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KR101515149B1 - 플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리장치 - Google Patents

플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리장치 Download PDF

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KR101515149B1
KR101515149B1 KR1020070124597A KR20070124597A KR101515149B1 KR 101515149 B1 KR101515149 B1 KR 101515149B1 KR 1020070124597 A KR1020070124597 A KR 1020070124597A KR 20070124597 A KR20070124597 A KR 20070124597A KR 101515149 B1 KR101515149 B1 KR 101515149B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
plasma
region
chamber
magnet
Prior art date
Application number
KR1020070124597A
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English (en)
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KR20090057839A (ko
Inventor
곽재호
한영기
장철희
허재민
Original Assignee
참엔지니어링(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020070124597A priority Critical patent/KR101515149B1/ko
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Abstract

본 발명은 챔버 내부에 안치된 기판의 일면에 이격되어 배치되는 플라즈마 차폐판 및 상기 플라즈마 차폐판 내의 에지 영역에 마련되는 자석 부재를 포함하는 플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은 기판의 상부 영역에 배치되는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역, 또는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역과 기판의 하부 영역에 배치되는 기판 지지부 내의 에지 영역에 자석 부재를 설치하여 비활성 가스의 분사 압력 및 자석 부재의 자기력을 함께 이용하여 플라즈마 유입을 차단함으로써 기판 중심 영역의 박막 손상을 방지할 수 있고, 기판 에지 영역의 플라즈마 밀도를 향상시킴으로써 플라즈마 처리 효율을 더욱 높일 수 있다.
자석, 마그네틱, 비활성 가스, 에지 식각, 플라즈마

Description

플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치{Assembly for blocking plasma and apparatus for processing plasma having the same}
본 발명은 플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기판의 중심 영역에 대한 플라즈마 유입을 차단하면서 기판의 에지(edge) 영역에 대한 플라즈마 처리를 수행할 수 있는 플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판 표시 장치는 박막 증착과 식각 공정을 실시하여 제작된다. 즉, 증착 공정을 실시하여 기판의 소정 영역에 박막을 형성하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 불필요한 박막의 일부를 제거하여 기판 상에 원하는 소정의 회로 패턴(pattern) 또는 회로 소자를 형성함으로써 제작된다.
하지만, 상기의 박막 공정시 기판의 전면에 박막을 형성하고, 상기의 식각 공정시 기판의 중심 영역에 형성된 박막을 식각 타겟으로 하기 때문에 기판의 에지 영역에는 박막이 제거되지 않은 상태로 잔류하게 된다. 또한, 식각 공정시 필연적으로 공정 부산물 예를 들어, 파티클(particle)이 퇴적되는 현상이 발생한다. 이와 더불어, 통상적으로 기판을 지지하는 기판 지지부에는 정전력 또는 진공력에 의해 기판을 안착시키기 때문에 상기 기판과 기판 지지부 사이의 계면은 소정 거리 이격되어 틈이 발생되고, 이 틈을 통해 기판의 배면 전체에도 박막 및 파티클이 퇴적될 수 있다. 만일, 기판에 존재하는 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하지 않은 상태에서 계속적인 공정이 진행될 경우 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생될 수 있다.
따라서, 최근에는 기판의 에지 영역에 존재하는 파티클 및 퇴적된 박막을 식각하여 제거하기 위한 플라즈마 처리 장치가 개발되고 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 기판보다 직경이 작은 기판 지지부에 기판을 안착시켜 기판의 에지 영역을 노출시키고, 기판의 에지 영역 상하로 상하 전극을 배치시켜 노출된 기판의 에지 영역에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 기판의 상부 영역에 설치된 플라즈마 차폐부와 기판 지지부의 간격을 좁게하여 기판의 중심 영역으로 플라즈마가 유입되는 것을 차폐한다. 또한, 플라즈마 차폐부에는 가스 분사구가 형성되어 기판의 중심 영역에 비활성 가스를 분사하여 줌으로써 플라즈마 차폐 효율이 더욱 높아진다. 그러나, 이와 같은 플라즈마 차폐부와 기판 지지부의 간격 조절 및 비활성 가스 분사만으로는 플라즈마 유입을 완벽히 차단하는데 한계가 있어 기판의 중앙 영역에 형성된 박막이 손상되는 문제점이 있었다. 또한, 비활성 가스의 분사 압력을 유지하기 위해서 플라즈마 차폐부와 기판 사이의 간격을 더욱 좁게 해줘야 하므로, 상하 전극과 기판 사이의 간격 조절이 어려워 장비의 안정성 및 활용성을 높이는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 기판의 상부 영역에 배치되는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역 또는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역과 기판의 하부 영역에 배치되는 기판 지지부 내의 에지 영역에 자석 부재를 설치하여 비활성 가스의 분사 압력 및 자석 부재의 자기력을 함께 이용하여 플라즈마 유입을 차단함으로써 기판 중심 영역의 박막 손상을 방지할 수 있고, 기판 에지 영역의 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 차폐 어셈블리 및 이를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리는, 챔버 내부에 안치된 기판의 일면에 이격되어 배치되는 플라즈마 차폐판 및 상기 플라즈마 차폐판 내의 에지 영역에 마련되는 자석 부재를 포함한다.
상기 자석 부재는 링 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 플라즈마 차폐판은 상기 기판 방향으로 비활성 가스를 분사하기 위한 분사구가 표면에 형성되고, 외부의 비활성 가스를 상기 분사구로 안내하기 위한 이송로가 내부에 형성되는 몸체부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 몸체부의 상부면 또는 하부면의 가장자리, 또는 모서리부에는 홈이 형성되어 상기 자석 부재가 삽입되는 것이 바람직하다.
상기 자석 부재는 상기 홈의 남은 공간에 충진되는 충진 부재에 의하여 고정 되거나, 또는 적어도 상기 홈의 개구 영역을 덮어주는 자석 커버에 의하여 고정되는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 처리 장치는, 반응 공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치되는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부와 대향하여 상기 챔버 내부에 설치되는 플라즈마 차폐부 및 상기 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역에 마련되는 자석 부재를 포함한다.
상기 기판 지지부는 기판을 고정하는 금속척 및 상기 금속척을 지지하는 지지부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 금속척은 기판의 에지 영역이 노출되도록 상기 기판의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
상기의 본 발명은 상기 기판 지지부의 외측 둘레에 마련되는 제 1 전극부 및 상기 플라즈마 차폐부의 외측 둘레에 마련되는 제 2 전극부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 자석 부재는 기판의 중심 영역과 에지 영역 사이의 경계선을 기준으로 그 인접 영역 또는 그 내측 영역에 대응하는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 플라즈마 차폐부는 상기 기판 방향으로 비활성 가스를 분사하기 위한 분사구가 표면에 형성되고, 외부의 비활성 가스를 상기 분사구로 안내하기 위한 이송로가 내부에 형성되는 몸체부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 몸체부의 상부면 또는 하부면의 가장자리, 또는 모서리부에는 홈이 형 성되어 상기 자석 부재가 삽입되는 것이 바람직하다.
상기 자석 부재는 상기 홈의 남은 공간에 충진되는 충진 부재에 의하여 고정되거나, 또는 적어도 상기 홈의 개구 영역을 덮어주는 자석 커버에 의하여 고정되는 것이 바람직하다.
상기 자석 커버는 상기 플라즈마 차폐부의 하부면를 덮어주는 수평부와 상기 수평부의 가장자리에서 상향 절곡되어 상기 플라즈마 차폐부의 측부면을 덮어주는 측벽부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 자석 커버는 중앙 영역에 복수의 분사구가 형성된 판 형상 또는 중앙 영역이 제거된 링 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기의 본 발명은 상기 자석 부재에 대향하여 상기 기판 지지부 내의 에지 영역에 마련되는 제 2 자석 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 기판의 상부 영역에 배치되는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역, 또는 플라즈마 차폐부 내의 에지 영역과 기판의 하부 영역에 배치되는 기판 지지부 내의 에지 영역에 자석 부재를 설치하여 비활성 가스의 분사 압력 및 자석 부재의 자기력을 함께 이용하여 플라즈마 유입을 차단함으로써 기판 중심 영역의 박막 손상을 방지할 수 있고, 기판 에지 영역의 플라즈마 밀도를 향상시킴으로써 플라즈마 처리 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 비활성 가스 분사의 분사 압력뿐만 아니라 자석 부재의 자기력을 함께 이용하므로 플라즈마 차단 효과가 크다. 따라서, 비활성 가스의 분사 압력을 더 낮게 유지할 수 있으므로 플라즈마 차폐부와 기판의 간격을 더욱 넓힐 수 있고, 이로 인해 상하 전극부와 기판 사이의 간격 조절이 용이하여 장비의 안정성 및 활용성을 더욱 높일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
<제 1 실시예>
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 모식도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자석 부재의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 A 영역의 확대도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기밀한 반응 공간을 제공하는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내부의 하부 영역에 설치되는 기판 지지부(120)와, 상기 기판 지지부(120)의 외곽 둘레에 설치되는 하부 전극부(140)와, 상기 기판 지지부(120)와 대향하여 상기 챔버(110) 내부의 상부 영역에 설치되는 플라즈마 차폐부(150)와, 상기 플라즈마 차폐부(150)의 외곽 둘레에 설치되는 상부 전극부(130) 및 상기 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역 에 설치되는 자석 부재(160)를 포함한다.
여기서, 플라즈마 처리가 요구되는 피처리체(10) 예를 들어, 박막이 형성된 기판 또는 웨이퍼(이하 통칭하여 '기판'으로 정의함)는 상기 기판 지지부(120)의 상부 표면에 안착된다. 그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 차폐부(150)를 통해 기판(10)의 상부 표면에 비활성 가스를 분사한다. 이를 위해, 기판(10) 방향으로 복수의 분사구가 형성된 플라즈마 차폐부(150)와, 상기 플라즈마 차폐부(150)에 비활성 가스를 공급하는 비활성 가스 공급부(171) 및 상기 플라즈마 차폐부(150)의 외곽 둘레에 설치된 상부 전극(130)을 포함하는 플라즈마 차폐 어셈블리(Assembly)를 포함한다. 물론, 상기 상부 전극(130)은 상기 플라즈마 차폐 어셈블리와 별도로 마련될 수도 있다. 그리고, 기판(10)의 에지 영역에 플라즈마가 발생되도록 상하 전극부(130,140)는 기판(10)의 에지 영역에 인접한 상하 영역에 배치되는 것이 바람직하다.
챔버(110)는 내부에 소정 공간을 구비하는 챔버 몸체(110a)와, 챔버 몸체(110a)를 덮는 챔버 리드(110b)를 구비한다. 챔버 몸체는(110a)는 상부가 개방된 원통 형상으로 제작된다. 물론, 챔버 몸체(110a)의 내부 형상은 기판의 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 챔버 리드(110b)는 챔버 몸체(110a)의 상부를 덮어주는 역할을 하며, 챔버 몸체(110a)의 상부와 기밀하게 접속하여 챔버(110) 내에 기밀한 반응 공간을 형성한다. 그리고, 챔버 리드(110b)는 챔버 몸체(110a)와 개폐 가능하도록 설치된다. 이를 통해 챔버(110) 내부에 마련된 반응 공간의 세정 및 소모품의 교환과 같은 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있다.
상기 챔버(110)의 상부벽에는 그 중심부에 플라즈마 차폐부(150)가 장착되는 제 1 관통공(111)이 형성되고, 그 주변부에 공정 가스가 유입되는 유입구(112)가 형성된다. 상기 유입구(112)는 별도의 유입관을 통해 챔버(110) 외부에 마련된 공정 가스 공급부(172)와 연결된다. 또한, 상기 챔버(110)의 하부벽에는 기판 지지부(120)를 승강시키는 승강부(180)가 결합되는 제 2 관통공(113)이 형성되고, 그 주변부에 챔버(100) 내부의 가스를 배기하는 배기구(114)가 형성된다. 상기 배기구(114)는 별도의 배기관을 통해 챔버(110) 외부에 마련된 가스 배기부(173)와 연결된다. 또한, 상기 챔버(110)의 일측벽에는 기판(10)의 반입 및 반출을 위한 게이트(115)가 형성된다. 본 실시예에 따른 챔버(110)는 일측 측벽에만 게이트(115)가 형성되었지만, 상기 게이트(115)와 대향하는 챔버(110)의 타측 측벽에도 게이트가 형성될 수 있다. 이때, 하나의 게이트는 처리할 기판(10)을 반입할 때 사용되고, 다른 하나의 게이트는 처리된 기판(10)을 반출할 때 사용되는 것이 바람직하다. 물론, 상기의 유입구(112), 배기구(114) 및 게이트(115)의 형성 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
기판 지지부(120)는 기판(10)을 고정하는 금속척(metal chuck)(121)과, 상기 금속척(121)을 지지하는 지지부(122)를 포함한다. 본 실시예에 따른 금속척(121)은 원형 판 형상으로 제작되고, 전원 공급부(190)를 통해 RF(Radio Frequency) 전원을 공급받는 RF 전극(191)으로 기능한다. 여기서, 전원 공급부(190)은 RF 전원을 발생하는 RF 발생부(191) 및 RF 전원을 RF 전극(121)의 부하(load)에 적합하게 임피던스 정합(impedance matching)하는 임피던스 정합부(192)를 포함하는 것이 바람직하 다.
상기 금속척(121)은 RF 전극으로 기능하도록 도전성 물질로 형성된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속척(121)은 절연성 물질 예를 들어, 세라믹(ceramic)으로 형성되고, 그 상부 표면에 도전성 물질로 형성된 RF 전극이 마련될 수도 있다. 이때, 상기 RF 전극은 그 중심 영역에 마련된 메인(main) 전극과 상기 메인 전극과 이격되어 그 중앙 영역을 둘러싸는 외곽 영역에 마련된 서브(sub) 전극을 포함하는 복수의 전극으로 구성될 수 있는데, 상기 메인 전극은 원형 판 형상으로 제작되고, 상기 서브 전극은 메인 전극 둘레를 따라 마련된 링 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 한편, 기판(10)의 에지 영역이 노출되도록 상기 금속척(121)의 직경은 상기 기판(10)의 직경보다 작게 형성되고, 상기 지지부(122)의 직경은 상기 금속척(121)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 지지부(122)의 직경이 기판(10)의 직경보다 클 수도 있다. 이를 통해, 금속척(121) 상에 위치한 기판(10)의 에지 영역 하측에 소정 공간이 형성되고, 이 공간으로 플라즈마가 자유롭게 유입될 수 있어 기판(10)의 에지 영역 하측의 식각이 원활하게 수행될 수 있다. 한편, 상기의 금속척은 정전력을 이용하여 기판(10)을 고정하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고, 진공력 또는 기계력을 이용하여 기판(10)을 고정할 수도 있다. 이때, 정전력을 이용하는 경우라면 폴리이미드 필름을 RF 전극 표면에 추가 형성하는 것이 바람직하다.
상기 지지부(122)에는 냉각관(123)이 매설되어 냉매가 순환하도록 구성됨으로써 기판(10)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 물론, 상기 지지부(122)에는 전술한 냉각 수단 대신에 전기 히터, 램프 히터 등의 다양한 가열 수단이 마련될 수도 있다. 또한, 상기의 냉각 수단 및 가열 수단은 지지부(122)의 외측 예를 들어, 상기 기판 지지부의(120)의 외부 하측에 마련될 수도 있다. 또한, 상기 지지부(122)의 일측은 공지의 승강 구동 수단 및 회전 구동 수단 중 적어도 어느 하나의 구동 수단과 결합되어, 이를 통해 기판 지지부(120)의 상하 위치를 조절하여 플라즈마 효율을 조절할 수 있고, 기판 지지부(120)을 회전시켜 기판(10)의 표면 전체가 플라즈마에 균일하게 노출되도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 기판 지지부(120)의 지지부(122)는 승강 구동부(181)에 의하여 구동되는 승강봉(182)에 연결되어 상하 위치가 조절되는 것이 바람직하다.
하부 전극부(140)는 링 형상으로 제작되며, 기판 지지부(120)의 외곽 둘레에 마련된다. 또한, 하부 전극부(140)는 상기 기판 지지부(120)가 안착되는 안착부(141)의 외곽 둘레에 마련되어 소정 높이의 측벽을 이루도록 설치된다. 이때, 기판 지지부(120)와 하부 전극부(140)의 절연을 위해 기판 지지부(120)의 측면 둘레에는 절연 부재(124)가 마련되고, 안착부(141)의 상부 표면에도 절연 부재(142)가 마련되는 것이 바람직하다.
플라즈마 차폐부(150)는 비활성 가스의 분사를 위한 분사구(151) 및 챔버(110) 외부의 비활성 가스를 상기 분사구(151)로 안내하는 이송로(152)가 형성된 몸체부(150a)와, 상기 몸체부(150a)를 챔버(110) 내부의 상부벽에 결합시키는 결합부(150b)를 포함한다. 여기서, 분사구(151)는 기판(10) 방향을 향하도록 개구되며, 기판(10)의 중앙 영역에 대응하여 균일하게 형성된다. 따라서, 비활성 가스 공급 부(171)로부터 공급된 비활성 가스는 이송로(152)를 통해 챔버(110) 내부로 안내되어 분사구(151)를 통해 기판(10)의 중앙 영역에 분사된다. 그리고, 분사된 비활성 가스는 기판(10)의 에지 영역에서 발생된 플라즈마가 기판(10)의 중앙 영역으로 유입되는 것을 차단하는 일종의 가스 차단막(Gas Curtain)의 역할을 하게 된다. 또한, 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(150a)에는 냉각관(153)이 매설되어 냉매가 순환하도록 구성됨으로써 챔버(110) 내부의 공정 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 물론, 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(150a)에는 전술한 냉각 수단 대신에 전기 히터, 램프 히터 등의 다양한 가열 수단이 마련될 수도 있다. 한편, 상기 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(150a)는 절연성 물질 예를 들어, 세라믹으로 제작하는 것이 바람직하다.
상부 전극부(130)는 링 형상으로 제작되어 플라즈마 차폐부(150)의 외측 둘레에 마련되고, 기판(10)의 에지 영역 하부에 마련된 하부 전극부(140)과 대향하도록 설치된다. 이러한 상하 전극부(130,140)에는 접지 전원이 공급되어 RF 전원이 공급되는 기판 지지부(120)와 함께 기판(10)의 에지 영역에 플라즈마를 발생시킨다. 따라서, 상하 전극부(130,142)는 기판(10)의 형상에 따라 원형 링, 타원형 링 또는 다각형 링 등의 다양한 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기의 챔버(110), RF 전극(121), 상하 전극부(130,140)는 플라즈마에 의한 부식을 방지할 수 있도록 그 표면이 아노다이징(Anodizing) 처리될 수 있다. 예컨대, 모재가 알루미늄인 경우 그 표면이 산화알루미늄으로 코팅될 수 있다.
한편, 상기의 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역에는 자석 부재(160)가 설치된다. 보다 엄밀히 말하면, 상기 자석 부재(160)는 기판(10)의 중심 영역(CA)과 에지 영역(EA) 사이의 경계선(BL)을 기준으로 그 인접 영역 또는 그 내측 영역에 대응하는 플라즈마 차폐부(150)의 에지 영역에 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 에지 영역(EA)은 원하는 박막 패턴이 형성되어 플라즈마 차폐가 요구되는 중심 영역(CA)의 외측 둘레 영역을 의미한다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 자석 부재(160)는 링 형상으로 제작되며, 상부가 N극을 갖고 하부가 S극을 갖는 영구 자석을 사용한다. 물론, 상기의 자석 부재(160)와 반대 극성을 갖는 영구 자석을 사용하여도 무방하다. 도 3을 참조하면, 상기 자석 부재(160)에 의해 발생된 자기장(FM)은 대략 기판(10)의 상부에서 하부로 향하도록 형성되고, 기판 지지부(120)와 상부 전극부(130) 및 기판 지지부(120)와 하부 전극부(140)에 의해 발생된 전기장(FE)은 대략 기판(10)의 중심에서 외곽으로 향하도록 형성되어 기판(10)의 에지 영역에서 발생된 플라즈마 상태의 전자들과 이온들은 기판(10)의 중심 영역으로 유입되지 못하고 자기장의 방향을 따라 원운동을 하면서 기판(10)의 에지 영역에 머무르게 된다. 이처럼, 상기의 자석 부재(160)는 일종의 자기 차단막(Magnetic Curtain ) 역할을 하여 기판(10)의 중심 영역으로 플라즈마가 유입되는 것을 차단하여 기판(10)의 에지 영역에 머무르는 플라즈마 밀도를 높여주므로 기판(10)의 에지 영역에 대한 국부적인 식각율을 더욱 높일 수 있다. 또한, 기판(10)의 중앙 영역으로 플라즈마 상태의 전자나 이온이 들어오지 못하기 때문에 플라즈마 차폐부(150)와 기판(10) 사이의 간격(d)을 넓힐 수 있으므로, 간격(d) 조절이 용이하여 장비 안정성 및 활용성을 개선할 수 있다. 하기에서는, 상기한 자석 부재(160)의 다양한 설치 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(150)에는 상부면의 가장자리를 따라 상방으로 개구된 링 형상의 홈(210)이 형성된다. 상기 홈(210)에 링 형상의 자석 부재(160)가 삽입되고, 남은 공간에 절연 물질(220)이 충진되어 자석 부재(160)가 고정된다. 이때, 절연 물질(220)은 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(151)와 동일 물질 예를 들어, 세라믹을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 절연 물질을 사용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 변형예에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(151)에는 하부면의 가장자리를 따라 하방으로 개구된 링 형상의 홈(310)이 형성되고, 상기 홈(310)에 링 형상의 자석 부재(160)가 삽입된다. 상기 자석 부재(160)는 상기 홈(310)의 개구 영역을 덮어주는 자석 커버(320)에 의해 덮여 고정되며, 상기 자석 커버(320)는 나사 등의 결합 부재(330)에 의하여 상기 플라즈마 차폐부(150)의 하부면에 결합된다. 물론, 상기 자석 커버(320)는 접착 부재(미도시)에 의해 플라즈마 차폐부(150)의 하부면에 접착될 수도 있다. 또한, 자석 커버(320)는 플라즈마 차폐부(150)의 하부 형상에 대응하는 판 형상으로 제작될 수 있고, 자석 부재(160)의 하부 형상에 대응 하는 링 형상으로 제작될 수도 있다. 만일, 자석 커버(320)가 판 형상으로 제작되는 경우라면 플라즈마 차폐부(150)의 분사구가 차폐되지 않도록 자석 커버(320)에도 동일 위치에 분사구(321)가 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제 2 변형예에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 차폐부(150)의 몸체부(151)에는 하부면의 모서리부를 따라 하방으로 개구된 링 형상의 홈(410)이 형성되고, 상기 홈(410)에 링 형상의 자석 부재(160)가 삽입된다. 상기 자석 부재(160)는 상기 홈(410)의 개구 영역을 덮어주는 자석 커버(420)에 의해 덮여 고정된다. 상기 자석 커버(420)는 적어도 플라즈마 차폐부(150)의 하부면 모서리부를 덮을 수 있도록 제작된다. 즉, 상기 플라즈마 차폐부(150)의 하부면를 덮어주는 수평부(421)와 상기 수평부(421)의 가장자리에서 상향 절곡되어 상기 플라즈마 차폐부(150)의 측부면을 덮어주는 측벽부(422)를 구비하며, 상부면이 개방된 구조로 형성된다. 이때, 자석 커버(420)는 그 측벽부(422)를 통해 플라즈마 차폐부(150)와 나사 결합되는 것이 바람직하며, 자석 커버(420)의 외측으로 노출된 결합 부재(430)는 플라즈마 차폐부(150)의 외측 둘레 영역에 설치되는 상부 전극부(140)에 의해 차폐되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 플라즈마 노출에 따른 결합 부재(430)의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 자석 커버(420)의 수평부(421)는 플라즈마 차폐부(150)의 하부 형상에 대응하는 판 형상으로 제작될 수 있고, 자석 부재(160)의 하부 형상에 대응하는 링 형상으로 제작될 수도 있다. 이때, 자석 커버(320)가 판 형상으로 제작되는 경우라면 플라즈마 차폐 부(150)의 분사구가 차폐되지 않도록 자석 커버(420)에도 동일 위치에 분사구(423)가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 이와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 소정의 박막이 형성된 기판(10)이 챔버(110) 내부로 반입되어 기판 지지부(120)의 상부 표면에 안착되면, 가스 배기부(173)가 동작하여 챔버(110) 내부는 진공 상태로 배기된다. 이어, 기판(10)의 중심 영역과 플라즈마 차폐부(150) 사이의 반응 공간에 플라즈마가 발생되지 않도록 기판 지지부(120)를 상승시켜 기판(10)과 플라즈마 차폐부(150) 사이의 간격(d)을 좁게 조절한다. 이후, 공정 가스 공급부(172)가 동작하여 챔버(110) 내부에 공정 가스가 분사되고 RF 전극(121)에 RF 전원이 인가되어 기판 지지부(120)과 상부 전극부(130) 사이의 반응 공간(기판(10)의 에지 영역 상부 공간) 및 기판 지지부(120)과 하부 전극부(140) 사이의 반응 공간(기판(10)의 에지 영역 하부 공간)에 플라즈마가 발생된다. 상기 플라즈마로 인하여 기판(10)의 에지 영역에 대한 박막 식각 공정이 진행된다. 이때, 플라즈마 차폐부(150)는 기판(10)의 중심 영역에 비활성 가스를 분사하여 가스 차단막을 형성함으로써 기판(10)의 중심 영역으로 플라즈마가 유입되는 것을 차단한다. 또한, 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역에 마련된 자석 부재(160)는 자기 차단막을 형성하여 기판(10)의 중심 영역으로 플라즈마가 유입되는 것을 차단한다. 이를 통해, 기판(10)의 중심 영역에 형성된 박막의 손상을 최소화하면서 기판(10)의 에지 영역에 형성된 박막을 효과적으로 식각할 수 있다.
<제 2 실시예>
한편, 상술한 플라즈마 처리 장치는 상술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 실시예가 가능하다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 관해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기밀한 반응 공간을 제공하는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내부의 하부 영역에 설치되는 기판 지지부(120)와, 상기 기판 지지부(120)의 외곽 둘레에 설치되는 하부 전극부(140)와, 상기 기판 지지부(120)와 대향하여 상기 챔버(110) 내부의 상부 영역에 설치되는 플라즈마 차폐부(150) 및 상기 플라즈마 차폐부(150)의 외곽 둘레에 설치되는 상부 전극부(130)를 포함한다. 특히, 기판(10)의 에지 영역에서 발생된 플라즈마가 기판(10)의 중심 영역으로 유입되는 것을 차단하기 위해, 상기 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역에는 링 형태의 제 1 자석 부재(161)가 마련되고, 상기 기판 지지부(120) 내의 에지 영역에도 링 형태의 제 2 자석 부재(162)가 마련된다.
전술한 바와 마찬가지로, 상기 제 1, 제 2 자석 부재(161,162)는 기판(10)의 중심 영역과 에지 영역 사이의 경계선을 기준으로 그 인접 영역 또는 그 내측 영역에 대응하는 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역과 기판 지지부(120) 내의 에지 영역에 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 기판(10)의 에지 영역에 대응하여 상하로 설치된 제 1, 제 2 자석 부재(161,162)는 일종의 자기 차단막 역할을 하여 기판(10)의 중심 영역으로 플라즈마가 유입되는 것을 차단하여 기판(10)의 중심 영역의 박막 패턴이 식각되는 것을 방지하고, 기판(10)의 에지 영역에 머무르는 플라즈마 밀도를 증가시켜 기판(10)의 에지 영역에 대한 식각율을 높여준다. 이처럼, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역, 또는 플라즈마 차폐부(150) 내의 에지 영역과 기판 지지부(120) 내의 에지 영역에 자석 부재가 설치될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 기판 지지부(120)의 전극부에 RF 전원이 공급되는 것을 예시하여 설명하였지만, RF 전원은 상하 전극부(130,140) 중 어느 일측에만 공급될 수 있으며, RF 전원이 아닌 DC 전원이 공급될 수도 있다. 또한, 전술한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 박막 식각 공정 뿐만 아니라 플라즈마를 이용하는 다양한 공정 예를 들어, 박막 증착 공정 등에도 사용될 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 모식도.
도 2는 도 1에 도시된 자석 부재의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 A 영역의 확대도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 변형예에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 변형예에 따른 플라즈마 차폐 어셈블리의 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 챔버 120: 기판 지지부
130: 상부 전극부 140: 하부 전극부
150: 플라즈마 차폐부 160: 자석 부재
171: 비활성 가스 공급부 172: 공정 가스 공급부
173: 가스 배기부 180: 승강 구동부
190: 전원 공급부

Claims (19)

  1. 소정 공간을 구비하는 챔버 몸체와, 상기 챔버 몸체를 덮는 챔버 리드를 구비하는 챔버 내부에 안치된 기판의 일면에 이격되어 배치된 플라즈마 차폐부;
    상기 플라즈마 차폐부의 외측 둘레에 마련되는 상부 전극부;
    상기 플라즈마 차폐부의 하부면에 형성되며, 상기 기판의 중심 영역과 에지 영역 사이의 경계선을 기준으로 그 인접 영역 또는 그 내측 영역에 대응하는 영역에 하방으로 개구된 홈;
    상기 홈에 삽입되는 자석 부재; 및
    상기 홈의 개구 영역을 덮어주는 자석 커버를 포함하고,
    상기 자석 커버는,
    상기 플라즈마 차폐부의 하부면을 덮어주는 수평부; 및
    상기 수평부의 가장자리에서 상향 절곡되어 상기 플라즈마 차폐부의 측부면을 덮어주는 측벽부를 포함하고,
    상기 자석 커버는 결합 부재에 의하여 상기 측벽부를 통하여 상기 플라즈마 차폐부와 결합되고,
    상기 결합 부재는 상기 상부 전극부에 의하여 차폐되는 플라즈마 차폐 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자석 부재는 링 형상으로 형성되는 플라즈마 차폐 어셈블리.
  3. 청구항 1 있어서,
    상기 플라즈마 차폐부는,
    상기 기판 방향으로 비활성 가스를 분사하기 위한 분사구가 표면에 형성되고, 외부의 비활성 가스를 상기 분사구로 안내하기 위한 이송로가 내부에 형성되는 몸체부를 포함하는 플라즈마 차폐 어셈블리.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 소정 공간을 구비하는 챔버 몸체와, 상기 챔버 몸체를 덮는 챔버 리드를 구비하여 반응 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되고, 기판의 에지 영역이 노출되도록 상기 기판을 안치하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부와 대향하여 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 기판의 일면에 이격된 플라즈마 차폐부;
    상기 플라즈마 차폐부의 외측 둘레에 마련되는 상부 전극부;
    상기 플라즈마 차폐부의 하부면에 형성되며, 상기 기판의 중심 영역과 에지 영역 사이의 경계면을 기준으로 그 인접 영역 또는 그 내측 영역에 대응하는 영역에 하방으로 개구된 홈;
    상기 홈에 삽입되는 자석 부재; 및
    상기 홈의 개구 영역을 덮어주는 자석 커버를 포함하고,
    상기 자석 커버는,
    상기 플라즈마 차폐부의 하부면을 덮어주는 수평부; 및
    상기 수평부의 가장자리에서 상향 절곡되어 상기 플라즈마 차폐부의 측부면을 덮어주는 측벽부를 포함하고,
    상기 자석 커버는 결합 부재에 의하여 상기 측벽부를 통하여 상기 플라즈마 차폐부와 결합되고,
    상기 결합 부재는 상기 상부 전극부에 의하여 차폐되는 플라즈마 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    기판을 고정하는 금속척; 및
    상기 금속척을 지지하는 지지부; 를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 금속척은 기판의 에지 영역이 노출되도록 상기 기판의 직경보다 작게 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판 지지부의 외측 둘레에 마련되는 하부 전극부를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 플라즈마 차폐부는,
    상기 기판 방향으로 비활성 가스를 분사하기 위한 분사구가 표면에 형성되고, 외부의 비활성 가스를 상기 분사구로 안내하기 위한 이송로가 내부에 형성되는 몸체부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 청구항 7에 있어서,
    상기 자석 커버는 중앙 영역에 복수의 분사구가 형성된 판 형상 또는 중앙 영역이 제거된 링 형상으로 제작되는 플라즈마 처리 장치.
  19. 청구항 7에 있어서,
    상기 자석 부재에 대향하여 상기 기판 지지부 내의 에지 영역에 마련되는 제 2 자석 부재를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
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