 놓여진 상태를 보여준다.The upper opening 620 has a support plate seat 624 and a substrate seat 622. The support plate seating portion 624 has a diameter corresponding to the support plate 220 and is formed at the same height as the support plate 220. The substrate seating portion 622 extends horizontally outward from an upper end of the support plate seating portion 624 to have a horizontal surface 624a having an area corresponding to the wafer W, and an inclined surface 624b extending therefrom and widening upward. ) The inclined surface 624b allows the wafer W to be placed in position on the support plate 220. When the position of the wafer W is misaligned and transferred onto the support plate 220, the wafer W is transferred downward along the inclined surface 624b and the position is corrected and placed on the substrate seating portion 622. When the wafer W is seated on the support plate 220, the support plate 220 is elevated to a process position. 2 described above shows a state in which the support plate 220 is placed in a process position, and FIG. 4 shows a state in which the support plate 220 is placed in a seating position.

공정챔버(100) 내의 상부에는 절연판(300)이 배치된다. 절연판(300)은 웨이퍼(W)의 비식각부가 플라즈마에 의해 식각되는 것을 방지한다. 절연판(300)은 세라믹을 재질로 할 수 있다. 예컨대, 절연판(300)의 재질로는 석영(quartz)이나 알루미나(alumina)가 사용될 수 있다. 절연판(300)은 웨이퍼(W)의 비식각부와 동일한 크기의 하부면을 가진다. 절연판(300)은 원판 형상을 가지는 것이 바람직하다. 절연판(300)은 지지판(220)의 정위치 상에 놓여진 웨이퍼(W)의 비식각부와 대향되도록 공정챔버(100)의 상부벽에 고정 설치된다. 선택적으로 절연판(300)을 상하로 이동시키는 구동부(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 공정 진행 중 지지판(220)은 절연판(300)과 인접하는 위치(상술한 공정위치)까지 승강된다. 절연판(300)과 웨이퍼(W) 사이의 좁은 공간은 절연판(300)의 외측에서 발생되는 플라즈마가 상기 공간 내로 유입되는 것을 방지하고, 공간으로 유입된 반응가스가 공간 내에서 플라즈마로 변환되는 것을 방지한다. 바람직하게는 공정위치에서의 웨이퍼(W)와 절연판(300) 사이의 거리는 1mm 내지 5mm가 되도록 한다. 선택적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 절연판(300)의 중심부에 절연판(300)과 지지판(220) 사이로 질소가스 또는 비활성 가스가 공급되는 가스분사라인(320)이 형성될 수 있다. 이들 가스는 절연판(300)과 지지판(220) 사이로 반응가스가 유입되는 것을 방지한다. The insulating plate 300 is disposed above the process chamber 100. The insulating plate 300 prevents the non-etched portion of the wafer W from being etched by the plasma. The insulating plate 300 may be made of ceramic. For example, quartz or alumina may be used as the material of the insulating plate 300. The insulating plate 300 has a lower surface that is the same size as the non-etched portion of the wafer W. It is preferable that the insulating plate 300 has a disk shape. The insulating plate 300 is fixedly installed on the upper wall of the process chamber 100 so as to face the non-etched portion of the wafer W placed on the support plate 220. Optionally, a driving unit (not shown) for moving the insulating plate 300 up and down may be provided. During the process, the support plate 220 is elevated to a position adjacent to the insulating plate 300 (the process position described above). The narrow space between the insulating plate 300 and the wafer W prevents the plasma generated from the outside of the insulating plate 300 from flowing into the space, and prevents the reaction gas introduced into the space from being converted into plasma in the space. do. Preferably, the distance between the wafer W and the insulating plate 300 at the process position is 1 mm to 5 mm. Optionally, as shown in FIG. 5, a gas injection line 320 may be formed between the insulating plate 300 and the support plate 220 at the center of the insulating plate 300 to supply nitrogen gas or inert gas. These gases prevent the reaction gas from flowing between the insulating plate 300 and the support plate 220.

절연판(300)의 둘레에는 반응가스 공급부가 배치된다. 반응가스 공급부는 절연판(300)과 일정거리 이격되어 위치되는 분사링(420)을 가진다. 분사링(420)에는 반응가스가 머무르는 유입공간(424)이 형성되고, 내벽에는 안쪽으로 하향경사된 복수의 분사구들(422)이 형성된다. 외부의 가스공급관(도시되지 않음)을 통해 공급되는 반응가스는 유입공간(424)으로 유입된 후 분사구들(422)을 통해 절연판(300)과 분사링(420) 사이의 공간(102)으로 분사된다. 반응가스로는 불화탄소(CF4)나 오존(O3) 등이 사용될 수 있다.The reaction gas supply unit is disposed around the insulating plate 300. The reaction gas supply part has an injection ring 420 which is spaced apart from the insulating plate 300 by a predetermined distance. The injection ring 420 is formed with an inflow space 424 in which the reaction gas stays, and a plurality of injection holes 422 inclined downward inward are formed in the inner wall. Reaction gas supplied through an external gas supply pipe (not shown) is introduced into the inlet space 424 and then injected into the space 102 between the insulating plate 300 and the injection ring 420 through the injection holes 422. do. As the reaction gas, carbon fluoride (CF 4 ), ozone (O 3 ), or the like may be used.

공정챔버(100)의 외부에는 공정챔버(100) 내부로 유입된 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 전극부(500)가 배치된다. 일 예에 의하면 전극부(500)는 공정챔버(100)의 상부벽 상에 배치된 전극(520)을 포함한다. 전극(520)은 공정챔버(100)의 상부벽 가장자리에 배치되며, 바람직하게는 절연판(300)과 분사링(420) 사이에 제공된 공간(102)의 수직 상부에 배치된다. 전극(520)으로는 링 형상의 코일이 사용될 수 있으며, 코일은 1단 또는 동심을 가지는 복수의 단으로 이루어질 수 있다. 선택적으로 전극(520)으로는 나선 형상으로 감겨진 코일이 사용될 수 있다. 전극(520)에는 전력 공급부(560)에 의해 전력이 인가된다. 전력 공급부(560)는 전극(520)에 RF 전력을 인가할 수 있으며 전력 공급부(560)와 전극(520) 사이에는 정합기(matching box)(540)가 배치될 수 있다. 예컨대, 전력 공급부(560)는 13.56MHz, 200-800W의 고주파 전력을 전극(520)에 공급할 수 있다. 코일을 흐르는 전류에 의해 공정챔버(100) 내에 전자기장이 형성되고, 공정챔버(100) 내로 유입된 반응가스는 플라즈마 상태로 변환된다.Outside the process chamber 100, an electrode unit 500 for converting the reaction gas introduced into the process chamber 100 into a plasma state is disposed. According to an example, the electrode unit 500 includes an electrode 520 disposed on an upper wall of the process chamber 100. The electrode 520 is disposed at the edge of the upper wall of the process chamber 100, and is preferably disposed at the vertical upper portion of the space 102 provided between the insulating plate 300 and the spray ring 420. A ring-shaped coil may be used as the electrode 520, and the coil may be formed of one stage or a plurality of stages having concentricity. Optionally, a coil wound in a spiral shape may be used as the electrode 520. Power is applied to the electrode 520 by the power supply unit 560. The power supply unit 560 may apply RF power to the electrode 520, and a matching box 540 may be disposed between the power supply unit 560 and the electrode 520. For example, the power supply unit 560 may supply high frequency power of 13.56 MHz and 200-800 W to the electrode 520. An electromagnetic field is formed in the process chamber 100 by the current flowing through the coil, and the reaction gas introduced into the process chamber 100 is converted into a plasma state.

도 6은 공정챔버(100) 내로 유입된 반응가스의 이동경로를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 절연판(300)과 분사링(420) 사이의 공간(B)으로 분사된 반응가스는 공간(B)내에서 플라즈마로 변환된 후 웨이퍼(W)의 상부면 가장자리와 하부면 가장자리를 식각하고 배기관을 통해 외부로 배기된다. 도 6에서 영역 'B'는 공정챔버(100) 내에서 플라즈마가 발생되는 영역을 개략적으로 표시한 것이다.6 is a view showing a movement path of the reaction gas introduced into the process chamber 100. Referring to FIG. 6, the reaction gas injected into the space B between the insulating plate 300 and the injection ring 420 is converted into plasma in the space B, and then the upper and lower edges of the upper surface of the wafer W. The edges are etched and exhausted through the exhaust pipe. In FIG. 6, area 'B' schematically shows an area where plasma is generated in the process chamber 100.

공정 진행 중 웨이퍼(W)는 공정에 적합한 온도로 가열된다. 웨이퍼(W) 가열을 위해 지지판(220) 내에는 히터(250)가 설치된다. 히터(250)로는 열판이나 코일 형상의 열선이 제공될 수 있다. 또한, 지지판(220)으로는 내부에 전극(230)이 배치되는 정전척(electrostatic chuck)이 사용된다. 정전척은 웨이퍼(W)를 정전기력에 의해 지지판(220)에 고정하고, 웨이퍼(W)가 전체영역에서 균일한 온도분포를 가지도록 한다. 또한, 정전척은 플라즈마가 웨이퍼(W)의 가장자리 부분으로 향하도록 플라즈마에 방향성을 제공한다. 웨이퍼(W)의 비식각부에서 이온충격이 발생하는 것을 방지하기 위해 전극(230)은 지지판(220)의 가장자리에 배치되는 것이 바람직하다. 전극(230)에는 전력 공급부(234)에 의해 전력이 인가된다. 전력 공급부(234)는 전극(230)에 RF 전력을 인가할 수 있으며, 전극(230)과 전력 공급부(234) 사이에는 정합기(232)가 위치될 수 있다. 지지판(220)의 상부면에는 홈들(222)이 형성되고, 지지판(220)의 내부에는 홈(222)으로 헬륨 가스가 유입되는 통로인 가스유입로가 형성된다. 헬륨가스는 웨이퍼(W)의 전체영역으로 열이 균일하게 전달되도록 한다. During the process, the wafer W is heated to a temperature suitable for the process. The heater 250 is installed in the support plate 220 to heat the wafer W. The heater 250 may be provided with a hot wire or a coil-shaped hot wire. In addition, an electrostatic chuck in which the electrode 230 is disposed is used as the support plate 220. The electrostatic chuck fixes the wafer W to the support plate 220 by the electrostatic force, so that the wafer W has a uniform temperature distribution over the entire area. The electrostatic chuck also provides directionality to the plasma so that the plasma is directed to the edge portion of the wafer (W). In order to prevent the ion impact from occurring in the non-etched portion of the wafer W, the electrode 230 is preferably disposed at the edge of the support plate 220. Power is applied to the electrode 230 by the power supply unit 234. The power supply unit 234 may apply RF power to the electrode 230, and a matcher 232 may be located between the electrode 230 and the power supply unit 234. Grooves 222 are formed on an upper surface of the support plate 220, and a gas inflow path, which is a passage through which helium gas flows into the groove 222, is formed in the support plate 220. Helium gas allows heat to be uniformly transferred to the entire area of the wafer (W).

본 실시예와 달리 플라즈마 발생을 위해 공정챔버(100) 내의 상하에 서로 대 향되도록 판 형상의 애노드 전극과 캐소드 전극을 배치하는 구조가 사용될 수 있다. 이 경우 공정챔버 내부에 배치된 전극들 표면으로부터 금속 오염물질이 발생되어 공정챔버 내에서 파티클로 작용된다. 금속 오염물질들은 웨이퍼(W)의 가장자리에 부착되어 웨이퍼(W)에 악영향을 미치므로 공정챔버 내부의 세정주기가 짧아진다. 그러나 본 발명은 플라즈마 발생을 위한 전극이 공정챔버의 외부에 배치되므로 공정챔버 내에 전극으로부터 금속 오염물질이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 코일 형상의 전극을 사용함으로 반응가스의 해리도가 높아 식각률이 우수하며, 웨이퍼(W) 가장자리에 잔류하는 다양한 종류의 이물질들 및 다층 구조의 막을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치에서는 전자기 유도 방식을 이용하여 플라즈마를 발생하므로 웨이퍼(W) 방향으로 고전계가 발생되지 않아 판 형상의 애노드 전극과 캐소드 전극을 사용시에 비해 이온 충격으로 인한 웨이퍼(W) 손상이 적다.Unlike the present embodiment, a structure in which a plate-shaped anode electrode and a cathode electrode are disposed to face each other up and down in the process chamber 100 for plasma generation may be used. In this case, metal contaminants are generated from the surfaces of the electrodes disposed inside the process chamber to act as particles in the process chamber. Since metal contaminants adhere to the edge of the wafer W and adversely affect the wafer W, the cleaning cycle inside the process chamber is shortened. However, in the present invention, since the electrode for plasma generation is disposed outside the process chamber, it is possible to prevent the metal contaminants from remaining in the process chamber. In addition, by using a coil-shaped electrode, the degree of dissociation of the reaction gas is high, so that the etching rate is excellent, and various kinds of foreign substances and the multilayered film remaining on the edge of the wafer W may be removed. In addition, in the apparatus of the present invention, since the plasma is generated by using an electromagnetic induction method, a high electric field is not generated in the direction of the wafer W, and thus damage of the wafer W due to ion bombardment is reduced compared to when a plate-shaped anode electrode and a cathode electrode are used. little.

도 7과 도 8은 본 발명의 장치의 변형된 예를 보여주는 도면들로, 도 7은 장치가 종방향으로 절단된 사시도이고, 도 8은 도 7의 'C'방향에서 바라본 장치의 단면도이다. 도 8에는 도 7에 도시되지 않은 일부 구성이 더 도시되었다. 도 7과 도 8을 참조하면, 장치는 도 1의 장치와 대체로 유사한 구조를 가지나, 전극부(500)의 위치 및 반응가스 공급부의 구조가 상이하다. 전극부(500)는 공정챔버(100)의 외측벽 상에 배치된 전극(520′)을 가진다. 전극(520′)으로는 링 형상의 코일이 사용될 수 있으며, 코일은 1단 또는 동심을 가지는 복수의 단으로 이루어질 수 있다. 선택적으로 전극(520′)으로는 나선 형상으로 감겨진 코일이 사용될 수 있다. 7 and 8 show a modified example of the device of the present invention, FIG. 7 is a perspective view of the device cut in the longitudinal direction, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the device as seen from the 'C' direction of FIG. 8 further illustrates some configurations not shown in FIG. 7. Referring to FIGS. 7 and 8, the apparatus has a structure generally similar to that of FIG. 1, but the position of the electrode unit 500 and the structure of the reaction gas supply unit are different. The electrode part 500 has an electrode 520 ′ disposed on an outer wall of the process chamber 100. A ring-shaped coil may be used as the electrode 520 ', and the coil may be formed of one stage or a plurality of stages having concentricity. Alternatively, a coil wound in a spiral shape may be used as the electrode 520 '.

반응가스 공급부는 공정챔버(100)의 상부벽으로서 제공된 샤워헤드(420')를 가진다. 샤워헤드(420') 내부 가장자리에는 반응가스가 유입되는 유입공간(424')이 제공되며, 유입공간(424′) 아래에는 복수의 분사구들(422′)이 형성된다. 선택적으로 샤워헤드(420′)는 링 형상을 가질 수 있다. 반응가스는 분사구들(422′)을 통해 절연판(300)과 공정챔버(100)의 내측벽 사이의 공간으로 분사된다. 도 9는 도 8의 장치 사용시 반응가스가 이동되는 경로를 보여준다. 샤워헤드(420′)로부터 절연판(300)와 분사링(420) 사이의 공간으로 분사된 반응가스는 플라즈마로 변환된 후 웨이퍼(W)의 상부면 가장자리와 하부면 가장자리를 식각하고 배기관을 통해 외부로 배기된다. 도 9에서 영역 'D'는 플라즈마가 발생되는 영역을 개략적으로 표시한 것이다.The reaction gas supply has a showerhead 420 'provided as the top wall of the process chamber 100. An inlet space 424 ′ through which the reaction gas flows is provided at an inner edge of the shower head 420 ′, and a plurality of injection holes 422 ′ are formed below the inlet space 424 ′. Optionally, the showerhead 420 'may have a ring shape. The reaction gas is injected into the space between the insulating plate 300 and the inner wall of the process chamber 100 through the injection holes 422 '. FIG. 9 shows a path through which the reaction gas moves when the apparatus of FIG. 8 is used. The reaction gas injected from the shower head 420 'into the space between the insulating plate 300 and the injection ring 420 is converted into plasma, and then the upper and lower edges of the wafer W are etched. Is exhausted. In FIG. 9, the region 'D' schematically shows a region where a plasma is generated.

본 발명에 의하면, 공정 진행 중 절연판을 이용하여 웨이퍼의 비식각부 상부의 공간을 좁게 유지함으로써 웨이퍼 비식각부 상부에서 플라즈마가 발생되는 것을 방지한다. 따라서 웨이퍼의 비식각부에 영향을 미치지 아니하고 웨이퍼 가장자리만을 식각할 수 있다.According to the present invention, the plasma is prevented from being generated on the upper portion of the non-etched portion by keeping the space of the upper portion of the non-etched portion of the wafer narrow by using an insulating plate during the process. Therefore, only the edge of the wafer can be etched without affecting the non-etched portion of the wafer.

또한, 본 발명에 의하면 플라즈마 발생을 위한 전극이 공정챔버의 외부에 배치되므로, 챔버 내에 전극으로부터 발생된 금속 오염물이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. In addition, according to the present invention, since the electrode for plasma generation is disposed outside the process chamber, it is possible to prevent the metal contaminants generated from the electrode remaining in the chamber.

또한, 본 발명에 의하면, 코일 형상의 전극을 사용함으로써 반응가스의 해리도를 향상시켜 웨이퍼 상에 잔류하는 다양한 종류의 이물질들을 제거할 수 있으며, 웨이퍼 표면이 이온충격에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using a coil-shaped electrode to improve the dissociation degree of the reaction gas to remove various kinds of foreign substances remaining on the wafer, it is possible to prevent the wafer surface from being damaged by the ion impact. .

Claims (10)

반도체 기판의 가장자리를 식각하는 장치에 있어서,In the apparatus for etching the edge of the semiconductor substrate, 공정챔버와;A process chamber; 상기 공정챔버 내에 배치되며, 반도체 기판이 놓여지는 기판 지지부와;A substrate support disposed in the process chamber and on which a semiconductor substrate is placed; 상기 공정챔버 내에서 상기 기판 지지부에 놓여진 반도체 기판의 비식각부와 마주보도록 배치되며 하부면이 상기 비식각부와 상응되는 형상을 가지는, 그리고 공정 진행시 상기 반도체 기판과 인접하도록 위치되는 절연판과; An insulating plate disposed in the process chamber so as to face an unetched portion of the semiconductor substrate placed on the substrate support portion, the lower surface having a shape corresponding to the non-etched portion, and positioned adjacent to the semiconductor substrate during the process; 상기 절연판의 주변으로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부와; 그리고A reaction gas supply unit supplying a reaction gas to the periphery of the insulating plate; And 상기 절연판 주변으로 공급된 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 에너지가 인가되는 전극부를 구비하되;An electrode unit to which energy for converting the reaction gas supplied around the insulating plate into a plasma state is applied; 상기 전극부는 상기 공정챔버의 외부에 배치되며, 상기 에너지가 인가되는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.And the electrode part is disposed outside the process chamber and includes an electrode to which the energy is applied. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극은 상기 절연판의 주변 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.And the electrode is disposed on an upper portion of the periphery of the insulating plate. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반응가스 공급부는 상기 절연판으로부터 이격되어 상기 절연판을 감싸 도록 배치되는 분사링을 포함하되,The reaction gas supply unit is spaced apart from the insulating plate includes a spray ring disposed to surround the insulating plate, 상기 분사링에는 상기 분사링과 상기 절연판 사이의 공간으로 반응가스를 분사하는 분사구들이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치. The injection ring is formed in the injection ring is a semiconductor substrate edge etching apparatus, characterized in that the injection holes for injecting a reaction gas into the space between the injection ring and the insulating plate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극은 상기 공정챔버의 측벽 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.And the electrode is disposed outside the sidewall of the process chamber. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반응가스 공급부는 상기 절연판 주변으로 반응가스를 분사하는 샤워헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.The reaction gas supply unit comprises a shower head for injecting the reaction gas around the insulating plate, the semiconductor substrate edge etching apparatus. 제 2항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 2 or 4, 상기 전극은 링형 또는 나선형의 코일인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.And the electrode is a ring or spiral coil. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연판에는 상기 기판 지지부와 상기 절연판 사이의 공간으로 질소가스 또는 불활성 가스를 공급하는 가스분사라인이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.And a gas injection line for supplying nitrogen gas or an inert gas into the space between the substrate support and the insulation plate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 공정 진행 중 상기 기판 지지부에 놓여진 반도체 기판과 상기 절연판 사이의 거리는 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.The semiconductor substrate edge etching apparatus, characterized in that the distance between the semiconductor substrate placed on the substrate support and the insulating plate during the process is 1mm to 5mm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판의 하부면 가장자리가 상기 기판 지지부에 접촉되지 않도록 상기 기판 지지부의 상부면은 상기 기판의 하부면보다 좁은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.The upper surface of the substrate support portion has a narrower area than the lower surface of the substrate so that the lower edge of the substrate does not contact the substrate support portion. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 지지부는 정전척인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가장자리 식각 장치.And the substrate support portion is an electrostatic chuck.
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