KR20080092766A - Substrate supporter and apparatus for plasma treatment having it - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 기판 지지대의 다른 실시예를 나타낸 도면, 2 is a view showing another embodiment of the substrate support of FIG.
도 3은 도 1의 기판 지지대와 이에 지지된 기판의 부분 사시도, 3 is a partial perspective view of the substrate support of FIG. 1 and the substrate supported thereon;
도 4a는 도 3의 변형예,4A is a variation of FIG. 3,
도 4b는 도 3의 다른 변형예, 4B is another modification of FIG. 3,
도 5a는 도 4a의 "A"부분을 나타낸 확대 도면,5A is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 4A;
도 5b는 도 5a의 다른 예를 나타낸 도면,5B is a view showing another example of FIG. 5A;
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 작동을 순차적으로 도시한 도면,6a to 6c are views sequentially showing the operation of the substrate support according to an embodiment of the present invention,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 작동을 나타낸 도면.7A-7D illustrate the operation of a plasma processing apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1... 플라즈마 처리 장치, 10... 챔버,1 ... plasma processing unit, 10 ... chamber,
20,80...기판 지지대, 21,81...암,20,80 ... substrate support, 21,81 ... arm,
30... 제1전극, 40... 제2전극,30 ... first electrode, 40 ... second electrode,
50... 기판, 51... 기판 전면,50 ... substrate, 51 ... substrate front,
52... 기판 배면.52 ... Back of substrate.
본 발명은 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판을 안정되게 지지하여 기판 배면에 형성된 각종 이물질을 제거하도록 하기 위한 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate support and a plasma processing apparatus having the same, and more particularly, a substrate for stably supporting a substrate such as a wafer on which a device having a predetermined thin film pattern is formed so as to remove various foreign substances formed on the back surface of the substrate. A support and a plasma processing apparatus having the same.
반도체 소자 및 평판 표시 장치는 기판 상에 다수의 박막 증착과 식각을 통해 형성된다. 즉, 기판의 소정 영역, 주로 중심부에 박막을 증착하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 기판 중심부의 박막의 일부를 제거하여 소정의 박막 패턴을 갖는 소자를 제조하게 된다.Semiconductor devices and flat panel display devices are formed by depositing and etching a plurality of thin films on a substrate. That is, a thin film is deposited on a predetermined region of the substrate, mainly a central portion, and a portion of the thin film of the central portion of the substrate is removed through an etching process using an etching mask to manufacture a device having a predetermined thin film pattern.
하지만, 박막의 증착 시에는 기판의 전면에 박막을 형성하고, 식각시에는 기판 중심부의 박막을 식각 타겟으로 하기 때문에 기판 가장자리에는 박막이 제거되지 않은 상태로 잔류하게 되고, 식각 공정 진행 시 기판 가장자리에 파티클이 퇴적되는 현상이 발생한다. 이와 더불어, 통상적으로 기판을 지지하는 기판 지지대에는 정전력 또는 진공력에 의해 기판을 안착시키기 때문에 상기 기판과 기판 지지대 사이의 계면은 소정 거리 이격되어 틈이 발생되고, 이에 의해 기판의 배면 전체에도 파티클 및 박막이 퇴적된다.However, when the thin film is deposited, a thin film is formed on the entire surface of the substrate, and during etching, the thin film at the center of the substrate is used as an etching target, and thus the thin film is not removed at the edge of the substrate. Particles are deposited. In addition, the substrate support for supporting the substrate is usually mounted on the substrate support by electrostatic or vacuum force, so that the interface between the substrate and the substrate support is spaced a predetermined distance apart, thereby generating particles on the entire back surface of the substrate. And a thin film is deposited.
따라서, 상기 기판에 존재하는 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하지 않은 상태에서 계속적인 공정이 진행될 경우 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생된다.Therefore, when the continuous process is performed without removing the particles and the deposited thin film present in the substrate, many problems, such as the substrate is bent or the alignment of the substrate becomes difficult.
통상적으로, 상기와 같은 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하기 위한 방법으로는 용제나 린스에 침적하여 표면의 파티클을 제거하는 습식 식각과, 플라즈마로 표면을 식각하여 제거하는 건식 세정이 알려져 있다.In general, methods for removing the particles and the deposited thin film are known as wet etching to remove particles on the surface by immersion in a solvent or rinse, and dry cleaning to remove the surface by etching with plasma.
습식 식각은 기판의 표면에 도포되는 파티클을 제거하는데 효과적으로 활용되고 있으나 공정 관리가 어려워 기판 배면만을 국부적으로 제거하기에는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 막대한 화공 약품 사용으로 인한 비용 증가 문제, 폐수 처리 문제 등의 환경 문제를 유발시키는 원인이 되고 장시간의 처리를 요하며 장비 크기가 대형화되어야 한다는 문제점이 있다. 반면, 건식 식각은 플라즈마를 이용하여 기판 및 배면의 박막 또는 파티클을 제거하는 방식으로 상술한 습식 식각의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.Wet etching is effectively used to remove particles applied to the surface of the substrate, but it is difficult to manage the process locally, which makes it difficult to remove only the back side of the substrate, as well as cost increase due to the use of enormous chemicals and wastewater treatment. There is a problem that causes environmental problems, requires a long time processing, and the size of the equipment should be large. On the other hand, dry etching has an advantage of solving the above-described problem of wet etching by removing a thin film or particles on the substrate and the back surface using plasma.
따라서, 최근에는 이러한 기판 배면을 식각하기 위한 건식 식각 장치의 개발이 활발히 수행중이다.Therefore, in recent years, the development of a dry etching apparatus for etching such a substrate back is actively being performed.
즉, 상기와 같은 플라즈마를 이용하여 기판의 배면을 식각하는 종래의 플라즈마 식각 장비에 관해서는 미합중국특허공보 제5213650호에 개시되어 있다.That is, a conventional plasma etching apparatus for etching the back surface of a substrate using the plasma as described above is disclosed in US Patent No. 5213650.
상기의 미합중국특허공보 제5213650호에서는 플레이트와 웨이퍼 전방 표면과의 공간을 형성하여 이 공간으로 반응 가스를 분사시키고, 웨이퍼 후방 표면 상에 플라즈마를 생성시켜 식각을 수행하도록 하는 진공챔버를 포함하는 장치가 개시되어 있다.In US Patent No. 5213650, an apparatus including a vacuum chamber for forming a space between a plate and a front surface of a wafer to inject a reaction gas into the space, and generating a plasma on the back surface of the wafer to perform etching. Is disclosed.
상기와 같은 구성에 있어서, 웨이퍼를 지지하기 위하여, 리프트 핀(lift pin) 방식으로 기판을 지지할 경우에 기판 배면의 공정 영역 상에 리프트 핀이 배치되어 공정 중에 전호방전이 발생할 소지가 있으며, 이로 인하여 공정 저해 또는 기판 손상이 야기될 수 있다.In the above configuration, in order to support the wafer, when the substrate is supported by the lift pin method, the lift pin is disposed on the process region on the back surface of the substrate, which may cause electric discharge during the process. This can lead to process inhibition or substrate damage.
더욱이, 상기와 같은 다수의 리프트 핀으로 기판을 지지할 경우에 기판의 지지부위, 즉 리프트 핀과 접촉된 기판의 배면은 식각이 이루어지지 않게 되고, 식각이 이루어지지 않은 채로 차후 공정으로 진행시 최종 제품의 불량을 야기하게 되거나 식각이 이루어지지 않은 부분을 별도로 식각하여야 된다는 단점이 있다.In addition, when supporting the substrate with a plurality of lift pins as described above, the supporting portion of the substrate, that is, the back surface of the substrate in contact with the lift pins is not etched, and when the process proceeds to a subsequent process without etching, There is a disadvantage that the parts that cause the defect of the product or not etched separately must be etched separately.
또한, 하부 핀으로만 웨이퍼를 지지하는 경우, 웨이퍼의 안정된 안착을 보장할 수 없으며, 진동 등이 발생될 시에는 웨이퍼가 핀 상에서 이탈될 여지가 있다.In addition, in the case of supporting the wafer with only the lower pin, it is not possible to guarantee stable seating of the wafer, and there is a possibility that the wafer is released on the pin when vibration or the like occurs.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 습식 식각에 비하여 소형의 장치를 사용하여 신속하게 식각을 수행하고 제조비용을 절감하면서 환경 유해성 폐기물이 발생되지 않도록 하는 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, a substrate support for performing a quick etching using a small device as compared to the wet etching and to reduce the production cost while reducing the manufacturing cost and having the same It is an object to provide a plasma processing apparatus.
또한, 본 발명은 종래의 건식 식각에 비하여 전호방전 발생 가능성을 저감시켜 공정 수율 및 제품 안정성을 상승시키며, 기판의 안정된 안착을 보장하도록 하는 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a substrate support and a plasma processing apparatus having the same to increase the process yield and product stability by reducing the possibility of electrical discharge discharge compared to the conventional dry etching, to ensure a stable seating of the substrate do.
본 발명에 따른 기판 지지대는, 기판을 안착시키도록 구성되는 적어도 하나 이상의 암; 및 상기 암으로부터 상기 기판 안착 위치 방향으로 연장형성되는 지지부;를 포함한다.A substrate support according to the present invention comprises at least one arm configured to seat a substrate; And a support extending from the arm toward the substrate seating position.
여기서, 상기 암은 적어도 3 개 이상이 구비되고, 상기 기판의 중심을 기준으로 상호 간에 등각으로 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the arm is provided with at least three or more, characterized in that formed at right angles to each other based on the center of the substrate.
또한, 상기 지지부는 상기 암을 상호 연결하는 지지링으로 형성되며, 상기 지지링은 개곡선을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 지지링의 상기 개곡선의 개구 상에 배치가능한 보조링 및 상기 보조링과 연결되는 보조 암이 구비될 수 있드며, 상기 보조 암은 상기 암과 동일한 방향 또는 상이한 방향으로 형성될 수 있고, 상기 암과 개별적으로 구동될 수 있다.In addition, the support portion is formed of a support ring for interconnecting the arm, the support ring may be formed to form an open curve. In this case, an auxiliary ring disposed on the opening of the opening of the support ring and an auxiliary arm connected to the auxiliary ring may be provided, and the auxiliary arm may be formed in the same direction or in a different direction as the arm. It can be driven separately from the arm.
더욱이, 상기 지지링은 상기 기판 안착 방향으로 연장형성되는 다수의 지지핀을 가지며, 상기 지지링은 상기 기판 방향으로 경사가 형성된 단차를 가지고, 상기 지지핀은 상기 단차의 하부에 형성되고, 상기 지지핀은 상기 경사가 형성된 단차의 종단부에서부터 1 내지 3 ㎜의 길이로 연장형성될 수 있다.Further, the support ring has a plurality of support pins extending in the substrate mounting direction, the support ring has a stepped inclined toward the substrate, the support pin is formed below the step, the support The pin may extend from 1 to 3 mm in length from the end of the inclined step.
이때, 상기 지지링의 상부는 상기 기판 안착 위치의 상기 기판 상부의 높이보다 높을 수 있고, 상기 지지핀 상에는 상기 지지핀의 연장방향과 직교하며 상기 기판의 배면을 향하는 돌출부가 0.5 내지 1 ㎜의 높이로 구비될 수 있다.In this case, an upper portion of the support ring may be higher than a height of the upper portion of the substrate at the substrate seating position, and a protrusion of 0.5 to 1 mm orthogonal to an extension direction of the support pin on the support pin and toward the rear surface of the substrate is provided. It may be provided as.
바람직하게는, 상기 돌출부는 상기 기판의 배면과 접촉하는 부분이 첨예하게 형성된다.Preferably, the protrusion is sharply formed in contact with the back surface of the substrate.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 제1가스가 분사되는 제1전극; 상기 제1전극과 상호 이격되어 기판을 지지하는 본 발명에 따른 기판 지지대; 및 상기 기판 지지대와 이격배치되며, 전원이 인가되고 제2가스가 분사되어 상기 기판 지지대에 지지된 상기 기판과의 사이에 플라즈마를 형성시키는 제2전극;을 포함한다.Plasma processing apparatus according to the present invention, the first electrode is a first gas is injected; A substrate support according to the present invention for supporting a substrate spaced apart from the first electrode; And a second electrode spaced apart from the substrate support, to which a power is applied and a second gas is injected to form a plasma between the substrate supported on the substrate support.
여기서, 상기 기판 지지대에는 상기 제1전극과의 이격거리를 조절할 수 있도록 구동수단이 더 구비될 수 있고, 상기 기판 지지대의 상기 암은 상기 제1전극에서부터 연장형성되거나, 상기 제2전극에서부터 연장형성될 수 있다.Here, the substrate support may be further provided with a driving means to adjust the separation distance with the first electrode, the arm of the substrate support is formed extending from the first electrode or extending from the second electrode Can be.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, a substrate support according to an embodiment of the present invention and a plasma processing apparatus having the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 제1가스가 분사되는 제1전극(30)과, 제1전극(30)과 상호 이격 조정가능하며, 기판(50)을 지지하는 기판 지지대(20) 및 기판 지지대(20)와 이격 배치되며, 전원(70)이 인가되고 제2가스가 분사되어 기판 지지대(20)에 의해 지지된 기판(50)과의 사이에 플 라즈마를 형성시키는 제2전극(40)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
본 발명의 실시예에서 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판(50)의 배면 상에 퇴적된 박막 및 파티클을 식각하는 식각 장치이다.In the embodiment of the present invention, the
플라즈마 처리 장치(1)는 게이트 밸브 등과 같은 개폐수단(11)을 통하여 개폐가능하도록 형성된 챔버(10)와 이 챔버(10)와 연통된 통상의 진공 배기계(60)를 포함한다.The
챔버(10)는 적어도 하나 이상의 개폐수단(11)을 통하여 외부와 연결되며 클러스터 시스템 또는 인라인 시스템과 같은 다수의 챔버로 구성되는 시스템에 적용되는 챔버(10)일 수도 있다. 또한, 챔버(10)는 접지 연결되어 챔버(10)를 통하여 전류가 흐르지 않도록 구성된다.The
챔버(10) 내부의 상부에는 제1전극(30)이 배치되며 이 제1전극(30)은 접지 연결될 수 있다. 또한, 제1전극(30)에는 비반응성 가스가 분사되는 분사공(33)이 형성되어 있으며, 분사공(33)은 챔버(10) 외부로부터 비반응성 가스가 공급되도록 공급공(31)과 연통구성된다.The
바람직하게는, 제1전극(30)에는 하나의 공급공(31)을 통하여 챔버(10) 외부로부터 공급된 비반응성 가스가 가능한한 제1전극(30)의 비반응성 가스가 분사되는 면의 전면적에 걸쳐 균일하게 분사되도록 다수의 분사공(33)이 형성되며, 다수의 분사공(33)은 제1전극(30)의 내부에서 그와 연통된 공급공(31)으로부터 다수 개가 분기된다.Preferably, the entire surface of the surface on which the non-reactive gas of the
만약, 하나의 공급공(31)에서 분사공(33)이 근거리 및 원거리로 각각 형성된 경우, 원거리에 형성된 분사공(33)의 지름은 근거리에 형성된 분사공(33)의 지름보다 크게 형성되어, 비반응성 가스 분사시 가스 이동 경로 증가에 따른 압력 강하를 보상할 수 있도록 할 수 있다.If the
또한, 제1전극(30)의 내부에는 챔버(10) 외부에 구성된 냉각수 순환수단(37)과 연결된 냉각 유로(38)가 구비된다.In addition, a
제1전극(30)의 공급공(31)을 통하여 공급되는 가스는 수소, 질소 또는 불활성 가스일 수 있으며, 이외의 비반응성 가스, 즉 기판 전면(51)과 반응하지 아니하는 가스일 수도 있다.The gas supplied through the
여기서, 기판 전면(51)은 웨이퍼와 같은 기판(50) 상의 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 면일 수 있고, 이외의 기판(50)의 식각이 요구되지 아니하는 면일 수도 있다.Here, the
기판(50)은 제1전극(30)의 분사공(33)이 형성된 면으로부터 소정 간격 이격되어 그 전면(51)이 분사공(33)과 대향되도록 배치되며, 기판 지지대(20)에 의하여 지지된다. The
기판 지지대(20)는 챔버(10) 상부로부터 연장된 암(21)이 기판(50)을 지지하도록 구성되며, 암(21)은 챔버(10) 외부의 기판 지지대(20)에 구성된 구동수단(미도시)에 의하여 신축가능하도록 구성된다.The
구동수단에 의해 신축가능하도록 하는 기판 지지대(20)의 구성으로 인한 진공 기밀을 유지하기 위하여, 챔버(1) 외부에 노출된 기판 지지대(20)가 구동수단과 연결되는 부위는 신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.In order to maintain the vacuum tightness due to the configuration of the
기판 지지대(20)의 암(21)은 기판(50)의 외연부만을 지지하는 것이 바람직하며, 기판 배면(52)의 외연부의 일부만을 하부에서 지지하여 가능한한 기판 배면(52)의 노출면적을 최대화한다.The
암(21)은 구동수단과 연결되어 승하강 운동, 즉 제1전극(30)에 대하여 근접 또는 원접 이동가능하여, 이에 지지된 기판(50) 또한 제1전극(30)에 대하여 근접 또는 원접 배치되도록 한다.The
여기서, 기판 배면(52)은 웨이퍼와 같은 기판(50) 상의 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 면에 대한 타면일 수 있고, 이외의 기판(50)의 식각이 요구되는 면일 수도 있다.Here, the substrate back
암(21)의 승하강 운동에 의하여 기판(50)의 전면(51)은 제1전극(30)의 비반응성 가스가 분사되는 면에 대하여 가변가능한 소정의 간극(d)을 유지하게 된다.By the lifting and lowering motion of the
또한, 기판 지지대(20)는 플라즈마 처리 장치(1)에서 전기적으로 부유(floating)되어 여타의 구성물에 대해서 전기적으로 비간섭되도록 구성되는 것이 바람직하며, 암(21)을 포함하는 기판 지지대(20)는 Al2O3와 같은 절연 물질로 구성되어 외부 전격(electric shock)에 의한 기판 지지대(20)의 손상을 방지한다.In addition, the
기판 지지대(20)의 하부에는 기판 지지대(20)와 소정 간격(D) 이격되어 제2전극(40)이 배치된다.The
이 제2전극(40)은 전원(70)이 인가되도록 구성되며, 이를 통하여 반응성 가 스가 분사되도록 분사공(42)을 가진다.The
분사공(42)은, 제1전극(30)에서의 그것과 유사하게, 챔버(1) 외부로부터 그와 연통된 공급공(41)을 통하여 반응성 가스 공급수단(44)으로부터 반응성 가스가 공급되어 챔버(1) 내부로 반응성 가스를 분사하도록 구성되며, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(50)의 배면(52) 전면적에 걸쳐 균일한 반응성 가스가 분사되도록 기판 배면(52) 방향을 향하여 다수 개가 형성된다.Similar to that in the
제2전극(40)에서의 분사공(42)에서도 공급공(41)이 형성된 부분에 대하여 원거리에 형성된 분사공(42)의 지름이 근거리에 형성된 분사공(42)의 지름보다 크게 형성되어, 반응성 가스 분사시 가스 이동 경로 증가에 따른 압력 강하를 보상할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In the
이와 같은 구성 이외에도, 제1전극(30) 또는 제2전극(40)에서의 가스 분사 구조는 필요에 의하여 다양하게 가변가능하다.In addition to such a configuration, the gas injection structure in the
한편, 제2전극(40)의 외주에는 제2전극(40) 상에 생성되는 플라즈마를 집중시키기 위한 절연링(43)이 구비된다. 이 절연링(43)은 Al2O3와 같은 절연 물질로 구성될 수 있다.On the other hand, the outer ring of the
제2전극(40)의 분사공(42)을 통하여 분사되는 반응성 가스는 CF4, CHF4, SF6, C2F6 및 C4F8와 같은 불소계 또는 산소계 가스를 포함할 수 있으며, 이외의 기판 배면(52)에 퇴적된 박막이나 파티클 등을 화학적으로 식각시킬 수 있는 이외의 원소를 포함하는 가스일 수도 있다.The reactive gas injected through the
제2전극(40)은 챔버(1) 외부에 별도로 구성된 구동수단(49)에 의하여, 기판 지지대(20)의 그것과 유사하게, 승하강 운동 가능하도록 구성되어 기판 지지대(20)에 지지된 기판(50)의 배면(52)으로부터 제2전극(40)까지의 간격(D)이 가변가능하도록 구성된다.The
구동수단(49)에 의해 승하강 운동 가능한 제2전극(40)의 구성으로 인한 진공 기밀을 유지하도록 하기 위하여, 챔버(1) 외부에 노출된 제2전극(40)이 구동수단(49)과 연결되는 부위는 신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.In order to maintain the vacuum tightness due to the configuration of the
또한, 제2전극(40)의 내부에는 챔버(10) 외부에 구성된 냉각수 순환수단(47)과 연결된 냉각 유로(48)가 구비된다. 이때의 냉각수 순환수단(47)은 제1전극(30)에 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환수단(37)과 동일한 부재로서 구성되어도 무방하다.In addition, a
제2전극(40)에 연결된 전원(70)은 13.56 ㎒의 정수배의 주파수를 가지는 고주파 전력일 수 있으며, 목적하는 공정 또는 장치 등에 따라 여타의 전원이 사용될 수도 있다. 이때, 제2전극(40)과 연결된 고주파 전원(70)의 구성은 정합기를 포함한다.The
접지된 제1전극(30)과 고주파 전원(70)이 연결된 제2전극(40)의 구성으로 인하여, 제1전극(30)은 애노드의 역할을 제2전극(40)은 캐소드의 역할을 하게 되며 애노드 및 캐소드 사이의 가스에 13.56 ㎒ 또는 13.56 ㎒의 정수배의 교번진동을 부여하여 플라즈마 발생 효율을 향상시킨다.Due to the configuration of the
도 2는 도 1의 기판 지지대의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing another embodiment of the substrate support of FIG.
도 1에서의 기판 지지대(20)가 챔버(10) 상부, 즉 제1전극(30) 측에서 기판(50)을 현수하는 형태로 지지하였던 것과는 달리, 도 2에서는 기판 지지대(80)가 챔버(10) 하부에 구비되어 기판(50)을 지지한다. Unlike the
도 2에서의 기판 지지대(80) 역시 구동수단(미도시)을 구비하며, 이 구동수단으로 승하강 가능한 암(81)으로 기판(50)을 접촉 지지한다. 구동수단을 통한 암(81)의 승하강 운동에 의하여 기판(50)의 전면(51)은 제1전극(30)의 비반응성 가스가 분사되는 면에 대하여 가변가능한 소정의 간극(d)을 유지하게 된다.The
도 2에서와 같은 기판 지지대(80)의 경우, 도 1에서와 같은 기판 지지대(20)의 경우 또한 마찬가지로, 암(81)이 기판(50)의 외연부를 지지하여 기판 배면(52)의 노출 면적을 최대화시키도록 구성되는 것이 바람직하며, 동일한 취지의 타 형상 또한 가능하다.In the case of the
기판 지지대(80)의 구동수단에 의해 승하강 운동 가능하도록 하는 구성으로 인한 진공 기밀을 유지하기 위하여, 챔버(1) 외부에 노출된 기판 지지대(80) 부분이 신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.In order to maintain the vacuum tightness due to the configuration of allowing the lifting and lowering movement by the driving means of the
도 3은 도 1의 기판 지지대와 이에 지지된 기판의 부분 사시도이다.3 is a partial perspective view of the substrate support of FIG. 1 and the substrate supported thereon.
기판 지지대(20)의 암(21)은 그것을 신축운동시키는 구동수단(미도시)과 연결되며, 암(21)은 연직 하부 방향으로 연장된다.The
암(21)의 하단은 암(21)의 연장 방향인 연직 하부 방향과 직교를 이루는 방향으로 지지부가 형성되며, 이 지지부의 일 예로서의 지지부재(21a)는 기판(50)을 지지하도록 각각의 암(21)이 이루는 내부 방향을 향하여 연장형성된다.The lower end of the
본 명세서에서, 지지부라 함은 기판 지지대(20)의 구성요소로서 포함되며, 기판(50)과 직접 접촉하면서 지지하는 부재를 통칭한다. In the present specification, the support is included as a component of the
하나의 암(21)에 대하여 하나의 지지부재(21a)가 형성되어 기판(50)을 지지할 시에 기판(50)의 노출면적이 최대화되지만, 하나의 암(21)에 대하여 둘 이상의 지지부재(21a)가 형성될 수도 있다. Although one
이때, 지지부재(21a)는 기판(50)의 외연부의 일부만을 지지하게 되고, 각각의 지지부재(21a)가 상호 수평을 유지하여 기판(50)의 수평이 유지되는 것이 바람직하다.In this case, the
바람직하게는, 지지부재(21a)를 가지는 암(21)은 적어도 3 개 이상이 구성되어 기판(50)을 지지하며, 더 바람직하게는, 각각 기판(50)의 중심을 기준으로 등각을 이루어 배치된다.Preferably, at least three
기판(50)의 외연부 배면 일부를 지지하는 지지부재(21a)로 인하여 종래의 리프트 핀으로 기판(50)을 지지하였던 것과는 달리, 기판(50)을 플라즈마 식각 영역에 더 노출시킬 수 있으며, 플라즈마 반응이 가장 활발한 기판(50) 중심부에서 이격된 기판(50) 외연부를 지지함으로써 공정 중 발생되는 전호방전 현상을 방지할 수 있고, 기판(50)의 안착 영역에 대하여 외부에 암(21)이 배치되어 기판(50)이 공정 영역에서 이탈되지 않는 안정된 안착을 보장할 수 있다.Due to the
도 4a는 도 3의 변형예이고, 도 4b는 도 3의 다른 변형예이다.4A is a modification of FIG. 3, and FIG. 4B is another modification of FIG. 3.
도 4a에서는 각각의 암(21)이 연결되어 지지링(22)을 형성하고, 지지링(22)에는 지지핀(23)이 기판(50) 안착 방향으로 형성되어 있다.In FIG. 4A, each
지지링(22)은 기판(50) 안착 영역에 대하여 개곡선으로 형성되고, 지지링(22)의 공(空)구간에는 보조암(21') 및 이에 형성된 보조링(22')이 배치된다. 이 보조링(22')에도 또한 지지핀(23')이 형성될 수 있다. 물론, 보조링(22')에서 지지핀(23')의 구성은 생략 가능할 수 있다.The
개곡선으로 형성된 지지링(22)의 공구간은 기판(50)이 기판 지지대(20) 상에 안착 및 탈착될 시에 로봇 암 등의 기판(50) 반송수단(미도시)과의 간섭을 회피하기 위한 것으로서, 공정 시에는 기판(50)이 안착된 후에 보조암(21')이 이동하여 보조링(22')과 지지링(22)이 거의 폐곡선을 이루도록 작동한다.The tool gap of the
지지링(22)의 구성은, 도 3의 구성과 견주어 보자면, 식각 공정 중 플라즈마 발생 시에 기판(50) 인근에 형성되는 플라즈마 균일도를 향상시키기 위한 것이며, 지지링(22)의 공구간에 위치되는 보조링(22') 또한 플라즈마 균일도를 향상시키기 위한 것이다.The configuration of the
또한, 지지링(22)은 기판(50)이 기판 지지대(20) 상에 안착될 시에 기판(50) 안착 위치를 확보하여 기판(50)이 안정되게 안착되도록 하기 위한 구성이며, 각각의 암(21)이 지지링(22)을 통하여 연결되므로, 기판(50)이 안착될 시에 수평이 보장될 수 있다.In addition, the
이에 따라 지지링(22) 및 보조링(22')이 기판(50)에 대하여 그 외각 방향으로 환포하는 형태를 이루므로 기판(50) 배면 상에 형성되는 플라즈마의 균일도를 유지할 수 있다.Accordingly, since the
보조링(22')이 형성된 보조암(21')은, 도 4b에서와 같이, 다른 암(21) 들과 는 반대의 방향으로 형성될 수도 있으며, 이외의 구동가능한 방향 또한 가능하다. The auxiliary arm 21 'on which the auxiliary ring 22' is formed may be formed in a direction opposite to the
물론, 어느 경우에나 보조암(21')은 암(21)과는 개별적으로 작동하는 것이 바람직하다.Of course, in either case, the secondary arm 21 'preferably operates separately from the
도 3에서와 마찬가지로, 도 4a 및 도 4b의 구성에서도 기판(50)의 외연 일부만이 접촉 지지되어 있어, 플라즈마 발생 영역에서 최대한 이탈되어 기판(50)과 암(21)이 접촉되므로 전호 방전 발생을 최대한 억제할 수 있다.As in Fig. 3, in the configurations of Figs. 4A and 4B, only a part of the outer edge of the
보조암(21')은 클러스터 시스템과 같은 배치형 반응기에 있어서 웨이퍼 등과 같은 기판(50)을 기판 지지대(20) 상에 안착시킬 시에, 로봇 암에 의해 반송되는 웨이퍼 기판(50)을 기판 지지대(20) 상에 안착시킨 뒤 상기 로봇 암을 퇴거시키는 일련의 운동에서 상기 로봇 암과 기판 지지대(20)와의 상호 간섭을 회피하기 위하여 구성된다.The
다시 말하면, 개곡선으로 형성된 지지링(22)의 공구간 방향으로 로봇 암에 의하여 기판(50)이 반송되고, 기판 지지대(20) 상에 기판(50)이 안착된 뒤 로봇 암이 퇴거된 후 보조암(21')이 구동수단을 통하여 지지링(22)의 공구간 상에 배치되면서 지지링(22) 및 보조링(22')이 함께 폐곡선을 이루도록 한다.In other words, after the
이 보조링(22')은 지지링(22)이 가지는 곡률과 동일한 곡률을 가지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 지지링(22)과 보조링(22')은 동심 곡률을 가진다. 그러나, 이는 기판(50)이 대략 원형인 웨이퍼일 경우에 적합하며, 기판(50)의 모양에 따라 이외의 형상 또한 가능할 것이다.The auxiliary ring 22 'preferably has the same curvature as the curvature of the
보조링(22')은 지지링(22)에 접촉되어 통상의 결합 방법, 예를 들자면 요철 결합, 자력 결합 또는 암수 결합 등으로 결합을 이룰 수도 있다.The auxiliary ring 22 'may be in contact with the
이 보조링(22')의 배치로 인하여, 기판(50)은 더욱 안정되게 안착될 수 있으며, 진동 등이 발생하더라도 기판 지지대(20)로부터의 기판(50) 이탈 등을 방지할 수 있다.Due to the arrangement of the
지지링(22)이나 보조링(22') 등 기판 지지대(20)의 부속 구성은 금속 또는 세라믹 등의 견고한 고체로 구성될 수 있다.An accessory configuration of the
물론, 보조링(22')의 구성은 사용되는 기판(50)이나 장치(1) 또는 요구되는 공정 등에 의하여 그 구성이 생략될 수도 있다.Of course, the configuration of the auxiliary ring 22 'may be omitted due to the
도 5a는 도 4a의 "A"부분을 나타낸 확대 도면이다.FIG. 5A is an enlarged view of portion “A” of FIG. 4A.
암(21)의 지지링(22)에는 지지핀(23)이 형성되어 있으며, 이 지지핀(23)은 기판(50)을, 더 상세하게는 기판 배면(52)의 외연 일부를 접촉 지지한다.A
이 경우, 지지핀(23)은 적어도 기판(50)의 3 지점 이상을 지지하도록 형성되고, 이를 위하여 암(21) 또한 3 개 이상 구비된다. 이때, 3 개 이상 구비되는 암(21)은 기판(50)의 중심을 기준으로 상호 등각을 이루는 것이 바람직하다.In this case, the support pins 23 are formed to support at least three points of the
도 5b는 도 5a의 다른 예를 나타낸 도면이다.5B is a diagram illustrating another example of FIG. 5A.
도 5b에서와 같이, 기판 지지대(20)의 암(21)은 경사(22a)가 형성된 소정의 단차를 가지는 지지링(22)을 포함하고 이 지지링(22)에는 지지핀(23)이 연장형성되며, 지지핀(23)은 기판(50) 하부, 즉 기판 배면(52)을 향하여 형성된 돌출부(24)를 가진다. 돌출부(24)는 기판 배면(52)과 직접 접촉되며 가능한한 첨예하게 구성되어 기판 배면(52)과의 접촉면적을 최소화하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 5B, the
기판 지지대(20)의 지지핀(23)은 적어도 기판(50)의 3 지점 이상을 지지하도록 형성되고, 하나의 지지핀(23)에 하나 이상의 돌출부(24)를 구비하며, 기판 배면(52)과 제2전극(40; 도 2)과의 사이를 비간섭하도록, 즉 기판 배면(52)이 제2전극(40)을 향하여 최대한 노출되도록 형성된다.The support pins 23 of the
하나의 돌출부(24)를 구비하는 지지핀(23)은 기판 배면(52)이 제2전극(40)과 최대한 노출되도록 하기 위하여 최소 개수로 형성되는 것이 바람직하며, 2 지점 또는 3 지점을 지지하도록 형성될 수 있으나, 2 지점을 지지할 시에 기판(50)의 수평 지지를 유지하기가 어려우므로, 더 바람직하게는 3 지점 이상을 지지하도록 형성된다.The support pins 23 having one
이때, 돌출부(24)를 구비한 지지핀(23)이 기판(50)을 지지하는 지점들은 각각 등각을 이루는 것이 바람직할 것이다.At this time, it is preferable that the points at which the support pins 23 having the
지지링(22)에서부터 연장형성되는 지지핀(23) 및 지지핀(23)에 구비되는 돌출부(24)는 지지링(22) 상부의 기판(50)측, 즉 경사(22a)가 시작되는 지점과 기판(50) 외주 간의 간격(a), 지지핀(23)과 기판 배면(52)과의 간격(b) 및 지지링(22) 상부에서부터 기판 전면(51)까지의 수직 높이(c)를 가진다. 도 5a의 구성을 도 5b에서의 구성과 비교하면, 도 5a에서는 돌출부(24)의 구성으로 인하여 지지핀(23)과 기판 배면(52)과의 간격(b)은 0 이다.The
지지링(22)은 상부에서부터 지지핀(23) 기단부에 이르기까지 소정 각도의 경사(22a)를 이루어 형성되어, 지지링(22)과 기판(50) 외주 간의 간격(a)을 이루어 기판 전면(51)을 향하여 분사되는 제1가스의 유동을 기판 배면(52) 방향으로까지 안내한다.The
지지링(22)과 기판(50) 외주 간의 간격(a)은, 과다하게 협소할 경우 가스 유동이 원활히 이루어지지 않으며, 기판 지지대(20) 상에 기판(50)을 안착할 시에 기판 지지대(20)와 기판(50) 간의 물리적 간섭이 야기될 수 있으므로, 3 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.The gap a between the
지지핀(23)은 지지링(22)으로부터 기판(50)을 향하여 연장형성되며, 지지링(22)과 일체형으로 구성된다. The
지지핀(23)은 지지링(22)의 경사(22a) 하단에서부터 대략 1 ㎜ 정도의 길이로 연장형성되는 것이 바람직하다. 지지핀(23)의 길이가 너무 짧을 경우, 기판(50)의 안정적인 지지에 무리가 따르며, 지지핀(23)의 길이가 너무 길게 구성되면 기판 배면(52)과 제2전극(40) 사이를 과다하게 간섭하게 되고 장비 및 이 장비로 구현되는 공정의 효율이 저하될 수 있으므로, 지지핀(23)의 길이는 1 내지 3 ㎜인 것이 적합하다.The
지지핀(23)과 기판 배면(52)과의 간격(b)은 지지핀(23)의 일단에 제1전극(30)을 향하도록, 즉 상방을 향하도록 구비되는 돌출부(24)에 의하여 규정되어질 수 있다. 또한, 사용되는 기판(50)이 웨이퍼 등과 같이 그 두께가 일정할 경우, 지지링(22) 상부에서부터 기판 전면(51)까지의 수직 높이(c) 또한 돌출부(24)의 크기에 종속될 수 있다.The distance b between the
돌출부(24)는 지지핀(23)에서부터 기판 배면(52)을 지지하도록 형성되며, 기판 배면(52)의 노출 정도를 극대화하도록 가능한한 첨예하게 형성된다. 돌출부(82) 는 암(81)으로부터 0.5 내지 1 ㎜의 높이를 가지도록 형성되며, 이 돌출부(24)의 높이로 인하여 지지핀(23)과 기판 배면(52)과의 간격(b) 또한 0.5 내지 1 ㎜로 형성된다.The
돌출부(24)가 0.5 ㎜ 미만일 경우에는 기판(50)과 지지핀(23)과의 협소한 간격(b)으로 인하여 가스 유동, 특히 제2가스의 유동이 저해될 수 있으며, 1 ㎜를 초과할 시에는 첨예한 돌출부(24)의 구성으로 인하여 돌출부(24)가 손상될 소지가 있다.In the case where the
지지링(22) 상부에서부터 기판 전면(51)까지의 수직 높이(c)는 돌출부(24)의 높이와 기판(50)의 두께에 종속될 수 있는 값으로서, 특별히 한정되지는 않으나 수직 높이(c)가 0, 즉 지지링(22) 상부와 기판 전면(51)이 같은 높이를 가지거나, 또는 음의 값, 즉 기판 전면(51)이 지지링(22) 상부보다 낮은 고도에 위치하는 것이 바람직하다.The vertical height c from the upper side of the
기판 전면(51)이 지지링(22) 상부보다 높은 고도에 위치되면, 외부에서 진동 등이 인가될 경우 기판(50)이 기판 지지대(20)의 안착 위치로부터 이탈될 확률이 높으며, 가스 유동에도 바람직한 구조라 할 수 없다. 그러므로, 기판 전면(51)은 지지링(22) 상부와 같거나 더 낮은 고도에 위치하는 것이 바람직하다.When the
이와 같이 공정 영역의 중심에서 벗어난 위치에서 기판(50)과의 접촉을 최소화하여 지지하는 기판 지지대(20)의 구조로 인하여 공정 중에 발생되는 전호방전과 같은 현상을 억제하여 공정 안정을 도모하고 기판 손상을 미연에 방지할 수 있다.As such, the structure of the
이와 같은 기판 지지대(20)의 구조가 도 2에서의 기판 지지대(80) 또는 도 3 에서의 기판 지지대(20)에 또한 적용될 수 있음은 물론이다.Such a structure of the
또한, 도 4a 및 도 4b에서의 보조링(22')은 도 5a 또는 도 5b에서와 같은 구조를 가지는 지지핀(23) 또는 돌출부(24)의 구성을 가질 수도 있다.In addition, the
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 작동을 순차적으로 도시한 도면이다. 본 실시예에서의 기판 지지대는 도 4b에서와 같은 구조를 가지는 기판 지지대(20)이나, 도 4a에서와 같은 구조를 가지는 기판 지지대(80)나 이외의 구조를 가지는 기판 지지대에서의 작동 또한 동일할 수 있다.6A through 6C are views sequentially showing operations of the substrate support according to the embodiment of the present invention. The substrate support in this embodiment may be the same as the operation of the
도 6a를 참조하면, 기판 지지대(20)는 기 설정된 위치로 암(21)이 이동하여, 고정되어 있다.Referring to FIG. 6A, the
이후, 도 6b와 같이, 기판 지지대(20) 상에 별도의 운송수단(미도시)을 통하여 기판(50)이 이송되고, 기판(50)은 지지핀(23) 상에 안착된다. 이때의 지지핀(23)은 도 5a와 같은 구조를 가지는 지지핀(23)일 수 있으며, 도 5b와 같은 돌출부(24)를 가지는 지지핀(23)일 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 6B, the
이때, 기판(50)의 이송은 운송수단과 기판 지지대(20)와의 간섭을 회피하기 위하여 기판 지지대(20)의 공구간에서 화살표 방향으로 수행되며, 운송수단은 기판(50)이 안착된 뒤 화살표 반대 방향으로 퇴거된다.At this time, the transfer of the
운송수단이 기판 지지대(20)에서 퇴거된 뒤, 도 6c에서와 같이, 보조암(21')이 기판 지지대(20) 하부에서부터 지지링(22)이 이루는 공구간에까지 상승 이동하여 지지링(22)과 보조링(22')이 거의 폐구간을 이루도록 한다. 이때, 지지핀(23, 23')은 공히 수평을 이루는 것이 바람직하다.After the vehicle is evicted from the
이와 같은 기판 지지대(20)의 작동을 통하여 기판(50)은 기판 지지대(20) 상에 안착된다. Through the operation of the
이하에서는 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 상기와 같이 작동되는 기판 지지대(20)가 구비된 플라즈마 처리 장치(1)의 작동을 설명한다. 단, 도 7a 내지 도 7d에서는 도 2에서와 같은 기판 지지대(80)를 예로 들어 설명될 것이나, 본 명세서 상에 실시예로서 제시된 이외의 기판 지지대에서의 작동 또한 유사할 것이다.Hereinafter, the operation of the
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 작동을 순차적으로 도시한 도면이며, 특히 도 7d에서는 기판 처리 시의 가스 유동 경로를 화살표로 도시하였다.7A to 7D are diagrams sequentially illustrating the operation of the plasma processing apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention. In particular, FIG. 7D illustrates a gas flow path during substrate processing as arrows.
본 발명의 실시예에서 플라즈마 처리 장치(1)의 작동은 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판(50)의 배면 상에 퇴적된 박막 및 파티클을 식각하는 식각 방법이다.Operation of the
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 작동은, 기판(50)을 플라즈마 처리 장치(1) 내의 제1전극(30) 및 제2전극(40) 사이의 기판 지지대(80) 상에 안착시키는 기판 안착 단계와, 안착된 기판(50)을 고정시키는 기판 고정 단계와, 고정된 기판(50)의 제1면(51) 상에 제1가스를 분사시키고, 제2면(52) 상에 제2가스를 분사시키는 가스 분사 단계 및 분사된 제2가스에 전원(70)을 인가하여 플라즈마를 형성시켜 기판(50)의 제2면(52)을 처리하는 기판 처리 단계를 포함한다.The operation of the
도 7a에서와 같이, 기판(50)은 챔버(1)에 별도로 구비된 인입구를 통하여 이송수단(미도시)에 의하여 인입되며, 기판 지지대(80) 상에 안착된다. 기판 지지 대(80) 상에 지지된 기판(50)은 그 전면(51)이 제1전극(30)의 분사공(33)을 향하고, 배면(52)이 제2전극의 분사공(42)을 향하도록 배치된다.As shown in FIG. 7A, the
이때, 기판 지지대(80)는 도 1을 참조하여 설명된 기판 지지대(20)일 수 있다.In this case, the
어느 경우에나, 기판 지지대(80)는 제1전극(30)에 대하여 간극(d')을 이루어 후퇴된 위치에 있으며, 제2전극(40) 또한 제1전극(30)에 대하여 간격(D")를 이루어 후퇴된 위치에 있다. In any case, the
이후, 도 6a 내지 도 6c에서 설명된 바와 같이, 기판 지지대(80)에 기판(50)을 안착시킨다.Subsequently, as illustrated in FIGS. 6A to 6C, the
도 7b에서와 같이, 개폐수단(11)을 통하여 챔버(1)가 밀폐되고 진공이 형성되면 기판 지지대(80)는 구동수단(미도시)에 의하여 상승이동하여 기판 전면(51)과 제1전극(30)이 간극(d)을 이루도록 한다(d<d'). 기판 지지대(80)가 상승하여 제1전극(30)과 기판 전면(51)과의 간극(d)이 감소됨에 따라 제2전극(40)과 기판 배면(52)과의 간격(D") 또한 간격(D')으로 넓어지게 된다.As shown in FIG. 7B, when the
이후, 도 7c에서와 같이, 제2전극(40)도 구동수단(49)에 의하여 상승이동되어 기판 배면(52)과 제2전극(40)이 간격(D)을 이루도록 한다(D<D').Thereafter, as shown in FIG. 7C, the
제1전극(30)과 기판(50)과의 간극(d) 또는 기판(50)과 제2전극(40)과의 간격(D)은 본 발명의 실시예에서 설명된 바와 같이 기판 지지대(80) 및 제2전극(40)의 승하강 운동만으로 달성되지 아니하고, 제1전극(30), 기판 지지대(80) 및 제2전극(40) 중 적어도 2 개의 부재의 구동을 통하여 달성시킬 수도 있으며, 이를 위하 여 각 부재에 별도의 구동수단이 구비될 수 있다.The gap d between the
또한, 제2전극(40)과 기판 배면(52)과의 간격(D)은 반드시 가변될 필요는 없고 간격(D) 내에서 플라즈마를 생성시킬 수 있을 정도이면 어느 간격(D, D', D")이나 가능할 수 있으며, 이에 따라 제2전극(40)을 이동하지 않고 기판 지지대(80)만 이동한 뒤 공정을 진행하는 것도 가능하다. In addition, the distance D between the
물론, 도면 상에 도시된 간격(D, D', D") 이외의 간격 또한 가능하며, 기판 지지대(80)와 제2전극(40) 간의 간격은 요구되는 공정, 챔버 또는 기판 크기에 따라 가변가능할 수 있고, 공정 수행 중에도 가변될 수 있음은 물론이다.Of course, gaps other than the gaps D, D ', and D "shown in the drawings are also possible, and the gap between the
이후, 도 7d에서와 같이, 제1전극(30)을 통하여 비반응성 가스가 먼저 유입된 뒤, 제2전극(40)을 통하여 반응성 가스가 유입되고 고주파 전원(70)을 통하여 전력이 인가되어 반응성 가스 플라즈마가 생성된다.Thereafter, as shown in FIG. 7D, non-reactive gas is first introduced through the
반응성 가스의 플라즈마는 플라즈마 생성영역에 형성되며 플라즈마 내의 라디칼은 기판 배면(52)에 퇴적된 박막 또는 파티클 등과 반응하여 이들을 기판 배면(52)으로부터 탈리시킴으로써 식각 공정이 수행된다. The reactive gas plasma is formed in the plasma generation region, and the radicals in the plasma react with the thin film or particles deposited on the substrate back 52 to detach them from the substrate back 52, thereby performing an etching process.
이때, 플라즈마는 기판 배면(52)과 제2전극(40)간의 간격(D)에 형성되며, 제1전극(30)과 기판 전면(51)과의 간극(d)에서는 비반응성 가스의 유입으로 인하여 비플라즈마 상태의 가스 유동만이 존재하게 된다.At this time, the plasma is formed in the gap D between the substrate back
이때, 간극(d)는 0.1 내지 0.7 ㎜인 것이 바람직하다. 간극(d)이 0.1 ㎜ 미만일 시에는 제1전극(30)과의 접촉가능성이 존재하며 보다 안정된 공정을 수행하기 위하여 0.1 ㎜ 이상의 간극(d)을 유지할 필요가 있다. 0.7 ㎜를 초과하는 간극(d) 에서는 상대적으로 비반응성 가스의 압력이 저하되어 간격(D)에서 형성된 라디칼이 간극(d)으로 유입되어 기판 전면(51)을 식각시킬 수가 있으므로, 간극(d)은 0.7 ㎜ 이하가 바람직하다. 또한, 0.7 ㎜를 초과하는 간극에서는 비반응성 가스의 플라즈마화가 진행될 수 있으며, 이로 인하여 기판 전면(51)이 식각될 수도 있으나, 0.7 ㎜ 이하의 간극(d)에서는 통상의 식각 공정에서의 공정 압력 및 공정 전압에 의하여 플라즈마가 생성되지 않는 영역을 유지할 수 있다.At this time, the gap d is preferably 0.1 to 0.7 mm. When the gap d is less than 0.1 mm, there is a possibility of contact with the
또한, 제1전극(30)으로부터 분사되는 비반응성 가스는 제2전극(40)에서 분사되는 반응성 가스보다 절연파괴전압이 더 크며, 제2전극(40)에 인가되는 전력에 의하여 플라즈마가 생성되지 않는 것이 바람직하다.In addition, the non-reactive gas injected from the
제2전극(40)에서 분사되는 반응성 가스는 CF4, CHF4, SF6, C2F6 및 C4F8와 같은 불소계 등의 반응성이 강한 7족 원소계열이나 산소가 포함된 가스를 사용할 수 있으며, 사용되는 기판 배면(52) 상에 퇴적된 박막이나 파티클 등의 종류에 따라서 이를 식각할 수 있는 여타의 원소종이 포함된 기체일 수 있다.The reactive gas injected from the
이와 같은 반응성 가스로 플라즈마를 형성하면 상기 원소들의 라디칼이 생성되어 높은 활성을 가지고 기판 배면(52) 상의 식각 대상 원소와 반응하여 식각을 수행할 수 있다.When the plasma is formed of the reactive gas, radicals of the elements are generated to react with the etching target element on the
플라즈마 영역의 한정을 위하여 별도의 구속 자계를 더 형성할 수 있으며, 이 구속 자계는 영구 자석, 전자석 또는 유도자계 등으로 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 자력으로 플라즈마 내 이온들의 진동을 야기시켜 플라즈마 발생 효율을 더 욱 향상시킬 수도 있다. 이 경우 형성되는 자계는 챔버(10), 기판(50), 제1전극(30) 또는 제2전극(40) 등의 형상에 따라서 다르게 형성될 수 있다.A separate confining magnetic field may be further formed to limit the plasma region, and the confining magnetic field may be formed of a permanent magnet, an electromagnet, or an induction magnetic field. In some cases, vibration of the ions in the plasma may be caused by magnetic force to further improve the plasma generation efficiency. In this case, the magnetic field may be formed differently depending on the shape of the
또한, 제2전극(40)에 전력을 인가하는 전원(70)은 고주파 전원 이외에 직류, 교류 등이 사용될 수 있으며, 단극 또는 양극 펄스 전원이 사용될 수도 있다. 이 경우 사용되는 전원에 따라서 제1전극(30) 또는 제2전극(40)의 전기적 연결이 달라질 수 있으며, 전력인가를 위한 별도의 부재가 더 구비될 수도 있다.In addition, a
식각이 종료되면 전력 공급을 중단하고 반응성 가스 및 비반응성 가스의 공급을 차단하며, 진공 배기를 통하여 식각 부산물을 챔버(10) 내에서 제거한다. 이때의 식각 부산물은 플라즈마의 라디칼과 반응한 기체형태이므로 진공 배기만으로 충분히 제거가능하다.When the etching is finished, the power supply is stopped, the supply of reactive gas and non-reactive gas is cut off, and the etching by-products are removed in the
식각 부산물의 제거가 이루어지면 구동수단(49)을 통하여 제2전극(40)이 하강되고, 기판 지지대(20)의 구동수단을 통하여 기판(50)이 제1전극(30)으로부터 퇴거된다.When the etching by-products are removed, the
이후 진공을 파기하고 개폐수단(11)을 개봉한뒤, 이송수단으로 기판(50)을 인출함으로써 식각 공정이 완료된다.Thereafter, the vacuum is discarded, the opening and closing means 11 is opened, and the etching process is completed by drawing the
본 발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기와 같은 본 발명에 따른 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 의하여, 습식 식각에 비하여 소형의 장치를 사용하여 신속하게 식각을 수행하고 제조비용을 절감하면서 환경 유해성 폐기물이 발생되지 않도록 할 수 있다.By the substrate support and the plasma processing apparatus having the same according to the present invention as described above, it is possible to quickly perform the etching by using a small device compared to the wet etching and to reduce the production cost while preventing the environmentally hazardous waste. .
또한, 본 발명에 따른 기판 지지대 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 의하여 종래의 건식 식각에 비하여 전호방전 발생 가능성을 저감시켜 공정 수율 및 제품 안정성을 상승시키며, 기판의 안정된 안착을 보장하도록 할 수 있다.In addition, the substrate support and the plasma processing apparatus having the same according to the present invention can reduce the possibility of electrical discharge discharge compared to the conventional dry etching to increase the process yield and product stability, and to ensure a stable mounting of the substrate.
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