KR20180014943A - 기판 디척킹 방법 및 이를 이용한 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 디척킹 방법 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 디척킹 방법은 정전척 상에 흡착된 기판을 디척킹하는 방법으로서, 상기 정전척 내의 전극으로 제1 역전압을 인가하는 단계; 및 상기 제1 역전압을 인가하는 단계 이후에, 상기 전극으로 상기 제1 순전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

기판 디척킹 방법 및 이를 이용한 기판 처리 장치{METHOD FOR DECHUCKING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 디척킹 방법 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼, 평판디스플레이 기판 등의 표면을 처리하는 플라즈마 처리방식은, 크게 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 처리방식과 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 처리방식이 이용되고 있다.
이와 같이 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정은 진공 챔버 내에 고주파 전원을 인가하여 챔버 내에 공급된 가스를 플라즈마 상태로 유동시키고 이때 형성된 고에너지 전자 또는 라디칼에 의해 박막을 식각, 제거하는 공정을 말한다. 이러한 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정을 성공적으로 수행하기 위해서는, 챔버 내부에서 반도체 기판을 척킹 및 디척킹하는 과정이 중요한 공정으로서 필수적으로 요구된다.
일반적으로 반도체 소자 제조를 위한 공정 챔버 내에서의 기판의 홀딩은 기계적 클램프(mechanical clamp)방식, 진공척을 이용하는 방식등이 있으나, 최근에는 파티클(particle)과 공정의 균일성(uniformity)이 우수한 정전척(electrostatic chuck: ESC)의 사용이 급증하고 있다. 그러나 이러한 정전척 사용할 경우 플라즈마 처리 후 정전척으로부터 기판을 분리하는 과정, 즉 디척킹(dechucking) 과정에서 기판 표면에 잔류하는 전하로 인한 정전력이 완전히 제거되지 않아 스티킹(sticking) 등의 문제가 발생하여 반응 챔버 내에서 기판이 깨지거나 챔버로부터 기판의 언로딩시 기판 홀딩 로봇의 블레이드 상에 기판이 잘못 배치될 수 있다.
이에 따라, 최근 디척킹 전압 인가부에 일정시간 동안 0V를 인가하거나 접지시키는 등의 디척킹시 기판에 잔류하는 표면전하를 제거하기 위한 방법이 연구되고 있다.
그러나, 이러한 기존의 방법은 정전척의 사용량이 증가함에 따라 정전척의 정전용량이 증가하게 되고, 이에 따라 기판의 표면 전하량이 증가되는 경우, 적지 않은 시간이 소요되며, 표면 전하들이 완벽히 제거되지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 기판 디척킹시 보다 효과적으로 기판에 작용하는 정전력을 제거할 수 있는 기판 디척킹 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 정전척 상에 흡착된 기판을 디척킹하는 방법은 상기 정전척 내의 전극으로 제1 역전압을 인가하는 단계; 및 상기 제1 역전압을 인가하는 단계 이후에, 상기 전극으로 상기 제1 순전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 순전압은 상기 제1 역전압보다 작은 크기의 전압일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 역전압을 인가한 후, 상기 제1 순전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가를 중단하는 중간 턴오프 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 역전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가하지 않는 초기 턴오프 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 순전압보다 작은 크기의 제2 역전압을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 순전압을 인가한 후, 상기 제2 역전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가를 중단하는 중간 턴오프 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라 정전기력에 의해 정전척 상에 흡착된 기판을 디척킹 방법은 정전척 내에 제공된 전극으로 역전압과 순전압을 교대로 번갈아가면서 인가하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 역전압과 상기 순전압의 크기는 이후에 인가될수록 그 크기가 작을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 역전압의 인가와 상기 순전압의 인가 사이에는 상기 전극으로 일정 시간 전압 인가가 중단될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 처리 공간 내에서 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 내부에 전극을 가지며, 정전기력을 이용하여 기판을 흡착하는 정전척; 및 상기 정전척 상의 기판을 디척킹하기 위한 기판 디척킹 장치를 포함하며, 상기 기판 디척킹 장치는, 상기 전극으로 전압을 인가하는 전압 공급부; 및 상기 전압 공급부로부터 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전극으로 순전압과 역전압을 교대로 인가하여 상기 정전척 상에 흡착된 기판을 디척킹할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 순전압과 역전압의 크기는 이후에 인가될수록 그 크기가 작을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 순전압의 인가와 상기 역전압의 인가 사이에 일정 시간 전압 인가를 중단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기판 디척킹시 보다 효과적으로 기판에 작용하는 정전력을 제거하여 디척킹의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전척과 기판 디척킹 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정척척과 기판 디척킹 장치의 작용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 인가되는 디척킹 전압을 시간의 흐름에 따라 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 디척킹 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한 '구비한다', '갖는다' 등도 이와 동일하게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 도 1은 유도 결합형 플라즈마 처리방식(ICP : Inductively Coupled Plasma) 처리방식에 의한 기판 처리 장치를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma)에 의한 기판 처리 장치에도 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 배기 유닛(500) 및 검출 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척(210) 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척은 바디 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 바디는 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.
내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다.
전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 유전판(220)에 흡착된다. 기판 디척킹시 제어부(630)에 의해 제1 하부 전원(223a)으로부터 전극(223)으로 인가되는 전압이 제어된다. 이는 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 내부 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 내부 유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
지지판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 지지판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 내부 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라즈마 소스(400)는 처리 공간 내에 공급된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)로는 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라즈마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라즈마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라즈마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전척과 기판 디척킹 장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 디척킹 장치(600)는 정전척(210) 내부에 구비된 전극(223)으로 전압을 인가하는 전압 공급부(233a)와 전압 공급부(233a)로부터 인가되는 전압을 제어하는 제어부(630)를 포함할 수 있다. 일 실시 예로서, 제어부(630)는 전극(223)으로 순전압과 역전압이 교대로 인가되도록 제어할 수 있다. 일 실시 예로서, 제어부(630)는 순전압과 역전압의 크기가 이후에 인가될수록 작아지게 조절할 수 있다. 또한, 순전압의 인가와 역전압의 인가 사이에 일정 시간 동안 전압 인가를 중단할 수 있다. 예로서, 전압 인가 중단은 도2에 도시된 바와 같이, 전압이 인가되는 전원 라인에 설치된 스위치(223b)를 개방시킴으로써 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정척척과 기판 디척킹 장치의 작용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 정전척(210) 상의 기판은 플라즈마 이용하여 기판을 식각하는 공정시 정전척(210) 내에 구비된 전극(223)으로 기판(W)을 척킹하기 위한 직류 전압을 인가하여 정전기력(EF)에 의해 기판을 흡착시킨다. 이후, 식각 공정이 완료되면 기판(W)을 정전척(210)으로부터 분리하는 디척킹 공정이 수행된다. 이 경우, 종래 기술에 따른 디척킹 방법은 기판 표면에 잔류하는 표면 전하들(10)로 인해 정전력(EF)이 완전히 제거되지 않아 기판 디척킹시 기판이 손상되는 문제가 발생했다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디척킹 방법은 정전기력을 효과적으로 제거할 수 있는 디척킹 전압을 제어하는 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 인가되는 디척킹 전압을 시간의 흐름에 따라 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 디척킹 방법은 정전척 내의 전극으로 역전압과 순전압을 교대로 번갈아가면서 인가하는 것을 포함한다. 여기서, 역전압은 기판 척킹시 인가되는 척킹 전압과 반대 방향의 전압이고, 순전압은 척킹 전압과 같은 방향의 전압이다. 또한 연적압 인가와 순전압 인가 사이에 일정 시간 동안 전압 인가를 중단하는 중간 턴오프 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 역전압과 순접압을 교대로 번갈하가면서 인가하면서 역전압 인가와 순전압 인가 사이에 일전 시간 동안 전압 인가를 중단한는 턴오프 단계를 포함함으로써, 역전압과 순전압을 인가함에 따라 기판 표면에 잔류하는 + 전하와, - 전하를 각각 당겨 중간 턴오프 단계에서 접지단으로 빠져나가게 함에 따라, 보다 효과적으로 신속하게 기판 표면에 잔류하는 표면 전하를 제거할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 도 4에 나타난 바와 같이, 기판의 척킹 전압이 2500V인 경우, 식각 공정이 종료되면, 디척킹 공정 시작 시점(ti) 부터 종료 시점(tf)까지 정전척 내부의 전극으로 인가되는 전압을 순전압과 역전압을 번갈아가면서 전압의 크기는 점점 작아져 0V로 수렴하는 형태로 디척킹 전압을 인가할 수 있다. 또한, 순전압과 역전압의 인가 사이에는 일정 시간 동안 전압 인가를 중단하는 중간 턴오프 단계를 포함할 수 있다. 예로서, t3-t2, t5-t4 단계일 수 있다. 디척킹 공정 시작 시점 이후 디척킹 전압은 역전압이 먼저 인가되도록 제어될 수 있다. 또한, 상기 역전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가하지 않는 초기 턴오프 단계를 포함할 수 있다. 예로서, t1-ti 단계일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 디척킹 방법(S600)을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 디척킹 방법(S600)은 초기 턴오프 단계(S610), 역전압을 인가하는 단계(S620), 중간 턴오프 단계(S630), 순전압을 인가하는 단계(S640), 중간 턴오프 단계(S650)를 포함할 수 있다. 즉, 기판 디척킹 방법은 정전기력에 의해 정전척 상에 흡찬된 기판 상의 플라즈마 처리 공정이 완료된 후, 초기 턴오프 단계(S610)에서 일정 시간 동안 전압인가를 중단할 수 있다. 이후, 역전압을 인가하는 단계(S620)에서 정전척을 척킹했던 전압에 상응하는 크기이나, 반대 방향을 갖는 전압을 일정 시간 동안 인가할 수 있다. 이후, 중간 턴오프 단계(S630)에서 상기 역전압 인가에 의해 당겨진 전하, 예로서 + 전하를 접지단으로 빼낼 수 있다. 그리고 나서, 순접압을 인가하는 단계(S640)에서 기판 표면의 - 전하를 당기도록 순전압을 인가할 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 순전압은 단계 S620에서 인가된 역전압의 크기보다 작은 크기의 전압이 인가될 수 있다. 이후, 중간 턴오프 단계(S650)에서 상기 순전압 인가에 의해 당겨진 - 전하를 접지단으로 빼낼 수 있다. 이후, 상기 S620, S630, S640, S650 단계가 반복적으로 수행될 수 있다. 단 S650 단계 이후, S620으로 돌아가서 반복되는 경우, 전압의 크기는 반복될 때마다 작아질 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
210: 정전척
223a: 전압 공급부
600: 디척킹 장치
630: 제어부

Claims (12)

  1. 정전기력에 의해 정전척 상에 흡착된 기판의 디척킹 방법에 있어서,
    상기 정전척 내의 전극으로 제1 역전압을 인가하는 단계; 및
    상기 제1 역전압을 인가하는 단계 이후에, 상기 전극으로 상기 제1 순전압을 인가하는 단계를 포함하는 기판 디척킹 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 순전압은 상기 제1 역전압보다 작은 크기의 전압인 기판 디척킹 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 역전압을 인가한 후, 상기 제1 순전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가를 중단하는 중간 턴오프 단계를 더 포함하는 기판 디척킹 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 역전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가하지 않는 초기 턴오프 단계를 더 포함하는 기판 디척킹 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항에 있어서,
    상기 제1 순전압보다 작은 크기의 제2 역전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 기판 디척킹 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 순전압을 인가한 후, 상기 제2 역전압을 인가하기 전에 디척킹 전압을 인가를 중단하는 중간 턴오프 단계를 더 포함하는 기판 디척킹 방법.
  7. 정전기력에 의해 정전척 상에 흡착된 기판의 디척킹 방법에 있어서,
    정전척 내에 제공된 전극으로 역전압과 순전압을 교대로 번갈아가면서 인가하는 기판 디척킹 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 역전압과 상기 순전압의 크기는 이후에 인가될수록 그 크기가 작은 기판 디척킹 방법.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 역전압의 인가와 상기 순전압의 인가 사이에는 상기 전극으로 일정 시간 전압 인가가 중단되는 기판 디척킹 방법.
  10. 내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 처리 공간 내에서 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    내부에 전극을 가지며, 정전기력을 이용하여 기판을 흡착하는 정전척; 및
    상기 정전척 상의 기판을 디척킹하기 위한 기판 디척킹 장치를 포함하며,
    상기 기판 디척킹 장치는,
    상기 전극으로 전압을 인가하는 전압 공급부; 및
    상기 전압 공급부로부터 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 전극으로 순전압과 역전압을 교대로 인가하여 상기 정전척 상에 흡착된 기판을 디척킹하는 기판 처리 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 순전압과 역전압의 크기는 이후에 인가될수록 그 크기가 작은 기판 처리 장치.
  12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 순전압의 인가와 상기 역전압의 인가 사이에 일정 시간 전압 인가를 중단하는 기판 처리 장치.
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