KR20090015208A - Apparatus for plasma treatment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내에 다수의 전극과 기판 지지대를 다층으로 구성하여 다수의 기판을 동시에 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus for simultaneously processing a plurality of substrates by forming a plurality of electrodes and a substrate support in a multilayer in a chamber.
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 박막 중 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 central portion of a predetermined region of the substrate, 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, 식각 시에는 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 etch target, so that 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 장치가 제안되어 사용되고 있다. 하지만, 통상적으로 하나의 챔버 내에 하나의 기판을 인입하여 처리하는 건식 식각 장치들이 사용되고 있으며, 이에 따라 기판 처리 능력에 한계가 있었다.Therefore, recently, a dry etching apparatus for etching such a substrate backside has been proposed and used. However, in general, dry etching apparatuses are used in which one substrate is inserted into and processed in one chamber, thereby limiting substrate processing capability.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 챔버에 다수의 기판을 인입하여 층상으로 안착시키고, 한 번의 공정으로 다수의 기판의 배면을 식각시켜 기판 처리 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, to insert a plurality of substrates in one chamber to be placed in a layer, to improve the substrate processing ability by etching the back of the plurality of substrates in one process. The object is to provide a plasma processing apparatus.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버와; 상기 챔버 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극과; 상기 각각의 제1전극과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극과; 상기 제1전극 및 제2전극 사이에 기판을 지지하도록 배치되는 다수의 기판 지지대를 포함한다.Plasma processing apparatus according to the present invention comprises a chamber; A plurality of first electrodes provided in layers in the chamber; A plurality of second electrodes spaced apart from each other and disposed to face each other; And a plurality of substrate supports disposed to support the substrate between the first electrode and the second electrode.
상기 다수의 제1전극은 각각을 일체로 고정하는 제1지지프레임에 지지되어 일체로 승하강하는 것을 특징으로 한다.The plurality of first electrodes may be supported by a first support frame for fixing each of them integrally to move up and down.
상기 제1지지프레임에는 상기 제1전극과 제2전극과의 상호 이격 조정을 가변할 수 있는 구동수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.The first support frame is characterized in that the drive means for varying the mutual adjustment of the distance between the first electrode and the second electrode is provided.
상기 다수의 제2전극은 각각을 일체로 고정하는 제2지지프레임에 지지되어 일체로 승하강하는 것을 특징으로 한다.The plurality of second electrodes may be supported by a second support frame for fixing each of them integrally to move up and down.
상기 제2지지프레임에는 상기 제1전극과 제2전극과의 상호 이격 조정을 가변할 수 있는 구동수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.The second support frame is characterized in that the drive means for varying the mutual adjustment of the distance between the first electrode and the second electrode is provided.
상기 기판 지지대는 각각 대응되는 제1전극 또는 제1지지프레임에 일체로 구 성되는 것을 특징으로 하고, 더욱 상세하게는 상기 기판 지지대는 상기 제1전극 또는 제1지지프레임에서 하방으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암의 단부에 구비되어 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하거나, 상기 기판 지지대는 상기 제1전극의 상면에서 상방으로 연장되는 지지암과, 상기 지지암의 단부에 구비되어 기판이 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The substrate support may be integrally formed with a corresponding first electrode or first support frame, and more specifically, the substrate support may extend downward from the first electrode or the first support frame. And a seating part provided at an end of the support arm to seat the substrate. The substrate support may be provided at a support arm extending upward from an upper surface of the first electrode and at an end of the support arm. It characterized in that it comprises a seating portion on which the substrate is seated.
이때 상기 안착부는 상기 지지암에서 절곡되는 플레이트 형상으로 그 상면에 기판 배면의 외연부가 지지되는 것을 특징으로 한다.At this time, the seating portion is bent from the support arm is characterized in that the outer edge portion of the substrate back surface is supported on the upper surface.
또한, 상기 기판 지지대는 상기 제1지지프레임의 측벽에서 상기 제1전극과 제2전극 사이로 연장되어 돌출되는 플레이트 형상의 안착부를 포함하고, 상기 안착부의 상면에 기판 배면의 외연부가 지지되는 것을 특징으로 한다.In addition, the substrate support may include a plate-shaped seating portion extending from the side wall of the first support frame to the first electrode and the second electrode, and the outer edge portion of the back surface of the substrate is supported on the seating portion. do.
상기 챔버의 측벽에서는 기판 방향으로 반응가스가 분사되는 것을 특징으로 한다.Reaction gas is injected in the side wall of the chamber toward the substrate.
상기 다수의 제1전극에는 기판의 배면과 대면되는 면에 반응가스가 분사되는 분사공이 형성되는 것을 특징으로 한다.The plurality of first electrodes may be formed with injection holes for injecting reaction gas into a surface facing the rear surface of the substrate.
상기 다수의 제2전극에는 기판의 전면과 대면되는 면에 비반응가스가 분사되는 분사공이 형성되는 것을 특징으로 한다.The plurality of second electrodes may be formed with injection holes for injecting non-reactive gas into a surface facing the front surface of the substrate.
상기 제1전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상기 제2전극은 접지연결되는 것을 특징으로 한다.High frequency power is applied to the first electrode, and the second electrode is grounded.
본 발명에 따르면, 하나의 챔버 내에서 플라즈마가 형성되는 공간이 다층으 로 형성되게 하고, 각각의 공간에 기판을 안착시킴에 따라 한 번의 공정으로 다수의 기판 배면을 식각시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 기판의 처리 능력을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the space in which the plasma is formed in one chamber is formed in a multi-layer, and by mounting the substrate in each space, there is an effect of etching a plurality of substrate back surface in one process, Thereby, the processing capacity of a board | substrate can be improved.
이하, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 다양한 실시예를 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, various embodiments of the plasma processing apparatus according to the present invention 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 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 요부 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating main parts of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버(10)와; 상기 챔버(10) 내부에 층상으로 구비되는 다수의 제1전극(20)과; 상기 각각의 제1전극(20)과 이격되어 대향 배치되는 다수의 제2전극(30)과; 서로 대향되는 상기 제1전극(20) 및 제2전극(30) 사이에 배치되어 기판(1)을 지지하는 다수의 기판 지지대(40)를 포함한다.Referring to the drawings, the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention comprises a
제1실시예에서 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판(1)의 배면 상에 퇴적된 박막 및 파티클 을 식각하는 식각 장치이다.In the first embodiment, the plasma processing apparatus is an etching apparatus that generates plasma to etch thin films and particles deposited on the back surface of the substrate 1 such as a wafer on which elements having a predetermined thin film pattern are formed.
챔버(10)는 적어도 하나 이상의 게이트 밸브(미도시) 등과 같은 개폐수단을 통하여 외부와 연결되며, 클러스터 시스템 또는 인라인 시스템과 같은 다수의 챔버로 구성되는 시스템에 적용되는 챔버일 수도 있다. 또한, 챔버(10)에는 별도의 진공 배기계가 연결되어 그 내부를 진공 상태로 조성할 수 있다. 그리고, 챔버(10)는 접지 연결되어 챔버(10)를 통하여 전류가 흐리지 않도록 구성된다.The
챔버(10)는 그 측벽으로부터 중심 방향으로 반응가스를 분사하도록 구성된다. 예를 들어 챔버(10)의 측벽 내부에는 반응가스가 공급되는 가스공급관(11)이 내설되고, 가스공급관(11)에서 분기되는 다수의 가스 분사공(미도시)이 챔버(10)의 측벽 내측으로 형성되어 가스 분사공에서 분사되는 반응가스가 챔버의 중심을 향하도록 구성된다. 물론 이에 한정되지 않고, 챔버(10) 측벽의 내주연으로 가스공급관이 구비되고, 상기 가스공급관에 연결된 적어도 하나 이상의 분사기가 구비되며, 분사기의 분사방향이 챔버(10)의 측벽에서 챔버(10)의 중심을 향하도록 구성할 수 있다.The
챔버(10)의 내부에는 제1전극(20) 및 제2전극(30)이 각각 다수개가 구비되어 다층으로 형성되고, 서로 대응되는 제1전극(20) 및 제2전극(30)이 대향하도록 배치된다. A plurality of
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예에서 다수의 제1전극(20)은 일정한 간격으로 이격되어 서로 평행하게 배치된다. 1 and 2, in the first embodiment, the plurality of
상기 제1전극(20)은 기판(1)과 대응되는 형상으로 제조되는 것이 바람직하지 만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 제1전극(20)의 내부에는 챔버(10) 외부에 구성된 냉각수 순환수단과 연결된 냉각 유로가 구비될 수 있다. 그리고, 제1전극(20)에 연결된 전원은 13.56 MHz의 정수배의 주파수를 가지는 고주파 전력일 수 있으며, 목적하는 공정 또는 장치 등에 따라 여타의 전원이 사용될 수도 있다. 이때, 제1전극(20)과 연결된 고주파 전원의 구성은 정합기를 포함한다.The
다층으로 구비되는 다수의 제1전극(20)은 각각의 양 측부를 한 쌍의 제1지지프레임(50)이 각각 일체로 지지한다. 이때 상기 제1지지프레임(50)은 상기 제2전극(30)이 제1전극(20) 사이에 배치되거나, 기판(1)이 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이로 인입 및 인출될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 바(bar)형으로 구성되는 것이 바람직하다. 물론 제1지지프레임(50)의 형상은 이에 한정되지 않고, 제2전극(30)이 배치되고, 기판(1)의 인입 및 인출이 보장되는 공간을 확보한다면 어떠하여도 무방하다.In the plurality of
그리고, 도 2에서와 같이 제1지지프레임(50)의 상단은 서로 일체로 연결되고, 그 연결부위(50a)에는 후술되는 기판 지지대(40)가 그 하면에서 하방으로 구비된다. 본 실시예에서는 상기 연결부위(50a)를 직사각형 형상으로 제시하였지만, 제1전극(20)과 유사한 형상으로 제작될 수도 있다. 이러한 연결부위(50a)의 형상은 제시된 형상에 한정되지 않고 기판 지지대(40)를 지지할 수 있는 형상이면 어떠하여도 무방하다. 상기 제1지지프레임(50)은 챔버(10)의 외부에 별도로 구성된 구동수단(51)에 의하여 승하강 운동 가능하도록 구성되어, 제1전극(20)을 일체로 승하강 시킨다.2, the upper ends of the
상기 구동수단(51)에 의해 승하강 운동 가능한 제1지지프레임(50)은 챔버(10)와의 연결부위에서 진공 기밀을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하고, 예를 들어 챔버(10) 외부에 노출된 제1지지프레임(50)이 신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.The
제2전극(30)은 상기 제1전극(20)과 대응되는 개수를 갖고, 서로 일정한 간격으로 이격되어 평행하게 배치된다. 바람직하게는 상기 제1전극(20)과의 사이에 플라즈마를 형성하기 위하여 서로 대응되는 제1전극(20)과 대향하여 서로 평행하게 배치된다.The
그리고, 상기 제2전극(30)은 다층으로 배치되는 제1전극(20) 사이에 배치되기 위하여 상기 제1전극(20)의 크기보다는 작게 형성되는 것이 바람직하고, 제2전극(30)은 접지 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2전극(30)에는 제1전극(20)과 마찬가지로 각각의 제2전극(30)을 일체로 지지하는 제2지지프레임(60)이 구비된다.In addition, the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제2지지프레임(60)은 제2전극(30)과 제1전극(20)의 크기 차이를 보상하기 위하여 각각의 제2전극(30) 일 측부에서 연장되어 구비된다. 예를 들어 본 실시예에서는 각각의 제2전극(30) 일 측부에서 제2전극(30)과 평행하게 소정 길이만큼 연장되고, 그와 수직방향으로 절곡되어 연장됨에 따라 챔버(10)의 외부에 별도로 구성된 구동수단(61)에 연결되고, 구동수단(61)의 구동에 의해 제2전극(30)을 일체로 승하강 시킨다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
상기 구동수단(61)에 의해 승하강 운동 가능한 제2지지프레임(60)은 챔버(10)의 연결부위에서 진공 기밀을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하고, 예를 들어 챔버(10) 외부에 노출된 제2지지프레임(60)이신축가능한 벨로우즈형으로 구성되는 것이 바람직하다.The
본 실시예에서는 상기 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)이 챔버(10)의 하면을 통하여 외부로 노출되고, 각각의 구동수단(51,61)이 챔버(10)의 하측에 구비되어 상기 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)에 연결되는 것을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)은 챔버의 상면, 하면 또는 측벽 중 어느 곳을 통해서라도 외부로 노출되어 구동수단(51,61)에 연결될 수 있다. 이렇게 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)이 각각 구동수단(51,61)에 연결되어 승하강 운동됨에 따라 서로 간의 간격을 조정한다.In the present embodiment, the
그리고, 서로 대향되는 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에는 기판(1)을 지지하는 수단인 기판 지지대(40)가 구비된다.The
상기 기판 지지대(40)는 상기 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에 생성되는 플라즈마에 기판(1)의 배면을 노출시킬 수 있다면 어떠한 방식으로 구비되어도 무방하다. 예를 들어 본 실시예에서는 도면에 도시된 바와 같이 각각의 제1전극(20) 및 제1지지프레임(50)의 연결부위(50a)의 하면에서 하방으로 연장되는 다수의 지지암(41)과, 상기 지지암(41)의 단부에 구비되어 기판(1) 외주연의 배면을 지지하는 안착부(43)로 구성된다.The
상기 지지암(41)은 상기 제1전극(20) 및 제1지지프레임(50)의 연결부위(50a) 하면의 외주부에서 하방으로 돌출되어 구성되고, 한 쌍이 서로 대향되도록 구비되 며, 그 하단부에 안착부(43)가 절곡되어 구성된다.The
그래서, 상기 한 쌍의 지지암(41) 사이로 기판(1)이 인입 및 인출되는 것이 바람직하다. 이러한 지지암(41)의 개수는 이에 한정되지 않고, 지지암(41) 사이로 기판(1)이 인입 및 인출되는 공간을 확보하고, 기판(1)을 안전하게 지지할 수 있다면 어떠하여도 무방하다.Thus, it is preferable that the substrate 1 be drawn in and drawn out between the pair of
상기 안착부(43)는 상기 지지암(41)에서 절곡되는 플레이트 형상으로 그 상면에는 기판(1) 배면의 외연부가 안착되는 안착홈(43a)이 형성될 수 있다. 상기 안착홈(43a)은 기판(1)의 외주연부 형상에 대응되는 형상을 갖는 것이 바람직하고, 기판(1)의 배면이 플라즈마에 최대한 많이 노출되게 하기 위하여 안착홈(43a)의 면적은 기판(1)을 안정적으로 지지할 수 있는 한도에서 최대한 좁게 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 안착홈(43a)에는 기판(1)과의 접촉 면적을 최대한 적게 하기 위하여 핀과 같은 돌출부위를 가질 수 있다.The
그리고, 상기 안착부(43)의 설치 위치는 상기 안착홈(43a)에 안착되는 기판(1)의 배면과 상기 제1전극(20)의 상면과의 간격이 적어도 1mm를 초과하여 수 mm를 유지하도록 함에 따라 플라즈마가 생성될 수 있을 만큼의 간격으로 유지되는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 지지암(41)의 길이, 안착부(43)의 두께 및 안착홈(43a)의 깊이 등이 결정되어야 한다.In addition, the installation position of the
도 3a 내지 3c는 본 발명의 제2실시예 내지 제4실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views schematically showing a plasma processing apparatus according to the second to fourth embodiments of the present invention.
아래에서 제시하는 도 3a 내지 3c에 도시되는 플라즈마 처리 장치는 모두 제 1실시예와 마찬가지로 챔버(10), 제1전극(20), 제2전극(30) 및 기판 지지대(40)를 포함한다.The plasma processing apparatus shown in FIGS. 3A to 3C shown below includes the
도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 제1실시예에서 챔버(10)의 측벽에서 반응가스가 공급되는 것과는 달리, 제1전극(20)에서 플라즈마를 생성시키기 위한 반응가스를 직접 분사한다. 따라서, 플라즈마의 생성을 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 이때 챔버(10)의 측벽에서는 반응가스를 동시에 공급할 수 있도록 하여도 무방하나, 장치 구성상의 곤란함, 반응가스의 절약 및 미반응 가스의 배기문제 등을 고려하여 제1실시예에서 챔버(10)의 측벽에 구비되었던 가스공급관(11) 및 가스 분사공과 같은 구성은 생략되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3A, the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention generates plasma at the
상기 제1전극(20)의 상면에는 분사공(21)이 형성되고, 상기 분사공(21)은 챔버(10) 외부로부터 반응가스가 공급되는 가스공급관(23)과 연통구성된다.Injection holes 21 are formed on the upper surface of the
상기 분사공(21)은 균일한 반응가스의 분사를 위하여 제1전극(20) 상면에 균일하게 골고루 분포되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 가스공급관(23)은 제1지지프레임(50)에 내설되거나, 부착되어 구비될 수 있다.The
도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기판(1)의 앞면에 플라즈마가 생성되는 것을 효과적으로 억제하기 위하여 기판의 전면으로 비반응 가스를 공급하는 방식을 제시한 것으로서, 제2전극(30)의 하면에 비반응성 가스가 분사되는 분사공(31)이 형성되고, 분사공(31)은 챔버(10) 외부로부터 비반응성 가스가 공급되도록 가스공급관(33)과 연통구성된다.As shown in FIG. 3B, the plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention proposes a method of supplying an unreacted gas to the front surface of the substrate in order to effectively suppress the generation of plasma on the front surface of the substrate 1. In this case, an
상기 분사공(31)은 균일한 비반응가스의 분사를 위하여 제2전극(30) 하면에 균일하게 골고루 분포되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 가스공급관(33)은 제2지지프레임(60)에 내설되거나, 부착되어 구비될 수 있다.The
또한, 제3실시예에서는 제1실시예에서 제시된 제1전극(20) 및 제2전극(30)의 승하강 방식을 다르게 하는 실시예를 보여준다.In addition, the third embodiment shows an embodiment in which the first raising and lowering methods of the
제1실시예에서는 제1전극(20)을 일체로 지지하는 제1지지프레임(50) 및 제2전극(30)을 일체로 지지하는 제2지지프레임(60)이 챔버(10)의 하면을 통하여 외부로 노출되는 것을 제시하였지만, 본 실시예에서는 제1지지프레임(50) 또는 제2지지프레임(60)을 챔버(10)의 상부로 노출시켜 구동수단(51,61)에 연결시킬 수 있음을 보여준다. 도면에 도시된 바와 같이 제1지지프레임(50)은 챔버(10)의 하측을 통하여 구동수단(51)에 연결되고, 제2지지프레임(60)은 챔버(10)의 상측을 통하여 구동수단(61)에 연결될 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 장치의 구성 여건에 따라 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)을 챔버(10)의 상면, 하면 또는 측벽 중 선택되는 어느 곳으로 노출시켜도 무방하다.In the first embodiment, the
도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기판(1)을 지지하는 기판 지지대(40)의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 제1실시예에서 기판 지지대(40)가 제1전극(20)의 하면에 구비되는 것과 달리, 기판 지지대(40)를 제1전극(20)의 상면에 구비한다.As shown in FIG. 3C, the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention shows another embodiment of the
따라서, 상기 기판 지지대(40)는 제1전극(20)의 상면에서 상방으로 연장되는 다수의 지지암(41)과, 상기 지지암(41)의 단부에 구비되어 기판(1) 외주연의 배면 을 지지하는 안착부(43)로 구성될 수 있다. 이때 상기 지지암(41) 및 안착부(43)는 전술된 제1실시예의 그것과 동일한 구조 및 기능을 한다. 다만, 전술된 제1실시예에서의 지지암(41)이 제1전극(20)의 하면에서 하방으로 연장되어 구성되는 반면에, 본 실시예에서는 제1전극(20)의 상면에서 상방으로 연장된다.Therefore, the
상기 제1실시예에서는 기판 지지대(40)를 제1전극(20) 및 제1지지프레임(50)의 하면에 형성하고, 제4실시예에서는 기판 지지대(40)를 제1전극(20)의 상면에 구비하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 기판 지지대(40)는 제1지지프레임(50)의 측벽에서 상기 제1전극(20) 및 제2전극(30) 사이로 평행하게 연장되서 돌출되는 플레이트 형상의 안착부를 포함할 수 있다.In the first embodiment, the
상기 제1실시예 내지 제4실시예에서 제시한 각각의 구성은 각 실시예에 한정되지 않고, 다른 실시예에 적용되어 각각의 방식들이 서로 다른 실시예에 적용되도록 변경되어 사용될 수 있다.Each of the configurations presented in the first to fourth embodiments is not limited to each embodiment, and may be applied to other embodiments so that the respective methods may be changed and applied to different embodiments.
이하, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating state of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이다.4A to 4C are operational state diagrams illustrating a plasma treatment process according to an embodiment of the present invention.
도 4a에 도시된 바와 같이 기판(1)은 챔버(10)에 별도로 구비된 게이트 밸브를 통하여 인입되며, 기판 지지대(40)의 안착부(43) 상에 안착된다. 이때 기판(1)의 외연부 배면이 안착부(43)의 안착홈(43a)에 안착된다. 기판 지지대(40) 상에 안 착된 기판(1)은 그 전면이 제2전극(30)의 하면을 향하고, 그 배면이 제1전극(20)의 상면을 향하도록 배치된다. 이때 제1전극(20) 및 제2전극(30)은 다층으로 구비되고, 서로 대향되는 전극(20,30) 사이에 기판 지지대(40)가 다수개 구비됨에 따라 기판(1)을 챔버(10) 내에 다수개가 인입시키고 각각의 기판 지지대(40)에 안착시킨다.As shown in FIG. 4A, the substrate 1 is introduced through a gate valve separately provided in the
이렇게 다수의 기판(1)이 각각의 기판 지지대(40)에 안착되면, 챔버(10)를 밀폐시키고, 내부 분위기를 진공상태로 만든다.When the plurality of substrates 1 are seated on the respective substrate supports 40, the
그런 다음, 도 4b와 같이 제1지지프레임(50)과 연결된 구동수단(51)을 구동하여 제1지지프레임(50)을 승강시킨다. 그러면, 제1지지프레임(50)에 일체로 구비된 제1전극(20)이 일체로 승강되고, 이에 따라 제1지지프레임(50)의 상단 연결부위(50a) 및 제1전극(20)에 일체로 구비된 기판 지지대(40)가 승강된다. 그래서, 기판 지지대(40)에 안착된 기판(1)을 제2전극(30)에 접근시킨다. 이때 상기 제2전극(30)의 하면과 기판(1)의 전면 사이 간격(d)는 거의 닿기 직전까지 근접시키며, 예를 들어 그 사이 간격(d)이 약 0.35mm 정도가 되도록 한다.Then, as shown in FIG. 4B, the driving means 51 connected to the
도 4b에서는 제1지지프레임(50)을 승강시켜 제2전극(30)과 기판(1) 사이의 간격을 조절하였지만, 이에 한정되지 않고, 전술된 다양한 실시예에서 제시한 것과 같이 제2지지프레임(60)을 승강시키거나, 제1지지프레임(50) 및 제2지지프레임(60)을 동시에 승하강시켜서 제2전극(30)과 기판(1) 사이의 간격을 조절할 수 있다.In FIG. 4B, the distance between the
이후, 도 4c와 같이 챔버(10)의 측벽을 통하여 기판(1) 방향으로 반응가스를 분사하여 반응가스가 기판(1)의 배면과 제1전극(20)의 상면 사이에 분포하도록 한 다. 이때 반응가스의 분사는 챔버(10)의 측벽을 통하여 기판(1) 방향으로 분사하는 것에 한정되지 않고, 기판(1)의 배면과 제1전극(20)의 상면 사이 반응 가스가 분포할 수 있도록 한다면 어떠하여도 무방하며, 전술된 제2실시예에서 제시하였듯이 제1전극(20)의 상면을 통하여 기판(1)의 배면 방향으로 반응가스를 분사할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 4C, the reaction gas is injected toward the substrate 1 through the sidewall of the
이렇게 반응가스가 제1전극(20)의 상면과 기판(1)의 배면에 분포되면, 제1전극(20)에 고주파 전원을 인가한다. 그러면 접지된 제2전극(30)과 고주판 전원이 인가된 제1전극(20)의 구성으로 인하여, 제1전극(20)은 캐소드의 역할을 하게 되고, 제2전극(30)은 애노드의 역할을 하게 되며, 캐소드 및 애노드 사이의 반응가스에 13.56 ㎒ 또는 13.56 ㎒의 정수배의 교번 진동을 부여하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때 제2전극(30)과 기판(1)은 상당히 근접하여 그 사이에는 플라즈마의 생성이 억제되고, 제1전극(20)과 기판(1)의 배면 사이에만 플라즈마가 생성된다.When the reaction gas is distributed on the upper surface of the
따라서, 기판(1)의 전면은 플라즈마 생성이 억제되어 식각 공정이 이루어지지 않고, 기판(1)의 배면에서는 플라즈마 내의 반응가스 라디칼이 기판(1) 배면에 퇴적된 박막 또는 파티클 등과 반응하여 이들을 기판(1) 배면으로부터 탈리시킴으로써 식각 공정이 수행된다.Therefore, the front surface of the substrate 1 is suppressed from plasma generation, so that the etching process is not performed. On the rear surface of the substrate 1, the reactive gas radicals in the plasma react with the thin film or particles deposited on the rear surface of the substrate 1 and react them. (1) The etching process is performed by detaching from the back side.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이다.5 is an operating state diagram showing a plasma processing process according to another embodiment of the present invention.
도 5에서와 같이 제2전극(30)의 하면과 기판(1)의 전면을 근접시키는 과정에 그 사이 간격(d)을 0.1 ~ 0.7mm로 유지시키고, 제2전극(30)의 하면에 형성된 분사공(31)을 통하여 기판(1)의 전면방향으로 비반응가스를 분사하여 제2전극(30)의 하 면과 기판(1)의 전면 사이에 비반응 가스를 유입시킴에 따라 그 사이에서 플라즈마 생성되는 것을 억제시킬 수 있다. 따라서, 기판(1)의 전면은 플라즈마 생성이 억제되어 식각 공정이 이루어지지 않고, 기판(1)의 배면에서는 반응가스 플라즈마가 생성되어 식각 공정이 수행된다.As shown in FIG. 5, the distance d is maintained at 0.1 to 0.7 mm between the bottom surface of the
도 4c 및 도 5와 같이 식각 공정이 진행되고, 그 과정이 완료되면 제1전극(20)에 공급되던 전력 공급을 중단하고 반응가스 및 비반응가스의 공급을 차단하며, 진공 배기를 통하여 식각 부산물을 챔버(10) 내에서 제거한다. 이때의 식각 부산물은 플라즈마의 라디칼과 반응한 기체형태이므로 진공 배기에 의해 충분히 제거 가능하다.As shown in FIGS. 4C and 5, the etching process is performed, and when the process is completed, the power supply to the
식각 부산물의 제거가 이루어지면 구동수단(51)을 통하여 제1지지프레임(50)을 하강시켜 기판(1)을 인출시키기 위한 위치로 이동시킨다.When the etching by-products are removed, the
이후 진공을 파기하고 게이트밸브를 개봉하여 기판(1)을 챔버(10) 외부로 인출함으로써 식각 공정이 완료된다. After the vacuum is removed and the gate valve is opened, the etching process is completed by drawing the substrate 1 out of 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 실시가 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 implementations are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 요부 사시도이며,2 is a perspective view illustrating main parts of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3a 내지 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,3A to 3C are cross-sectional views schematically showing a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이며,4a to 4c is an operating state diagram showing a plasma treatment process according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 과정을 나타내는 작동상태도이다.5 is an operating state diagram showing a plasma processing process according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부부에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main couples in drawings>
1: 기판 10: 챔버1: Substrate 10: Chamber
20: 제1전극 30: 제2전극20: first electrode 30: second electrode
40: 기판 지지대 41: 지지암40: substrate support 41: support arm
43: 안착부 50: 제1지지프레임43: seating portion 50: first support frame
60: 제2지지프레임 21,31: 분사공60:
11,23,33: 가스 공급관 51,61: 구동수단 11, 23, 33:
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KR101351678B1 (en) * | 2010-11-25 | 2014-01-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Plasma processing apparatus and processing system |
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