KR20230063743A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 내부 공간을 가지는 하우징; 상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 척; 상기 기판의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 에지 전극; 및 상기 척에 지지된 상기 기판과 마주하는 유전체 판 - 상기 유전체 판은 이동 가능하도록 분할 됨 - 을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판 상의 막질을 제거하는 애싱 또는 식각 공정을 포함한다. 애싱 또는 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막질과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정은 다양한 방식으로 수행된다.
플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 방법 중, 베벨 에치 공정은 기판의 가장자리 영역에 플라즈마를 발생시켜, 기판의 가장자리 영역 상의 박막을 제거한다.
한편, 이러한 베벨 에치 공정을 수행하는데 있어서 필요에 따라 플라즈마가 발생되는 영역(이른바, 공정 영역)의 사이즈 및 위치를 조절하는 것이 요구된다. 일반적으로는, 베벨 에치 장치가 가지는 구성을 교체하여 이러한 공정 영역의 사이즈 및 위치를 조절하고 있으나, 구성 교체에 소요되는 시간만큼 기판 처리 효율은 낮아진다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마의 위치를 변경할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마가 발생되는 영역의 사이즈를 변경할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마의 유동을 제어할 수 있는 추가적인 제어 인자를 제공하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면들로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 내부 공간을 가지는 하우징; 상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 척; 상기 기판의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 에지 전극; 및 상기 척에 지지된 상기 기판과 마주하는 유전체 판 - 상기 유전체 판은 이동 가능하도록 분할 됨 - 을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는, 상기 유전체 판의 상부에는 제공되며, 상기 분할된 상기 유전체 판들의 위치를 이동시키는 이동 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 이동 모듈은, 분할된 상기 유전체 판들이 체결되는 바디; 및 상기 바디에 설치되며, 분할된 상기 유전체 판들 중 적어도 하나 이상을 이동시키는 이동 부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 바디에는, 상기 바디의 상면, 그리고 하면을 관통하여 형성되는 관통 홈; 및 상부에서 바라볼 때 상기 관통 홈을 포함하는 영역에 형성되며, 상기 바디의 상면으로부터 설정 깊이 만입되어 형성되는 삽입 홈이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 삽입 홈에는, 상기 이동 부재가 설치될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 이동 부재는 피에조 모터이고, 상기 장치는, 상기 이동 부재에 전력을 인가하는 전원을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라본 상기 삽입 홈의 크기는, 상기 전력이 인가되기 전 상기 이동 부재의 크기보다 크고, 상기 전력이 인가된 후 상기 이동 부재의 크기보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 관통 홈 및 상기 삽입 홈은, 각각 복수 개가 상기 바디에 형성되고, 상부에서 바라볼 때, 상기 바디의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 에지 전극은, 상부에서 바라볼 때, 상기 유전체 판을 둘러싸는 형상을 가지고, 상기 유전체 판과 이격되도록 구성되는 상부 에지 전극; 및 상부에서 바라볼 때, 상기 척을 둘러싸는 형상을 가지고, 상기 척에 지지된 상기 기판보다 아래에 배치되는 하부 에지 전극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 유닛은, 상기 공정 가스를 상기 상부 에지 전극, 그리고 상기 유전체 판 사이의 공간으로 공급하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 척에 제1기판이 놓인 경우, 상기 유전체 판과 상기 상부 에지 전극 사이의 간격이 제1간격이 되도록 상기 전원을 제어하고, 상기 척에 상기 제1기판과 상이한 제2기판이 놓인 경우, 상기 유전체 판과 상기 상부 에지 전극 사이의 간격이 상기 제1간격과 상이한 제2간격이 되도록 상기 전원을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 플라즈마를 발생시키도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하되, 상기 플라즈마에 의해 상기 기판이 처리되는 도중 상기 유전체 판과 상기 상부 에지 전극 사이의 간격이 변경되도록 상기 전원을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 분할된 상기 유전체 판들 중 어느 하나의 상면은, 상부에서 바라볼 때, 분할된 상기 유전체 판들 중 다른 하나의 하면과 중첩되도록 단차진 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 단차진 상기 상면 중 상기 하면과 마주하는 영역의 폭은, 상기 이동 모듈에 의해 이동된 상기 유전체 판들 사이의 간격보다 클 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 분할된 상기 유전체 판들 중 어느 하나의 하면은, 상부에서 바라볼 때, 분할된 상기 유전체 판들 중 다른 하나의 상면과 중첩되도록 단차진 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 단차진 상기 하면 중 상기 상면과 마주하는 영역의 폭은, 상기 이동 모듈에 의해 이동된 상기 유전체 판들 사이의 간격보다 클 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 유전체 판은, 중앙 영역에 개구가 형성된 원 판 형상을 가지고, 분할된 상기 유전체 판들 중 제1유전체 판의 하면은, 상기 제1유전체 판과 인접하는 상기 제2유전체 판의 상면과 중첩되도록 단차진 형상을 가지고, 상기 제1유전체 판의 상면은, 상기 제2유전체 판의 반대 편에서 상기 제1유전체 판과 인접하는 제4유전체 판의 하면과 중첩되도록 단차진 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 지지하는 척, 상기 기판의 가장자리 영역에 플라즈마를 발생시키는 에지 전극, 상기 척에 지지된 기판의 상면과 마주하게 배치되는 유전체 판 - 상기 유전체 판은 측 방향으로 이동 가능하도록 분할됨 - , 상기 유전체 판을 이동시키는 이동 모듈, 상기 척에 지지된 기판의 가장자리 영역으로 플라즈마 상태로 여기되는 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 - 상기 가스 공급 유닛은 상기 에지 전극과 상기 유전체 판 사이 공간으로 상기 공정 가스를 공급하도록 구성됨 - 을 가지는 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은, 척에 지지된 기판의 가장자리 영역에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생되는 영역 및 상기 공정 가스가 단위 시간당 공급되는 공급 유량을 조절하기 위해 분할된 상기 유전체 판 중 적어도 하나를 측 방향으로 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 유전체 판의 이동은, 상기 플라즈마가 발생되어 기판을 처리하는 동안 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 척에 지지된 기판이 제1기판인 경우 상기 유전체 판과 상기 에지 전극 사이의 간격이 제1간격이 되고, 상기 척에 지지된 기판이 상기 제1기판과 상이한 제2기판인 경우 상기 유전체 판과 상기 에지 전극 사이의 간격이 상기 제1간격과 상이한 제2간격이 되도록 분할된 상기 유전체 판 중 적어도 하나 이상을 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마의 위치를 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 플라즈마가 발생되는 영역의 사이즈를 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 플라즈마의 유동을 제어할 수 있는 추가적인 제어 인자를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 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 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 유전체 판 및 이동 모듈을 상부에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 3의 분할된 유전체 판의 파트 중 어느 하나를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 제1유전체 판과 제4유전체 판의 단면 중 일부를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 이동 모듈이 분할된 유전체 판들을 이동시키는 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 3의 분할된 유전체 판들이 이동된 경우, 제1유전체 판과 제4유전체 판의 단면 중 일부를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 2의 기판 처리 장치가 플라즈마 처리 공정을 수행하는 일 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 2의 기판 처리 장치가 플라즈마 처리 공정을 수행하는 다른 모습을 보여주는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 설비 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.
설비 전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(load port, 10) 및 이송 프레임(21)을 가진다. 로드 포트(10)는 제1방향(11)으로 설비 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(10)는 복수 개의 지지부(6)를 가진다. 각각의 지지부(6)는 제 2 방향(12)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(4)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(4)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(21)은 로드 포트(10)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(21)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(10)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제 1 이송로봇(25)을 포함한다. 제 1 이송로봇(25)은 제 2 방향(12)으로 구비된 이송 레일(27)을 따라 이동하여 캐리어(4)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.
처리 모듈(30)은 로드락 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(50), 그리고 프로세스 챔버(60)를 포함한다. 처리 모듈(30)은 설비 전방 단부 모듈(20)로부터 기판(W)을 반송 받아 기판(W)을 처리할 수 있다.
로드락 챔버(40)는 이송 프레임(21)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(50)와 설비 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(60)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 설비 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.
트랜스퍼 챔버(50)는 기판(W)을 반송할 수 있다. 트랜스퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(40)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 도 1을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(40)와 복수개의 프로세스 챔버(60)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(50)와 로드락 챔버(40) 또는 프로세스 챔버(60)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(50)의 내부공간에는 로드락 챔버(40)와 프로세스 챔버(60)들간에 기판(W)을 이송하는 제 2 이송로봇(53)이 배치된다. 제 2 이송로봇(53)은 로드락 챔버(40)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(60)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(40)로 이송한다. 또한, 제 2 이송로봇(53)은 후술하는 하우징(100)의 내부 공간(102)으로 기판(W)을 반입하거나, 내부 공간(102)으로부터 기판(W)을 반출할 수 있다. 또한, 제 2 이송로봇(53)은 복수개의 프로세스 챔버(60)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(60)간에 기판(W)을 이송할 수 있다. 도 1과 같이, 트랜스퍼 챔버(50)가 오각형의 몸체를 가질 때, 설비 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(40)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(60)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상기 형상뿐만 아니라, 요구되는 공정 모듈에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
프로세스 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)와 인접하게 배치될 수 있다. 프로세스 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(60)는 복수개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(60)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리를 수행할 수 있다. 프로세스 챔버(60)는 제 2 이송로봇(53)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제 2 이송로봇(53)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다.
이하, 프로세스 챔버(60) 중 플라즈마 공정을 수행하는 기판 처리 장치(1000)에 대해서 상술한다. 또한, 이하에서 설명하는 기판 처리 장치(1000)는 프로세스 챔버(60) 중 기판의 가장자리 영역에 대한 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 예로 들어 설명한다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 이하에서 설명하는 기판 처리 장치(1000)는 기판에 대한 처리가 이루어지는 다양한 챔버에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1000)는 기판에 대한 플라즈마 처리 공정이 수행되는 다양한 챔버에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
도 2는 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 프로세스 챔버(60)에 제공되는 기판 처리 장치(1000)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W) 상의 막질을 식각 또는 애싱할 수 있다. 막질은 폴리 실리콘막, 실리콘 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막질일 수 있다. 또한, 막질은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다. 또한, 막질은 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생한 부산물(By-Product)일 수 있다. 또한, 막질은 기판(W) 상에 부착 및/또는 잔류하는 불순물일 수 있다.
기판 처리 장치(1000)는 기판(W)에 대한 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(1000)는 공정 가스를 공급하고, 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(W)을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치(1000)는 공정 가스를 공급하고, 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(W)의 가장자리 영역을 처리할 수 있다. 이하에서는, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W)의 가장자리 영역에 대한 에칭 처리를 수행하는 베벨 에치 장치인 것을 예로 들어 설명한다.
기판 처리 장치(1000)는 하우징(100), 지지 유닛(300), 유전체 판 유닛(500), 상부 전극 유닛(600), 온도 조절 유닛(700), 가스 공급 유닛(800), 그리고 제어기(900)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은 내부 공간(102)을 정의할 수 있다. 하우징(100)은 상부 하우징(110, 제1하우징의 일 예) 및 하부 하우징(120, 제2하우징의 일 예)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)은 서로 조합되어 내부 공간(102)을 정의할 수 있다. 또한, 상부 하우징(110)은 하부 하우징(120)에 대하여, 회전 결합부(미도시)에 의해 회전 가능하게 체결될 수 있다. 예를 들어, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)은 힌지(Hinge) 기구일 수 있는 회전 결합부에 의해 체결될 수 있다.
또한, 내부 공간(102)은 외부로부터 격리되고, 외부로부터 격리된 내부 공간(102)은 기판(W)이 처리되는 동안 진공에 가까운 저압 상태(진공압 분위기)로 조정될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 내표면이 절연성 재질로 코팅될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 접지될 수 있다.
또한, 하우징(100)은 진공 챔버일 수 있다. 예컨대, 하우징(100)의 바닥면에는 배기 홀(104) 형성될 수 있다. 내부 공간(102)에서 발생된 플라즈마(P) 또는 내부 공간(102)으로 공급되는 가스(G1, G2)들은 배기 홀(104)을 통해 외부로 배기될 수 있다. 또한, 플라즈마(P)를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생되는 부산물들은 배기 홀(104)을 통해 외부로 배기될 수 있다. 또한, 배기 홀(104)은 배기 라인(미도시)과 연결될 수 있다. 배기 라인은 감압을 제공하는 감압 부재와 연결될 수 있다. 감압 부재는 배기 라인을 통해 내부 공간(102)에 감압을 제공할 수 있다.
지지 유닛(300)은 내부 공간(102)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(300)은 척(310), 전원 부재(320), 절연 링(330), 하부 에지 전극(350), 그리고 구동 부재(370)를 포함할 수 있다.
척(310)은 내부 공간(102)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 척(310)은 기판(W)을 지지하는 지지면을 가질 수 있다. 척(310)은 상부에서 바라볼 때 원 형상을 가질 수 있다. 척(310)은 상부에서 바라볼 때, 기판(W)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 이에, 척(310)에 지지되는 기판(W)의 중앙 영역은 척(310)의 지지면에 안착되고, 기판(W)의 가장자리 영역은 척(310)의 지지면과 맞닿지 않을 수 있다.
척(310) 내부에는 가열 수단(미도시)이 제공될 수 있다. 가열 수단(미도시)은 척(310)을 가열할 수 있다. 가열 수단은 히터일 수 있다. 또한, 척(310)에는 냉각 유로(312)가 형성될 수 있다. 냉각 유로(312)는 척(310)의 내부에 형성될 수 있다. 냉각 유로(312)에는 냉각 유체 공급 라인(314), 그리고 냉각 유체 배출 라인(316)이 연결될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(314)은 냉각 유체 공급원(318)과 연결될 수 있다. 냉각 유체 공급원(318)은 냉각 유체를 저장 및/또는 냉각 유체 공급 라인(314)으로 냉각 유체를 공급할 수 있다. 또한, 냉각 유로(312)에 공급된 냉각 유체는 냉각 유체 배출 라인(316)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 냉각 유체 공급원(318)이 저장 및/또는 공급하는 냉각 유체는 냉각 수 이거나, 냉각 가스일 수 있다. 또한, 척(310)에 형성되는 냉각 유로(312)의 형상은 도 2에 도시된 형상으로 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 척(310)을 냉각시키는 구성은 냉각 유체를 공급하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 척(310)을 냉각시킬 수 있는 다양한 구성(예컨대, 냉각 플레이트 등)으로 제공될 수도 있다.
전원 부재(320)는 척(310)에 RF 전력을 공급할 수 있다. 전원 부재(320)는 전원(322), 정합기(324), 그리고 전원 라인(326)을 포함할 수 있다. 전원(322)은 바이어스 전원일 수 있다. 또한, 전원(332)은 RF 전원일 수 있다. 전원(322)은 전원 라인(326)을 매개로 척(310)과 연결될 수 있다. 또한, 정합기(324)는 전원 라인(326)에 제공되어, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
절연 링(330)은 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 절연 링(330)은 상부에서 바라볼 때, 척(310)을 감싸도록 제공될 수 있다. 예컨대, 절연 링(330)은 링 형상을 가질 수 있다. 절연 링(330)은 절연성을 가지는 재질로 제공될 수 있다.
하부 에지 전극(350)은 상부에서 바라볼 때, 절연 링(330)을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 하부 에지 전극(350)은 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가질 수 있다. 하부 에지 전극(350)은 접지될 수 있다. 하부 에지 전극(350)은 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다.
구동 부재(370)는 척(310)을 승강시킬 수 있다. 구동 부재(370)는 구동기(372)와 축(374)을 포함 할 수 있다. 축(374)은 척(310)과 결합될 수 있다. 축(374)은 구동기(372)와 연결될 수 있다. 구동기(372)는 축(374)을 매개로 척(310)을 상하 방향으로 승강 시킬 수 있다. 구동 부재(370)가 척(310)을 승강시킴에 따라, 척(310)에 지지된 기판(W)의 상면과, 유전체 판(520)의 하면 사이의 간격은 조절될 수 있다.
유전체 판 유닛(500)은 제1베이스(510), 유전체 판(520), 이동 모듈(530), 그리고 전원(540)을 포함할 수 있다. 유전체 판 유닛(500)은 후술하는 온도 조절 플레이트(710)에 결합되어 이에 상부 하우징(110)에 고정 결합될 수 있다.
제1베이스(510)는 후술하는 온도 조절 플레이트(710)에 결합될 수 있다. 제1베이스(510)의 하부에는 이동 모듈(530)이 결합될 수 있다. 이동 모듈(530)의 하부에는 유전체 판(520)이 결합될 수 있다. 유전체 판(520)은 후술하는 바와 같이 분할 될 수 있고, 측 방향으로 이동 가능할 수 있도록 제1베이스(510)와는 이격되어 제공될 수 있다.
제1베이스(510)는 위에서 아래 방향으로 갈수록 그 직경이 점차 커질 수 있다. 제1베이스(510)의 상면은 제1베이스(510)의 하면보다 그 직경이 작을 수 있다. 제1베이스(510)의 상면은 편평한 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1베이스(510)의 하면은 단차진 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제1베이스(510)의 가장자리 영역의 하면은 중앙 영역의 하면보다 그 높이가 낮도록 단차질 수 있다. 제1베이스(510)의 단차진 영역에는 후술하는 이동 모듈(530)이 삽입될 수 있다.
이동 모듈(530)의 하부에는 유전체 판(520)이 체결될 수 있다. 유전체 판(520)은 그 하면이 척(310)의 상면과 마주보게 배치될 수 있다. 유전체 판(520)은 상부에서 바라볼 때 원 형상을 가질 수 있다. 또한, 유 체 판(520)의 상면은 그 중앙 영역의 높이가 가장자리 영역의 높이보다 높도록 단차질 수 있다. 또한, 유전체 판(520)의 하면은 편평한 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 유전체 판(520)의 하면 중, 가장자리 영역은 중앙 영역보다 그 높이가 높도록 단차질 수 있다. 유전체 판(520)의 하면 중 단차진 영역에는 후술하는 플라즈마(P)가 진입될 수 있게 하여, 기판(W)의 가장자리 영역에 대한 처리 효율을 높일 수 있다.
유전체 판(520)은 내부 공간(102)에서 지지 유닛(300), 구체적으로는 척(310)에 지지된 기판(W)의 상면과 마주하도록 배치될 수 있다. 유전체 판(520)은 지지 유닛(300)의 상부에 배치될 수 있다. 유전체 판(520)은 세라믹을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 유전체 판(520)에는 후술하는 가스 공급 유닛(800)의 제1가스 공급부(810)와 유체 연결되는 가스 유로가 형성될 수 있다. 가스 유로는 후술하는 이동 모듈(530)의 바디(531)의 중앙 영역에 형성된 개구와 서로 연통할 수 있다.
또한, 가스 유로의 토출단은 제1가스 공급부(810)가 공급하는 제1가스(G1)가 지지 유닛(300)에 지지된 기판(W)의 중앙 영역으로 공급되도록 구성될 수 있다. 또한, 가스 유로의 토출단은 제1가스(G1)가 지지 유닛(300)에 지지된 기판(W)의 중앙 영역 상면으로 공급되도록 구성될 수 있다.
도 3은 도 2의 유전체 판 및 이동 모듈을 상부에서 바라본 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 판(520)은 분할된 바디로 제공될 수 있다. 예컨대, 유전체 판(520)은 4 분할될 수 있다. 유전체 판(520)은 제1유전체 판(521), 제2유전체 판(522), 제3유전체 판(523) 및 제4유전체 판(524)을 포함할 수 있다. 분할된 유전체 판(520)들은 각각 호 형상을 가질 수 있다. 또한, 분할된 유전체 판(520)들은 독립적으로 이동 모듈(530)의 바디(531)에 체결될 수 있다.
제1유전체 판(521), 제2유전체 판(522), 제3유전체 판(523) 및 제4유전체 판(524)들은, 서로 조합되어 상부에서 바라볼 때 중심 영역에 가스 유로가 형성된 도넛 형상을 가질 수 있다. 제1유전체 판(521), 제2유전체 판(522), 제3유전체 판(523) 및 제4유전체 판(524)은 상부에서 바라볼 때, 후술하는 이동 모듈(530)의 바디(531) 외주의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다.
제1유전체 판(521), 제2유전체 판(522), 제3유전체 판(523) 및 제4유전체 판(524)은 서로 동일하거나, 적어도 유사한 형상을 가질 수 있다. 이에, 이하에서는, 제1유전체 판(521) 및 제4유전체 판(524)의 형상을 중심으로 설명하고, 분할된 유전체 판(520)의 나머지 파트들에 대한 반복되는 설명은 생략한다.
도 4는 도 3의 분할된 유전체 판의 파트 중 어느 하나를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 3의 제1유전체 판과 제4유전체 판의 단면 중 일부를 보여주는 도면이다.
유전체 판(520)은 전체적으로, 중앙 영역에 개구가 형성된 원 판 형상을 가질 수 있다. 즉, 유전체 판(520)은 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가질 수 있다. 이러한 유전체 판(520)은 상부에서 바라볼 때, 같은 크기로 분할될 수 있다. 예컨대, 분할된 유전체 판(520)의 파트들 중 어느 하나인 제1유전체 판(521)은, 호 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1유전체 판(521)의 상면 및 하면은 각각 단차진 형상을 가질 수 있다.
예컨대, 제1유전체 판(521)의 상면은, 제1유전체 판(521)과 인접하게 배치되며, 제2유전체 판(522)의 반대 편에 배치되는 제4유전체 판(524)의 하면과 중첩되도록 단차진 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제1유전체 판(521)의 상면은, 제1-1상면(521-a1) 및 제1-2상면(521-a2)을 포함할 수 있다. 제1-1상면(521-a1)은 제1-2상면(521-a2)보다 그 높이가 높을 수 있다.
예컨대, 제1유전체 판(521)의 상면은, 제1유전체 판(521)과 인접하게 배치되며, 제4유전체 판(524)의 반대 편에 배치되는 제2유전체 판(522)의 상면과 중첩되도록 단차진 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제1유전체 판(521)의 하면은, 제1-1하면 및 제1-2하면을 포함할 수 있다. 제1-2하면은 제1-1하면보다 그 높이가 높을 수 있다.
또한, 제2유전체 판(522), 제3유전체 판(523), 그리고 제4유전체 판(524)의 형상은 제1유전체 판(521)과 대체로 동일 또는 유사할 수 있다.
제1유전체 판(521)의 제1-1상면(521-a1)은, 상부에서 바라볼 때, 제4유전체 판(524)의 제4-1하면(524-b1)과 서로 중첩될 수 있다. 또한, 상부에서 바라볼 때, 제4유전체 판(524)의 제4-1하면(524-b1)과 서로 마주하는 폭은, 후술하는 바와 제1유전체 판(521)과 제4유전체 판(524)이 서로 멀어지는 거리(즉, 분할된 유전체 판이 이동하는 거리)보다 클 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 이동 모듈(530)은 바디(531), 그리고 이동 부재(535)를 포함할 수 있다. 이동 모듈(530)은 분할된 유전체 판(521)들 상부에 배치되어, 분할된 유전체 판(521)들의 위치를 측 방향(즉, 기판(W)의 상면과 나란한 방향)으로 이동시킬 수 있다.
바디(531)는 상부에서 바라볼 때, 중심 영역에 상기 가스 유로와 유체 연통하는 개구가 형성된 도넛 형상을 가질 수 있다. 바디(531)의 외주는 상부에서 바라볼 때, 대체로 원 형상을 가질 수 있다. 바디(531)에는 분할된 유전체 판(521)들이 각각 체결될 수 있다. 또한, 바디(531)는 상술한 제1베이스(510)와 체결될 수 있다.
바디(531)에는 제1관통 홈(532), 제2관통 홈(533), 그리고 삽입 홈(534)이 형성되어 있을 수 있다. 제1관통 홈(532) 및 제2관통 홈(533)은 바디(531)의 상면으로부터 하면까지 연장되어(즉, 바디(531)의 상면 및 하면을 관통하여) 형성될 수 있다. 제1관통 홈(532)은 바디(531)의 외주보다 안쪽에서부터 바디(531)의 내주까지 연장되어 형성될 수 있다. 제2관통 홈(533)은 바디(531)의 내주보다 바깥쪽에서부터 바디(531)의 외주까지 연장되어 형성될 수 있다. 제1관통 홈(532)은 한 쌍으로 제공될 수 있고, 한 쌍의 제1관통 홈(532) 사이에 하나의 제2관통 홈(533)이 형성될 수 있다.
한 쌍의 제1관통 홈(532) 및 하나의 제2관통 홈(533)을 하나의 관통 홈 그룹으로 볼 때, 이러한 관통 홈 그룹은 복수 개가 제공되며, 또한 관통 홈 그룹들은 상부에서 바라볼 때 바디(531)의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 바디(531)는 금속을 포함하는 소재로 제공될 수 있다. 바디(531)가 금속을 포함하는 소재로 제공되는 경우, 바디(531)에 약간의 변형이 발생하더라도, 소재가 가지는 복원력으로 원래 형상으로 되돌아 올 수 있다.
또한, 삽입 홈(534)은 바디(531)의 상면으로부터 설정 깊이 만입되어 형성될 수 있다. 설정 깊이는 삽입 홈(534)이 바디(531)의 하면을 관통하지 않는 깊이 일 수 있다. 삽입 홈(534)에는 이동 부재(535)가 놓일 수 있다.
삽입 홈(534)은 상부에서 바라볼 때, 그 길이 방향이 제1관통 홈(532) 및 제2관통 홈(533)이 연장되는 방향에 수직할 수 있다. 삽입 홈(534)은 복수로 제공될 수 있고, 상술한 하나의 관통 홈 그룹이 형성되는 영역에 형성될 수 있다. 삽입 홈(534)은 한 쌍의 제1관통 홈(532) 및 제2관통 홈(533)을 포함하는 영역에 형성될 수 있다.
이동 부재(535)는 바디(531)에 설치될 수 있다. 이동 부재(535)는 삽입 홈(534)에 삽입될 수 있다. 이동 부재(535)는 직류, 또는 교류 전원일 수 있는 전원(540)으로부터 전력을 전달받아 그 크기가 변경될 수 있는 피에조 소자를 가지는 피에조 모터 일 수 있다. 또한, 이동 부재(535)는 복수로 제공될 수 있다. 예컨대, 이동 부재(535)는 삽입 홈(534)과 대응하는 숫자로 제공될 수 있다.
상술한 삽입 홈(534)의 크기는 전원(540)이 이동 부재(535)에 전력을 인가하기 전의 이동 부재(535)의 크기보다 크고, 전력이 인가된 후의 이동 부재(535)의 크기보다는 약간 작을 수 있다.
이에, 이동 부재(535)에 전력이 인가되면, 제1관통 홈(532) 및 제2관통 홈(533)에는 벌어짐이 발생하여 유전체 판(520)들은 측 방향으로 이동될 수 있다. 예컨대, 이동 부재(535)에 전력이 인가되면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 분할된 유전체 판(520)들은 바디(531)의 중심으로부터 멀어지도록 이동될 수 있다. 이때, 분할된 유전체 판(520)들이 최대로 이동한 경우, 인접하는 유전체 판(520) 사이의 간격(I)은, 유전체 판(520)의 단차진 영역의 폭(예를 들어, 제1-1상면(521-a1)이 가지는 폭, 또는 제4-1하면(524-b1)이 가지는 폭)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 간격(I)은 0.3 ~ 0.5 mm일 수 있다. 유전체 판(520)의 단차진 영역의 폭은 간격(I)보다 클 수 있다.
이는 분할된 유전체 판(520)들 사이의 간격(I)이 유전체 판(520)의 단차진 영역의 폭보다 큰 경우, 후술하는 플라즈마(P)가 분할된 유전체 판(520) 사이의 틈으로 유입되어, 유전체 판 유닛(500)이 가지는 구성들 중 일부를 식각시킬 수 있다. 그러나, 본 발명은 분할된 유전체 판(520)들이 이동하는 상대적 거리가 유전체 판(520)의 단차진 영역의 폭보다 작고, 유전체 판(520)들이 계단식 가공 구조인 단차진 형상을 가짐으로써, 상술한 문제가 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.
이동 부재(535)에 전력 인가가 중단되면, 상술한 바와 같이 바디(531)가 가지는 복원력에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 유전체 판(520)들은 바디(531)의 중심에 가까워지도록 이동될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상부 전극 유닛(600)은 제2베이스(610), 그리고 상부 에지 전극(620)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 전극 유닛(600)은 후술하는 온도 조절 플레이트(710)에 결합될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 접지될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 상부에서 바라볼 때 유전체 판(520)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 유전체 판(520)과 이격되도록 제공될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 유전체 판(520)과 이격되어 이격 공간을 형성할 수 있다. 이격 공간은 후술하는 제2가스 공급부(830)가 공급하는 제2가스(G2)가 흐르는 가스 채널 중 일부를 형성할 수 있다. 가스 채널의 토출단은 지지 유닛(300)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역으로 제2가스(G2)가 공급될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 가스 채널의 토출단은 제2가스(G2)가 지지 유닛(300)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역 상면으로 공급되도록 구성될 수 있다.
상부 에지 전극(620)은 상부에서 바라볼 때, 유전체 판(520)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가질 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 접지될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 상부에서 바라볼 때, 척(310)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역 상부에 배치될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 또한, 상부 에지 전극(620)은 상술한 하부 에지 전극(350)과 서로 마주하는 대향 전극일 수 있다.
제2베이스(610)는 척(310) 및 척(310)에 지지된 기판(W)보다 상부에 설치될 수 있다. 제2베이스(610)는 상부 에지 전극(620)의 위치를 고정시킬 수 있다. 제2베이스(610)는 상부 에지 전극(620)과 후술하는 온도 조절 플레이트(710) 사이에 배치될 수 있다. 제2베이스(610)는 후술하는 온도 조절 플레이트(710)에 결합되고, 상부 에지 전극(620)은 제2베이스(610)에 결합될 수 있다. 이에, 상부 에지 전극(620)은 제2베이스(610)를 매개로 온도 조절 플레이트(710)에 결합될 수 있다.
제2베이스(610)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가질 수 있다. 제2베이스(610)의 상면, 그리고 하면은 편평한 형상을 가질 수 있다. 상부에서 바라볼 때, 제2베이스(610)는 제1베이스(510)를 감싸는 형상을 가질 수 있다. 제2베이스(610)는 위에서 아래 방향으로 갈수록 그 내경이 점차 커질 수 있다. 제2베이스(610)는 제1베이스(510)와 이격되도록 제공될 수 있다. 제2베이스(610)는 제1베이스(510)와 이격되어 이격 공간을 형성할 수 있다. 이격 공간은 후술하는 제2가스 공급부(830)가 공급하는 제2가스(G2)가 흐르는 가스 채널 중 일부를 형성할 수 있다. 또한, 제2베이스(610)는 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 제2베이스(610)는 알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
온도 조절 유닛(700)은 온도 조절 플레이트(710) 및 유체 공급 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 유체 공급 모듈은 온도 조절 플레이트(710)에 형성된 유로(712)로 냉각 유체를 공급 및 배출할 수 있다.
가스 공급 유닛(800)은 내부 공간(102)으로 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(800)은 내부 공간(102)으로 제1가스(G1), 그리고 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(800)은 제1가스 공급부(810), 그리고 제2가스 공급부(830)를 포함할 수 있다.
제1가스 공급부(810)는 내부 공간(102)으로 제1가스(G1)를 공급할 수 있다. 제1가스(G1)는 질소 등의 비활성 가스일 수 있다. 제1가스 공급부(810)는 척(310)에 지지된 기판(W)의 중앙 영역으로 제1가스(G1)를 공급할 수 있다. 제1가스 공급부(810)는 제1가스 공급원(812). 제1가스 공급 라인(814), 그리고 제1밸브(816)를 포함할 수 있다. 제1가스 공급원(812)은 제1가스(G1)를 저장 및/또는 제1가스 공급 라인(814)으로 공급할 수 있다. 제1가스 공급 라인(814)은 유전체 판(520)에 형성된 유로와 연결될 수 있다. 제1밸브(816)는 제1가스 공급 라인(814)에 설치될 수 있다. 제1밸브(816)는 온/오프 밸브이거나, 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 제1가스 공급원(812)이 공급하는 제1가스(G1)는 유전체 판(520)에 형성된 유로를 통해 기판(W) 상면 중앙 영역으로 공급될 수 있다.
제2가스 공급부(830)는 내부 공간(102)으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스(G2)는 플라즈마 상태로 여기되는 공정 가스 일 수 있다. 제2가스 공급부(830)는 척(310)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역 상부에 제공되는 유전체 판(520), 제1베이스(510), 상부 에지 전극(620), 그리고 제2베이스(610)가 서로 이격되어 형성하는 가스 채널을 통해 기판(W)의 가장자리 영역으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급부(830)는 제2가스 공급원(832), 제2가스 공급 라인(834), 그리고 제2밸브(836)를 포함할 수 있다. 제2가스 공급원(832)은 제2가스(G2)를 저장 및/또는 제2가스 공급 라인(834)으로 공급할 수 있다. 제2가스 공급 라인(814)은 가스 채널로 기능하는 이격 공간으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2밸브(836)는 제2가스 공급 라인(834)에 설치될 수 있다. 제2밸브(836)는 온/오프 밸브이거나, 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 제2가스 공급원(832)이 공급하는 제2가스(G2)는 제2유로(602)를 통해 기판(W) 상면 가장자리 영역으로 공급될 수 있다.
제어기(900)는 기판 처리 장치(1000)를 제어할 수 있다. 제어기(900)는 이하에서 수행하는 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(1000)를 제어할 수 있다.
제어기(900)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(1000)를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(900)는 기판 처리 장치(1000)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1000)를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(1000)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(1000)에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
이하에서는 기판 처리 장치(1000)가 기판(W)을 처리하는 방법에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 기판(W)을 처리하는 방법을 기판 처리 장치(1000)가 수행할 수 있도록, 제어기(900)는 가스 공급 유닛(800), 전원 부재(320), 전원(540) 등을 제어할 수 있다.
도 8은 도 2의 기판 처리 장치가 플라즈마 처리 공정을 수행하는 일 모습을 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1000)는 기판(W)의 가장자리 영역을 처리할 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마(P)를 발생시켜, 기판(W)의 가장자리 영역을 처리할 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W)의 가장자리 영역을 처리하는 베벨 에치 공정을 수행할 수 있다.
기판(W)에 대한 베벨 에치 공정이 수행되기 위해, 구동 부재(370)는 척(310)을 위 방향으로 이동시켜, 기판(W)과 유전체 판(520) 사이의 간격을 좁힐 수 있다.
기판 처리 장치(1000)는 기판(W)의 가장자리 영역을 처리시 제1가스 공급부(810)가 기판(W)의 중앙 영역으로 제1가스(G1)를 공급하고, 제2가스 공급부(830)가 기판(W)의 가장자리 영역으로 제2가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급부(830)가 공급하는 제2가스(G2)는 공정 가스이므로, 플라즈마(P) 상태로 여기되어 기판(W)의 가장자리 영역을 처리할 수 있다. 예컨대, 기판(W)의 가장자리 영역 상의 박막은 플라즈마(P)에 의해 에칭 처리될 수 있다. 또한, 기판(W)의 중앙 영역으로 공급되는 제1가스(G1)는 비활성 가스이고, 제1가스(G1)는 제2가스(G2)가 기판(W)의 중앙 영역으로 유입되는 것을 방지하여, 기판(W)의 가장자리 영역에 대한 처리 효율을 보다 높일 수 있도록 한다.
또한, 기판(W)에 전원(540)이 이동 부재(535)에 전력을 인가하지 않은 경우에, 유전체 판(520)과 상부 에지 전극(620) 사이의 간격은 제1간격(D1)일 수 있다. 필요에 따라, 플라즈마(P)가 발생하는 위치를 기판(W)의 가장자리 영역으로부터 멀어지게 하고, 기판(W)의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마(P)의 양을 줄이고, 플라즈마(P)가 발생하는 영역의 사이즈를 줄이고자하는 경우, 전원(540)은 이동 부재(535)에 전력을 인가할 수 있다. 이 경우 도 9에 도시된 바와 같이 유전체 판(520)과 상부 에지 전극(620) 사이의 간격이 제2간격(D2)이 될 수 있다. 제2간격(D2)은 제1간격(D1)보다 작은 간격일 수 있다. 유전체 판(520)이 측 방향으로 이동하는 경우, 유전체 판(520)은 절연 소재로 제공되므로, 플라즈마(P)가 발생하는 위치는 기판(W)으로부터 멀어지는 방향으로 변경될 수 있다. 또한, 유전체 판(520)의 이동으로 유전체 판(520)과 상부 에지 전극(620) 사이의 간격은 달라질 수 있는데, 이에 단위 시간당 공급되는 공정 가스(G2)의 유량이 적어질 수 있다. 이에, 플라즈마(P)가 발생하는 영역의 사이즈는 작아질 수 있고, 또한 플라즈마(P)가 발생하는 양 또한 적어질 수 있다.
또한, 유전체 판(520)과 상부 에지 전극(620) 사이의 간격의 변경은, 플라즈마(P)에 의해 기판(W)이 처리되는 도중 달라질 수 있다. 이에, 제1시기에는 기판(W)에 대하여 기판(W)의 가장자리 영역의 안쪽 영역 및 바깥 쪽 영역을 처리하고, 같은 기판(W)에 대하여 제2시기에는 기판(W)의 가장자리 영역의 바깥 쪽 영역만을 처리할 수 있게 된다.
즉, 유전체 판(520)의 이동으로, 플라즈마(P)가 발생하는 영역 및 기판(W)의 가장자리 영역으로 공급되는 공정 가스(G2)의 단위 시간당 공급 유량은 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 플라즈마(P)가 활성화 되는 영역 및 발생하는 플라즈마(P)의 밀도를, 기판 처리 장치(1000)가 가지는 구성/부품들의 교체 없이 조절할 수 있다. 이에, 구성/부품들의 교체에 소요되는 시간 Loss를 개선할 수 있다.
또한, 하나의 기판(W)에 대하여 플라즈마(P)에 의해 처리되는 영역을 변경할 수 있다. 즉, 하나의 기판(W)에 대하여 최소 2 번 이상의 구분된 공정이 가능하기 때문에, 기판(W)의 가장자리 영역에 대한 처리 방법의 선택 폭이 늘어난다.
또한, 상술한 예에서는 하나의 기판(W)에 대하여 플라즈마(P)를 이용하여 처리 공정을 수행하는 도중, 유전체 판(520)을 이동시키는 것을 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 척(310)에 제1기판이 놓인 경우, 유전체 판(520)과 상부 에지 전극(620) 사이의 간격이 제1간격이 되도록 전원(540)을 제어하고, 척(310)에 제1기판과 상이한 제2기판이 놓인 경우, 유전체 판(520)과 상부 에지 전극(620) 사이의 간격이 제1간격과 상이한 제2간격이 되도록 전원(540)을 제어할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 분할된 유전체 판(520) 모두가 함께 이동하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 전원(540)은 이동 부재(535)들 중 선택된 이동 부재(535)에만 전력을 인가하여, 분할된 유전체 판(520)들 중 선택된 유전체 판(520)만 이동시킬 수도 있다. 예컨대, 제1유전체 판(521) 내지 제4유전체 판(524) 중 제1유전체 판(521)만을 이동시킬 수도 있다.
상술한 예에서는 이동 부재(535)가 피에조 모터 인 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 이동 부재(535)는 분할된 유전체 판(520)을 이동시킬 수 있는 공지된 장치(예컨대, 스텝 모터, 공압 실린더, 유압 실린더 등)으로 다양하게 변형될 수 있다.
상술한 예에서는, 척(310)이 상하 방향으로 이동하고 유전체 판(520) 및 상부 에지 전극(620)의 위치가 고정되는 것을 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 척(310)의 위치가 고정되고 유전체 판(520)이 상하 방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다. 또한, 척(310)과 유전체 판(520) 모두가 상하 방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 상부 에지 전극(620)과 하부 에지 전극(350)이 접지되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상부 에지 전극(620), 및/또는 하부 에지 전극(350)은 RF 전원과 연결될 수 있다.
상술한 예에서 설명한 기판 처리 장치(1000)가 플라즈마(P)를 발생시키는 방법은 ICP(Inductive coupled plasma) 방식일 수 있다. 또한, 상술한 기판 처리 장치(1000)가 플라즈마(P)를 발생시키는 방법은 CCP(Capacitor couple plasma) 방식일 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1000)는 ICP(Inductive coupled plasma) 방식, 그리고 CCP(Capacitor couple plasma) 방식을 모두 이용하거나, ICP(Inductive coupled plasma) 방식, 그리고 CCP(Capacitor couple plasma) 방식 중 선택된 방식을 이용하여 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1000)는 리모트 플라즈마 방식을 이용하여 플라즈마(P)를 발생시킬 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
기판 처리 장치 : 1000
하우징 : 100
제1하우징 : 110
제2하우징 : 120
회전 결합부 : 130
제1회전 결합부 : 131
제1-1힌지부 : 131a
제1-2힌지부 : 131b
제2회전 결합부 : 132
제2-1힌지부 : 132b
제2-2힌지부 : 132b
제1베어링 : 133a
제2베어링 : 133b
제1힌지 핀 : 134a
제2힌지 핀 : 134b
지지 유닛 : 300
척 : 310
절연 링 : 330
하부 에지 전극 : 350
유전체 판 유닛 : 500
제1베이스 : 510
유전체 판 : 520
제1유전체 판 : 521
제2유전체 판 : 522
제3유전체 판 : 523
제4유전체 판 : 524
이동 모듈 : 530
바디 : 531
제1관통 홈 : 532
제2관통 홈 : 533
삽입 홈 : 534
이동 부재 : 535
전원 : 540
상부 전극 유닛 : 600
제2베이스 : 610
상부 에지 전극 : 620
온도 조절 유닛 : 700
온도 조절 플레이트 : 710
유로 : 712
가스 공급 유닛 : 800
제어기 : 900

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부 공간을 가지는 하우징;
    상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 척;
    상기 기판의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 에지 전극; 및
    상기 척에 지지된 상기 기판과 마주하는 유전체 판 - 상기 유전체 판은 이동 가능하도록 분할 됨 - 을 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 유전체 판의 상부에는 제공되며, 상기 분할된 상기 유전체 판들의 위치를 이동시키는 이동 모듈을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 모듈은,
    분할된 상기 유전체 판들이 체결되는 바디; 및
    상기 바디에 설치되며, 분할된 상기 유전체 판들 중 적어도 하나 이상을 이동시키는 이동 부재를 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바디에는,
    상기 바디의 상면, 그리고 하면을 관통하여 형성되는 관통 홈; 및
    상부에서 바라볼 때 상기 관통 홈을 포함하는 영역에 형성되며, 상기 바디의 상면으로부터 설정 깊이 만입되어 형성되는 삽입 홈이 형성되는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 삽입 홈에는,
    상기 이동 부재가 설치되는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동 부재는 피에조 모터이고,
    상기 장치는,
    상기 이동 부재에 전력을 인가하는 전원을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상부에서 바라본 상기 삽입 홈의 크기는,
    상기 전력이 인가되기 전 상기 이동 부재의 크기보다 크고, 상기 전력이 인가된 후 상기 이동 부재의 크기보다 작은, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관통 홈 및 상기 삽입 홈은,
    각각 복수 개가 상기 바디에 형성되고,
    상부에서 바라볼 때, 상기 바디의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 형성되는, 기판 처리 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에지 전극은,
    상부에서 바라볼 때, 상기 유전체 판을 둘러싸는 형상을 가지고, 상기 유전체 판과 이격되도록 구성되는 상부 에지 전극; 및
    상부에서 바라볼 때, 상기 척을 둘러싸는 형상을 가지고, 상기 척에 지지된 상기 기판보다 아래에 배치되는 하부 에지 전극을 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 공정 가스를 상기 상부 에지 전극, 그리고 상기 유전체 판 사이의 공간으로 공급하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 척에 제1기판이 놓인 경우, 상기 유전체 판과 상기 상부 에지 전극 사이의 간격이 제1간격이 되도록 상기 전원을 제어하고,
    상기 척에 상기 제1기판과 상이한 제2기판이 놓인 경우, 상기 유전체 판과 상기 상부 에지 전극 사이의 간격이 상기 제1간격과 상이한 제2간격이 되도록 상기 전원을 제어하는, 기판 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 플라즈마를 발생시키도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하되,
    상기 플라즈마에 의해 상기 기판이 처리되는 도중 상기 유전체 판과 상기 상부 에지 전극 사이의 간격이 변경되도록 상기 전원을 제어하는, 기판 처리 장치.
  13. 제12항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    분할된 상기 유전체 판들 중 어느 하나의 상면은,
    상부에서 바라볼 때, 분할된 상기 유전체 판들 중 다른 하나의 하면과 중첩되도록 단차진 형상을 가지는, 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 단차진 상기 상면 중 상기 하면과 마주하는 영역의 폭은,
    상기 이동 모듈에 의해 이동된 상기 유전체 판들 사이의 간격보다 큰, 기판 처리 장치.
  15. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    분할된 상기 유전체 판들 중 어느 하나의 하면은,
    상부에서 바라볼 때, 분할된 상기 유전체 판들 중 다른 하나의 상면과 중첩되도록 단차진 형상을 가지는, 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 단차진 상기 하면 중 상기 상면과 마주하는 영역의 폭은,
    상기 이동 모듈에 의해 이동된 상기 유전체 판들 사이의 간격보다 큰, 기판 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 판은,
    중앙 영역에 개구가 형성된 원 판 형상을 가지고,
    분할된 상기 유전체 판들 중 제1유전체 판의 하면은,
    상기 제1유전체 판과 인접하는 상기 제2유전체 판의 상면과 중첩되도록 단차진 형상을 가지고,
    상기 제1유전체 판의 상면은,
    상기 제2유전체 판의 반대 편에서 상기 제1유전체 판과 인접하는 제4유전체 판의 하면과 중첩되도록 단차진 형상을 가지는, 기판 처리 장치.
  18. 기판을 지지하는 척, 상기 기판의 가장자리 영역에 플라즈마를 발생시키는 에지 전극, 상기 척에 지지된 기판의 상면과 마주하게 배치되는 유전체 판 - 상기 유전체 판은 측 방향으로 이동 가능하도록 분할됨 - , 상기 유전체 판을 이동시키는 이동 모듈, 상기 척에 지지된 기판의 가장자리 영역으로 플라즈마 상태로 여기되는 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 - 상기 가스 공급 유닛은 상기 에지 전극과 상기 유전체 판 사이 공간으로 상기 공정 가스를 공급하도록 구성됨 - 을 가지는 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    척에 지지된 기판의 가장자리 영역에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생되는 영역 및 상기 공정 가스가 단위 시간당 공급되는 공급 유량을 조절하기 위해 분할된 상기 유전체 판 중 적어도 하나를 측 방향으로 이동시키는, 기판 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유전체 판의 이동은,
    상기 플라즈마가 발생되어 기판을 처리하는 동안 수행되는, 기판 처리 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 척에 지지된 기판이 제1기판인 경우 상기 유전체 판과 상기 에지 전극 사이의 간격이 제1간격이 되고, 상기 척에 지지된 기판이 상기 제1기판과 상이한 제2기판인 경우 상기 유전체 판과 상기 에지 전극 사이의 간격이 상기 제1간격과 상이한 제2간격이 되도록 분할된 상기 유전체 판 중 적어도 하나 이상을 이동시키는, 기판 처리 방법.

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