KR20210056646A - 플라즈마 처리 장비 - Google Patents

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KR20210056646A
KR20210056646A KR1020190143353A KR20190143353A KR20210056646A KR 20210056646 A KR20210056646 A KR 20210056646A KR 1020190143353 A KR1020190143353 A KR 1020190143353A KR 20190143353 A KR20190143353 A KR 20190143353A KR 20210056646 A KR20210056646 A KR 20210056646A
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gas
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plasma processing
gas supply
processing equipment
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이용우
아키라 코시이시
마사토 호리구치
김교혁
김도원
김윤환
노영진
선종우
조태일
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삼성전자주식회사
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Abstract

하부 전극; 상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부; 상기 하부 전극으로부터 밑으로 이격된 그라운드판; 및 상기 하부 전극과 상기 그라운드판의 사이의 캐비티를 수평 방향에서 둘러싸는 절연부재; 를 포함하되, 상기 캐비티는 상기 그라운드판에 의해 상기 그라운드판의 아래에 있는 영역으로부터 격리된 플라즈마 처리 장비가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장비{Apparatus for plasma processing}
본 발명은 플라즈마 처리 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내전압을 강화시킬 수 있는 플라즈마 처리 장비에 관한 것이다.
반도체 제조는 다양한 공정을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조는 반도체 웨이퍼에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등을 포함할 수 있다. 반도체 웨이퍼에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등은 공정 챔버 내에서 수행될 수 있다. 증착 공정 또는 식각 공정 등에서, 반도체 웨이퍼에 플라즈마가 가해질 수 있다. 플라즈마를 만들기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마를 만들기 위해 CCP(Capacitor Couple Plasma), ICP(Inductive Coupled Plasma) 또는 MERIE(Magnetically Enhanced RIE) 등이 사용될 수 있다. CCP 또는 ICP에서는 플라즈마를 만들기 위해 공정 챔버 내에 가스를 넣고, 가스가 위치한 영역에 전기장을 형성시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내전압이 강화된 플라즈마 처리 장비를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 전압의 RF 파워를 인가할 수 있는 플라즈마 처리 장비를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대칭적인 전기장을 형성할 수 있는 플라즈마 처리 장비를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마의 산포를 개선할 수 있는 플라즈마 처리 장비를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장비는 하부 전극; 상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부; 상기 하부 전극으로부터 밑으로 이격된 그라운드판; 및 상기 하부 전극과 상기 그라운드판의 사이의 캐비티를 수평 방향에서 둘러싸는 절연부재; 를 포함하되, 상기 캐비티는 상기 그라운드판에 의해 상기 그라운드판의 아래에 있는 영역으로부터 격리될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장비는 하부 전극; 상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부; 상기 하부 전극 상에 제공되는 정전 척; 및 상기 정전 척의 상면 상의 공간에 가스를 공급하는 가스공급부; 를 포함하되, 상기 가스공급부는 복수 개의 모세관을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장비는 하부 전극; 상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부; 상기 하부 전극 상에 제공되는 정전 척; 및 상기 정전 척의 상면 상의 공간에 가스를 공급하는 가스공급부; 를 포함하되, 상기 가스공급부는 가스 바이패스(bypass)를 제공할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장비에 따르면, 내전압을 강화시킬 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장비에 따르면, 높은 전압의 RF 파워를 인가할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장비에 따르면, 대칭적인 전기장을 형성할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장비에 따르면, 플라즈마의 산포를 개선할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 공정 챔버를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 가스공급부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 도 3의 X를 확대하여 도시한 가스공급부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 가스공급부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 도 6의 Y를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 방법을 순서대로 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 웨이퍼가 안착된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 도 9의 Z를 확대하여 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 공정 챔버를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1의 D1을 제1 방향, D2를 제2 방향, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 실질적으로 수직한 D3를 제3 방향이라 칭할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 공정 챔버(R)가 제공될 수 있다. 플라즈마 공정 챔버(R)는 공정 공간(I)을 제공할 수 있다. 공정 공간(I)은 선택적으로 외부로부터 격리될 수 있다. 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)에서 반도체 웨이퍼 등에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등이 수행될 수 있다. 반도체 웨이퍼 등에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등에서 플라즈마가 사용될 수 있다.
플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I) 내에 플라즈마 처리 장비(A)가 제공될 수 있다. 플라즈마 처리 장비(A)는 플라즈마 공정 챔버(R)의 바닥에 위치할 수 있다. 플라즈마 처리 장비(A) 상에 반도체 웨이퍼 등이 안착될 수 있다. 플라즈마 처리 장비(A)는 하부 전극(1, 도 2 참고) 등을 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 장비(A)는 RF 전원(B) 등에 연결될 수 있다. 플라즈마 처리 장비(A)에 대한 상세한 내용은 도 2 내지 도 11을 참고하여 후술하도록 한다.
플라즈마 공정 챔버(R)는 상부 전극부(E), 반출입구(P3) 및 배출구(P2) 등을 제공할 수 있다.
상부 전극부(E)는 플라즈마 처리 장비(A)의 위에 위치할 수 있다. 상부 전극부(E)는 플라즈마 처리 장비(A)로부터 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 상부 전극부(E)와 플라즈마 처리 장비(A) 사이에 반도체 웨이퍼 등이 배치될 수 있다. 상부 전극부(E)와 플라즈마 처리 장비(A) 사이에서 반도체 웨이퍼 등에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등이 수행될 수 있다. 상부 전극부(E)는 전도성 있는 물질을 포함할 수 있다. 상부 전극부(E)는 금속을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 상부 전극부(E)는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 상부 전극부(E)와 하부 전극(1, 도 2 참고)은 한 쌍의 평판 전극을 형성할 수 있다. 실시 예들에서, 상부 전극부(E)는 그라운드(ground)되어 있을 수 있다. 상부 전극부(E)는 가스 유입로(P1), 가스 분산실(P11) 및 가스 공급 구멍(P13)을 제공할 수 있다. 가스 유입로(P1)는 상부 전극부(E)의 상측에 위치할 수 있다. 가스 유입로(P1)는 가스 유입 밸브(V1)와 연결될 수 있다. 가스 유입 밸브(V1)는 상부 가스공급원(F1)과 연결될 수 있다. 상부 가스공급원(F1)은 플라즈마 공정 챔버(R)에 가스를 공급할 수 있다. 가스는 증착 공정 또는 식각 공정 등에 사용되는 가스를 포함할 수 있다. 가스는 플라즈마가 될 수 있는 가스를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 가스는 전기장이 가해지면 플라즈마가 되는 가스를 포함할 수 있다. 가스 유입 밸브(V1)가 열리면 가스 유입로(P1)와 상부 가스공급원(F1)이 연결될 수 있다. 가스 유입 밸브(V1)가 닫히면 가스 유입로(P1)와 상부 가스공급원(F1)의 연결이 차단될 수 있다. 가스 유입 밸브(V1)가 열려 가스 유입로(P1)와 상부 가스공급원(F1)이 연결되면, 상부 가스공급원(F1)으로부터 가스 유입로(P1)에 가스가 공급될 수 있다. 가스 유입 밸브(V1)가 닫혀 가스 유입로(P1)와 상부 가스공급원(F1)이 연결이 차단되면, 상부 가스공급원(F1)으로부터 가스 유입로(P1)에 공급되던 가스가 차단될 수 있다. 가스 유입로(P1)는 가스 분산실(P11)과 연결될 수 있다. 가스 유입로(P1)를 통해 가스 분산실(P11)에 가스가 유입될 수 있다. 가스 분산실(P11)은 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 가스 분산실(P11)은 가스 유입로(P1)를 통해 유입된 가스를 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 분산시킬 수 있다. 가스 분산실(P11)은 가스 공급 구멍(P13)과 연결될 수 있다. 가스 공급 구멍(P13)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 가스 유입로(P1)를 통해 가스 분산실(P11)에 들어온 가스는 가스 공급 구멍(P13)으로 유입될 수 있다. 실시 예들에서, 가스 공급 구멍(P13)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 가스 공급 구멍(P13)의 각각은 서로 제2 방향(D2) 및/또는 제3 방향(D3)으로 이격될 수 있다. 복수 개의 가스 공급 구멍(P13)의 각각은 공정 공간(I)과 연결될 수 있다. 복수 개의 가스 공급 구멍(P13)의 각각을 통해 공정 공간(I)에 가스가 유입될 수 있다.
반출입구(P3)는 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)을 외부와 연결시킬 수 있다. 실시 예들에서, 반출입구(P3)는 플라즈마 공정 챔버(R)의 측벽에 제공될 수 있다. 반출입구(P3)를 통해 반도체 웨이퍼 등이 공정 공간(I)에 삽입될 수 있다. 실시 예들에서, 로봇 팔 등에 의해 반도체 웨이퍼 등이 반출입구(P3)를 통과해 공정 공간(I)에 삽입될 수 있다. 반출입구(P3)를 통해 반도체 웨이퍼 등이 외부로 반출될 수 있다. 실시 예들에서, 로봇 팔 등에 의해 반도체 웨이퍼 등이 반출입구(P3)를 통과해 외부로 반출될 수 있다. 반출입구(P3)에 게이트 밸브(D)가 연결될 수 있다. 게이트 밸브(D)는 반출입구(P3)를 폐쇄시킬 수 있다. 게이트 밸브(D)가 열리면, 반출입구(P3)를 통해 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)이 외부와 연결될 수 있다. 게이트 밸브(D)가 닫히면, 반출입구(P3)를 통해 플라즈마 공정 챔버(R)와 공정 공간(I)이 연결되던 것이 차단될 수 있다. 게이트 밸브(D)를 통해 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)이 선택적으로 외부로부터 격리될 수 있다.
배출구(P2)는 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)을 외부와 연결시킬 수 있다. 실시 예들에서, 배출구(P2)는 플라즈마 공정 챔버(R)의 하부에 제공될 수 있다. 배출구(P2)를 통해 가스 등이 공정 공간(I)에서 외부로 유출될 수 있다. 배출구(P2)는 배출 밸브(V2)와 연결될 수 있다. 배출 밸브(V2)는 배기부(F2)와 연결될 수 있다. 배출 밸브(V2)가 열리면, 배출구(P2)와 배기부(F2)가 연결될 수 있다. 공정 공간(I)에 있는 가스 등은 배출구(P2)를 통해 배기부(F2)로 유출될 수 있다. 배출 밸브(V2)가 닫히면, 배출구(P2)와 배기부(F2)의 연결은 차단될 수 있다. 배출 밸브(V2)가 닫히면, 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)은 외부로부터 격리될 수 있다. 배출 밸브(V2)를 통해 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I)이 선택적으로 외부로부터 격리될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참고하면, 플라즈마 처리 장비(A)는 하부 전극(1), 정전 척(electrostatic chuck, 2), 그라운드부(3), 지지부재(4), RF 전달부(5), 확장 전극(6), 가스공급부(7), 가스공급부 보호관(8) 및 절연부재(9)를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 플라즈마 처리 장비(A)는 하우징(H), 필터(T) 및 캡 부싱(U)을 더 포함할 수 있다.
하부 전극(1)은 상부 전극부(E, 도 1 참고)와 대향되게 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 하부 전극(1)은 판 형상을 포함할 수 있다. 하부 전극(1)은 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 연장된 판 형상을 포함할 수 있다. 하부 전극(1)은 정전 척(2) 밑에 위치할 수 있다. 하부 전극(1)은 그라운드부(3) 위에 위치할 수 있다. 하부 전극(1)은 정전 척(2)과 그라운드부(3) 사이에 위치할 수 있다. 하부 전극(1)은 그라운드부(3)와 이격될 수 있다. 하부 전극(1)은 그라운드부(3)로부터 제1 방향(D1)으로 이격되어 배치될 수 있다. 하부 전극(1)과 그라운드부(3) 사이에 캐비티(C)가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 하부 전극(1)은 절연부재(9) 사이에 배치될 수 있다. 하부 전극(1)은 RF 전달부(5)와 연결될 수 있다. 하부 전극(1)은 RF 전달부(5)로부터 RF(Radio Frequency) 파워를 인가 받을 수 있다. 하부 전극(1)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 하부 전극(1)은 금속을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 하부 전극(1)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 상부 전극부(E, 도 1 참고)와 하부 전극(1)은 한 쌍의 평판 전극을 형성할 수 있다. 하부 전극(1)이 RF 전달부(5)로부터 RF 파워를 인가 받으면, 전기장이 형성될 수 있다. 실시 예들에서, 공정 공간(I, 도 1 참고) 등에 전기장이 형성될 수 있다. 공정 공간(I)에 전기장이 형성되면 공정 공간(I)에 제공되는 가스가 플라즈마로 변할 수 있다. 실시 예들에서, 공정 공간(I)에 전기장이 형성되면, 공정 공간(I)에 형성된 플라즈마가 일정한 방향으로 이동할 수 있다. 플라즈마에 의해 증착 공정 또는 식각 공정 등이 진행될 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 내용은 후술하도록 한다.
정전 척(electrostatic chuck, ESC, 2)은 하부 전극(1) 상에 위치할 수 있다. 정전 척(2) 상에 반도체 웨이퍼 등이 배치될 수 있다. 정전 척(2)의 상면(21) 상에 반도체 웨이퍼 등이 배치될 수 있다. 정전 척(2)은 전도체 및 비전도체를 포함할 수 있다. 정전 척(2)의 중간에 전도체가 배치될 수 있다. 정전 척(2)의 중간에 배치되는 전도체는 전도층(conductive layer)을 포함할 수 있다. 정전 척(2)의 중간에 배치된 전도층을 비전도체가 둘러쌀 수 있다. 전도층을 둘러싸는 비전도체는 세라믹 및/또는 폴리이미드 필름(polyimide film) 등을 포함할 수 있다. 전도층은 외부 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '연결'이라는 단어는, 양 구성이 직접적으로 연결되는 것을 의미하는 단어로 사용될 수도 있고, 양 구성이 다른 구성을 매개로 연결되는 것을 의미하는 단어로 사용될 수도 있다. 외부 전극에 전기적으로 연결된 전도층은, 외부 전극으로부터 전압을 인가 받을 수 있다. 실시 예들에서, 전도층은 외부 전극으로부터 고전압을 인가 받을 수 있다. 실시 예들에서, 전도층은 외부 전극으로부터 직류 전압을 인가 받을 수 있다. 전압을 인가 받은 전도층은 반도체 웨이퍼 등을 일정 위치에 고정시킬 수 있다. 전도층과 반도체 웨이퍼 간의 정전기적 인력에 의해, 반도체 웨이퍼는 일정 위치에 고정될 수 있다. 반도체 웨이퍼는 수평으로 고정될 수 있다. 전도층의 인력에 의해 고정된 반도체 웨이퍼 상에서 증착 공정 또는 식각 공정 등이 수행될 수 있다. 반도체 웨이퍼에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등은 안정적으로 수행될 수 있다. 실시 예들에서, 정전 척(2) 내에 가스 유로가 더 제공될 수 있다. 가스 유로는 가스 확산 유로(81) 및 가스 분배 유로(83)를 포함할 수 있다. 가스 확산 유로(81)는 가스 연결 유로(82) 및/또는 필터(T)를 통해 가스공급부(7)와 연통될 수 있다. 가스가 가스공급부(7)로부터 가스 확산 유로(81)로 공급되거나, 가스 확산 유로(81)로부터 가스공급부(7)로 배출될 수 있다. 가스 확산 유로(81)는 제2 방향(D2) 및/또는 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 가스공급부(7)로부터 공급된 가스는 가스 확산 유로(81)를 따라 제2 방향(D2) 및/또는 제3 방향(D3)으로 확산될 수 있다. 가스 분배 유로(83)는 가스 확산 유로(81)와 연통될 수 있다. 가스 분배 유로(83)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 가스 분배 유로(83)는 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간과 연통될 수 있다. 가스공급부(7)를 통해 가스 확산 유로(81)로 공급된 가스는 가스 분배 유로(83)를 통해 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간으로 유입될 수 있다. 실시 예들에서, 가스 분배 유로(83)는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 가스 분배 유로(83)의 각각은 서로 제2 방향(D2) 및/또는 제3 방향(D3)으로 이격될 수 있다. 이격된 복수 개의 가스 분배 유로(83)를 따라, 가스는 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간에 넓게 분배될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 도 9 및 도 10을 참고하여 후술하도록 한다.
그라운드부(3)는 하부 전극(1) 밑에 위치할 수 있다. 그라운드부(3)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 그라운드부(3)는 금속을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 그라운드부(3)는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 그라운드부(3)는 그라운드되어 있을 수 있다. 그라운드부(3)는 그라운드판(31), 지지판(37) 및 연결부(35)를 포함할 수 있다. 그라운드판(31)은 판 형상을 포함할 수 있다. 그라운드판(31)은 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 연장되는 판 형상을 포함할 수 있다. 그라운드판(31)은 하부 전극(1) 밑에 위치할 수 있다. 그라운드판(31)은 하부 전극(1)과 이격될 수 있다. 그라운드판(31)은 하부 전극(1)으로부터 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이격될 수 있다. 그라운드판(31)과 하부 전극(1) 사이에 캐비티(C)가 제공될 수 있다. 캐비티(C)는 하부 전극(1) 및 그라운드판(31) 등에 의해 정의될 수 있다. 지지판(37)은 그라운드판(31)의 밑에 위치할 수 있다. 지지판(37)은 플라즈마 처리 장비(A)를 지지할 수 있다. 연결부(35)는 그라운드판(31)과 지지판(37)을 연결할 수 있다. 연결부(35)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 그라운드판(31), 지지판(37) 및/또는 연결부(35) 등의 사이에 하측 캐비티(C2)가 제공될 수 있다. 하측 캐비티(C2)는 그라운드판(31), 지지판(37) 및/또는 연결부(35) 등에 의해 정의될 수 있다. 그라운드부(3)에 의해 전기장의 범위가 제한될 수 있다.
지지부재(4)는 정전 척(2) 및/또는 절연부재(9) 상에 위치할 수 있다. 지지부재(4)는 정전 척(2) 및/또는 절연부재(9)로부터 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 지지부재(4)는 반도체 웨이퍼 등을 지지할 수 있다. 반도체 웨이퍼 등은 지지부재(4) 위에 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 지지부재(4)는 정전 척(2)과 일체로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 실시 예들에서, 지지부재(4)는 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 정전 척(2) 상에 제1 지지부재(41)가 위치할 수 있다. 제1 지지부재(41)는 정전 척(2) 상에서 원형의 고리 형상을 형성할 수 있다. 제1 지지부재(41)의 외측에 제2 지지부재(43)가 더 제공될 수 있다. 제2 지지부재(43)는 제1 지지부재(41)와 실질적인 동심원을 형성할 수 있다. 실시 예들에서, 제2 지지부재(43)의 외측에 제3 지지부재(45)가 더 제공될 수 있다. 제3 지지부재(45)는 제2 지지부재(43)와 실질적인 동심원을 형성할 수 있다. 반도체 웨이퍼가 지지부재(4) 상에 안착되면, 반도체 웨이퍼, 지지부재(4), 정전 척(2) 및 절연부재(9) 사이의 공간은 외부로부터 밀폐될 수 있다. 따라서 반도체 웨이퍼와 정전 척(2) 등의 사이 공간에 있는 기체 등은 외부로 새어나가지 아니할 수 있다.
RF 전달부(5)는 하부 전극(1)에 전기적으로 연결될 수 있다. RF 전달부(5)는 하부 전극(1)의 하측에 연결될 수 있다. RF 전달부(5)는 하부 전극(1)의 하측에서, 하부 전극(1)의 중심에 연결될 수 있다. RF 전달부(5)는 RF 전원(B)에 전기적으로 연결될 수 있다. RF 전달부(5)는 하부 전극(1)과 RF 전원(B)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. RF 전달부(5)는 RF 전원(B)으로부터 교류 전압을 인가 받을 수 있다. RF 전달부(5)는 RF 전원(B)으로부터 RF 파워를 인가 받을 수 있다. RF 전달부(5)는 하부 전극(1)에 RF 파워를 전달할 수 있다. RF 전달부(5)는 하부 전극(1)에 RF 파워를 전달할 수 있다. RF 전달부(5)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. RF 전달부(5)는 금속을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, RF 전달부(5)는 구리(Cu) 및/또는 은(Ag) 등을 포함할 수 있다. RF 전달부(5)는 구리(Cu)에 은(Ag) 등이 도금된 형태를 포함할 수 있다. RF 전달부(5)는 제1 전달부재(51) 및 제2 전달부재(53)를 포함할 수 있다. 제1 전달부재(51)는 막대(rod) 형태를 포함할 수 있다. 제1 전달부재(51)는 하부 전극(1)과 연결될 수 있다. 제1 전달부재(51)는 제2 전달부재(53)와 연결될 수 있다. 제1 전달부재(51)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 전달 부재(51)는 그라운드판(31) 및/또는 캐비티(C)를 관통할 수 있다. 제1 전달부재(51)는 그라운드판(31)의 중심을 관통할 수 있다. 제1 전달부재(51)는 캐비티(C)의 중앙을 관통할 수 있다. 도 6을 참고하면, 캐비티(C)는 제1 전달부재(51)를 중심으로 대칭적일 수 있다. 제1 전달부재(51)로부터 절연부재(9)까지의 좌측 거리(d2)와, 제1 전달부재(51)로부터 절연부재(9)까지의 우측 거리(d3)는 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다. 즉, 절연부재(9)는 제1 전달부재(51)를 축으로 하는 원통 형상을 포함할 수 있다. 제1 전달부재(51)는 하부 전극(1)의 중심에 연결될 수 있다. 제2 전달부재(53)는 막대 형태를 포함할 수 있다. 제2 전달부재(53)는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제2 전달부재(53)의 일부는 하부 캐비티(C2) 내에 위치할 수 있다. 제2 전달부재(53)는 제1 전달부재(51)에 연결될 수 있다. 제2 전달부재(53)와 제1 전달부재(51)는 하부 캐비티(C2) 내에서 연결될 수 있다. 제2 전달부재(53)는 RF 전원(B)과 연결될 수 있다. 제2 전달부재(53)는 제1 전달부재(51)와 RF 전원(B)을 연결시킬 수 있다. RF 전달부재(5)에 의해 하부 전극(1)에 RF 파워가 인가될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.
확장 전극(6)은 캐비티(C) 내에 위치할 수 있다. 확장 전극(6)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 확장 전극(6)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 확장 전극(6)은 RF 전달부재(5)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 확장 전극(6)은 제1 전달부재(51)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 확장 전극(6)의 일부는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 확장 전극(6)에 대한 상세한 내용은 도 7을 참고하여 후술하도록 한다.
가스공급부(7)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 가스공급부(7)는 하부 전극(1)에 연결될 수 있다. 가스공급부(7)는 하부 전극(1) 및 정전 척(2)을 거쳐, 정척 척(2)의 상면(21) 상에 가스를 공급할 수 있다. 가스공급부(7)는 열전달 가스 등을 공급할 수 있다. 열전달 가스는 열전도율이 좋은 가스를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 열전달 가스는 헬륨(He) 가스 등을 포함할 수 있다. 열전달 가스 등을 정전 척(2)의 상면(21) 상에 공급하기 위해, 하부 전극(1) 및 정전 척(2) 등에 가스공급부(7)와 연통되는 유동 통로가 제공될 수 있다. 가스공급부(7)는 정전 척(2) 상의 공간과 연통될 수 있다. 가스공급부(7)는 그라운드판(31)을 통과할 수 있다. 실시 예들에서, 가스공급부(7)는 그라운드판(31)을 관통할 수 있다. 실시 예들에서, 가스공급부(7)는 그라운드판(31)에 형성된 구멍과 연통될 수 있다. 가스공급부(7)는 캐비티(C)를 지날 수 있다. 가스공급부(7)는 하부 캐비티(C2)를 지날 수 있다. 가스공급부(7)는 가스밸브(V3)와 연결될 수 있다. 가스밸브(V3)는 가스공급원(F3)과 연결될 수 있다. 가스밸브(V3)가 열리면, 가스공급부(7)와 가스공급원(F3)이 연결될 수 있다. 가스밸브(V3)가 닫히면, 가스공급부(7)와 가스공급원(F3)의 연결은 차단될 수 있다. 가스밸브(V3)가 열렸을 때, 가스공급원(F3)으로부터 가스공급부(7)로 가스가 공급될 수 있다. 가스공급부(7)에 공급된 가스는 정전 척(2)의 상면(21) 상에 공급될 수 있다. 가스밸브(V3)가 열렸을 때, 가스공급부(7)로부터 가스공급원(F3)으로 가스가 빠져나갈 수 있다. 가스공급부(7)에 대한 상세한 내용은 도 3 내지 도 5 등을 참고하여 후술하도록 한다.
가스공급부 보호관(8)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 가스공급부 보호관(8)은 가스공급부(7)를 감쌀 수 있다. 실시 예들에서, 가스공급부 보호관(8)과 가스공급부(7) 사이에 가스 유동 통로가 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 가스공급부 보호관(8)은 그라운드판(31)을 관통할 수 있다. 가스공급부 보호관(8)은 캐비티(C)를 지날 수 있다. 가스공급부 보호관(8)은 하부 캐비티(C)를 지날 수 있다. 가스공급부 보호관(8)은 가스공급부(7)를 보호할 수 있다.
절연부재(9)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 절연부재(9)는 세라믹 등을 포함할 수 있다. 절연부재(9)는 캐비티(C)를 둘러쌀 수 있다. 절연부재(9)는 캐비티(C)를 수평 방향에서 둘러쌀 수 있다. 실시 예들에서, 절연부재(9)는 원통 형상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 절연부재(9)는 제1 전달부재(51)를 축으로 하는 원통 형상을 포함할 수 있다. 따라서 제1 전달부재(51)로부터 절연부재(9)까지의 거리는, 제1 방향(D1)을 따라 일정할 수 있다. 또한, 제1 전달부재(51)로부터 절연부재(9)까지의 좌측 거리(d2, 도 6 참고)와 우측 거리(d3)는 실질적으로 동일할 수 있다. 원통 형상의 절연부재(9)의 내부 공간의 일부 또는 전부가 캐비티(C)가 될 수 있다. 캐비티(C)는 절연부재(9), 하부전극(1) 및 그라운드판(31) 등에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 의하면, 캐비티는 대칭적으로 형성될 수 있다. 전기장이 형성되는 영역인 캐비티가 대칭적으로 형성될 수 있다. 따라서 전기장은 대칭적으로 형성될 수 있다. 대칭적으로 형성되는 전기장에 의해 플라즈마는 균일하고 대칭적으로 분포될 수 있다. 플라즈마의 산포는 개선될 수 있다. 플라즈마에 의한 증착 공정 또는 식각 공정 등은 균일하고 대칭적으로 수행될 수 있다. 웨이퍼에 대한 증착 공정 또는 식각 공정 등의 수율은 향상될 수 있다.
절연부재(9), 하부전극(1) 및 그라운드판(31) 등에 의해 둘러싸인 캐비티(C)는 외부로부터 격리(isolated)될 수 있다. 실시 예들에서, 캐비티(C)가 외부로부터 격리된다는 표현은, 캐비티(C)가 외부와 전기적으로 분리되어 있는 상태에 있는 것을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 캐비티(C) 내에 형성되는 전기장은, 그라운드판(31)의 아래에 있는 영역(region)에 영향을 미치지 아니할 수 있다. 그라운드판(31)의 아래에 있는 영역에 다양한 물질이 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 그라운드판(31)의 아래에 있는 영역은 기체가 차 있는 하부 캐비티(C2)일 수 있다. 또는, 그라운드판(31)의 아래에 있는 영역에 모터 혹은 기타 고체가 위치할 수 있다. 그라운드판(31)의 아래에 있는 영역이 하부 캐비티(C2)인 경우, 캐비티(C)는 하부 캐비티(C2)로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 따라서 캐비티(C) 내에 전기장이 형성되어도, 하부 캐비티(C2)에는 전기장이 형성되지 아니할 수 있다. 실시 예들에서, 캐비티(C)가 외부로부터 격리된다는 표현은, 캐비티(C)가 외부와 공간적으로 분리되어 유체 등의 유출입이 불가능한 상태에 있는 것을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 캐비티(C)는 하부 캐비티(C2)와 연통되지 아니할 수 있다. 보다 구체적으로, 캐비티(C)는 공정 공간(I, 도 1 참고)과 연통되지 아니할 수 있다. 절연부재(9)에 의해 둘러싸인 캐비티(C)는 제1 전달부재(51)를 기준으로 대칭적일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 의하면, 전기장이 형성되는 영역인 캐비티가 외부로부터 격리될 수 있다. 캐비티가 외부로부터 격리되어, 전기장이 형성되는 영역이 하부 캐비티로부터 격리될 수 있다. 따라서 전기장이 형성되는 영역은 제한적이 될 수 있다. 플라즈마 처리 장비의 하부 캐비티에는 전기장이 형성되지 아니할 수 있다. 하부 캐비티에는 다양한 구성이 위치할 수 있다. 하부 캐비티에 전도성 물질을 포함하는 구성이 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 하부 캐비티에 모터 등이 위치할 수 있다. 따라서 웨이퍼를 상승 또는 하강 시키는 리프터 핀(lifter pin)을 구동하기 위해 다양한 장비가 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 리프터 핀의 구동을 위해 에어 실린더뿐만 아니라, 모터 등이 사용될 수도 있다. 그 외 다른 다양한 구성도 하부 캐비티에 위치할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 의하면, 전기장이 형성되는 영역이 외부와 격리되므로, 전기장이 형성되는 영역인 캐비티에 위치하는 구성의 개수는 감소될 수 있다. 또한 전기장이 형성되는 영역인 캐비티에는 전도성을 가진 물질이 존재하지 아니할 있다. 따라서 전기장이 형성되는 영역에서 대칭 구조를 확보하기 용이해질 수 있다. 전기장이 형성되는 영역인 캐비티의 대칭 구조를 확보하기 용이할 수 있다. 이에 따라 전기장의 대칭 분포가 가능해질 수 있다. 전기장의 대칭 분포가 가능하면, 플라즈마의 대칭 분포가 가능할 수 있다. 따라서 증착 공정 또는 식각 공정 등에서 플라스마의 산포는 개선될 수 있다.
실시 예들에서, 캐비티(C) 내에 기체(gas)가 채워질 수 있다. 캐비티(C) 내에 채워지는 기체는 공기(air)를 포함할 수 있다. 캐비티(C)에 채워진 기체의 압력은, 실질적으로 대기압과 유사할 수 있다. 공기의 유전율은 세라믹의 유전율보다 낮을 수 있다. 실시 예들에서, 캐비티(C) 내는 진공 상태로 유지될 수 있다. 절연부재(9)는 하부 전극(1)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 실시 예들에서, 절연부재(9)는 정전 척(2)의 측면을 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 의하면, 유전율이 낮은 공기 등으로 채워지는 캐비티가 제공될 수 있다. 캐비티에 의해 내전압(withstanding voltage)이 강화될 수 있다. RF 파워에 의한 전기적 방전은 방지될 수 있다. 따라서 높은 전압의 RF 파워를 사용할 수 있다. 높은 RF 파워에 의해 강한 전기장을 형성할 수 있다. 이에 따라 반도체 웨이퍼 등에 대한 깊은 식각이 가능할 수 있다.
하우징(H)은 플라즈마 처리 장비(A)의 외관을 형성할 수 있다. 실시 예들에서, 하우징(H)은 절연부재(9)를 둘러쌀 수 있다. 실시 예들에서, 하우징(H)은 그라운드부(3)를 둘러쌀 수 있다.
필터(T)는 가스공급부(7) 및/또는 가스공급부 보호관(8) 상에 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 필터(T)의 일부 또는 전부는 하부 전극(1) 내에 배치될 수 있다. 필터(T)는 다공성 구조를 포함할 수 있다. 필터(T)는 세라믹을 포함할 수 있다. 필터(T)는 플라즈마가 가스공급부(7) 및/또는 가스공급부 보호관(8)과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
캡 부싱(U)은 가스공급부(7) 및/또는 가스공급부 보호관(8) 위에 배치될 수 있다. 캡 부싱(U)은 필터(T)의 일부 또는 전부를 감쌀 수 있다. 실시 예들에서, 캡 부싱(U)은 가스공급부(7) 및/또는 가스공급부 보호관(8)의 일부를 감쌀 수 있다. 캡 부싱(U)의 상부는 가스 연결 유로(82)를 제공할 수 있다. 캡 부싱(U)에 일부가 제공된 가스 연결 유로(82)는 정전 척(2)을 지나 가스 확산 유로(81)에 연결될 수 있다. 캡 부싱(U)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 캡 부싱(U)은 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다. 캡 부싱(U)은 필터(T) 내의 가스 혹은 플라즈마 등이 하부 전극(1) 등과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 가스공급부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 도 3의 X 부분을 확대하여 도시한 가스공급부를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참고하면, 가스공급부(7a)가 제공될 수 있다. 도 3의 가스공급부(7a)는 도 2의 가스공급부(7)의 일 실시 예일 수 있다. 가스공급부(7a)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.
도 4를 참고하면, 가스공급부(7a)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 가스공급부(7a)에 의해 가스 바이패스(bypass)가 제공될 수 있다. 가스 바이패스는 연장 방향이 다른 복수 개의 유동로를 포함할 수 있다. 복수 개의 유동로의 연장 방향은 서로 일정한 각도를 이룰 수 있다. 가스 바이패스 내에서 가스가 유동할 수 있다. 가스는 연장 방향이 다른 복수 개의 유동로를 지날 수 있다. 가스 바이패스 내에서 유동하는 가스의 이동 속도는 일정 수준 이상으로 상승하지 못할 수 있다.
실시 예들에서, 가스공급부(7a)는 엔지니어링 플라스틱을 포함할 수 있다. 가스공급부(7a)는 몸체(7x) 및 유로 형성부(7y)를 포함할 수 있다. 몸체(7x)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 실시 예들에서, 몸체(7x)는 원통 형상을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 유로 형성부(7y)는 몸체(7x)의 외면에 위치할 수 있다. 유로 형성부(7y)는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 유로 형성부(7y)의 각각은 서로 이격될 수 있다. 실시 예들에서, 가스 바이패스(71)는 복수 개의 유로 형성부(7y)의 사이에 제공될 수 있다. 실시 예들에서, 가스 바이패스(71)는 몸체(7x), 유로 형성부(7y) 및 가스공급부 보호관(8, 도 2 참고) 사이에 형성될 수 있다. 가스 바이패스(71)는 제1 유로(711), 제2 유로(713), 제3 유로(715) 및 제4 유로(717) 등을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 유로(711)는 몸체(7x)의 외면을 따라 실질적으로 수평하게 연장될 수 있다. 몸체(7x)가 원통 형상을 포함하는 경우, 제1 유로(711)의 연장 방향은 몸체(7x)의 외면을 따라 수평 방향으로 곡선을 그리며 휘어질 수 있다. 제2 유로(713)는 제1 유로(713)와 연통될 수 있다. 제2 유로(713)는 몸체(7x)의 외면을 따라 실질적으로 수직하게 연장될 수 있다. 제2 유로(713)는 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 제1 유로(711)의 연장 방향과 제2 유로(713)의 연장 방향은 일정한 각도를 형성할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 유로(711)의 연장 방향과 제2 유로(713)의 연장 방향은 실질적으로 수직할 수 있다. 제3 유로(715)는 실질적으로 수평하게 연장될 수 있다. 제3 유로(713)는 제2 유로(713)와 연통될 수 있다. 제4 유로(717)는 실질적으로 수직하게 연장될 수 있다. 제4 유로(717)는 제3 유로(715)와 연통될 수 있다. 제4 유로(717)의 길이는 제2 유로(713)의 길이보다 길 수 있다. 제5 유로(731)가 더 제공될 수 있다. 제5 유로(731)는 실질적으로 수평하게 연장될 수 있다. 제5 유로(731)는 제4 유로(717)와 연통될 수 있다. 가스는 가스 바이패스(71)를 따라 유동할 수 있다. 가스는 제1 유로(711) 내지 제5 유로(731) 등의 내부에서 유동할 수 있다. 가스는 제1 유로(711)부터 차례대로 제5 유로(731)까지 유동할 수 있다. 제1 유로(711)를 수평하게 지난 가스는 제2 유로(713)를 따라 밑으로 내려갈 수 있다. 제2 유로(713)를 수직하게 지난 가스는 제3 유로(715)를 따라 수평하게 유동할 수 있다. 제3 유로(715)를 수평하게 지난 가스는 제4 유로(717)를 따라 위로 올라갈 수 있다. 제4 유로(717)를 지난 가스는 제5 유로(731)를 따라 수평하게 유동할 수 있다. 가스 바이패스(71)를 지나는 가스의 이동 속도는, 방향이 바뀌는 유로에 의해 영향을 받을 수 있다. 한 유로에서 다른 유로로 이동하는 과정에서 가스의 이동 방향은 변할 수 있다. 한 유로에서 다른 유로로 이동하는 과정에서 가스의 이동 속도는 느려질 수 있다. 가스의 이동 속도는 일정 수준 이상으로 상승하지 못할 수 있다. 한 방향으로 전개되는 유로의 길이는 제한될 수 있다. 제1 방향(D1)으로 연장되는 제4 유로(717)의 길이(X)는 일정 수치 이내로 제한될 수 있다. 실시 예들에서, 제4 유로(717)의 길이(X)는 5mm 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 제4 유로(717)의 길이(X)는 4mm 이상, 5mm 이하일 수 있다. 제1 방향(D1)으로 연장되는 다른 유로의 길이도 5mm 이하로 제한될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 길이 이하로 제한될 수도 있다. 가스의 제1 방향(D1)으로의 이동 속도는 일정 수준 이상으로 상승하지 못할 수 있다. 실시 예들에서, 가스는 열전달 가스 등을 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 도 9 내지 도 10을 참고하여 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 가스공급부를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참고하면, 가스공급부(7b)가 제공될 수 있다. 도 5의 가스공급부(7b)는 도 2의 가스공급부(7)의 일 실시 예일 수 있다. 가스공급부(7b)는 몸체(7x')를 포함할 수 있다. 가스공급부(7b)의 몸체(7x')는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 가스공급부(7b)의 몸체(7x')는 세라믹을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 가스공급부(7b)의 몸체(7x')는 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다. 가스공급부(7b)는 모세관(7h)을 제공할 수 있다. 모세관(7h)은 가스공급부(7b)의 몸체(7x') 내에 제공될 수 있다. 모세관(7h)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 실시 예들에서, 모세관(7h)의 직경은 50μm 이상 100μm 이하일 수 있다. 모세관(7h)의 내부에 가스가 유동할 수 있다. 모세관(7h)의 내부를 유동하는 가스의 입자는 모세관(7h)의 벽에 충돌할 수 있다. 모세관(7h)의 직경이 작을수록, 모세관(7h)의 내부를 유동하는 가스의 입자는 더욱 자주 모세관(7h)의 벽에 충돌할 수 있다. 모세관(7h)의 벽에 자주 충돌하는 가스의 입자는 이동 속도가 일정 수준 이상으로 상승하지 못할 수 있다. 실시 예들에서, 모세관(7h)은 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개의 모세관(7h)의 각각은 서로 제2 방향(D2) 및/또는 제3 방향(D3)으로 이격될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 의하면, 열전달 가스의 이동 속도가 일정 수준 이상으로 상승하지 아니할 수 있다. 열전달 가스의 속도는 느려질 수 있다. 열전달 가스의 에너지는 줄어들 수 있다. 열전달 가스의 빠른 이동에 따른 이온화 현상은 방지될 수 있다. 열전달 가스의 이온화 현상이 방지되어, 플라즈마 처리 장비의 전기적 방전 현상이 방지될 수 있다. 플라즈마 처리 장비의 전기적 방전 현상이 방지되어 내전압 특성이 개선될 수 있다. 높은 RF 파워에 의한 전기적 방전은 방지될 수 있다. 따라서 높은 RF 파워를 인가할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 도 6의 Y 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 확장 전극(6)이 제공될 수 있다. 확장 전극(6)은 RF 전달부(5)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 실시 예들에서, 확장 전극(6)은 제1 전달부재(51)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 확장 전극(6)은 그라운드판(31)에 결합될 수 있다. 확장 전극(6)은 그라운드판(31) 상에 위치할 수 있다. 확장 전극(6)은 전극부(61) 및 지지부(63)를 포함할 수 있다. 전극부(61)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 전극부(61)는 제1 전달부재(51)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 실시 예들에서, 전극부(61)의 길이(d1)는 40mm 이상 60mm 이하일 수 있다. 실시 예들에서, 전극부(61)의 길이(d1)는 50mm일 수 있다. 지지부(63)는 그라운드판(31)에 결합될 수 있다. 실시 예들에서, 지지부(63)는 볼트 등에 의하여 그라운드판(31)에 결합될 수 있다. 지지부(63)는 전극부(61)를 지지할 수 있다. 지지부(63)는 전극부(61)를 그라운드판(31)에 결합시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 의하면, 확장 전극이 제공될 수 있다. 확장 전극에 의해 플라즈마 처리 장비의 임피던스는 최적화될 수 있다. 따라서 RF 전달부의 전송 특성은 최적화될 수 있다. 확장 전극에 의해 RF 파워의 전송 효율은 향상될 수 있다. 반도체 웨이퍼에 대한 식각률 및 플라즈마의 산포 등은 개선될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 방법을 순서대로 나타낸 순서도이다.
도 8을 참고하면, 플라즈마 처리 방법(S)은 웨이퍼를 안착시키는 것(S1), 웨이퍼를 고정하는 것(S2), 열전달 가스를 공급하는 것(S3), 플라즈마 처리하는 것(S4), 열전달 가스를 제거하는 것(S5) 및 웨이퍼의 고정을 해제하는 것(S6)을 포함할 수 있다. 이하에서, 도 9 내지 도 10을 참고하여 플라즈마 처리 방법(S)의 각 단계를 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 처리 장비에 웨이퍼가 안착된 모습을 나타낸 단면도이고, 도 10은 본 발명의 도 10의 Z 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 9를 참고하면, 웨이퍼를 안착시키는 것(S1, 도 8 참고)은 웨이퍼(W)를 반출입구(P3)를 통해 플라즈마 공정 챔버(R)의 공정 공간(I) 내로 유입시키는 것을 포함할 수 있다. 웨이퍼(W)의 이동은 로봇 팔에 의해 수행될 수 있다. 웨이퍼(W)는 플라즈마 처리 장비(A) 상에 안착될 수 있다. 웨이퍼(W)는 정전 척(2)의 위에 배치될 수 있다. 웨이퍼(W)는 지지부재(4) 상에 안착될 수 있다.
웨이퍼를 고정하는 것(S2, 도 8 참고)은 정전 척(2)에 전압이 인가되는 것을 포함할 수 있다. 정전 척(2)의 전도층에 전압이 인가될 수 있다. 실시 예들에서, 정전 척(2)의 전도층에 직류 전압이 인가될 수 있다. 정전 척(2)의 전도층에 전압이 인가되면, 정전 척(2)과 웨이퍼(W) 간에 인력이 발생할 수 있다. 웨이퍼(W)는 일정 위치에 고정될 수 있다. 웨이퍼(W)는 지지부재(4) 상에서 수평으로 고정될 수 있다.
열전달 가스를 공급하는 것(S3, 도 8 참고)은 가스밸브(V3)가 열리고 가스공급원(F3)에 의해 가스공급부(7)에 열전달 가스가 공급되는 것을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 열전달 가스는 헬륨(He) 가스 등을 포함할 수 있다. 열전달 가스는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 유사하게, 가스공급부(7)를 따라 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 가스공급부(7)를 따라 제1 방향(D1)으로 이동하는 열전달 가스의 속도는 일정 수준 이상으로 상승하지 않을 수 있다.
도 10을 참고하면, 열전달 가스는 가스 확산 유로(81) 및 가스 분배 유로(83)를 지나 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간으로 이동할 수 있다. 열전달 가스는 정전 척(2)의 상면(21)과 웨이퍼(W)의 하면(Wb) 사이에서 이동할 수 있다. 열전달 가스는 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간에서 정전 척(2)과 웨이퍼(W) 간의 열 교환 매개체가 될 수 있다. 열전달 가스에 의해 웨이퍼(W)의 온도는 상승하거나 하강할 수 있다. 웨이퍼(W)의 온도는 증착 공정 또는 식각 공정 등이 일어나기에 알맞은 온도가 될 수 있다.
플라즈마 처리하는 것(S4, 도 8 참고)은 RF 전원(B)에 의해 RF 전달부(5)에 RF 파워가 인가되는 것을 포함할 수 있다. RF 전달부(5)에 의해 하부 전극(1)에 RF 파워가 인가될 수 있다. 실시 예들에서, 하부 전극(1)에 인가되는 RF는 플라즈마를 발생시키는 소스 파워를 포함할 수 있다. 상부 전극부(E, 도 1 참고)와 한 쌍의 평판 전극을 형성하는 하부 전극(1)에 RF 파워가 인가되면, 전기장(electric field)이 발생할 수 있다. 실시 예들에서, 전기장은 공정 공간(I, 도 1 참고) 내에 발생할 수 있다. 실시 예들에서, 전기장은 캐비티(C) 내에 발생할 수 있다. 캐비티(C) 내에 발생하는 전기장은 대칭적일 수 있다. 캐비티(C) 내에 발생하는 전기장은 제1 전달부재(51)에 대해 대칭적일 수 있다. 전기장에 의해 공정 공간(I) 내의 가스는 플라즈마가 될 수 있다. 플라즈마에 의해 웨이퍼(W) 등에 증착 공정 또는 식각 공정 등이 수행될 수 있다. 실시 예들에서, 하부 전극(1)에 인가되는 RF는 플라즈마를 이동시키는 바이어스 파워를 포함할 수 있다. 전기장은 공정 공간(I, 도 1 참고) 내에 발생할 수 있다. 전기장에 의해 공정 공간(I) 내의 가스는 이동할 수 있다. 이동하는 플라즈마에 의해 웨이퍼(W) 등에 증착 공정 또는 식각 공정 등이 수행될 수 있다.
열전달 가스를 제거하는 것(S5, 도 8 참고)은 가스밸브(V3)가 열리고 가스공급원(F3)에 의해 열전달 가스가 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간으로부터 제거되는 것을 포함할 수 있다. 열전달 가스는 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간에서부터 가스공급부(7)로 유출될 수 있다. 열전달 가스는 가스공급부(7)에서부터 가스밸브(V3)를 지나 가스공급원(F3)으로 유동할 수 있다. 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간에서 열전달 가스가 제거될 수 있다. 정전 척(2)의 상면(21) 상의 공간은 실질적인 진공 상태가 될 수 있다. 정전 척(2)과 웨이퍼(W) 사이의 공간은 실질적인 진공 상태가 될 수 있다.
웨이퍼의 고정을 해제하는 것(S6, 도 8참고)은 정전 척(2)에 가해지던 전압이 제거되는 것을 포함할 수 있다. 정전 척(2)과 웨이퍼(W) 간의 인력은 해제될 수 있다. 웨이퍼(W)의 고정은 해제될 수 있다.
증착 공정 또는 식각 공정 등이 끝난 웨이퍼(W)는 플라즈마 공정 챔버(R)로부터 제거될 수 있다. 웨이퍼(W)는 로봇 팔 등에 의해 이동될 수 있다. 웨이퍼(W)는 반출입구(P3)를 통해 웨이퍼(W)는 공정 공간(I)에서 외부로 이동될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
R: 플라즈마 공정 챔버
I: 공정 공간
E: 상부 전극부
F1: 상부 가스공급원
F2: 배기부
V1: 가스 유입 밸브
V2: 배출 밸브
P1: 가스 유입로
P2: 배출구
P3: 반출입구
D: 게이트 밸브
A: 플라즈마 처리 장비
1: 하부전극
2: 정전 척
3: 그라운드부
31: 그라운드판
4: 지지부재
5: RF 전달부
6: 확장 전극
7: 가스공급부
8: 가스공급부 보호관
9: 절연부재
H: 하우징
B: RF 전원
F3: 가스공급원
V3: 가스밸브
C: 캐비티
C2: 하부 캐비티

Claims (20)

  1. 하부 전극;
    상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부;
    상기 하부 전극으로부터 밑으로 이격된 그라운드판; 및
    상기 하부 전극과 상기 그라운드판의 사이의 캐비티를 수평 방향에서 둘러싸는 절연부재; 를 포함하되,
    상기 캐비티는 상기 그라운드판에 의해 상기 그라운드판의 아래에 있는 영역으로부터 격리된 플라즈마 처리 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티에 공기가 채워진 플라즈마 처리 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 전달부는 상기 그라운드판을 관통하며 상기 하부 전극을 향해 연장되는 제1 전달부재를 포함하고,
    상기 캐비티는 상기 제1 전달부재를 기준으로 대칭을 이루는 플라즈마 처리 장비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 제1 전달부재를 축으로 하는 원통형상을 포함하는 플라즈마 처리 장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 그라운드판으로부터 밑으로 이격된 지지판을 더 포함하며,
    상기 그라운드판과 상기 지지판 사이에 하부 캐비티가 제공되는 플라즈마 처리 장비.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RF 전달부는:
    상기 그라운드판을 관통하며 상기 하부 전극을 향해 연장되는 제1 전달부재; 및
    상기 제1 전달부재의 연장 방향과 다른 방향으로 연장되는 제2 전달부재; 를 포함하며,
    상기 제1 전달부재와 상기 제2 전달부재는 상기 하부 캐비티 내에서 연결되는 플라즈마 처리 장비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 전극 상에 제공되는 정전 척을 더 포함하는 플라즈마 처리 장비.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상면 상에 열전달 가스를 공급하는 가스공급부를 더 포함하며,
    상기 가스공급부는 상기 캐비티를 관통하는 플라즈마 처리 장비.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스공급부는 가스 바이패스(bypass)를 제공하는 플라즈마 처리 장비.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스공급부는 복수 개의 모세관을 포함하는 플라즈마 처리 장비.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐비티 내에서 상기 제1 전달부재를 둘러싸는 확장 전극을 더 포함하되,
    상기 확장 전극은 상기 그라운드판 상에 결합되는 플라즈마 처리 장비.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 확장 전극의 높이는 40mm 이상 60mm 이하인 플라즈마 처리 장비.
  13. 하부 전극;
    상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부;
    상기 하부 전극 상에 제공되는 정전 척; 및
    상기 정전 척의 상면 상의 공간에 가스를 공급하는 가스공급부; 를 포함하되,
    상기 가스공급부는 복수 개의 모세관을 포함하는 플라즈마 처리 장비.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수 개의 모세관의 각각의 지름은 50μm 이상 100μm 이하인 플라즈마 처리 장비.
  15. 하부 전극;
    상기 하부 전극에 연결되며 상기 하부 전극에 RF 파워를 공급하는 RF 전달부;
    상기 하부 전극 상에 제공되는 정전 척; 및
    상기 정전 척의 상면 상의 공간에 가스를 공급하는 가스공급부; 를 포함하되,
    상기 가스공급부는 가스 바이패스(bypass)를 제공하는 플라즈마 처리 장비.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가스 바이패스는:
    상하로 전개되는 제1 유로; 및
    좌우로 전개되는 제2 유로; 를 포함하고,
    상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 연통되는 플라즈마 처리 장비.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스공급부를 감싸는 가스공급부 보호관을 더 포함하는 플라즈마 처리 장비.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 상기 가스공급부의 몸체의 외면과 상기 가스공급부 보호관 사이에 제공되는 플라즈마 처리 장비.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 유로의 연장 방향과 상기 제2 유로의 연장 방향은 90도의 각도를 이루는 플라즈마 처리 장비.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 가스공급부는 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 플라즈마 처리 장비.

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