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KR20230032621A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20230032621A
KR20230032621A KR1020210115655A KR20210115655A KR20230032621A KR 20230032621 A KR20230032621 A KR 20230032621A KR 1020210115655 A KR1020210115655 A KR 1020210115655A KR 20210115655 A KR20210115655 A KR 20210115655A KR 20230032621 A KR20230032621 A KR 20230032621A
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KR
South Korea
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electrode
chuck
processing apparatus
plasma
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유광성
김아람
한송이
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피에스케이 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 기판을 지지하는 척; 상기 척에 지지된 상기 기판의 상면과 마주하게 배치되는 유전체 판; 상기 기판의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키 제1에지 전극을 포함하고, 상기 제1에지 전극은, 복수의 전극 부; 및 상기 전극 부들 사이에 제공되는 적어도 하나 이상의 절연 부를 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.
한편, 베벨 에치(Bevel Etch) 공정에서는 기판의 가장자리 영역으로 플라즈마를 전달한여 기판 상의 가장자리 영역의 막질을 제거한다. 베벨 에치 공정에서는, 필요에 따라 플라즈마에 의해 처리되는 영역(에칭 영역) 및 플라즈마에 의해 처리되는 정도(에칭 레이트)를 조절하는 것이 필요하다. 예를 들어, 필요에 따라 플라즈마에 의해 처리되는 범위를 넓히거나, 또는 좁혀야 할 수 있다. 또한, 필요에 따라 플라즈마에 의해 막질이 제거되는 정도를 높이거나, 또는 줄여야 할 수 있다.
일반적으로 에칭 영역을 조절하기 위해, 베벨 에치 공정을 수행하는 베벨 에치 장치가 가지는 부품들을 교체한다. 그러나, 이러한 방식은 에칭 영역을 조절할 수 있더라도, 에칭 레이트를 조정하기는 어렵다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 영역을 플라즈마로 처리하는데 있어서, 에칭 레이트를 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판이 처리되는 도중 기판의 에칭 레이트를 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마를 제어하는데 추가적인 제어 인자를 제공할 수 있는 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, 기판을 지지하는 척; 상기 척에 지지된 상기 기판의 상면과 마주하게 배치되는 유전체 판; 상기 기판의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키 제1에지 전극을 포함하고, 상기 제1에지 전극은, 복수의 전극 부; 및 상기 전극 부들 사이에 제공되는 적어도 하나 이상의 절연 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극 부를 포함하는 임피던스를 조절하는 임피던스 조절 모듈; 상기 전극 부와 상기 임피던스 조절 모듈을 연결하는 채널인 튜닝 채널; 상기 전극 부를 접지시키는 접지 채널; 및 상기 전극 부를 상기 튜닝 채널과 상기 접지 채널 중 선택된 어느 하나의 채널로 분배하는 채널 분배 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 채널 분배 모듈은, 상기 전극 부들 각각에 대응되는 복수의 스위치를 포함하고, 상기 접지 채널의 일 단은 그라운드와 연결되고, 타 단은 분기되어 상기 복수의 스위치와 각각 연결될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 기 전극 부와 상기 스위치를 연결하는 연결 라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 절연 부는, ZrO2, AlN, Al2O3 PETE((polyethylene terephthalate), PEEK(PolyEtheretherKetone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소재로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극 부들은, 상부에서 바라볼 때, 호 형상을 가지고, 상기 호의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배열될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극 부들은, 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극 부들은, 상부에서 바라볼 때, 같은 중심을 가지고, 반경이 서로 상이할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 유닛은, 상기 척에 지지된 상기 기판의 중앙 영역으로 비활성 가스를 공급하는 제1가스 공급부; 및 상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역으로 상기 공정 가스를 공급하는 제2가스 공급부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1에지 전극은, 상기 척에 지지된 기판보다 상부에 배치되는 상부 에지 전극일 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 척에 지지된 기판보다 하부에 배치되는 하부 에지 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 척을 상하 방향으로 이동시키는 구동 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은, 상기 척에 상기 기판을 안착시키는 단계; 상기 기판의 가장자리 영역으로 상기 공정 가스를 공급하는 단계; 상기 기판의 가장자리 영역에서 상기 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 플라즈마에 의해 상기 기판을 처리하는 단계; 및 상기 전극 부를 상기 접지 채널 또는 상기 튜닝 채널로 분배하기 위해 상기 스위치들 중 적어도 하나 이상을 스위칭 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 스위칭 하는 단계는 상기 플라즈마에 의해 상기 기판이 처리되는 도중 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극 부의 상기 임피던스를 조절하는 단계를 더 포함하고, 상기 임피던스를 조절하는 단계는 상기 플라즈마에 의해 상기 기판이 처리되는 도중 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 가장자리 영역을 플라즈마로 처리하는데 있어서, 에칭 레이트를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판이 처리되는 도중 기판의 에칭 레이트를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마를 제어하는데 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 상부 에지 전극을 상부에서 바라본 도면이다.
도 4는 상부 에지 전극, 채널 분배 모듈 및 임피던스 조절 모듈의 연결을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 상부 에지 전극의 전극 부들이 채널 분배 모듈에 의해 접지되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 전극 부들이 접지되는 경우 기판이 처리되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 상부 에지 전극의 전극 부들이 채널 분배 모듈에 의해 임피던스 조절 모듈과 전기적으로 연결되는 일 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 전극 부들이 임피던스 조절 모듈과 연결되고, 전극 부의 임피던스가 제1크기로 조절시 기판이 처리되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 전극 부들이 임피던스 조절 모듈과 연결되고, 전극 부의 임피던스가 제2크기로 조절시 기판이 처리되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 상부 에지 전극의 전극 부들이 채널 분배 모듈에 의해 임피던스 조절 모듈과 전기적으로 연결되는 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 상부 에지 전극, 채널 분배 모듈 및 임피던스 조절 모듈의 연결의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12은 다른 예에 따른 상부 에지 전극을 상부에서 바라본 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 12를 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 장치는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판 처리 장치는 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 장치는 기판(W)에 대한 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치는 공정 가스를 공급하고, 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(W)을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치는 공정 가스를 공급하고, 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시켜 기판(W)의 가장자리 영역을 처리할 수 있다. 이하에서는, 기판 처리 장치는 기판(W)의 가장자리 영역에 대한 에칭 처리를 수행하는 베벨 에치 장치인 것을 예로 들어 설명한다.
기판 처리 장치는 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, 힌지 기구와 같은 회전 결합부(미도시)에 의해 회전 가능하게 체결될 수 있다.
상부 하우징(110)은 열림 위치에 있거나, 닫힘 위치에 있을 수 있다. 상부 하우징(110)이 하부 하우징(120)과 서로 조합되어 내부 공간(102)을 정의하는 상부 하우징(110)의 위치를 닫힘 위치라 하고, 내부 공간(102)을 외부에 노출시키는 상부 하우징(110)의 위치를 열림 위치라 정의한다.
또한, 내부 공간(102)의 분위기는 상부 하우징(110)이 닫힘 위치에 있을 때, 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 라인과 연결될 수 있다. 배기 라인은 감압을 제공하는 감압 부재(미도시)와 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, 제2에지 전극의 일 예), 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 냉각 시킬 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 상부에서 바라볼 때, 척(310)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역 하부에 배치될 수 있다. 기판(W)의 가장자리 영역 하부는, 상부에서 바라볼 때 기판(W)의 가장자리 영역과 중첩되는 영역일 수도 있고, 중첩되지 않는 영역일 수도 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 유전체 판(520), 그리고 제1베이스(510)를 포함할 수 있다. 또한, 유전체 판 유닛(500)은 후술하는 온도 조절 플레이트(710)에 결합될 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, 유전 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 연결되는 가스 유로가 형성될 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.
제1베이스(510)는 유전체 판(520)과 후술하는 온도 조절 플레이트(710) 사이에 배치될 수 있다. 제1베이스(510)는 후술하는 온도 조절 플레이트(710)에 결합되고, 유전체 판(520)은 제1베이스(510)에 결합될 수 있다. 이에, 유전체 판(520)은 제1베이스(510)를 매개로 온도 조절 플레이트(710)에 결합될 수 있다.
제1베이스(510)는 위에서 아래 방향으로 갈수록 그 직경이 점차 커질 수 있다. 제1베이스(510)의 상면은 유전체 판(520)의 하면 보다 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. 또한, 제1베이스(510)의 하면과 유전체 판(520)의 상면은 서로 조합 가능한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 유전체 판(520)의 중앙 영역은 제1베이스(510)의 중앙 영역에 삽입될 수 있다. 또한, 제1베이스(510)는 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 제1베이스(510)는 알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 제1베이스(510)에 의해 유전체 판(520)의 위치는 고정될 수 있다.
상부 전극 유닛(600)은 제2베이스(610), 상부 에지 전극(620, 제1에지 전극의 일 예), 연결 라인(640), 접지 채널(650), 튜닝 채널(660), 채널 분배 모듈(670) 및 임피던스 조절 모듈(680)을 포함할 수 있다.
상부 에지 전극(620)은 상부에서 바라볼 때 유전체 판(520)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 상부에서 바라볼 때 링 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, 척(310)에 지지된 기판(W)보다 상부에 배치될 수 있다. 상부 에지 전극(620)은 기판(W)의 가장자리 영역에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 후술하는 가스 공급 유닛(800)이 공급하는 공정 가스(G2)로부터 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 상부 에지 전극을 상부에서 바라본 도면이다. 도 3을 참조하면, 상부 에지 전극(620)은 전극 부(621)와 절연 부(623)를 포함할 수 있다.
전극 부(621)는 적어도 하나 이상이 제공될 수 있다. 전극 부(621)는 복수로 제공될 수 있다. 예컨대, 전극 부(621)는 제1전극 부(621a), 제2전극 부(621b), 제3전극 부(621c) 및 제4전극 부(621d)를 포함할 수 있다. 각각의 전극 부(621)는 호 형상을 가질 수 있다. 절연 부(623)는 전극 부(621)들 사이에 제공될 수 있다. 절연 부(623)는 전극 부(621)들을 서로 전기적으로 분리시킬 수 있다. 절연 부(623)는 적어도 하나 이상이 제공될 수 있다. 절연 부(623)는 제4전극 부(621d) 및 제1전극 부(621a) 사이에 제공되는 제1절연 부(623a), 제1전극 부(621a) 및 제2전극 부(621b) 사이에 제공되는 제2절연 부(623b), 제2전극 부(621b) 및 제3전극 부(621c) 사이에 제공되는 제3절연 부(623c), 제3전극 부(621c) 및 제4전극 부(621d) 사이에 제공되는 제4절연 부(623d)를 포함할 수 있다. 또한, 전극 부(621)들은 상부에서 바라볼 때, 각각 호 형상을 가질 수 있고, 상기 호의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배열될 수 있다.
전극 부(621)는 전기가 흐를 수 있는 소재로 제공될 수 있고, 절연 부(623)는 전기가 흐를 수 없는, 또는 전기가 흐르기가 극히 어려운 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 절연 부(623)의 표면은 ZrO2, AlN, Al2O3 PETE((polyethylene terephthalate), PEEK(PolyEtheretherKetone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소재로 제공될 수 있다.
또한, 상술한 전극 부(621) 및 절연 부(623)의 개수는, 예시이고 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 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.
채널 분배 모듈(630)은 상부 에지 전극(620)의 전극 부(621)를 접지시키거나, 임피던스 조절 모듈(680)과 선택적으로 연결할 수 있다. 임피던스 조절 모듈(680)은 상부 에지 전극(620)의 전극 부(621)를 포함하는 임피던스를 조절할 수 있다.
도 4는 상부 에지 전극, 채널 분배 모듈 및 임피던스 조절 모듈의 연결을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 상부 에지 전극(620)의 전극 부(621)들은 각각 전원 부재(320)와 연결되어 캐소드 역할을 수행할 수 있는 척(310), 또는 척(310)에 지지된 기판(W)과 대향될 수 있다.
각각의 전극 부(621)들은 후술하는 채널 분배 모듈(670)이 가지는 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674)들과 연결 라인(640)에 의해 각각 연결될 수 있다.
채널 분배 모듈(670, Channel Distributor Module)은 각각의 전극 부(621)들과 대응될 수 있는 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674)을 포함할 수 있다. 예컨대, 채널 분배 모듈(670)은 제1전극 부(621a)와 대응하는 제1스위치(671), 제2전극 부(621b)와 대응하는 제2스위치(672), 제3전극 부(621c)와 대응하는 제3스위치(673), 그리고 제4전극 부(621d)와 대응하는 제4스위치(674)를 포함할 수 있다. 채널 분배 모듈(670)이 가지는 스위치의 개수는 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 채널 분배 모듈(670)이 가지는 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674)의 스위칭에 따라, 전극 부(621)들은 접지 채널(650)에 분배되거나, 튜닝 채널(660)에 분배될 수 있다.
예를 들어, 제1전극 부(621a) 내지 제4전극 부(621d)들을 튜닝 채널(660)에 분배하고자 하는 경우, 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674) 모두를 오프(Off)할 수 있다.
이와 달리, 제1전극 부(621a) 내지 제4전극 부(621d)들을 접지 채널(650)에 분배하고자 하는 경우, 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674) 모두를 온(On)할 수 있다.
또한, 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674)들 중 일부를 접지 채널(650)에에 분배하고, 다른 일부를 튜닝 채널(660)에 분배하는 경우도 고려할 수 있다. 예컨대, 제1전극 부(621a)만을 접지 채널(650)에 분배하고자 하는 경우 제1스위치(671)를 온(On)시키고, 제2스위치(672) 내지 제4스위치(674)는 오프(Off)시켜 튜닝 채널(660)에 분배할 수도 있다.
즉, 제1스위치(671), 제2스위치(672), 제3스위치(673), 그리고 제4스위치(674)를 온/오프의 조합을 통해, 제1전극 부(621a) 내지 제4전극 부(621d) 각각을 접지 채널(650)과 튜닝 채널(660) 중 선택된 채널로 분배할 수 있다.
접지 채널(650)에 분배된 전극 부(621)들은 접지될 수 있다. 접지 채널(650)의 일 단은 그라운드(Ground)와 연결되고, 타 단은 분기되어 스위치들(671, 672, 673, 674) 각각에 연결될 수 있다.
튜닝 채널(660)에 분배된 전극 부(621)들은 임피던스 조절 모듈(680)에 의해 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674)은 Electric Relay, 또는 Mechanical Relay로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 스위치들(671, 672, 673, 674)은 전기 소자를 이용하지 않고 물리적 접합 시스템으로 구성될 수도 있다.
채널 분배 모듈(670)에 의해 전극 부(621)들은 N 개의 채널로 그룹지어질 수 있다. 예컨대, 전극 부(621)들은, 접지되는 제1그룹, 임피던스 조절 모듈(680)과 연결되되 임피던스 크기가 제1임피던스로 조절되는 제2그룹, 임피던스 조절 모듈(680)과 연결되되 임피던스가 제1임피던스와 상이한 제2임피던스로 조절되는 제3그룹으로 그룹지어질 수 있다. 상술한 그룹핑은 일 예이며, 그룹핑 방법은 다양한 방식으로 변형될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 온도 조절 유닛(700)은 온도 조절 플레이트(710), 및 온도 조절 플레이트(710)에 냉각 유체를 공급하고, 온도 조절 플레이트(710)에서 순환되어 온도가 상승된 냉각 유체를 배출하는 유체 공급 유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
온도 조절 플레이트(710)는 유전체 판 유닛(500), 그리고 상부 전극 유닛(600)과 결합될 수 있다. 온도 조절 플레이트(710)는 상부 하우징(110)의 천정에 설치될 수 있다. 온도 조절 플레이트(710)는 상부 하우징(110)이 내부 공간(102)을 정의하는 닫힘 위치에 있을 때, 내부 공간(102)에 배치되도록 구성될 수 있다. 온도 조절 플레이트(710)는 제1베이스(510) 및 제2베이스(610)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 온도 조절 플레이트(710)에는 후술하는 냉각 유체가 흐르는 유로(712)가 형성될 수 있다. 냉각 유체(CF)는 냉각수 일 수 있다. 이와 달리, 냉각 유체(CF)는 냉각 가스일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 유전체 판(520)과 온도 조절 플레이트(710) 사이에 제1베이스(510)가 배치된다. 제1베이스(510)는 유전체 판(520)과 상이한 재질로 제공되고, 온도 조절 플레이트(710)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 즉, 제1베이스(510)의 열 팽창률은 유전체 판(520)의 열 팽창률보다 온도 조절 플레이트(710)의 열 팽창률에 더 가까울 수 있다. 즉, 유전체 판(520)과 온도 조절 플레이트(710) 사이에 제1베이스(510)가 배치되면서, 온도 조절 플레이트(710)가 발생시키는 냉열 등에 의해, 온도 조절 플레이트(710), 그리고 유전체 판(520) 사이에 뒤틀림이 발생되는 것을 최소화 할 수 있다. 온도 조절 플레이트(710)와 직접적으로 맞닿는 제1베이스(510)가 온도 조절 플레이트(710)와 유사한 재질로 제공되기 때문이다.
이와 유사하게, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상부 에지 전극(620)과 온도 조절 플레이트(710) 사이에 제2베이스(610)가 배치된다. 제2베이스(610)는 상부 에지 전극(620)과 상이한 재질로 제공되고, 온도 조절 플레이트(710)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 즉, 제2베이스(610)의 열 팽창률은 상부 에지 전극(620)의 열 팽창률보다 온도 조절 플레이트(710)의 열 팽창률에 더 가까울 수 있다. 즉, 상부 에지 전극(620)과 온도 조절 플레이트(710) 사이에 제2베이스(610)가 배치되면서, 온도 조절 플레이트(710)가 발생시키는 냉열 등에 의해, 온도 조절 플레이트(710), 그리고 상부 에지 전극(620) 사이에 뒤틀림이 발생되는 것을 최소화 할 수 있다. 온도 조절 플레이트(710)와 직접적으로 맞닿는 제2베이스(610)가 온도 조절 플레이트(710)와 유사한 재질로 제공되기 때문이다.
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 장치를 제어할 수 있다. 제어기(900)는 이하에서 수행하는 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(900)는 가스 공급 유닛(800), 온도 조절 플레이트(710), 그리고 지지 유닛(300)을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(900)는 제1가스 공급부(810) 및/또는 제2가스 공급부(830)에서 가스를 공급시 전원(322)이 척(310)에 전력을 인가하여 척(310)에 지지된 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마(P)를 발생시키도록 지지 유닛(300), 그리고 가스 공급 유닛(800)을 제어할 수 있다.
제어기(900)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(900)는 기판 처리 장치의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 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.
도 5는 상부 에지 전극의 전극 부들이 채널 분배 모듈에 의해 접지되는 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 전극 부들이 접지되는 경우 기판이 처리되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5, 그리고 도 6을 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.
베벨 에치 공정은 척(310)에 기판(W)을 안착시키는 단계, 이후 기판(W)의 가장자리 영역으로 공정 가스(G2)를 공급하는 단계, 기판(W)의 중앙 영역으로 비활성 가스(G1)를 공급하는 단계, 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마(P)를 발생시키는 단계, 플라즈마에 의해 기판(W)을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
기판(W)이 척(310)에 안착되면, 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, 본 발명의 채널 분배 모듈(670) 및 임피던스 조절 모듈(680)에 의해, 상기 플라즈마(P)를 발생시키는 단계에서 발생되는 플라즈마(P)의 단위 면적당 밀도를 조정할 수 있다.
예컨대, 전극 부(621)들이 모두 접지된 경우, 전극 부(621)들에는 단위 시간 당 많은 양의 전류가 흐를 수 있다. 이에, 기판(W)의 가장자리 영역에서 발생하는 단위 면적당 플라즈마(P)의 밀도 및/또는 플라즈마(P)가 발생하는 영역의 크기는 상대적으로 작을 수 있다.
그러나, 도 7에 도시된 바와 같이 전극 부(621)들이 모두 튜닝 채널(660)에 분배된 경우, 전극 부(621)들에는 단위 시간 당 상대적으로 적은 양의 전류가 흐를 수 있다. 이에, 도 8에 도시된 바와 같이 기판(W)의 가장자리 영역에서 발생하는 단위 면적당 플라즈마(P)의 밀도 및/또는 플라즈마(P)가 발생하는 영역의 크기는 상대적으로 커질 수 있다. 또한, 스위치들(671, 672, 673, 674)의 스위칭은 기판(W)이 플라즈마(P)에 의해 처리되는 도중 수행될 수 있다.
또한, 필요에 따라서, 기판(W)의 가장자리 영역에서 발생하는 플라즈마(P)의 밀도를 보다 조절하고자 하는 경우, 임피던스 조절 모듈(680)이 가질 수 있는 가변 커패시터가 변경되어, 전극 부(621)들을 포함하는 임피던스를 변경할 수 있다. 예컨대, 임피던스가 더 커지는 경우, 단위 시간 당 전류는 더 적게 흐르게 되어, 도 9에 도시된 바와 같이 기판(W)의 가장자리 영역에서 발생하는 단위 면적당 플라즈마(P)의 밀도 및/또는 플라즈마(P)가 발생하는 영역의 크기는 상대적으로 더 커질 수 있다. 또한, 임피던스 조절 모듈(680)이 임피던스를 조절하는 단계는 플라즈마(P)에 의해 기판(W)이 처리되는 도중 수행될 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 전극 부(621)들을 모두 접지하거나, 모두 튜닝 채널(660)에 분배하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 10에 도시된 바와 같이 전극 부(621)들 중 일부는 튜닝 채널(660)에 분배하고, 다른 일부는 접지 채널(650)에 분배할 수 있다. 이에, 상부에서 바라본 기판(W)의 가장자리 영역에 대한 에칭 레이트는, 기판(W)의 원주 방향을 따라 달리 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상부 에지 전극(620), 하부 에지 전극(350), 유전체 판(520), 척(310), 절연 링(330)과 같은 파트의 교체 없이 기판(W)의 에칭 영역이나, 에칭 레이트의 균일성을 조절할 수 있다. 이에, 파트 교체에 소요되는 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판(W)을 처리하는 도중에 에칭 영역 또는 에칭 레이트를 변경할 수 있게 되어, 기판(W)이 처리되는 도중 실시간으로 기판(W)에 대한 균일성을 조절할 수 있다.
상술한 예에서는, 채널 분배 모듈(670)을 구비하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이 채널 분배 모듈(670)은 생략될 수 있다. 또한, 전극 부(621)들 중 일부는 접지될 수 있다. 또한, 전극 부(621)들 중 다른 일부들은 서로 상이한 임피던스 조절 부재(681, 682…. 68N)들과 연결되어 임피던스가 조절될 수도 있다.
경우에 따라서는, 전극 부(621)들 모두가 임피던스 조절 부재(681, 682…., 68N)와 연결되는 실시 예도 고려할 수 있다. 임피던스 조절 부재(681, 682…. 68N)는 상술한 임피던스 조절 모듈(680)과 동일/유사한 기능을 수행할 수 있다.
상술한 예에서는 전극 부(621)들이 호 형상을 가지고, 상기 호의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배열되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이 전극 부(622)들은 링 형상을 가지는 제1전극 부(622a), 제2전극 부(622b), 그리고 제3전극 부(622c)를 포함할 수 있다. 제1전극 부(622a) 및 제2전극 부(622b) 사이에는 제1절연 부(624a)가 배치되고, 제2전극 부(622b) 및 제3전극 부(622c) 사이에는 제2절연 부(624b)가 배치될 수 있다. 전극 부(622)들 및 절연 부(624)들은 각각 링 형상을 가지고, 상부에서 바라볼 때 같은 중심을 가지도록 배치되고, 서로 상이한 반경을 가질 수 있다. 또한, 전극 부(622)들 및 절연 부(624)들은 상부에서 바라본, 상기 링의 반경 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 반경 방향에 따라 플라즈마(P)에 의한 처리 정도, 즉 에칭 레이트를 조절할 수 있다.
상술한 절연 부들은 상술한 전극 부들 사이에 배치되어 전극 부들 사이의 전기적으로 연결되지 않도록 할 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.
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
지지 유닛 : 300
척 : 310
절연 링 : 330
하부 에지 전극 : 350
유전체 판 유닛 : 500
제1베이스 : 510
유전체 판 : 520
상부 전극 유닛 : 600
제2베이스 : 610
상부 에지 전극 : 620
채널 분배 모듈 : 670
임피던스 조절 모듈 : 680
온도 조절 유닛 : 700
온도 조절 플레이트 : 710
유로 : 712
가스 공급 유닛 : 800
제어기 : 900

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 척;
    상기 척에 지지된 상기 기판의 상면과 마주하게 배치되는 유전체 판;
    상기 기판의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역에 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키 제1에지 전극을 포함하고,
    상기 제1에지 전극은,
    복수의 전극 부; 및
    상기 전극 부들 사이에 제공되는 적어도 하나 이상의 절연 부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 부를 포함하는 임피던스를 조절하는 임피던스 조절 모듈;
    상기 전극 부와 상기 임피던스 조절 모듈을 연결하는 채널인 튜닝 채널;
    상기 전극 부를 접지시키는 접지 채널; 및
    상기 전극 부를 상기 튜닝 채널과 상기 접지 채널 중 선택된 어느 하나의 채널로 분배하는 채널 분배 모듈을 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 채널 분배 모듈은,
    상기 전극 부들 각각에 대응되는 복수의 스위치를 포함하고,
    상기 접지 채널의 일 단은 그라운드와 연결되고, 타 단은 분기되어 상기 복수의 스위치와 각각 연결되는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 부와 상기 스위치를 연결하는 연결 라인을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부는,
    ZrO2, AlN, Al2O3 PETE((polyethylene terephthalate), PEEK(PolyEtheretherKetone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소재로 제공되는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 부들은,
    상부에서 바라볼 때, 호 형상을 가지고, 상기 호의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배열되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 부들은,
    상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가지는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극 부들은,
    상부에서 바라볼 때, 같은 중심을 가지고, 반경이 서로 상이한, 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 척에 지지된 상기 기판의 중앙 영역으로 비활성 가스를 공급하는 제1가스 공급부; 및
    상기 척에 지지된 상기 기판의 가장자리 영역으로 상기 공정 가스를 공급하는 제2가스 공급부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1에지 전극은, 상기 척에 지지된 기판보다 상부에 배치되는 상부 에지 전극인, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 척에 지지된 기판보다 하부에 배치되는 하부 에지 전극을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 척을 상하 방향으로 이동시키는 구동 부재를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  13. 제3항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 척에 상기 기판을 안착시키는 단계;
    상기 기판의 가장자리 영역으로 상기 공정 가스를 공급하는 단계;
    상기 기판의 가장자리 영역에서 상기 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 플라즈마에 의해 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    상기 전극 부를 상기 접지 채널 또는 상기 튜닝 채널로 분배하기 위해 상기 스위치들 중 적어도 하나 이상을 스위칭 하는 단계를 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위칭 하는 단계는 상기 플라즈마에 의해 상기 기판이 처리되는 도중 수행되는, 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전극 부의 상기 임피던스를 조절하는 단계를 더 포함하고,
    상기 임피던스를 조절하는 단계는 상기 플라즈마에 의해 상기 기판이 처리되는 도중 수행되는, 기판 처리 방법.
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