KR20230103889A - 기판 처리 장치 및 챔버 클리닝 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간 내로 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 제어부를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판이 놓이는 지지판; 상기 지지판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링; 상기 포커스 링에 제공되는 사이드 전극; 상기 지지판 하부에 제공되는 하부 전극; 및 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극에 각각 전력을 공급하는 제1전원 부재와 제2전원 부재를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1전원 부재와 상기 제2전원 부재를 제어하여 상기 처리 공간 내의 플라즈마를 조절할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 챔버 클리닝 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR CLEANING CHAMBER}
본 발명은 기판 처리 장치 및 챔버 클리닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내 처리 공간의 플라즈마를 제어하는 기판 처리 장치 및 챔버 클리닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화 된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도, 강한 전계, 또는 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 기판 상에 형성된 박막을 제거하는 에칭 공정(Etching Process)을 포함할 수 있다. 에칭 공정은 플라즈마의 이온 및/또는 라디칼들이 기판 상의 박막과 충돌하거나, 박막과 반응하여 수행된다.
플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 챔버에는 에칭 부산물과 같은 잔류물이 발생할 수 있고, 이러한 잔류물은 기판을 지지하는 정전척 및 챔버 내벽에 흡착될 수 있다, 이와 같은 의도치 않은 잔류물들을 제거하기 위해 주기적으로 챔버 클리닝 공정(ISD)을 진행한다.
최근 제안된 챔버 클리닝 방법으로는 상부 가스 및 하부 전극을 이용하여 정전척 위쪽으로 플라즈마를 형성시켜 잔류물을 제거하고 있으나, 이 과정에서 정전척에 대미지가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는, 챔버 클리닝 과정에서 정전척의 대미지를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 챔버 클리닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 챔버 클리닝 효율을 개선할 수 있는 기판 처리 장치 및 챔버 클리닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간 내로 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 제어부를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판이 놓이는 지지판; 상기 지지판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링; 상기 포커스 링에 제공되는 사이드 전극; 상기 지지판 하부에 제공되는 하부 전극; 및 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극에 각각 전력을 공급하는 제1전원 부재와 제2전원 부재를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1전원 부재와 상기 제2전원 부재를 제어하여 상기 처리 공간 내의 플라즈마를 조절하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 사이드 전극으로 전력이 인가되도록 상기 제2전원 부재를 제어하고, 상기 하부 전극으로 전력 공급이 차단되도록 상기 제1전원 부재를 제어할 수 있다.
또한, 상기 가스 공급 유닛은 상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 포커스 링 상부 영역으로 클리닝 가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극 모두에 전력이 인가한 후, 상기 하부 전극부터 상기 사이드 전극 순으로 전력이 차단되도록 상기 제1전원 부재와 상기 제2전원 부재를 제어할 수 있다.
또한, 상기 가스 공급 유닛은 상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 지지 유닛의 중앙 영역과 가장자리 영역에 클리닝 가스를 공급 한 후, 상기 중앙 영역부터 상기 가장자리 영역 순으로 클리닝 가스의 공급을 중단할 수 있다.
또한, 상기 가스 공급 유닛은 상기 기지 유닛과 대향되는 상기 챔버의 상부에 제공되는 그리고 구획된 영역들을 갖는 샤워헤드; 상기 구획된 영역들 각각으로 클리닝 가스를 공급하는 공급라인들을 포함하되; 상기 구획된 영역들은 상부에서 바라볼 때, 중심을 포함하는 제1영역과 가장자리를 포함하는 제2영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 공급 유닛은 상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 제1영역과 상기 제2영역으로의 클리닝 가스의 공급을 선택적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 지지판은 정전기력을 이용하여 기판을 흡착하는 정전 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 챔버를 클리닝하는 방법에 있어서: (a) 클리닝 가스를 상기 챔버의 처리 공간으로 공급하는 단계; 및 (b) 상기 클리닝 가스로부터 플라즈마를 형성하여 상기 챔버를 클리닝하는 단계를 포함하되; 상기 단계 (b)는 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛의 가장자리 상부에 플라즈마를 형성하여 상기 챔버를 클리닝하는 챔버 클리닝 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 챔버는 기판이 놓여지는 지지판 하부에 제공되는 하부 전극과 상기 지지판을 둘러싸는 포커스 링의 하부에 제공되는 사이드 전극을 포함하고, 상기 단계 (b)는 상기 사이드 전극에 전력을 인가하고, 상기 단계 (a)는 상기 지지 유닛의 가장자리 상부에 상기 클리닝 가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 단계 (b)는 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극 모두에 전력이 인가한 후, 상기 하부 전극부터 상기 사이드 전극 순으로 전력 공급을 차단하며, 상기 단계 (a)는 상기 지지 유닛의 중앙 상부와 상기 가장자리 상부로 상기 클리닝 가스를 공급한 후, 상기 중앙 상부부터 상기 가장자리 상부 순으로 상기 클리닝 가스의 공급을 중단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판이 놓여지는 지지판 하부에 제공되는 하부 전극과 상기 지지판을 둘러싸는 포커스 링의 하부에 제공되는 사이드 전극을 포함하는 지지 유닛, 그리고 중심을 포함하는 제1영역과 가장자리를 포함하는 제2영역으로 구획된 샤워헤드를 가지는 챔버를 클리닝하는 방법에 있어서: (a) 클리닝 가스를 상기 제2영역을 통해 상기 챔버의 처리 공간으로 공급하는 단계; 및 (b) 상기 사이드 전극에 전력을 인가하여 상기 클리닝 가스로부터 플라즈마를 형성하여 상기 챔버를 클리닝하는 단계를 포함하는 챔버 클리닝 방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (a)는 상기 클리닝 가스를 상기 제1영역과 상기 제2영역에 선택적으로 공급하며, 상기 단계 (b)는 상기 클리닝 가스의 선택적 공급과 대응되도록 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극으로 전력을 선택적으로 인가할 수 있다.
또한, 상기 전력은 RF 전력을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 챔버 클리닝 과정에서 정전척의 대미지를 최소화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 챔버 클리닝 효율을 개선할 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 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공정 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 3은 챔버의 클리닝 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 4는 챔버의 클리닝 과정을 보여주는 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 챔버 클리닝의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 챔버 클리닝의 또 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 7은 사이드 전극의 다른 설치 예를 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 명세서 상에 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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. 저술한 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.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 챔버 내에 플라즈마를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10), 로딩 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)을 포함한다.
인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 버퍼 유닛(2000)을 포함할 수 있고, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열될 수 있다.
이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 로딩 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 복수 개의 기판들(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18), 버퍼 유닛(2000), 그리고 로딩 모듈(30) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다.
또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
버퍼 유닛(2000)은 기판(W)을 임시 보관한다. 버퍼 유닛(2000)은 기판(W) 상에 잔류되는 공정 부산물을 제거하는 공정을 수행한다. 버퍼 유닛(2000)은 공정 모듈(20)에서 처리된 기판(W)을 후처리하는 후처리 공정을 수행한다. 후처리 공정은 기판(W) 상에 퍼지 가스를 퍼지하는 공정일 수 있다. 버퍼 유닛(2000)은 복수 개로 제공된다. 각각의 버퍼 유닛(2000)은 이송 프레임(140)을 사이에 두고 서로 대향되게 위치된다. 버퍼 유닛(2000)은 제2방향(14)으로 배열된다. 이송 프레임(140)의 양측에 각각 위치된다. 선택적으로 버퍼 유닛(2000)은 단일하게 제공되며, 이송 프레임(140)의 일측에 위치될 수 있다. 로딩 모듈(30)은 이송 프레임(140)과 반송 유닛(240) 사이에 배치된다. 로딩 모듈(30)은 공정 모듈(20)로 반입되는 기판(W)에 대해 인덱스 모듈(10)의 상압 분위기를 공정 모듈(20)의 진공 분위기로 치환하거나, 인덱스 모듈(10)로 반출되는 기판(W)에 대해 공정 모듈(20)의 진공 분위기를 인덱스 모듈(10)의 상압 분위기로 치환한다. 로딩 모듈(30)은 반송 유닛(240)과 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 로딩 모듈(30)은 로드락 챔버(32) 및 언로드락 챔버(34)를 포함한다.
로드락 챔버(32)는 인덱스 모듈(10)에서 공정 모듈(20)로 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 로드락 챔버(32)는 대기 상태에서 상압 분위기를 유지하며, 공정 모듈(20)에 대해 차단되는 반면, 인덱스 모듈(10)에 대해 개방된 상태를 유지한다. 로드락 챔버(32)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 로드락 챔버(32)의 내부 공간을 상압 분위기에서 진공 분위기로 치환하고, 인덱스 모듈(10)에 대해 차단된 상태에서 공정 모듈(20)에 대해 개방된다.
언로드락 챔버(34)는 공정 모듈(20)에서 인덱스 모듈(10)로 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 언로드락 챔버(34)는 대기 상태에서 진공 분위기를 유지하며, 인덱스 모듈(10)에 대해 차단되는 반면, 공정 모듈(20)에 대해 개방된 상태를 유지한다. 언로드락 챔버(34)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 언로드락 챔버(34)의 내부 공간을 진공 분위기에서 상압 분위기로 치환하고, 공정 모듈(20)에 대해 차단된 상태에서 인덱스 모듈(10)에 대해 개방된다.
공정 모듈(20)은 반송 유닛(240) 및 복수 개의 공정 챔버들을 포함할 수 있다.
반송 유닛(240)은 로드락 챔버(32), 언로드락 챔버(34), 그리고 복수 개의 공정 챔버들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 유닛(240)은 반송 챔버(242) 및 반송 로봇(250)을 포함한다. 반송 챔버(242)는 육각형의 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 반송 챔버(242)는 직사각 또는 오각의 형상으로 제공될 수 있다. 반송 챔버(242)의 둘레에는 로드락 챔버(32), 언로드락 챔버(34), 그리고 복수 개의 공정 챔버들(260)이 위치된다. 반송 챔버(242)의 내부에는 기판(W)을 반송하기 위한 반송 공간(244)에 제공된다.
반송 로봇(250)은 반송 공간(244)에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(250)은 반송 챔버(240)의 중앙부에 위치될 수 있다. 반송 로봇(250)은 수평, 수직 방향으로 이동할 수 있고, 수평면 상에서 전진, 후진 또는 회전이 가능한 복수 개의 핸드들(252)을 가질 수 있다. 각 핸드(252)는 독립 구동이 가능하며, 기판(W)은 핸드(252)에 수평 상태로 안착될 수 있다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 플라즈마 처리 장치(1000)에 대해 설명한다. 플라즈마 처리 장치(1000)는 기판(W)을 식각 처리하는 장치로 설명한다. 그러나 본 실시 예의 플라즈마 처리 장치(1000)는 식각 처리 장치에 한정되지 않으며, 다양하게 적용 가능한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1000)는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리한다. 기판의 일 예로 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼(W)」라고 함)가 제공된다. 플라즈마 처리 장치(1000)는 공정 챔버(1100), 기판 지지 유닛(1200), 플라즈마 발생 유닛(1400), 가스 공급 유닛(1300), 배플 유닛(1500) 그리고 제어기(1800)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(1100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간(1101)을 제공한다. 처리 공간(1101)은 대기압 보다 낮은 압력의 공정압으로 유지될 수 있으며, 밀폐된 공간으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(1100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(1100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(1100)의 표면은 양극 산화 처리될 수 있다. 공정 챔버(1100)는 전기적으로 접지될 수 있다. 공정 챔버(1100)의 바닥면에는 배기홀(1102)이 형성될 수 있다. 배기홀(1102)은 배기 라인(1151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(1151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 공정 챔버(1100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 공정 챔버(1100) 내부에는 라이너(1130)가 제공될 수 있다. 라이너(1130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(1130)는 챔버(1100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(1130)는 챔버(1100)의 내측벽을 보호하여 챔버(1100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(1100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 라이너(1130)는 공정 챔버(1100) 내부의 처리 공간에 노출되어 세정 가스와 반응할 수 있으며, 이트리아(Y2O3) 재질을 포함할 수 있다.
공정 챔버(1100)의 상부에는 윈도우(1140)가 제공된다. 윈도우(1140)는 판 형상으로 제공된다. 윈도우(1140)는 공정 챔버(1100)의 개방된 상면을 덮어 처리 공간(1101)을 밀폐시킨다. 윈도우(1140)는 유전체(dielectric substance)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(1100)의 내부에는 기판 지지 유닛(1200)이 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 기판 지지 유닛(1200)은 챔버(1100) 내부에서 챔버(1100)의 바닥면으로부터 상부로 소정 거리 이격되어 위치할 수 있다. 기판 지지 유닛(1200)은 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(1200)는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 흡착하는 정전 전극(1223)을 포함하는 정전척(ESC)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 유닛(1200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 웨이퍼(W)를 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척(ESC)을 포함하는 기판 지지 유닛(1200)을 일 예로 설명한다.
기판 지지 유닛(1200)은 서셉터, 베이스 플레이트(1250) 그리고 리프트 핀 유닛(1900)을 포함할 수 있다. 서셉터는 지지판에 해당되는 유전체 플레이트(1220), 하부 전극에 해당되는 전극 플레이트(1230) 그리고 절연체 플레이트(1270)를 포함하는 모듈 형태로 제공될 수 있다.
유전체 플레이트(1220)는 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 유전체 플레이트(1220)는 포커스 링(1240)에 의해 그 둘레가 감싸질 수 있다. 유전체 플레이트(1220)은 전극 플레이트(1230)의 상단에 위치할 수 있다. 유전체 플레이트(1220)는 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전체 플레이트(1220)의 상면에는 웨이퍼(W)가 놓일 수 있다. 유전체 플레이트(1220)의 상면은 웨이퍼(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역은 유전체 플레이트(1220)의 외측에 위치할 수 있다. 웨이퍼(W)의 가장자리는 포커스 링(1240)의 상면에 놓일 수 있다.
유전체 플레이트(1220)는 내부에 정전 전극(1223), 히터(1225) 그리고 제1 공급 유로(1221)를 포함할 수 있다. 제1 공급 유로(1221)는 유전체 플레이트(1220)의 상면으로부터 저면을 관통하여 형성될 수 있다. 제1 공급 유로(1221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 웨이퍼(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
정전 전극(1223)은 제1 전원(1223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(1223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 정전 전극(1223)과 제1 전원(1223a) 사이에는 스위치(1223b)가 설치될 수 있다. 정전 전극(1223)은 스위치(1223b)의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 제1 전원(1223a)과 전기적으로 연결되거나, 연결이 해제될 수 있다. 스위치(1223b)가 온(ON)되면, 정전 전극(1223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 정전 전극(1223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(1223)과 웨이퍼(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 웨이퍼(W)는 유전체 플레이트(1220)에 흡착될 수 있다.
히터(1225)는 정전 전극(1223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(1225)는 제2 전원(1225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(1225)는 제2 전원(1225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전체 플레이트(1220)을 통해 웨이퍼(W)으로 전달될 수 있다. 히터(1225)에서 발생된 열에 의해 웨이퍼(W)는 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(1225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
전극 플레이트(1230)는 유전체 플레이트(1220)의 하부에 위치할 수 있다. 유전체 플레이트(1220)의 저면과 전극 플레이트(1230)의 상면은 접착제(1236)에 의해 접착될 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 전극 플레이트(1230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 전극 플레이트(1230)의 상면 중심 영역은 유전체 플레이트(1220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전체 플레이트(1220)의 저면과 접착될 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 내부에 제1 순환 유로(1231), 제2 순환 유로(1232) 그리고 제 2 공급 유로(1233)가 형성될 수 있다.
제1 순환 유로(1231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(1231)는 전극 플레이트(1230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(1231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(1231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(1231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.
제2 순환 유로(1232)는 냉매가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(1232)는 전극 플레이트(1230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(1232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(1232)들은 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(1232)는 제1 순환 유로(1231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(1232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제2 순환 유로(1232)는 제 1 순환 유로(1231)의 하부에 형성될 수 있다.
제2 공급 유로(1233)는 제1 순환 유로(1231)부터 상부로 연장되며, 전극 플레이트(1230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(1243)는 제 1 공급 유로(1221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(1231)와 제 1 공급 유로(1221)를 연결할 수 있다.
제1 순환 유로(1231)는 열전달 매체 공급 라인(1231b)을 통해 열전달 매체 저장부(1231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(1231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 실시 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(1231b)을 통해 제1 순환 유로(1231)에 공급되며, 제2 공급 유로(1233)와 제1 공급 유로(1221)를 순차적으로 거쳐 웨이퍼(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 웨이퍼(W)으로 전달된 열이 유전체 플레이트(1220)로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.
제2 순환 유로(1232)는 냉매 공급 라인(1232c)을 통해 냉매 저장부(1232a)와 연결될 수 있다. 냉매 저장부(1232a)에는 냉매가 저장될 수 있다. 냉매 저장부(1232a) 내에는 냉각기(1232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(1232b)는 냉매를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(1232b)는 냉매 공급 라인(1232c) 상에 설치될 수 있다. 냉매 공급 라인(1232c)을 통해 제2 순환 유로(1232)에 공급된 냉매는 제2 순환 유로(1232)를 따라 순환하며 전극 플레이트(1230)를 냉각할 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 냉각되면서 유전체 플레이트(1220)과 웨이퍼(W)를 함께 냉각시켜 웨이퍼(W)를 소정 온도로 유지시킬 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 냉매는 0℃이하(저온)로 냉각되어 공급될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 냉매는 -30℃ 이하(극저온)로 냉각될 수 있다. 실시 형태에 있어서, 냉매는 전극 플레이트(230)를 -30℃내지 -100℃ 보다 바람직하게는 -30℃내지 -60℃의 범위의　극저온으로 냉각한다.
전극 플레이트(1230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 전극 플레이트(1230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 제3 전원(1235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(1235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원을 포함할 수 있다. 전극 플레이트(1230)는 제3 전원(1235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 전극 플레이트(1230)는 전극, 즉 하부 전극으로서 기능할 수 있다.
포커스 링(1240)은 유전체 플레이트(1220)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(1240)은 링 형상을 가지며, 유전체 플레이트(1220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 포커스 링(1240)의 상면은 외측부(1240a)가 내측부(1240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(1240)의 상면 내측부(1240b)는 유전체 플레이트(1220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(1240)의 상면 내측부(1240b)는 유전체 플레이트(1220)의 외측에 위치된 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 포커스 링(1240)의 외측부(1240a)는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(1240)은 웨이퍼(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 웨이퍼(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.
사이드 전극(1280)은 포커스 링(1240)에 제공될 수 있다. 사이드 전극(1280)은 챔버(1100)의 클리닝 공정에 사용되는 전극이다. 사이드 전극(1280)은 링 형상을 갖는다.
사이드 전극(1280)은 제4 전원(1280a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전원(1280a)은 고주파 전원일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 클리닝 가스를 플마즈마화할 수 있는 전원이면 좋다.
사이드 전극(1280)은 제4 전원(1280a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 포커스 링(1240)의 상부에만 국부적으로 플라즈가 생성될 수 있다.
제4 전원(1235a)과 사이드 전극(1280)은 제4 전원라인(1280c)에 의해 연결될 수 있으며, 제4전원 라인(1280c)에는 스위치(1280b)가 설치될 수 있다. 사이드 전극(1280)은 스위치(1280b)의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 제4 전원(1280a)과 전기적으로 연결되거나, 연결이 해제될 수 있다. 챔버의 클리닝 공정에서 클리닝 가스가 처리 공간으로 공급되면서 스위치(1280b)가 온(ON)되면, 사이드 전극(1280)으로 전류가 인가되고, 사이드 전극(1280)에 인가된 전류에 의해 포커스 링(1240)의 상부에 국부적인 플라즈마가 생성될 수 있다. 스위치의 동작은 제어기(1800)에 의해 제어될 수 있다.
본 실시예에서 사이드 전극(1280)은 포커스 링(1240) 내부에 제공되는 것으로 도시하고 있으나 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에서와 같이, 사이드 전극(1280)은 포커스 링(1240)과 전극 플레이트(1230) 사이에 제공될 수도 있다.
베이스 플레이트(1250)는 기판 지지 유닛(1200)의 하단부에 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(1250)는 챔버(1100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(1250)의 내부에는 공간(1255)이 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(1250)가 형성하는 공간(1255)은 공간(1255)의 외부와 기류가 소통될 수 있다. 베이스 플레이트(1250)의 외부 반경은 전극 플레이트(1230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다.
유전체 플레이트(1220)와 베이스 플레이트(1250)의 사이에는 절연체 플레이트(1270)가 위치할 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 베이스 플레이트(1250)의 상면을 덮을 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 전극 플레이트(1230)에 상응하는 단면적으로 제공될 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 절연체를 포함할 수 있다. 절연체 플레이트(1270)는 전극 플레이트(1230)와 베이스 플레이트(1250)의 전기적 거리를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
베이스 플레이트(1250)는 연결 부재(1253)를 가질 수 있다. 연결 부재(1253)는 베이스 플레이트(1250)의 외측면과 챔버(1100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(1253)는 베이스 플레이트(1250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(1253)는 기판 지지 유닛(1200)를 챔버(1100) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(1253)는 챔버(1100)의 내측벽과 연결됨으로써 베이스 플레이트(1250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제1 전원(1223a)과 연결되는 제1 전원 라인(1223c), 제2 전원(1225a)과 연결되는 제2 전원라인(1225c), 제3 전원(1235a)과 연결되는 제3 전원라인(1235c), 제4 전원(1280a)과 연결되는 제4 전원 라인(1280c), 열전달 매체 저장부(1231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(1231b), 냉매 저장부(1232a)와 연결된 냉매 공급 라인(1232c) 등은 연결 부재(1253)의 내부 공간(1255)을 통해 베이스 플레이트(1250) 내부로 연장될 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(1400)은 챔버(1100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(1400)은 용량 결합형　플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)타입의 플라즈마 소스를 사용할 수 있다.　CCP　타입의 플라즈마 소스가 사용되는 경우, 챔버(1100)의 상부에는 상부 전극(1410)과 상부 전극(1410)에 전력을 공급하는 상부 전원(1441)을 포함할 수 있다.
상부 전극(1410)은 원판 형상으로 제공될 수 있으며, 기판 지지 유닛의 상부에 위치한다. 상부 전극(1410)은 상부 전원(1441)과 전기적으로 연결된다. 상부 전극(1410)은 상부 전원(1441)에서 발생된 RF 전력을 챔버(1100) 내부에 머무르는 공정 가스에 인가하여 공정 가스를 여기시킨다. 공정 가스는 여기되어 플라즈마 상태로 변환된다. 상부 전극은 샤워헤드를 포함할 수 있다.
상부 전극(1410) 및 전극 플레이트(1230)는 처리 공간(1101)을 사이에 두고 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 전극 플레이트(1230)뿐만 아니라 상부 전극(1410)에 전력이 제공되면 양 전극 간의 공간에는 전기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다. 상부 전극(1410) 및 전극 플레이트(1230)에 인가되는 RF 신호는 제어기(1800)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에서 플라즈마 발생 유닛은 실시 예로 도시한 용량 결합형　플라즈마 타입의 플라즈마 소스뿐만 아니라 유도 결합형 플라즈마 타입의 플라즈마 소스가 적용될 수 있다.
가스 공급 유닛(1300)은 챔버(1100) 내부에 공정 가스 또는 클리닝 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(1300)은 샤워헤드(1320), 가스 공급 라인들(1313a~1313d), 그리고 가스 공급원(1312)을 포함할 수 있다. 가스 공급 유닛(1300)은 기판에 대한 공정 처리시 공정 가스를 공급하고, 챔버에 대한 클리닝 처리시 클리닝 가스를 공급할 수 있다.
샤워헤드(1320)는 기지 유닛과 대향되는 챔버(1100)의 상부에 제공될 수 있다. 샤워헤드(1320)는 구획된 영역(S1~S4)들을 갖는다.
구획된 영역(S1~S4)들은 상부에서 바라볼 때, 중심을 포함하는 제1영역(S1)과 가장자리를 포함하는 제2영역(S4) 그리고 제1영역(S1)과 제2영역(S4) 사이의 제3영역(S2,S3)들을 포함할 수 있다. 제1영역(S1)을 제외한 나머지 영역(S2,S3,S4)들은 링 형상으로 제공될 수 있다. 구획된 영역(S1~S4)들로 제공되는 클리닝 가스는 분사구(1328)들을 통해 처리 공간으로 제공된다.
구획된 영역(S1~S4)들 각각으로는 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 라인들(1313a~1313d)이 연결될 수 있다. 가스 공급 라인들(1313a~1313d)에는 밸브들(1314a~1314d)이 설치된다. 밸브들(1314a~1314d) 가스 공급 라인을 개폐한다.
가스 공급 유닛(1300)이 공급하는 공정 가스는 CF4(메탄), H2(수소), HBr(브롬화수소), NF3(삼불화질소), CH2F2(디플루오로메탄), O2(산소), F2(불소), HF(불화 수소) 중 어느 하나 이상 또는 이들의 조합일 수 있다. 한편, 제시된 공정 가스는 일 실시예에 불구하고 필요에 따라 달리 선택될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 기판을 에칭한다.
가스 공급 유닛(1300)이 공급하는 클리닝 가스는 챔버(1100) 내에 부착된 퇴적물의 제거에 적합한 가스이다. 공급하는 클리닝 가스는 예컨대, 산소(O2), 비활성 가스(예를 들면 아르곤 가스), 불소(F), 질소(N2), 수소(H) 중 어느 하나를 함유하는 가스여도 좋다.
배플 유닛(1500)은 챔버(1100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(1200)의 사이에 위치될 수 있다. 배플(1510)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 배플(1510)에는 복수의 관통홀(1511)들이 형성될 수 있다. 공정 챔버(1100) 내에 제공된 공정 가스는 배플(1510)의 관통홀(1511)들을 통과하여 배기홀(1102)로 배기될 수 있다. 배플(1510)의 형상 및 관통홀(1511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
제어기(1800)는 기판 처리 장치(1000)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 제어기(1800)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라, 후술되는 에칭 처리 등의 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 프로세스 압력, 고주파 전력이나 전압, 각종 가스 유량, 챔버 내 온도(상부 전극의 온도, 챔버의 측벽 온도, 정전 척 온도 등), 냉각기(1232b)의 온도 등이 입력되어 있다. 한편, 이들 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 기억 영역의 소정 위치에 세트하도록 해도 좋다.
한편, 리프트 핀 유닛(1900)은 상승 및 하강 움직임을 통해 유전체 플레이트(1220)에 기판(W)을 로딩하거나, 유전체 플레이트(1220)으로부터 기판(W)을 언로딩한다.
도 3은 챔버의 클리닝 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이고, 도 4는 챔버의 클리닝 과정을 보여주는 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 챔버(1100)의 클리닝은 클리닝 가스를 챔버(110)의 처리 공간으로 공급하고, 사이드 전극(1280)에 전력을 인가하여 국부적으로 플라즈를 생성시켜 챔버(1100) 내부를 클리닝한다. 클리닝 공정은 챔버 내부가 진공 상태에서 진행된다.
클리닝 가스 공급시 샤워헤드(1320)의 제4영역(S4)과 연결된 가스 공급 라인(1313d)의 밸브(1314d)만 오픈되고, 나머지 밸브(1314a~1314c)들은 오프(off)된다. 따라서, 클리닝 가스는 포커스 링(1240) 상부 영역으로만 공급된다.
전력 공급 단계에서 제어부(1800)가 제4전원(1280a)을 제어하여 사이드 전극(1280)으로만 전력을 인가하면, 포커스 링(1240) 상부에만 국부적으로 플라즈마가 생성되고, 이렇게 생성된 플라즈마에 의해 챔버 내벽 및 기판 지지 유닛(1200)의 표면이 클리닝된다.
이처럼, 챔버(1100)의 클리닝 공정시 플라즈마가 기판 지지 유닛의 상부 가장자리에만 국부적으로 생성됨으로써, 유전체 플레이트(정전척의 상면)(1220)가 플라즈마에 의해 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 챔버 클리닝의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 챔버 클리닝은 1차 클리닝 단계와 2차 클리닝 단계를 포함한다.
1차 클리닝 단계에서 클리닝 가스는 샤워헤드(1320)의 제1영역(S1)~제4영역(S4)으로 공급되어 기판 지지 유닛의 상부 영역 전체에 고르게 분사된다. 그리고 전력 공급은 하부 전극(1230)과 사이드 전극(1280) 모두에 전력이 인가된다. 이로 인해 샤워헤드(1320)와 기판 지지 유닛 사이의 처리 공간에 플라즈마가 폭넓게 생성되고, 이 플라즈마에 의해 1차 클리닝이 이루어진다.
이후, 클리닝 가스는 제4영역(S4)으로만 공급되고, 전력 공급은 사이드 전극(1280)으로만 전력이 인가된다. 이로 인해 플라즈마가 기판 지지 유닛의 상부 가장자리에만 국부적으로 생성되면서 2차 클리닝이 이루어진다.
도 6a 및 도 6b는 챔버 클리닝의 또 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 챔버 클리닝은 1차 클리닝 단계와 2차 클리닝 단계를 포함한다.
1차 클리닝 단계에서 클리닝 가스는 샤워헤드(1320)의 제1영역(S1) 또는 제1영역과 제2영역으로만 공급되어 기판 지지 유닛의 상부 중앙영역으로 분사된다. 그리고 전력 공급은 하부 전극(1230)에만 전력이 인가된다. 이로 인해 샤워헤드(1320)와 기판 지지 유닛(1200) 사이의 처리 공간 중앙에 플라즈마가 생성되고, 이 플라즈마에 의해 1차 클리닝이 이루어진다.
이후, 클리닝 가스는 제4영역(S4)으로만 공급되고, 전력 공급은 사이드 전극(1280)으로만 전력이 인가된다. 이로 인해 플라즈마가 기판 지지 유닛의 상부 가장자리에만 국부적으로 생성되면서 2차 클리닝이 이루어진다.
본 발명에 따른 챔버 클리닝 방법은, 실시 예로 도시한 용량 결합형　플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 장치뿐만이 아니라, 그 외의 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 그 외의 플라즈마 처리 장치로는, 유도 결합형　플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 장치, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 플라즈마　처리 장치, 헬리콘파 여기형　플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명　플라즈마(ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판은 웨이퍼에 한정되지 않고, 예컨대, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)용의 대형 기판, EL 소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 좋다.
일 실시 예로 식각 공정을 설명하였으나, 증착 공정을 수행하는 기판 처리 장치에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 실시예에서 그 구성요소나 구성단계가 모두 필수적인 것은 아니므로, 본 발명은 그 구성요소나 구성단계의 일부를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 구성단계들은 반드시 설명된 순서로 수행되어야만 하는 것은 아니므로, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.
나아가, 상술한 실시예들은 반드시 독립적으로만 수행되어야 하는 것은 아니며, 개별적으로 또는 서로 조합되어 이용될 수 있다.
1000 : 플라즈마 처리 장치 1100 : 공정 챔버
1200 : 기판 지지 유닛 1300 : 가스 공급 유닛
1400 : 플라즈마 발생 유닛 1500 : 배플 유닛
1900 : 리프트 핀 유닛 1280 : 사이드 전극

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간 내로 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    제어부를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판이 놓이는 지지판;
    상기 지지판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링;
    상기 포커스 링에 제공되는 사이드 전극;
    상기 지지판 하부에 제공되는 하부 전극; 및
    상기 하부 전극과 상기 사이드 전극에 각각 전력을 공급하는 제1전원 부재와 제2전원 부재를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 제1전원 부재와 상기 제2전원 부재를 제어하여 상기 처리 공간 내의 플라즈마를 조절하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 사이드 전극으로 전력이 인가되도록 상기 제2전원 부재를 제어하고, 상기 하부 전극으로 전력 공급이 차단되도록 상기 제1전원 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은
    상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 포커스 링 상부 영역으로 클리닝 가스를 공급하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극 모두에 전력이 인가한 후, 상기 하부 전극부터 상기 사이드 전극 순으로 전력이 차단되도록 상기 제1전원 부재와 상기 제2전원 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은
    상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 지지 유닛의 중앙 영역과 가장자리 영역에 클리닝 가스를 공급 한 후, 상기 중앙 영역부터 상기 가장자리 영역 순으로 클리닝 가스의 공급을 중단하는 기판 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은
    상기 기지 유닛과 대향되는 상기 챔버의 상부에 제공되는 그리고 구획된 영역들을 갖는 샤워헤드;
    상기 구획된 영역들 각각으로 클리닝 가스를 공급하는 공급라인들을 포함하되;
    상기 구획된 영역들은
    상부에서 바라볼 때, 중심을 포함하는 제1영역과 가장자리를 포함하는 제2영역을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은
    상기 챔버의 클리닝 공정을 수행할 때, 상기 제1영역과 상기 제2영역으로의 클리닝 가스의 공급을 선택적으로 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판은 정전기력을 이용하여 기판을 흡착하는 정전 전극을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 챔버를 클리닝하는 방법에 있어서:
    (a) 클리닝 가스를 상기 챔버의 처리 공간으로 공급하는 단계; 및
    (b) 상기 클리닝 가스로부터 플라즈마를 형성하여 상기 챔버를 클리닝하는 단계를 포함하되;
    상기 단계 (b)는
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛의 가장자리 상부에 플라즈마를 형성하여 상기 챔버를 클리닝하는 챔버 클리닝 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 챔버는 기판이 놓여지는 지지판 하부에 제공되는 하부 전극과 상기 지지판을 둘러싸는 포커스 링의 하부에 제공되는 사이드 전극을 포함하고,
    상기 단계 (b)는
    상기 사이드 전극에 전력을 인가하고,
    상기 단계 (a)는
    상기 지지 유닛의 가장자리 상부에 상기 클리닝 가스를 공급하는 챔버 클리닝 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는
    상기 하부 전극과 상기 사이드 전극 모두에 전력이 인가한 후, 상기 하부 전극부터 상기 사이드 전극 순으로 전력 공급을 차단하며,
    상기 단계 (a)는
    상기 지지 유닛의 중앙 상부와 상기 가장자리 상부로 상기 클리닝 가스를 공급한 후, 상기 중앙 상부부터 상기 가장자리 상부 순으로 상기 클리닝 가스의 공급을 중단하는 챔버 클리닝 방법.
  12. 기판이 놓여지는 지지판 하부에 제공되는 하부 전극과 상기 지지판을 둘러싸는 포커스 링의 하부에 제공되는 사이드 전극을 포함하는 지지 유닛, 그리고 중심을 포함하는 제1영역과 가장자리를 포함하는 제2영역으로 구획된 샤워헤드를 가지는 챔버를 클리닝하는 방법에 있어서:
    (a) 클리닝 가스를 상기 제2영역을 통해 상기 챔버의 처리 공간으로 공급하는 단계; 및
    (b) 상기 사이드 전극에 전력을 인가하여 상기 클리닝 가스로부터 플라즈마를 형성하여 상기 챔버를 클리닝하는 단계를 포함하는 챔버 클리닝 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단계 (a)는
    상기 클리닝 가스를 상기 제1영역과 상기 제2영역에 선택적으로 공급하며,
    상기 단계 (b)는
    상기 클리닝 가스의 선택적 공급과 대응되도록 상기 하부 전극과 상기 사이드 전극으로 전력을 선택적으로 인가하는 챔버 클리닝 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전력은 RF 전력을 포함하는 챔버 클리닝 방법.
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