KR20210006682A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20210006682A
KR20210006682A KR1020190082604A KR20190082604A KR20210006682A KR 20210006682 A KR20210006682 A KR 20210006682A KR 1020190082604 A KR1020190082604 A KR 1020190082604A KR 20190082604 A KR20190082604 A KR 20190082604A KR 20210006682 A KR20210006682 A KR 20210006682A
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홍준표
이기영
이승배
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세메스 주식회사
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Abstract

기판 처리 장치가 제공된다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하고, 정전기력으로 상기 기판의 고정이 가능한 기판 지지부와, 상기 기판의 전하를 방전시키기 위한 방전용 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부, 및 상기 기판 지지부 및 상기 플라즈마 발생부로 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하되, 상기 전력 공급부는 상기 기판의 전하 방전 시 등락하는 패턴의 전력을 상기 플라즈마 발생부로 공급한다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치 또는 디스플레이 장치를 제조할 때에는, 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 세정 등 다양한 공정이 실시된다. 여기서, 사진공정은 도포, 노광, 그리고 현상 공정을 포함한다. 기판 상에 감광액을 도포하고(즉, 도포 공정), 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하며(즉, 노광 공정), 기판의 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상한다(즉, 현상 공정).
공정 챔버 내에서 기판은 정전척에 지지될 수 있다. 정전척은 정전 유도에 의해 발생된 정전기력으로 기판을 고정시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판을 지지하고, 정전기력으로 상기 기판의 고정이 가능한 기판 지지부와, 상기 기판의 전하를 방전시키기 위한 방전용 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부, 및 상기 기판 지지부 및 상기 플라즈마 발생부로 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하되, 상기 전력 공급부는 상기 기판의 전하 방전 시 등락하는 패턴의 전력을 상기 플라즈마 발생부로 공급한다.
상기 전력 공급부는, 상기 기판 지지부로 직류 전력을 공급하는 제1 전력 공급부, 및 상기 플라즈마 발생부로 RF 전력을 공급하는 제2 전력 공급부를 포함한다.
상기 제1 전력 공급부는, 상기 기판의 전하 방전 시 상기 기판에 대한 공정 처리를 위한 직류 전압에 비하여 작은 제1 방전 직류 전압을 인가하고, 상기 제1 방전 직류 전압이 인가된 이후에 상기 제1 방전 직류 전압보다 작은 제2 방전 직류 전압을 인가한다.
상기 제2 전력 공급부는, 상기 기판의 전하 방전 시 상기 기판에 대한 공정 처리를 위한 RF 전력에 비하여 작은 제1 방전 RF 전력을 공급하고, 상기 제1 방전 RF 전력이 공급된 이후에 상기 제1 방전 RF 전력보다 큰 제2 방전 RF 전력을 공급하며, 상기 제2 방전 RF 전력이 공급된 이후에 상기 제1 방전 RF 전력 및 상기 제2 방전 RF 전력보다 작은 제3 방전 RF 전력을 공급한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치에 지지된 기판에 대한 공정이 수행되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에서 공정이 완료된 기판에 방전을 위한 플라즈마가 발생된 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 기판에 대한 공정 중 전력 공급부에 의하여 공급되는 전력 패턴을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 기판 지지부(100), 플라즈마 발생부(200), 전력 공급부(310, 320) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
기판 지지부(100)는 기판을 지지할 수 있다. 또한, 기판 지지부(100)는 지지된 기판을 정전기력을 고정시킬 수 있다. 기판 지지부(100)는 정전 몸체(110) 및 정전 퍽(120)을 포함하여 구성된다.
정전 몸체(110)는 정전 퍽(120)을 지지할 수 있다. 또한, 정전 몸체(110)는 기판 지지부(100)가 구비된 공간의 바닥면에 대하여 정전 퍽(120)을 일정 거리만큼 이격시킬 수 있다.
정전 퍽(120)은 기판을 지지하는 역할을 수행한다. 기판의 일면은 정전 퍽(120)에 대향하고, 기판은 그 일면이 정전 퍽(120)의 지지면에 밀착하여 지지될 수 있다.
정전 퍽(120)은 정전기력으로 기판을 고정시킬 수 있다. 이를 위하여, 정전 퍽(120)은 정전 전극(130)을 구비할 수 있다. 정전 전극(130)은 제1 전력 공급부(310)에 전기적으로 연결될 수 있다. 정전 전극(130)은 제1 전력 공급부(310)로부터 공급된 전력에 의해 정전기력을 발생시킬 수 있다. 제1 전력 공급부(310)에 의해 공급되는 전력은 직류 전력일 수 있다. 정전 전극(130)의 정전기력에 의해 기판이 정전 퍽(120)에 흡착될 수 있다.
기판 지지부(100)에는 관통홀(H)이 형성될 수 있다. 관통홀(H)은 정전 몸체(110) 및 정전 퍽(120)을 순차적으로 가로질러 형성될 수 있다. 리프트 핀(140)은 관통홀(H)을 따라 이동할 수 있다. 즉, 리프트 핀(140)은 관통홀(H)의 길이 방향으로 이동할 수 있다.
리프트 핀(140)은 기판 지지부(100)에 안착된 기판을 승강시키는 역할을 수행한다. 기판 지지부(100)의 관통홀(H)에 의해 정전 퍽(120)의 지지면에 개구가 형성되는데, 개구를 통해 리프트 핀(140)이 돌출되거나 삽입되어 기판을 승강시킬 수 있는 것이다. 도시되어 있지는 않으나, 관통홀(H)을 따라 리프트 핀(140)을 승강시키는 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
플라즈마 발생부(200)는 기판 지지부(100)의 상부에 배치될 수 있다. 플라즈마 발생부(200)와 기판 지지부(100)의 사이에는 기판에 대한 공정을 위한 처리 공간이 형성될 수 있다.
플라즈마 발생부(200)는 기판에 대한 공정을 위한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 발생부(200)는 처리 공간으로 공정 가스를 분사하고, RF 전력을 인가하여 공정 가스를 플라즈마로 여기할 수 있다.
또한, 플라즈마 발생부(200)는 기판의 전하를 방전시키기 위한 방전용 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 방전용 플라즈마는 공정 가스가 여기된 플라즈마일 수 있고, 별도의 가스가 여기된 플라즈마일 수도 있다.
전력 공급부(310, 320)는 기판 지지부(100) 및 플라즈마 발생부(200)로 전력을 공급하는 역할을 수행한다. 전력 공급부(310, 320)로부터 공급된 전력으로 기판 지지부(100)는 정전기력을 발생시키고, 플라즈마 발생부(200)는 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
기판에 대한 공정을 위하여 기판 지지부(100)가 정전기력으로 기판을 고정시키는 경우 공정이 완료된 이후에도 기판에 잔류 전하가 존재할 수 있다. 잔류 전하는 정전기력을 발생시켜 기판 지지부(100)에서 기판이 분리되는 것을 방해할 수 있다. 예를 들어, 기판에 잔류 전하가 존재하는 상태에서 리프트 핀으로 기판을 리프트하는 경우 기판이 손상되거나 미끄러질 수 있는 것이다. 따라서, 기판의 전하를 방전시켜 기판에 존재하는 잔류 전하를 모두 제거한 이후에 기판을 리프트하는 것이 바람직하다.
전력 공급부(310, 320)는 기판의 전하 방전 시 등락하는 패턴의 전력을 플라즈마 발생부(200)로 공급할 수 있다. 즉, 전력 공급부(310, 320)는 상승 및 하락하는 패턴의 전력을 플라즈마 발생부(200)로 공급할 수 있는 것이다. 전력의 크기가 달라짐에 따라 방전용 플라즈마가 기판에 작용하는 전하의 세기가 변경되면서 기판에 존재하는 전하의 무질서도가 상승하고 정전기력이 감소된다.
전력 공급부(310, 320)는 제1 전력 공급부(310) 및 제2 전력 공급부(320)를 포함한다. 제1 전력 공급부(310)는 기판 지지부(100)로 직류 전력을 공급하고, 제2 전력 공급부(320)는 플라즈마 발생부(200)로 RF 전력을 공급할 수 있다.
제어부(400)는 제1 전력 공급부(310) 및 제2 전력 공급부(320)를 제어할 수 있다. 제1 전력 공급부(310) 및 제2 전력 공급부(320)는 제어부(400)의 제어에 의하여 공급하는 전력의 크기를 조절할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 통하여 기판에 대한 공정 및 방전 과정을 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치에 지지된 기판에 대한 공정이 수행되는 것을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에서 공정이 완료된 기판에 방전을 위한 플라즈마가 발생된 것을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 기판에 대한 공정 중 전력 공급부에 의하여 공급되는 전력 패턴을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판 지지부(100)에 지지된 기판(W)에 대한 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)에 대한 식각, 박막 증착 또는 세정 등의 공정이 수행될 수 있다. 이 때, 플라즈마(20)에 의한 공정이 수행될 수도 있다.
기판(W)에 대한 공정을 위하여 정전 퍽(120)은 정전기력으로 기판(W)을 고정시킬 수 있다. 이 때, 정전 퍽(120)에 접한 기판(W)의 일면은 정전 전극(130)에 대한 반대 전하로 대전될 수 있다.
도 3을 참조하면, 공정이 완료된 기판(W)에 대하여 방전을 위한 플라즈마(30)가 발생될 수 있다.
기판(W)에 대전된 전하 중 일부는 방전용 플라즈마(30)에 의해 방전될 수 있다. 방전용 플라즈마(30)는 공정용 플라즈마(20)와 동일한 것일 수 있다.
기판(W)에 잔류하는 전하를 방전함에 있어서, 제어부(400)는 제1 전력 공급부(310) 및 제2 전력 공급부(320)를 제어할 수 있다. 제어부(400)의 제어에 의하여 제1 전력 공급부(310)는 기판(W)의 전하 방전 시 기판(W)에 대한 공정 처리를 위한 직류 전압에 비하여 작은 제1 방전 직류 전압을 인가하고, 제1 방전 직류 전압이 인가된 이후에 제1 방전 직류 전압보다 작은 제2 방전 직류 전압을 인가할 수 있다. 또한, 제어부(400)의 제어에 의하여 제2 전력 공급부(320)는 기판(W)의 전하 방전 시 기판(W)에 대한 공정 처리를 위한 RF 전력에 비하여 작은 제1 방전 RF 전력을 공급하고, 제1 방전 RF 전력이 공급된 이후에 제1 방전 RF 전력보다 큰 제2 방전 RF 전력을 공급하며, 제2 방전 RF 전력이 공급된 이후에 제1 방전 RF 전력 및 제2 방전 RF 전력보다 작은 제3 방전 RF 전력을 공급할 수 있다.
도 4는 기판(W)에 대한 공정 및 방전 시 제1 전력 공급부(310) 및 제2 전력 공급부(320)에 의해 공급되는 예시적인 전력 패턴을 도시하고 있다.
도 4의 (a)는 제1 전력 공급부(310)에 의해 공급되는 전력의 전압을 나타내고, 도 4의 (b)는 제2 전력 공급부(320)에 의해 공급되는 전력의 크기를 나타낸다.
0에서 t1의 구간은 기판(W)에 대한 공정 처리가 수행되는 구간을 나타낸다. 이 때, 제1 전력 공급부(310) 및 제2 전력 공급부(320)는 공정을 위한 상대적으로 큰 전력을 공급할 수 있다.
t1은 기판(W)에 대한 공정이 완료된 시점으로서 t1에서 t2의 구간은 기판(W)에 대한 방전이 개시되는 구간을 나타낸다. 이 때, 제1 전력 공급부(310)는 공정 처리를 위한 직류 전압(V0)에 비하여 작은 제1 방전 직류 전압(V1)을 인가하고, 제2 전력 공급부(320)는 공정 처리를 위한 RF 전력(P0)에 비하여 작은 제1 방전 RF 전력(P1)을 공급할 수 있다.
t2에서 t3의 구간은 기판(W)에 잔류하는 전하의 무질서도를 향상시키는 구간을 나타낸다. 이 때, 제1 전력 공급부(310)는 제1 방전 직류 전압(V1)보다 작은 제2 방전 직류 전압(V2)을 인가하고, 제2 전력 공급부(320)는 제1 방전 RF 전력(P1)보다 큰 제2 방전 RF 전력(P2)을 공급할 수 있다. 여기서, 제2 방전 직류 전압(V2)은 0V일 수 있다.
상대적으로 작은 제1 방전 RF 전력(P1)이 공급된 이후에 상대적으로 큰 제2 방전 RF 전력(P2)이 공급됨에 따라 기판(W)에 잔류하는 전하의 무질서도가 상승하게 된다.
t3의 이후 구간은 기판(W)에 대한 방전이 마무리되는 구간을 나타낸다. 이 때, 제2 전력 공급부(320)는 제1 방전 RF 전력(P1) 및 제2 방전 RF 전력(P2)보다 작은 제3 방전 RF 전력(P3)을 공급할 수 있다. 매우 작은 크기의 제3 방전 RF 전력(P3)이 공급되면서 기판(W)에 잔류하는 전하는 방전용 플라즈마(30)를 통해 방전을 지속하게 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 기판 지지부
110: 정전 몸체 120: 정전 퍽
130: 정전 전극 140: 리프트 핀
200: 플라즈마 발생부 310, 320: 전력 공급부
400: 제어부

Claims (4)

  1. 기판을 지지하고, 정전기력으로 상기 기판의 고정이 가능한 기판 지지부;
    상기 기판의 전하를 방전시키기 위한 방전용 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부; 및
    상기 기판 지지부 및 상기 플라즈마 발생부로 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하되,
    상기 전력 공급부는 상기 기판의 전하 방전 시 등락하는 패턴의 전력을 상기 플라즈마 발생부로 공급하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는,
    상기 기판 지지부로 직류 전력을 공급하는 제1 전력 공급부; 및
    상기 플라즈마 발생부로 RF 전력을 공급하는 제2 전력 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급부는,
    상기 기판의 전하 방전 시 상기 기판에 대한 공정 처리를 위한 직류 전압에 비하여 작은 제1 방전 직류 전압을 인가하고,
    상기 제1 방전 직류 전압이 인가된 이후에 상기 제1 방전 직류 전압보다 작은 제2 방전 직류 전압을 인가하는 기판 처리 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 전력 공급부는,
    상기 기판의 전하 방전 시 상기 기판에 대한 공정 처리를 위한 RF 전력에 비하여 작은 제1 방전 RF 전력을 공급하고,
    상기 제1 방전 RF 전력이 공급된 이후에 상기 제1 방전 RF 전력보다 큰 제2 방전 RF 전력을 공급하며,
    상기 제2 방전 RF 전력이 공급된 이후에 상기 제1 방전 RF 전력 및 상기 제2 방전 RF 전력보다 작은 제3 방전 RF 전력을 공급하는 기판 처리 장치.
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