KR100829922B1 - 플라즈마 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 방법을 개시한 것으로서, 플라즈마 방전 전극들 사이에 로딩된 기판의 처리 면에 따라 전극들 사이에 생성된 플라즈마의 방향성을 제어하는 것을 특징으로 가진다. 이러한 특징에 의하면, 기판의 양면 중 어느 일 면을 선택적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 양면을 순차적으로 모두 처리할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

플라즈마, 전극, 스위칭부

Description

플라즈마 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATES USING PLASMA}

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적 동작 상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 공정 챔버 210 : 상부 전극

220 : 하부 전극 300 : 기판 지지 부재

400 : 구동부 500 : 전원 공급부

510 : 스위칭부 520 : 제 1 신호 라인

530 : 제 2 신호 라인 600 : 제어부

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상압의 분위기에서 플라즈마를 생성시켜 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치 및 방 법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마(Plasma)는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 이러한 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.

특히, 글로우 방전(Glow Discharge)에 의한 플라즈마 생성은 직류나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유 전자에 의해 이루어지는데, 여기된 자유 전자는 가스 분자와 충돌하여 이온, 라디칼, 전자 등과 같은 활성종(Active Species)을 생성한다. 그리고, 이와 같은 활성종은 물리 혹은 화학적으로 물질의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이 활성종에 의해 물질의 표면 특성을 변화시키는 것을 표면 처리라고 한다.

플라즈마 처리 방법이란, 반응 물질을 플라즈마 상태로 만들어 기판상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 세정, 애싱(Ashing) 또는 식각을 하는 처리 방법을 말한다.

이러한 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 상태가 이루어지는 챔버 내의 기압이 어떠한 압력 상태에 있는가에 따라, 저압 플라즈마 처리 방법과 상압 플라즈마 처리 방법 등으로 분류될 수 있다.

저압 플라즈마 처리 방법은, 진공에 가까운 저압 하에서 글로우 방전 플라즈마를 발생시켜, 기판상에 박막을 형성하거나, 기판상에 형성된 소정 물질을 식각 혹은 애싱하는 처리 방법이다. 그러나, 이러한 저압 플라즈마 처리 방법은 진공 챔버, 진공 배기 장치 등의 고가 장비가 요구되며, 또한 장치 내의 구성이 복잡하기 때문에 장비 유지 관리 및 진공 펌핑 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

이로 인해, 진공 조건의 장비가 요구되지 않는 대기압 하에서 방전 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 상압 플라즈마 처리 방법이 제안되어 왔다. 그러나, 상압 플라즈마 처리 방법은, 대기압 하에서 챔버 내 두 전극 사이의 방전시 발생되는 글로우 디스차지(Glow Discharge) 상태가 열역학적 평형 상태인 아크 디스차지(Arc Discharge) 상태로 전환되어, 안정적인 플라즈마 특성을 나타내지 못해 플라즈마 처리 공정을 진행하기에 적합하지 않았다.

이 경우, 플라즈마 처리를 하는 챔버 내의 두 전극 중 일 측 전극을 절연 특성이 좋은 유전체 물질로 절연한 후 고주파 전원을 인가하면, 대기압 상태에서도 두 전극 사이에 사일런트(Silent) 방전이 일어나고, 캐리어 가스(Carrier Gas)로 준안정 상태인 불활성 기체, 예를 들어, 헬륨(He), 아르곤(Ar)을 이용하면 대기압 하에서도 균일하고 안정된 상태의 플라즈마를 얻을 수 있다.

그런데, 일반적인 상압 플라즈마 처리 장치의 경우, 챔버 내의 두 전극 사이에 생성되는 플라즈마의 방향성 조절이 용이하지 못하기 때문에, 챔버에 로딩된 기판의 양면 중 플라즈마의 방향에 정렬된 어느 일 면에 대해서만 플라즈마 처리를 할 수밖에 없었다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 플라즈마 처리 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마의 방향성을 조절하여 챔버에 로딩된 기판의 양면 중 어느 일 면을 선택적 으로 처리할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 플라즈마의 방향성을 조절하여 기판의 양면을 순차적으로 모두 처리할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버의 내측에 마주보도록 설치되는 상부 전극 및 하부 전극과; 상기 상부 전극 및 하부 전극에 전원을 인가하는 전원 공급부와; 상기 상부 전극과 하부 전극 사이의 플라즈마 처리 영역에 로딩된 기판이 놓이는 기판 지지 부재와; 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향성을 조절하도록 상기 상부 및 하부 전극에 대한 상기 전원 공급부의 전원 인가 방향을 절환하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 기판 지지 부재에 놓인 기판이 상기 플라즈마 처리 영역 내에서 상하 이동이 가능하도록 상기 기판 지지 부재를 구동시키는 구동부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 장치는 상기 기판 지지 부재에 놓인 기판의 양면 중 어느 일면을 선택적으로 처리하기 위해, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내에서 상하 이동시키고, 상기 기판의 처리 면에 따라 상기 플라즈마 처리 영역에 생성된 플라즈마의 방향성이 조절되도록 상기 구동부 및 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서, 상부 전극과 하부 전극의 사이에 기판을 로딩하고, 상기 기판의 처리 면에 따라 플라즈마의 방향성을 조절하여 상기 기판을 처리하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의한 플라즈마 처리 방법에 있어서, 상기 기판의 상면 처리시에는 상기 기판을 하강시키고, 상기 기판의 하면 처리시에는 상기 기판을 승강시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 상부 전극 및 하부 전극에 인가되는 전원의 방향을 스위칭하여 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향성을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방법은 상기 기판의 양면 중 어느 일 면을 선택적으로 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 하측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 아래 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 양의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 음의 전원을 인가하여, 상기 기판의 상면을 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 상측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 위 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 음의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 양의 전원을 인가하여, 상기 기판의 하면을 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법은 상기 기판의 양면을 순차적으로 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 하측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 아래 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 양의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 음의 전원을 인가하여, 상기 기판의 상면을 처리하고, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 상측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 위 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 음의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 양의 전원을 인가하여, 상기 기판의 하면을 처리하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

아래의 실시 예에서는 플라즈마 처리 장치로 사진 공정 후 기판상에 남아있는 불필요한 감광막 층을 제거하는 플라즈마 애싱 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 플라즈마를 이용하여 기판상에 막질을 증착하거나 기판을 세정 또는 식각 처리하는 다른 종류의 장치에도 적용될 수 있다.

( 실시예 )

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 그 내부에 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공간이 마련된 공정 챔버(100)를 가진다.

공정 챔버(100)의 측벽에는 공정 챔버(100) 내부로 처리 가스를 주입하기 위한 가스 유입구(101)가 형성된다. 가스 유입구(101)는 후술할 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이의 측면으로 처리 가스가 공급될 수 있도록 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이의 중간 지점 높이에 형성될 수 있다. 가스 유입구(101)에는 처리 가스의 이동 경로를 제공하는 가스 공급 라인(102)이 연결된다. 가스 유입구(101)에 연결된 가스 공급 라인(102)의 타 측에는 가스 공급원(104)이 연결된다. 가스 유입구(101)와 가스 공급원(104) 사이의 가스 공급 라인(102) 상에는 가스 공급원(104)으로부터 공급된 처리 가스를 필터링하는 필터(106)와 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 밸브(108)가 각각 배치된다.

공정 챔버(100)의 바닥면에는 공정 부산물을 배기하기 위한 배기구(111)가 형성된다. 배기구(111)에는 배기 라인(112)이 연결되고, 배기 라인(112) 상에는 공정 챔버(100) 내의 공정 부산물을 흡입 배출하기 위한 펌프 등의 배기 부재(114)가 배치된다.

공정 챔버(100)의 내측에는 한 쌍의 평행 평판형 전극(200)이 구비된다. 전극(200)은 공정 챔버(100)의 상단에 설치되는 상부 전극(210)과, 상부 전극(210)에 대향하도록 공정 챔버(100)의 하단에 설치되는 하부 전극(220)을 포함한다. 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)은 스테인레스, 알루미늄 및 구리 등의 도체 금속으로 마련될 수 있다.

상부 전극(210) 및 하부 전극(220)은 절연 특성이 좋은 유전체(212,222)로 감싸지며, 유전체(212,222)는 플라즈마의 생성시 발생되는 아크(Arc)로 인하여 전극(200)이 손상되는 것을 방지한다. 유전체(212,222)의 재질로는 석영 또는 세라믹이 사용될 수 있다.

그리고, 하부 전극(220)의 가장자리부에는 안내 홀(224)들이 일정 배열로 관통 형성된다. 안내 홀(224)들에는 후술할 기판 지지 부재(300)의 지지 핀(320)들이 삽입 설치되며, 지지 핀(320)들은 안내 홀(224)들에 의해 가이드되어 상하 방향으로 이동하게 된다.

상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이의 플라즈마 처리 영역(S)에는 처리 공정이 진행될 기판(W)이 반입된다. 반입된 기판(W)은 기판 지지 부재(300)에 놓인다. 기판 지지 부재(300)는 원형의 상부 면을 갖는 지지판(310)을 가지며, 지지판(310)은 하부 전극(220)의 하측에 배치된다.

지지판(310)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 다수의 지지 핀(320)들이 설치된다. 지지 핀(320)들은 지지판(310)으로부터 상측으로 돌출되도록 구비되며, 하부 전극(220)의 안내 홀(224)들에 대응되도록 지지판(310)의 상부 면 가장자리부에 일정 배열로 배치된다. 그리고, 지지 핀(320)들은 그 끝단이 하부 전극(220)의 상측으로 돌출되도록 하부 전극(220)의 안내 홀(224)들에 삽입 설치되며, 플라즈마 처리 영역(S)에 반입된 기판(W)의 하면을 지지한다.

지지판(310)의 하부에는 지지판(310)을 지지하는 지지축(330)이 연결되며, 지지축(330)은 그 하단에 연결된 구동부(400)에 의해 상하 방향으로 이동한다.

이러한 구성을 가지는 기판 지지 부재(300) 및 구동부(400)에 의해, 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이에 로딩된 기판(W)은 기판의 처리 면(상면/하면)에 따라 전극들(200) 사이의 플라즈마 처리 영역(S) 내에서 상하 방향으로 이동할 수 있게 된다. 예를 들면, 기판(W)의 상면 처리시에는 구동부(400)가 기판 지지 부재(300)를 하측으로 이동시킨다. 그러면 기판 지지 부재(300)의 지지 핀(320)들에 의해 지지된 기판(W)은 플라즈마 처리 영역(S) 내의 하측으로 이동하게 된다. 이와는 반대로, 기판(W)의 하면 처리시에는 구동부(400)가 기판 지지 부재(300)를 상측으로 이동시킨다. 그러면, 기판 지지 부재(300)의 지지 핀(320)들에 의해 지지된 기판은 플라즈마 처리 영역(S) 내의 상측으로 이동하게 된다.

이와 같이, 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이에서 기판(W)의 상하 이동이 가능하게 되면, 후술할 플라즈마의 방향성 제어에 의해 기판(W)의 양면에 대한 플라즈마 처리 공정을 진행할 수 있게 된다.

상부 전극(210) 및 하부 전극(220)에는 전원을 인가하는 전원 공급부(500)가 연결된다. 전원 공급부(500)로부터 전극들(200)에 고주파 전원이 인가되면, 전원 공급부(500)의 양의 전원이 연결된 전극으로부터 플라즈마 발생을 위한 전자가 방출되고, 방출된 전자는 플라즈마 처리 가스 분자와 충돌하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때 플라즈마의 방향은 전원 공급부(500)의 양의 전원이 인가된 전극으로부터 음의 전원이 인가된 전극을 향하게 된다.

본 발명은 이러한 원리를 이용하여 플라즈마의 방향성을 조절하기 위한 수단을 제공한다. 즉, 전원 공급부(500)의 양의 전원을 선택적으로 상부 전극(210) 또는 하부 전극(220)에 인가함으로써, 플라즈마의 방향이 상부 전극(210)에서 하부 전극(220)으로 또는 하부 전극(220)에서 상부 전극(210)으로 유도될 수 있도록 한다. 이를 위해 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)과 전원 공급부(500)를 연결하는 신호 라인(520,530) 상에는 스위칭부(510)가 배치된다. 상부 전극(210)과 전원 공급부(500)는 제 1 신호 라인(520)에 의해 연결되고, 하부 전극(220)과 전원 공급부(500)는 제 2 신호 라인(530)에 의해 연결된다. 그리고 제 1 및 제 2 신호 라인(520,530) 상에 연결된 스위칭부(510)는 제 1 및 제 2 신호 라인(520,530) 상의 접점들(a,b,a',b')을 선택적으로 연결하여 전원 공급부(500)의 전원 인가 방향을 전환한다.

예를 들면, 플라즈마의 방향을 상부 전극(210)으로부터 하부 전극(220) 쪽으로 유도하려면(즉, 기판의 상면 처리시), 스위칭부(510)는 제 1 신호 라인(520) 상의 접점 a와 접점 b를 연결하고, 제 2 신호 라인(530)상의 접점 a'와 접점 b'를 연결한다. 그러면, 전원 공급부(500)의 양의 전원은 상부 전극(210)에 인가되고, 음의 전원은 하부 전극(220)에 인가되어, 플라즈마의 방향이 상부 전극(210)으로부터 하부 전극(220) 쪽으로 유도된다.

그리고, 플라즈마의 방향을 하부 전극(220)으로부터 상부 전극(210) 쪽으로 유도하려면(즉, 기판의 하면 처리시), 스위칭부(510)는 제 1 신호 라인(520) 상의 접점 a와 제 2 신호 라인(530) 상의 접점 b'를 연결하고, 제 2 신호 라인(530) 상의 접점 a'와 제 1 신호 라인(520) 상의 접점 b를 연결한다. 그러면, 전원 공급부(500)의 양의 전원은 하부 전극(220)에 인가되고, 음의 전원은 상부 전극(210)에 인가되어, 플라즈마의 방향이 하부 전극(220)으로부터 상부 전극(210) 쪽으로 유도된다.

상술한 바와 같이, 기판(W)의 상면 처리시에는, 기판(W)을 플라즈마 처리 영역(S) 내의 하측으로 이동시키고, 플라즈마의 방향을 상부 전극(210)으로부터 하부 전극(220) 쪽으로 유도하여 기판(W)을 처리한다. 그리고, 기판(W)의 하면 처리시에는, 기판(W)을 플라즈마 처리 영역(S) 내의 상측으로 이동시키고, 플라즈마의 방향을 하부 전극(220)으로부터 상부 전극(210) 쪽으로 유도하여 기판(W)을 처리한다. 이처럼, 동일 챔버 내에서 기판의 재반출입 없이도 기판(W)의 상면과 하면의 처리가 가능해짐에 따라, 기판의 상하면 중 어느 일면을 선택적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 상하면을 순차적으로 모두 처리할 수도 있다.

한편, 구동부(400) 및 스위칭부(510)는 제어부(600)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 제어부(600)는 기판(W)의 상면을 처리하는 경우와 기판(W)의 하면을 처리하는 경우를 식별하여, 플라즈마 처리 영역(S) 내에서 기판(W)을 상하 이동시키고, 플라즈마의 방향성을 조절하도록 구동부(400) 및 스위칭부(510)의 동작을 제어한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적 동작 상태도이다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 기판의 처리 면(상면/하면)에 따라 그 상면 또 하면으로 플라즈마의 방향을 유도하여 기판을 처리하기 위한 것으로, 기판의 상하면 중 어느 일 면만을 선택적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 상하 양면을 순차적으로 처리할 수도 있다.

먼저, 기판의 상하면 중 어느 일 면만을 플라즈마 처리하는 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 2는 기판의 상면을 플라즈마 처리하는 과정을 설명하기 위한 개략적 동작 상태도로, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(W)이 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이에 로딩된다. 로딩된 기판(W)은 기판 지지 부재(300)의 지지 핀(320)들에 의해 지지된다. 지지 핀(320)들에 의해 지지된 기판(W)은 그 상면을 처리하기 위해 플라즈마 처리 영역(S) 내의 하측으로 이동된다. 이를 위해 제어부(600)는 구동부(400)를 구동시켜 기판 지지 부재(300)의 지지축(330)과 이에 연결된 지지판(310)을 하측으로 이동시킨다. 그러면 지지판(310) 상에 결합된 지지 핀(320)들은 하부 전극(220)에 형성된 안내 홀(224)들에 의해 안내되어 아래 방향으로 이동하게 되며, 지지 핀(320)들에 의해 지지된 기판(W)은 플라즈마 처리 영역(S) 내의 기설정된 공정 위치로 하향 이동하게 된다.

기판(W)이 공정 위치로 이동된 다음, 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 가스 유입구(101)를 통해 챔버(100) 내부로 플라즈마 처리 가스가 공급된다. 가스 유입구(101)가 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이의 높이에 형성되어 있기 때문에, 가스 유입구(101)를 통해 공급된 처리 가스는 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사 이의 측면 공간으로 유입된다. 전극들(200) 사이의 측면 공간으로부터 유입된 처리 가스는 상부 전극(210)과 하부 전극(220)을 따라 흐르면서 플라즈마 처리 영역(S)에 공급된다.

플라즈마 처리 영역(S)에 처리 가스가 공급된 후 전원 공급부(500)로부터 전극들(200)에 소정 주파수의 고주파 전원이 인가되고, 전극들(200) 사이에는 강한 고주파 전계가 형성된다. 고주파 전계에 의해 처리 가스는 플라즈마 상태로 된다. 이때, 기판의 상면을 처리하기 위해서는 플라즈마 처리 영역(S)에 생성되는 플라즈마의 방향이 상부 전극(210)으로부터 하부 전극(220) 방향으로 유도되어야 한다.

이를 위해 제어부(600)는 스위칭부(510)의 동작을 제어하여, 상부 전극(210)과 전원 공급부(500)를 연결하는 제 1 신호 라인(520) 상의 접점 a와 접점 b를 연결하고, 하부 전극(220)과 전원 공급부(500)를 연결하는 제 2 신호 라인(530)상의 접점 a'와 접점 b'를 연결한다. 그러면, 전원 공급부(500)의 양의 전원은 상부 전극(210)에 인가되고, 음의 전원은 하부 전극(220)에 인가된다. 전원 공급부(500)의 양의 전원이 인가된 상부 전극(210)에서는 플라즈마 발생을 위한 전자가 방출되고, 방출된 전자는 플라즈마 처리 가스 분자와 충돌하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때 플라즈마의 방향은 전원 공급부(500)의 양의 전원이 인가된 상부 전극(210)으로부터 음의 전원이 인가된 하부 전극(220)으로 유도된다.

이와 같이 하부 전극(220) 방향으로 유도된 플라즈마를 기판(W)의 상면에 작용시켜 기판(W)상에 남아 있는 불필요한 감광막 층을 제거한다. 감광막 층을 제거하는 애싱 공정이 진행되는 동안 플라즈마 처리 영역(S)에는 공정 부산물이 생성되 며, 생성된 공정 부산물은 처리 가스의 공급 방향과 반대 방향으로 이동하여 배기구(111)를 통해 공정 챔버(100)의 외부로 배출된다.

도 3은 기판의 하면을 플라즈마 처리하는 과정을 설명하기 위한 개략적 동작 상태도로, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(W)이 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이에 로딩된다. 로딩된 기판(W)은 기판 지지 부재(300)의 지지 핀(320)들에 의해 지지된다. 지지 핀(320)들에 의해 지지된 기판(W)은 그 하면을 처리하기 위해 플라즈마 처리 영역(S) 내의 상측으로 이동된다. 이를 위해 제어부(600)는 구동부(400)를 구동시켜 기판 지지 부재(300)의 지지축(330)과 이에 연결된 지지판(310)을 상측으로 이동시킨다. 그러면 지지판(310) 상에 결합된 지지 핀(320)들은 하부 전극(220)에 형성된 안내 홀(224)들에 의해 안내되어 위 방향으로 이동하게 되며, 지지 핀(320)들에 의해 지지된 기판(W)은 플라즈마 처리 영역(S) 내의 기설정된 공정 위치로 상향 이동하게 된다.

기판(W)이 공정 위치로 이동된 다음, 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 가스 유입구(101)를 통해 챔버(100) 내부로 플라즈마 처리 가스가 제공된다. 처리 가스는 전극들(200) 사이의 측면 공간으로 유입된 후 상부 전극(210)과 하부 전극(220)을 따라 흐르면서 플라즈마 처리 영역(S)에 공급된다.

플라즈마 처리 영역(S)에 처리 가스가 공급된 후 전원 공급부(500)로부터 전극들(200)에 소정 주파수의 고주파 전원이 인가되고, 전극들(200) 사이에는 강한 고주파 전계가 형성된다. 고주파 전계에 의해 처리 가스는 플라즈마 상태로 된다. 이때, 기판의 하면을 처리하기 위해서는 플라즈마 처리 영역(S)에 생성되는 플라즈 마의 방향이 하부 전극(220)으로부터 상부 전극(210) 방향으로 유도되어야 한다.

이를 위해 제어부(600)는 스위칭부(510)의 동작을 제어하여, 제 1 신호 라인(520) 상의 접점 a와 제 2 신호 라인(530) 상의 접점 b'를 연결하고, 제 2 신호 라인(530)상의 접점 a'와 제 1 신호 라인(520) 상의 접점 b를 연결한다. 그러면, 전원 공급부(500)의 양의 전원은 하부 전극(210)에 인가되고, 음의 전원은 상부 전극(220)에 인가된다. 전원 공급부(500)의 양의 전원이 인가된 하부 전극(220)에서는 플라즈마 발생을 위한 전자가 방출되고, 방출된 전자는 플라즈마 처리 가스 분자와 충돌하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때 플라즈마의 방향은 전원 공급부(500)의 양의 전원이 인가된 하부 전극(220)으로부터 음의 전원이 인가된 상부 전극(210)으로 유도된다.

이와 같이 상부 전극(210) 방향으로 유도된 플라즈마에 의해 기판(W)의 하면이 처리되며, 플라즈마 처리 과정 중 발생하는 공정 부산물은 처리 가스의 공급 방향과 반대 방향으로 이동하여 배기구(111)를 통해 공정 챔버(100)의 외부로 배출된다.

다음으로, 기판의 상하 양면을 순차적으로 플라즈마 처리하는 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.

상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이에 로딩된 기판(W)을 처리 면에 따라 상하 이동시키는 동작 과정과, 기판의 처리 면에 따라 플라즈마의 방향성을 제어하는 동작 과정은 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 기판의 어느 일 면에 대한 플라즈마 처리 과정과 동일하다. 다만, 기판의 상하 양면 처리의 경우에는, 기판의 상면 또는 하면에 플라즈마를 작용시켜 기판을 처리하고, 연속적으로 그 타측의 기판 면에 대해 플라즈마 처리 공정을 수행하는 점에 차이가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플라즈마의 방향성을 조절하여 챔버에 로딩된 기판의 양면 중 어느 일 면을 선택적으로 처리할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 플라즈마의 방향성을 조절하여 기판의 양면을 순차적으로 모두 처리할 수 있다.

Claims (16)

1. 플라즈마 처리 공정이 진행되는 공정 챔버와;

   상기 공정 챔버의 내측에 마주보도록 설치되는 상부 전극 및 하부 전극과;

   상기 상부 전극 및 하부 전극에 전원을 인가하는 전원 공급부와;

   상기 상부 및 하부 전극 사이의 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향성을 조절하도록 상기 상부 및 하부 전극에 대한 상기 전원 공급부의 전원 인가 방향을 전환하는 스위칭부와;

   상기 플라즈마 처리 영역에 로딩된 기판이 놓이는 기판 지지 부재와;

   상기 기판이 상기 플라즈마 처리 영역 내에서 상하 이동되도록 상기 기판 지지 부재를 구동시키는 구동부와;

   상기 기판 지지 부재에 놓인 기판의 양면 중 어느 일면을 선택적으로 처리하기 위해, 상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내에서 상하 이동시키고, 상기 기판의 처리 면에 따라 플라즈마의 방향성이 조절되도록 상기 구동부 및 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,

   상부 전극과 하부 전극의 사이에 기판을 로딩하고, 상기 기판의 처리 면에 따라 플라즈마의 방향성을 조절하여 상기 기판을 처리하되,

   상기 기판의 상면 처리시에는 상기 기판을 하강시키고, 상기 기판의 하면 처리시에는 상기 기판을 승강시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상부 전극 및 하부 전극에 인가되는 전원의 방향을 스위칭하여 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향성을 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 방법은 상기 기판의 양면 중 어느 일 면을 선택적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 하측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 아래 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 양의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 음의 전원을 인가하여, 상기 기판의 상면을 처리하는 것을 특징으로 플라즈마 처리 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 상측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 위 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 음의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 양의 전원을 인가하여, 상기 기판의 하면을 처리하는 것을 특징으로 플라즈마 처리 방법.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 방법은 상기 기판의 양면을 순차적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 하측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 아래 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 양의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 음의 전원을 인가하여, 상기 기판의 상면을 처리하고,

    상기 기판을 상기 플라즈마 처리 영역 내 상측으로 이동시키고, 상기 플라즈마 처리 영역에 생성되는 플라즈마의 방향이 위 방향으로 유도되도록 상기 상부 전극에는 음의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 양의 전원을 인가하여, 상기 기판의 하면을 처리하는 것을 특징으로 플라즈마 처리 방법.
12. 상기 기판 하면의 플라즈마 처리시에는 기판을 상부 및 하부 전극 사이의 상부 영역으로 이동시키고, 상기 기판 상면의 플라즈마 처리시에는 상기 기판을 상기 상부 및 하부 전극 사이의 하부 영역으로 이동시키되,

    상기 기판의 처리면(상면/하면)에 따라 상기 상부 및 하부 전극에 인가되는 전원의 방향을 전환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 기판의 이동은 상기 하부 전극에 관통 형성된 안내 홀에 삽입 설치되며 상하 방향으로 이동 가능한 지지 핀들에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 상부 및 하부 전극은 고정된 위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 기판의 상면 처리시 상기 상부 전극으로부터 상기 하부 전극으로 향하도록 플라즈마를 유도하고,

    상기 기판의 하면 처리시 상기 하부 전극으로부터 상기 상부 전극으로 향하도록 플라즈마를 유도하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 기판의 상면 처리시 상기 상부 전극에는 양의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 음의 전원을 인가하고,

    상기 기판의 하면 처리시 상기 상부 전극에는 음의 전원을 그리고 상기 하부 전극에는 양의 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.

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