KR20090013482A

KR20090013482A - 플라즈마 식각 장치

Info

Publication number: KR20090013482A
Application number: KR1020070077652A
Authority: KR
Inventors: 박준식; 윤수원
Original assignee: 주식회사 코미코
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-05

Abstract

본 발명은 반도체 기판의 에지 영역 상부 및 하부의 에칭률을 조절할 수 있도록 하는 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 챔버와; 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와; 상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와; 상기 기판의 에지 영역을 둘러싸고, 플라즈마 형성을 위한 전원을 인가하는 전극부와; 상기 전극부를 승강시키는 승강수단을 포함한다.

반도체, 기판, 식각, 세정, 플라즈마, 기판 에지 식각

Description

플라즈마 식각 장치{Plasma etching equipment}

본 발명은 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판의 에지 영역 상부 및 하부의 에칭률을 조절할 수 있도록 하는 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판의 에지 영역은 기판의 이송을 위해 별도의 소자 또는 회로 패턴을 제작하지 않는 영역이다. 반도체 기판상에 반도체 소자 및 회로 패턴을 제작하는 공정 중에 반도체 기판의 에지 영역에 원치 않는 막이 증착되거나 파티클이 퇴적되는 현상이 발생한다. 그런데, 기판 에지 영역의 막과 파티클을 제거하지 않은 상태에서 반도체 소자와 회로 패턴의 제작을 위한 공정을 계속적으로 진행하게 되는 경우 기판이 휘어지거나, 후속으로 진행되는 공정상의 결함으로 작용하여 수율을 감소시키거나, 기판 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생한다.

이에 소정의 후처리 공정을 통해 기판의 에지 영역에 형성된 막 및 파티클을 제거해주어야 하는데, 이를 위해 용제나 린스에 침적하여 표면의 막 및 파티클을 제거하는 습식 세정과, 플라즈마로 표면을 식각하여 제거하는 건식 세정이 사용되 고 있다. 근래에는 공정이 간편하고 런 타임이 짧은 이점이 있는 건식 세정이 널리 시행되고 있다.

이러한 종래의 플라즈마를 이용한 기판 에지 식각 장치는 기판의 비식각부 즉, 기판 중심부와 상응되는 형상으로 그 상부에 배치된 차폐부의 주변으로 반응 가스를 공급하고, 기판 지지부 내에 마련된 전극부에 RF 전원(RF power)를 인가하여 차폐부 주변의 반응 가스를 플라즈마로 변환시켜 기판 에지 영역의 막 또는 파티클을 제거한다.

하지만, 종래의 장치에는 전극부와 기판 사이가 고정되기 때문에 기판의 에지 영역 상면 및 하면의 식각률을 조절하는데 한계가 있었다. 만약, 임의로 기판의 에지 영역 상부 및 하부의 식각률을 조절하기 위한 방법을 채택한다면 기판 지지부 및 차폐부를 동시에 상승 또는 하강시키는 방법이 있을 수 있겠으나, 이러한 방식은 작업이 곤란할 뿐만 아니라 장치의 미세한 승강 또는 하강의 오차에도 식각불량이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 생성을 위하여 전원을 공급하는 전극부를 기판 에지 영역의 주변에서 승강 가능하도록 구비하여 기판 에지 영역의 상부 및 하부에 형성되는 플라즈마의 밀도를 조절하여 기판의 상면 및 하면의 식각률을 임의로 조절할 수 있도록 하는 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 챔버와; 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와; 상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와; 상기 기판의 에지 영역을 둘러싸고, 플라즈마 형성을 위한 전원을 인가하는 전극부와; 상기 전극부를 승강시키는 승강수단을 포함한다.

이때 상기 승강수단은 상기 전극부와 연결되는 승강체와; 상기 승강체를 승강시키는 승강 구동부로 구성되고, 상기 승강체는 상기 전극부와 연결되는 링 형상의 승강몸체와; 상기 승강몸체에서 돌출형성되고, 상기 승강 구동부에 연결되어 승강되는 승강로드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 전극부는 적어도 일단으로 구성되는 링 형상의 전극을 포함한다.

상기 전극은 복수개가 구비되어 복수의 단으로 구성되고, 상기 복수개의 전 극은 서로 등간격으로 이격되어 상하로 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 복수개의 전극은 동일한 중심을 갖고, 동일한 직경으로 구성되거나, 상기 복수개의 전극은 동일한 중심을 갖고, 서로 다른 직경으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극은 복수개가 구비되어 복수의 단으로 구성되고, 상기 복수개의 전극은 서로 다른 간격으로 이격되어 상하로 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 챔버에는 그 내부에서 상기 전극부가 승강되는 공간을 구획하는 실드부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 실드부는 상기 챔버의 상부벽에서 측벽으로 연장된 링 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명은 플라즈마를 형성하기 위하여 전원이 인가되는 전극을 승강할 수 있도록 마련하여 식각공정 시 전극을 승강시킴에 따라 플라즈마의 형성 밀도를 기판 에지 영역 상부 및 하부에서 다양하게 조절하여 기판 에지 영역 상면 및 하면의 식각률을 임으로 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전극의 배치 및 직경을 다양하게 변경하여 플라즈마의 형성 밀도를 조절함에 따라 식각률을 보다 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 플라즈마 상태를 조절하여 다양한 기판 조건에 맞는 플라즈마 상태로 최적화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 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 가지 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 전극부를 보여주는 일부 절개 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치는 반응 공간을 갖는 챔버(10)와; 상기 챔버(10) 내부에 구비되어 상기 챔버(10) 내부로 인입된 기판(W)이 안착되는 기판 지지부(20)와; 상기 기판 지지부(20)의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부(30)와; 상기 기판(W)의 에지 영역을 둘러싸고, 플라즈마 형성을 위한 전원을 인가하는 전극부(40)와, 상기 전극부(40)를 승강시키는 승간수단(50)을 포함한다. 그리고, 상기 기판(W)의 에지 영역으로 반응가스를 공급하는 가스공급배관(19)을 더 포함한다.

챔버(10)는 상부가 개방되어 있는 챔버 몸체(10a)와, 상기 챔버`몸체(10a)의 상부를 덮는 챔버 리드(10b)를 구비한다. 그리고, 상기 챔버 리드(10b)의 하부에 상기 차폐부(30) 및 기판 지지부(20)가 위치되어 상기 차폐부(30) 및 기판 지지 부(20) 사이에 반응 공간이 마련된다. 물론 상기 챔버(10)는 상기 챔버 몸체(10a)와 챔버 리드(10b)가 일체로 구성될 수도 있고, 상부 챔버와 하부 챔버로 분리되어 형성될 수도 있다.

상기 챔버(10)의 일측에는 기판(W)의 로딩 및 언로딩을 위한 게이트 밸브(11)와, 챔버(10) 내부의 불순물을 배기하기 위한 배기부(13)가 마련된다. 상기 게이트 밸브(11)는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버 몸체(10a)의 측벽에 위치한다. 그리고, 게이트 밸브(11)를 통해 챔버 몸체(10a)가 다른 공정을 수행하는 챔버(미도시)에 연결될 수 있다. 또한 상기 배기부(13)은 챔버 몸체(10a)의 측벽 또는 하면에 설치된다.

그리고, 상기 챔버(10)에는 상부벽, 하부벽 또는 측부벽 내의 일부 영역에 챔버(10)를 가열하기 위한 가열 수단이 마련될 수 있다. 그래서 챔버(10)를 가열하고, 온도를 제어하여 외부 영향에 의해 챔버 내측의 온도가 급격하게 변화하는 것을 방지하고, 챔버(10) 내측에서 반응이 효과적으로 일어날 수 있는 온도를 유지시켜 준다. 통상 가열 수단으로는 열선(15)을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 열선(15)에 전원을 공급하는 열선 전원 공급 장치(19)도 함께 구비된다. 물론 이에 한정되지 않고, 램프 히터와 같은 다양한 가열 수단이 사용될 수 있다.

상기 챔버(10)에는 상기 전극부(40)가 승강되는 공간을 구획하는 실드부(17)가 더 구비될 수 있다. 상기 실드부(17)는 상기 챔버(10)의 상부벽에서 측부벽까지 연장된 링 형상, 예를 들어 단면이 "L"자 형으로 마련되는 것이 바람직하다. 그래서, 상기 실드부(17)의 설치에 의해 상기 챔버(10)의 내부는 승강 공간(A)과 반응 공간(B)으로 구획한다. 상기 반응 공간(B)은 기판이 위치하고, 공간 내에 플라즈마가 발생되어 기판(W) 에지 영역을 식각하는 공정이 수행되는 공간이고, 상기 승강 공간(A)은 플라즈마 발생을 위한 전극부(40) 및 승간수단(50)의 일부가 위치하는 공간이다. 상기 승강 공간(A)과 반응 공간(B)은 실드부(17)에 의해 서로 고립되는 것이 바람직하다. 예를 들어 승강 공간(A)은 대기압 상태를 유지하고, 반응 공간(B)은 진공을 유지할 수 있다.

기판 지지부(20)는 챔버(10)의 내부에 위치하여 기판(W)을 지지하고, 게이트를 통해 로딩된 기판(W)을 차폐부(30) 및 전극부(40)가 위치하는 반응 공간(B)까지 상승시키거나, 식각이 완료된 기판(W)을 언로딩될 수 있는 위치까지 하강시킨다.

상기 기판 지지부(20)는 기판(W)을 지지하는 기판 지지척(21)과, 기판 지지척(21)을 승강시키는 기판 구동부(23) 및 기판 지지척(21)에 바이어스 전원을 공급하는 바이어스 전원 공급부(25)를 구비할 수 있다. 그리고, 기판 지지부(20)는 도시되지 않았지만, 리프트 핀을 더 구비하고, 상기 기판 지지척(21)에는 리프트 핀이 승강하는 소정의 관통홀이 마련된다.

기판 지지척(21)은 기판(W)과 유사한 형상을 갖고, 기판(W)의 사이즈보다 더 작은 사이즈를 갖는 판 형상으로 제작된다. 이를 통해 기판 지지척(21) 상에 위치하는 기판(W)은 그 하측 에지 영역이 플라즈마 생성 공간(반응공간)에 노출된다. 기판 지지척(21) 내에는 기판 지지척(21)을 가열하기 위한 기판 가열 수단을 마련할 수 있다. 기판 가열 수단은 기판 지지척(21) 내에 마련된 열선(27)과 상기 열선(27)에 전원을 공급하는 열선 전원 공급 장치(29)를 구비한다. 그리고, 기판 가 열 수단의 열선(27)이 기판 지지척(21)의 에지 영역에 집중 배치되는 것이 바람직하다. 상기 열선(27)의 가열 온도는 150 내지 550도인 것이 바람직하다.

상기 바이어스 전원 공급부(25)는 10 내지 1000W의 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 그리고, 바이어스 전원의 주파수는 2 내지 13.56MHz인 것이 바람직하다. 이와 같이 바이어스 전원 공급부(25)는 바이어스 전원을 기판 지지척(21)에 인가하여, 이를 통해 기판 지지척(21) 상의 기판(W)에 바이어스 전원이 제공된다. 이러한 바이어스 전원에 의해 기판 지지척(21)과 차폐부(30) 외측으로 노출된 기판(W) 에지 영역으로 플라즈마가 집중하도록 할 수 있다. 상기 바이어스 전원 공급부(25)와 기판 지지척(21) 사이에는 정합기(미도시)가 배치될 수 있다.

차폐부(30)는 기판 지지부(20) 상에 위치한 기판(W)의 비 식각 영역 즉, 기판(W)의 중심영역에서의 플라즈마 발생을 차폐하여 비 식각 영역에서의 기판(W)의 식각을 방지한다. 이러한 차폐부(30)는 기판(W)의 에지 영역을 제외한 영역을 차폐한다. 이로 인해 차폐부(30)는 기판(W)의 형상과 유사한 형상으로 제작되고, 본 실시예에서는 원형 판 형상으로 제작된다. 이때 상기 차폐부(30)는 기판(W)의 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 그래서 차폐부(30)에 의해 기판(W)의 에지 영역을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 차폐부(30)에 의해 노출되는 기판 에지 영역은 기판(W) 끝단을 기준으로 0.1 내지 5mm 인 것이 바람직하다.

이를 통해 막 또는 반도체 패턴이 형성되지 않는 기판(W)의 에지 영역을 노출시킬 수 있다. 즉, 상기 차폐부(30)의 크기가 커지면 기판(W) 에지 영역의 노출되는 면적이 줄어들게 되고, 상기 차폐부(30)의 크기가 작아지면 기판(W) 에지 영 역의 노출되는 면적이 넓어져서 기판(W) 중심 영역(즉, 비 식각 영역)의 막 또는 패턴이 노출될 수 있다. 이와 같이 상기 차폐부(30)의 크기에 의해 기판(W) 에지 영역의 노출면적을 조절할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 차폐부(30)의 크기가 기판(W)의 크기와 같거나 기판(W)의 사이즈보다 더 클 수 있다. 추가적으로 이러한 경우에는 차폐부(30)의 내부 영역에서 비활성 가스가 분사되어 플라즈마화된 식각 가스가 차폐부(30) 내의 기판(W) 중심 영역으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

전극부(40)는 전극(41) 및 전원 공급부(43)를 포함한다. 상기 전극(41)은 상기 승강 공간(A) 내에 마련되고, 링 형상으로 구성되어 일단 또는 그 이상의 복수단으로 이루어진다. 이때 상기 전극(41)은 후술되는 승간수단(50)의 승강체(51)와 일체로 형성되거나, 승강체(51)에 부착된다.

도 2a는 본 발명에 따른 전극부를 보여주는 일부 절개 사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 전극부의 다른 실시예를 보여주는 일부 절개 사시도로서, 도 2a에서 상기 전극(41)이 상기 승강체(51)와 일체로 형성되는 것을 도시하였고, 도 2b에서 상기 전극(41)이 상기 승강체(51)의 내주연에 부착되는 것을 도시하였다. 도 2a 및 도 2b에서는 전극(41)이 2단으로 형성되는 형상으로 도시하였지만, 물론 이에 한정되지 않고, 1단 또는 2단을 초과하는 복수의 단으로 이루어질 수 있으며, 링형상이 아닌 코일 형상으로 형성될 수 있다.

상기 전원 공급부(43)는 RF 전원을 공급하는 수단으로 상기 전극(41)에 고주파를 공급한다. 이때, 전원 공급부(43)는 챔버(10)의 외측 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 그래서 전극부(40) 중 전극(41) 만이 상기 챔버(10) 내측의 승강 공 간(A)에 위치하고 나머지 요소들은 챔버(10) 외측에 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 실시예에서는 전극(41)을 챔버(10) 내측, 즉 반응 공간(B)과 인접한 승강 공간(A)에 위치시켜 고밀도의 플라즈마를 전극(41)에 인접한 반응 공간(B)에 발생시키고 집중시킬 수 있다. 그리고, 상기 전원 공급부(43)은 10 내지 1000W의 전력을 공급하는 것이 바람직하고, 전원의 주파수는 2 내지 13.56MHz인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전원 공급부(43)와 전극(41) 사이에는 정합기(미도시)가 배치될 수 있다.

승간수단(50)은 상기 전극부(40)의 전극(41)이 일체로 형성되거나 부착되는 승강체(51)와, 상기 승강체(51)를 승강시키는 승강 구동부(53)로 구성된다.

상기 승강체(51)는 상기 전극부(40)의 전극(41)이 일체로 형성되거나 또는 전극(41)이 부착되는 링 형상의 승강몸체(51a)와, 상기 승강몸체(51a)의 상면에서 상방으로 돌출형성되고, 상기 승강 구동부(53)에 연결되어 승강되는 승강로드(51b)로 구성된다.

상기 승강몸체(51a)는 상기 전극(41)이 일체로 형성되는 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 전극(41)이 승강몸체(51a)의 내부에 일체로 포함될 수 있고, 상기 전극(41)이 부착되는 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 전극(41)이 승강몸체(51a)의 내주연에 부착될 수 있다. 물론 상기 승강몸체(51a)는 이에 한정되지 않고, 상기 전극(41)을 포함 또는 취부할 수 있다면 어떠한 형상을 가져도 무방하며, 예를 들어 링 형상의 프레임으로 제작되어 상기 전극을 취부할 수 있다.

상기 승강로드(51b)는 상기 승강몸체(51a)를 승강시키기 위하여 상기 승강 구동부(53)와 연결되는 부분으로, 도면에서는 승강 구동부(53)가 상기 승강몸체(51a)의 상부에 배치됨에 따라 이에 대응하여 승강몸체(51a)의 상면에서 돌출형성된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 상기 승강 구동부(53)의 위치에 대응하여 승강 구동부가 측부에 배치되면 측면에서 돌출형성되고, 상기 승강 구동부가 하부에 배치되면 하면에서 돌출형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 승강로드(51b)는 직선형태뿐 아니라 승강 구동부(53)가 배치되는 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다.

상기 승강 구동부(53)는 상기 승강로드(51b)를 승강시켜 상기 승강체(51) 및 전극(41)을 승강시키는 역할을 하고, 본 발명에서는 실린더 방식을 이용하여 실린더의 로드에 상기 승강로드(51b)를 연결하는 것을 예시하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 상기 승강로드(51b)를 승강시킬 수 있는 수단이면 어떠한 것이라도 무방하다. 예를 들어 승강수단으로는 모터의 동작에 의해 동작되는 피니언 기어를 구비하고, 상기 승강로드(51b)를 랙 기어로 마련하여 래크 앤드 피니언(rack&pinion) 구동방식을 채택할 수 있고, 상기 승강로드(51b) 주위에 솔레노이드 코일을 마련하여 상기 솔레노이드 코일에 전원을 인가하여 승강로드(51b)를 승강시키는 솔레노이드 구동방식을 채택할 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 전극부의 다른 실시예를 보여주는 일부 절개 사시도로서, 3a 내지 도 3d는 기판(W)의 에지 영역 상면 및 하면의 식각률을 보다 다양하게 변화시키기 위하여 전극(41) 서로 간의 간격 및 직경을 다르게 한 것을 예시하는 것이다. 이에 따라 전극(41)의 주변에서 발생되는 플라즈마의 밀도를 보다 다양하게 변경시켜 기판(W)의 에지 영역 상부 및 하부의 식각률을 미세하 게 조절할 수 있다. 도 3a 내지 도 3d는 모두 동일한 중심을 갖는 3단의 링 형상으로 이루어지는 전극(41)을 승강체(51)에 일체로 구비하는 것을 예시하였다.

도 3a에 도시된 전극(41a)은 서로 간의 간격이 일정하고, 직경이 모두 동일하여 전극(41a)에 인가되는 전원에 의해 그 내측 주변에 형성되는 플라즈마의 밀도가 비교적 균일하다. 도 3b에 도시된 전극(41b)은 서로 간의 간격이 일정한 반면에 직경을 다르게 한 것으로서, 예를 들어 상부에 배치되는 전극(41b)일수록 넓은 직경을 갖는 전극(41b)을 배치하여 그 내측 주변에 형성되는 플라즈마의 밀도가 상부에서 하부 방향으로 점차 조밀하게 형성된다. 도 3c에 도시된 전극(41c)은 직경이 모두 동일한 반면에 서로 간의 간격을 다르게 한 것으로서, 예를 들어 상부에서 하부 방향으로 점차 서로 간의 간격을 가깝게 하여 그 내측 주변에 형성되는 플라즈마의 밀도가 상부에서 하부 방향으로 점차 조밀하게 형성된다. 도 3d에 도시된 전극(41d)은 서로 간의 간격과 직경을 모두 다르게 한 것으로서, 예를 들어 상부에 배치되는 전극(41)일수록 넓은 직경을 갖는 전극(41d)을 배치하는 동시에 상부에서 하부에 배치되는 전극(41d) 간의 간격을 가깝게 하여 그 내측 주변에 형성되는 플라즈마의 밀도가 상부에서 하부 방향으로 점차 상당히 조밀하게 형성된다.

상기와 같이 전극(41)의 직경 및 서로 간의 간격을 다르게 하여 전극(41) 주변에서 RF 전원을 다양한 밀도로 인가하면서, 상기 전극(41)을 승강시켜 위치를 변경시킴에 따라 기판(W) 에지 영역의 상부 및 하부에서 활성화 되는 플라즈마의 밀도를 조절하여 기판(W) 에지 영역의 상면 및 하면의 식각률을 미세하게 조절할 수 있고, 다양한 기판에 대해 각각 최적 조건으로 플라즈마를 제어할 수 있다.

가스공급배관(19)은 기판(W)의 에지 영역으로 반응 가스를 공급하는 수단으로서, 도 1에 도시된 바와같이 상기 차폐부(30)의 내부를 통하여 연결되고, 그 단부가 상기 차폐부(30)의 측부로 형성되어 상기 차폐부(30)의 주변 즉, 기판(W)의 에지 영역으로 반응가스를 공급하는 것이 바람직하다. 물론 가스공급배관(19)은 이에 한정되지 않고, 챔버(10)의 상부벽을 관통하여 그 단부가 상기 차폐부(30)와 실드부(17) 사이로 형성되어 기판(W)의 에지 영역으로 반응가스를 공급할 수 있다.

상술한 구조를 갖는 본 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 기판 에지 영역 식각 방법을 도 4을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

챔버(10)의 측벽에 마련된 게이트 밸브(11)가 개방되고, 상기 게이트 밸브(11)를 통해 챔버(10) 내측 공간으로 기판(W)이 인입된다. 인입된 기판(W)은 기판 지지부(20) 상에 안착된다. 이때 챔버(10) 내부는 기판 지지부(20) 및 챔버(10) 내에 마련된 열선(27,15)에 의해 일정 온도로 가열될 수 있고, 기판(W)의 인입과 동시에 가열될 수 있다. 특히 기판(W) 에지 영역을 가열하여 반응 공간에서의 식각 반응성을 향상시킨다.

기판(W)을 기판 지지부(20)에 안착시킨 후 게이트 밸브(11)가 닫히고, 챔버(10) 내부의 반응 공간의 압력을 목표로 하는 압력, 예를 들어 1×10^-3torr이하로 조절한다. 그리고, 기판 지지부(20)를 상승시켜 차폐부(30)에 근접 위치시킨다. 즉, 기판 지지부(20)와 차폐부(30) 사이의 거리가 0.1 내지 10mm를 유지하도록 한 다. 이렇게 기판 지지부(20)와 차폐부(30)를 근접시키면 이들의 중심이 일치되고, 이를 통해 기판(W)의 중심부는 차폐 효과를 얻고, 기판(W)의 에지 영역이 이들 외측 영역으로 노출된다.

이어서, 가스공급배관(19)을 통해 반응가스를 공급한다. 공급된 반응가스는 차폐부(30)와 실드부(17) 사이로 유입되고, 이때 전원 공급부(43)를 작동시켜 전극(41)에 RF 전원을 인가하고, 기판 지지부에(20)에 접지 전원을 인가하면 이들 사이 공간 즉, 기판(W) 에지 영역에 플라즈마(P)가 발생되고, 플라즈마(P)의 활성화에 의해 기판(W) 에지 영역의 막 및 파티클이 제거된다.

이때 전극(41)의 배치가 다양하게 변경됨에 따라 그 주변에 발생되는 플라즈마(P)의 밀도는 균일하게 하거나 점진적으로 조밀하게 형성시킬 수 있다. 또한, 기판(W) 에지 영역의 식각이 진행되는 도중에 승강 구동부(53)를 작동시켜 상기 전극(41)을 상승 또는 하강시킬 수 있다. 따라서 전극(41)의 배치 및 전극(41)의 상승 또는 하강 정도를 적절히 조절하여 플라즈마(P) 조건을 변경시키며 기판(W)의 에지 영역 상면 및 하면의 식각률을 조절할 수 있다.

따라서, 기판(W) 에지 영역의 상부 및 하부에 원하는 만큼의 밀도를 갖는 플라즈마(P)를 형성시켜 기판(W) 에지 영역의 상면 및 하면에 부착된 막 및 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 기판(W) 에지 영역의 식각을 완료한 다음 플라즈마 발생과 반응가스 주입을 정지하고, 챔버(10) 내부의 잔류 가스를 배기한다. 그리고, 기판 지지부(20)를 하강시킨 다음 게이트 밸브(11)을 개방하고, 공정이 완료된 기판(W)을 챔버(10) 외부로 인출시킨다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 개념 단면도이고,

도 2a는 본 발명에 따른 전극부를 보여주는 일부 절개 사시도이며,

도 2b 및 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 전극부의 다른 실시예를 보여주는 일부 절개 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치의 작동을 설명하는 개념 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 챔버 11: 게이트 밸브

13: 배기부 15: 열선

17: 실드부 19: 가스공급배관

20: 기판 지지부 21: 기판 지지척

23: 구동부 25: 바이어스 전원 공급부

27: 열선 29: 열선 전원 공급 장치

30: 차폐부 40: 전극부

41: 전극 43: 전원 공급부

50: 승강수단 51: 승강체

51a: 승강몸체 51b: 승강로드

53: 승강 구동부

Claims

챔버와;

상기 챔버 내부에 구비되어 상기 챔버 내부로 인입된 기판이 안착되는 기판 지지부와;

상기 기판 지지부의 상측에 대향 배치되고, 플라즈마 발생을 억제하는 차폐부와;

상기 기판의 에지 영역을 둘러싸고, 플라즈마 형성을 위한 전원을 인가하는 전극부와;

상기 전극부를 승강시키는 승강수단을 포함하는 플라즈마 식각 장치.
제 1항에 있어서, 상기 승강수단은

상기 전극부와 연결되는 승강체와;

상기 승강체를 승강시키는 승강 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 2항에 있어서, 상기 승강체는

상기 전극부와 연결되는 링 형상의 승강몸체와;

상기 승강몸체에서 돌출형성되고, 상기 승강 구동부에 연결되어 승강되는 승강로드로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전극부는 적어도 일단으로 구성되는 링 형상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 4항에 있어서,

상기 전극은 복수개가 구비되어 복수의 단으로 구성되고, 상기 복수개의 전극은 서로 등간격으로 이격되어 상하로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 5항에 있어서,

상기 복수개의 전극은 동일한 중심을 갖고, 동일한 직경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 5항에 있어서,

상기 복수개의 전극은 동일한 중심을 갖고, 서로 다른 직경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 4항에 있어서,

상기 전극은 복수개가 구비되어 복수의 단으로 구성되고, 상기 복수개의 전 극은 서로 다른 간격으로 이격되어 상하로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 8항에 있어서,

상기 복수개의 전극은 동일한 중심을 갖고, 동일한 직경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 8항에 있어서,

상기 복수개의 전극은 동일한 중심을 갖고, 서로 다른 직경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 1항에 있어서,

상기 챔버에는 그 내부에서 상기 전극부가 승강되는 공간을 구획하는 실드부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
제 11항에 있어서,

상기 실드부는 상기 챔버의 상부벽에서 측벽으로 연장된 링 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.