KR101553997B1 - An apparatus for plasma etching and tray used therein - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 식각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 식각을 통해 기판 상에 형성되는 패턴막의 경사진 측벽이 패턴막과 대면하는 기판의 표면에 대하여 원하는 각도로 형성됨과 아울러서, 복수 패턴막들의 측벽들이 편차없이 균일하게 식각되는 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma etching apparatus, and more particularly, to a plasma etching apparatus in which an inclined side wall of a pattern film formed on a substrate through etching is formed at a desired angle with respect to a surface of a substrate facing a pattern film, To a plasma etching apparatus in which side walls are uniformly etched without deviations.
플라즈마 식각 장치는 반도체 소자, 평면디스플레이 및 광소자의 제작에 사용되는 기판 등에 미세한 패턴을 형성하기 위해 플라즈마를 생성하여 식각 공정을 수행하는 장치이다.The plasma etching apparatus is an apparatus for generating a plasma and performing an etching process so as to form a fine pattern on a substrate used for manufacturing a semiconductor device, a flat panel display, and an optical device.
이러한 플라즈마 식각 장치는 플라즈마 생성 방식에 따라 축전결합형 플라즈마(CCP, Capacitively Coupled Plasma) 방식과, 유도결합형 플라즈마(ICP, Inductively Coupled Plasma) 방식으로 구분된다.Such a plasma etching apparatus is divided into a capacitively coupled plasma (CCP) method and an inductively coupled plasma (ICP) method according to a plasma generation method.
축전결합형 플라즈마 방식은 고주파전력(RF전력)을 인가할 수 있도록 설계된 전극을 구비하며, 그 명칭에서도 알 수 있듯이 전극의 표면에 분포된 전하로 인하여 형성된 축전전기장에 의해 플라즈마를 발생시켜 유지한다.The plasma-coupled plasma system has an electrode designed to apply high-frequency power (RF power). As the name suggests, a plasma is generated and maintained by a condensing electric field formed by the charge distributed on the surface of the electrode.
유도결합형 플라즈마 방식은 구조적으로 코일 형태의 안테나를 구비하며, 안테나에 고주파전력을 인가하여 형성된 유도전기장에 의해 플라즈마를 발생하여 유지한다.The inductively coupled plasma method has a coil-shaped antenna structurally, and generates and holds a plasma by an induction electric field formed by applying a high frequency power to the antenna.
일반적으로, 플라즈마 식각 장치는 플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 챔버와, 챔버 내부의 아래쪽에 배치되어 기판을 지지하는 척(Chuck)과, 챔버의 상부에 위치되어 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 코일과, 코일에 소스 전력(Source Power)을 공급하는 소스 전원과, 척에 바이어스 전력(Bias Power)을 공급하는 바이어스 전원을 구비한다. 또한, 플라즈마 식각 장치는 척 상에서 복수의 기판을 로딩하기 위해, 챔버의 외부로부터 척으로 이송가능한 트레이(tray)를 구비하고, 트레이는 복수의 기판을 수용하고, 복수의 기판을 동시에 식각할 수 있다. Generally, a plasma etching apparatus includes a chamber for providing a space in which a plasma is generated, a chuck for supporting a substrate disposed under the chamber, a coil for inducing an electric field located at an upper portion of the chamber, A source power supply for supplying a source power to the coil, and a bias power supply for supplying a bias power to the chuck. In addition, the plasma etching apparatus has a tray that can be transported from the outside of the chamber to the chuck for loading a plurality of substrates on the chuck, and the tray can accommodate the plurality of substrates and simultaneously etch the plurality of substrates .
한편, 플라즈마 식각 장치를 이용하여 기판 상에 패턴막을 형성하는 경우에, 패턴막의 측벽은 통상적으로, 패턴막과 대면하는 기판의 표면에 대하여 예각(acute angle)으로 경사지도록 형성된다. 이와는 달리, 도 1에 도시된 바와 같이, 제작되는 소자의 특성을 향상시키기 위해, 패턴막의 측벽을 패턴막과 대면하는 기판의 표면에 대하여 둔각(obtuse angle; A)으로 경사지도록 의도적으로 형성할 경우도 있다. 예컨대, LED 등의 광소자는 광 추출 효율을 증가하기 위해, 둔각의 측벽을 갖는 패턴막을 가질 필요가 있다. On the other hand, in the case of forming a patterned film on a substrate by using a plasma etching apparatus, the side wall of the patterned film is typically formed to be inclined at an acute angle with respect to the surface of the substrate facing the patterned film. Alternatively, as shown in FIG. 1, when the sidewall of the pattern film is intentionally formed so as to be inclined at an obtuse angle (A) with respect to the surface of the substrate facing the pattern film in order to improve the characteristics of the device to be manufactured There is also. For example, an optical device such as an LED needs to have a pattern film having an obtuse angle side wall in order to increase light extraction efficiency.
구체적으로, LED 소자는 기판 상에 에피택시(epitaxy)로 형성된 n 형(n-type)의 갈륨 나이트라이드층(gallium nitride layer; GaN layer), 활성층(active layer), 에피택시로 형성된 p 형의 갈륨 나이트라이드층 및 ITO(Indium Tin Oxide) 전극을 구비한다. 활성층에 발생한 광은 광소자의 내부에서 반사하면서 이동하는 동안에, 측벽의 각도가 탈출각의 조건에 충족하는 경우에, 외부로 방출된다. 만약 측벽의 각도가 예각이라면, 광소자의 내부에서 광 경로가 증가되어 광 추출 효율이 감소된다. 이에 따라, 측벽의 각도가 둔각으로 형성된다면, 광 경로가 단축되어 광이 단시간 내에 외부로 방출되어 광 추출 효율이 증가된다. 이에 더하여, n형 갈륨 나이트라이드층과 기판 간의 계면이 클수록, 도파로(wave guide path)가 증가되어 광 손실이 발생되므로, 기판과 인접한 n형 갈륨 나이트라이드층의 하부 폭이 작을수록, 도파로가 감소되어 광 손실을 효율적으로 감소할 수 있다. Specifically, an LED device includes an n-type gallium nitride layer (GaN layer) formed in an epitaxy on a substrate, an active layer, a p-type A gallium nitride layer and an ITO (Indium Tin Oxide) electrode. Light generated in the active layer is emitted to the outside when the angle of the side wall satisfies the condition of the escape angle while moving while reflecting inside the optical device. If the angle of the sidewall is acute, the light path is increased inside the optical element, thereby reducing the light extraction efficiency. Accordingly, if the angle of the side wall is formed at an obtuse angle, the light path is shortened and the light is emitted to the outside in a short time, thereby increasing the light extraction efficiency. In addition, the larger the interface between the n-type gallium nitride layer and the substrate is, the more the wave guide path is increased and the optical loss is generated. Therefore, the lower the width of the n-type gallium nitride layer adjacent to the substrate, So that the optical loss can be efficiently reduced.
도 1은 종래의 플라즈마 식각 장치에 의해 형성된 경사진 측벽을 갖는 LED 소자의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of an LED device having inclined side walls formed by a conventional plasma etching apparatus.
종래의 플라즈마 식각 장치는 상술한 바와 같이 트레이를 포함하고, 복수의 기판에 대하여 식각을 진행하는 경우에, 복수의 기판은 트레이에 로딩된다. A conventional plasma etching apparatus includes a tray as described above, and when etching is performed on a plurality of substrates, a plurality of substrates are loaded in the tray.
복수의 기판을 수용하는 트레이가 챔버에 진입하기 전에, 각 기판(w)은 에피택시로 형성된 n 형의 갈륨 나이트라이드막, 활성막, 에피택시로 형성된 p 형의 갈륨 나이트라이드막, ITO 전극막 및 식각을 위한 마스크 패턴을 순차적으로 구비하도록 형성된다. Before the tray accommodating the plurality of substrates enters the chamber, each substrate w is formed of an n-type gallium nitride film formed by epitaxy, an active film, a p-type gallium nitride film formed by epitaxy, And a mask pattern for etching are sequentially formed.
마스크 패턴을 따라, 적층된 막들의 측벽을 둔각(A)으로 경사지도록 형성하기 위해, 플라즈마 식각 장치는 장시간의 공정 동안에, 챔버 내에 공급된 반응 가스의 압력을 높게 설정하고, 코일에 인가되는 소스 전원의 전력을 낮게 공급하는 테크닉(technique)을 이용한다. In order to form the side walls of the stacked films so as to be inclined at an obtuse angle (A) along the mask pattern, the plasma etching apparatus sets the pressure of the reaction gas supplied into the chamber to a high level during a long process, A technique of supplying power at a low level is used.
그러나, 챔버 내의 플라즈마에 의해 발생되는 라디칼 이온 및 전자들은 균일한 방향성을 가지고 제어되지 않고, 적층된 막들의 부근에서 랜덤하게 거동한다. 이에 따라, 식각된 n 형의 갈륨 나이트라이드층(12), 활성층(14), p 형의 갈륨 나이트라이드층(16), ITO 전극(18)의 측벽들은 원하는 둔각으로 형성되지 않는다. 이에 더하여, 복수의 기판마다 다수의 LED 소자를 제작하는 경우에는, 적층막들의 각 측벽마다 서로 상이한 각도의 경사를 갖도록 형성되어 균일한 측벽의 경사를 달성하는데 곤란함이 따른다. 이는 적층막들을 각각 구성하는 물질의 물성, 예를 들면 격자 구조 및 격자 방향에 기인하는 약한 면에 따라, 식각이 이루어지기 때문이다. However, the radical ions and electrons generated by the plasma in the chamber are not controlled with uniform orientation, but behave randomly in the vicinity of the laminated films. Accordingly, the sidewalls of the etched n-type
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식각을 통해 기판 상에 형성되는 패턴막의 경사진 측벽이 패턴막과 대면하는 기판의 표면에 대하여 원하는 각도로 형성됨과 아울러서, 복수 패턴막들의 측벽들이 편차없이 균일하게 식각되는 플라즈마 식각 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, in which the side walls of a pattern film formed on a substrate through etching are formed at desired angles with respect to a surface of a substrate facing a pattern film, And a plasma etching apparatus.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상의 적층막을 상기 기판의 표면에 대하여 둔각(도 9의 B 참조)의 경사진 측벽을 갖도록 식각가능한 플라즈마 식각 장치는, 플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되어 전극으로 작용하는 척(chuck) 및 상기 척 상에 이송가능하게 탑재되어 하나 이상의 기판을 수용하고, 적어도 상기 기판과 중첩되는 바디(body) 내에 서로 다른 자극(magnetic pole)의 자기 부재들(magnetic members)을 번갈아가면서 반복적으로(alternately and repeatedly) 배열하는 자기 유닛(magnetic unit)을 구비하는 트레이(tray)를 포함하고, 상기 자기 부재들은 서로 이격하지 않도록 인접하게 배열된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus capable of etching a laminated film on a substrate to have oblique side walls (see B in FIG. 9) at an obtuse angle with respect to the surface of the substrate, A chuck disposed within the chamber and serving as an electrode, and a chuck that is carried on the chuck to receive the at least one substrate, wherein at least a body And a tray having a magnetic unit alternately and repeatedly alternating magnetic members of different magnetic poles, wherein the magnetic members are spaced apart from one another .
상기 자기 유닛은 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 서로 다른 자극을 갖는 제 1 자극의 자석과 제 2 자극의 자석이 번갈아가면서 반복적으로 배열됨과 아울러서, 상기 제 1 및 제 2 자극들을 갖는 자석들 중 어느 하나와 인접한 자석은 상기 어느 하나의 자석과 다른 자극을 갖는 자석으로 배열될 수 있다. The magnetic unit is configured such that the magnets of the first magnetic pole and the magnets of the second magnetic pole having alternate magnetic poles in the first direction and the second direction different from the first direction are alternately arranged repeatedly and the first and second magnetic poles The magnets adjacent to any one of the magnets having one of the magnets and the magnets having the other magnets may be arranged.
상기 자기 유닛은 서로 다른 자극이 번갈아가면서 반복적으로 발생되는 전자석부를 포함하고, 상기 기판과 중첩되는 바디 내에서 전류를 소정의 방향으로 인가하는 제 1 영역과 상기 전류를 소정의 방향과 반대 방향로 인가하는 제 2 영역이 복수로 제공되면서, 상기 제 1 및 제 2 영역은 서로 인접하도록, 상기 전자석부는 상기 제 1 영역에서 제 1 배열 방향을 따라 배치되고, 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 배열 방향과 반대의 제 2 배열 방향으로 배치되는 지그재그형(zigzag type)의 도선(conductive wire)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 도선에 인가되는 전력에 따라 상기 기판 상의 적층막에서 식각되는 상기 적층막의 측벽에 대한 경사 각도가 결정될 수 있다. 이에 더하여, 상기 도선에 인가되는 전력은 1 내지 3 kW일 수 있다. Wherein the magnetic unit includes a first region for applying a current in a predetermined direction in a body overlapping with the substrate and a second region for applying the current in a direction opposite to the predetermined direction The electromagnet portion is disposed along the first array direction in the first region so that the first and second regions are adjacent to each other while the second region is provided in the first region, And a conductive wire of a zigzag type arranged in the opposite second arrangement direction. In addition, the inclination angle of the laminated film on the side wall of the laminated film on the substrate may be determined according to the electric power applied to the conductive line. In addition, the power applied to the lead may be between 1 and 3 kW.
상기 자기 유닛은 상기 바디의 표면의 전부와 중첩되도록 상기 바디 내에 배치될 수 있다. The magnetic unit may be disposed in the body so as to overlap with the entire surface of the body.
상기 바디의 외주연을 따라 상기 바디의 표면에 복수의 기판을 수용하는 복수의 수용부들을 구비하되, 상기 자기 유닛은 상기 바디 내부의 중심으로부터 상기 외주연으로 번갈아가면서 반복적으로 배열하며, 서로 다른 자극을 갖는 환형 형상(annular shape)의 자석들을 구비하고, 각 기판과 중첩되는 상기 바디 내에서 서로 다른 자극을 환형 형상의 자석들의 호들(arcs)이 번갈아가면서 반복적으로 배열할 수 있다. And a plurality of receiving portions for receiving a plurality of substrates on a surface of the body along an outer periphery of the body, wherein the magnetic units are arranged alternately from the center of the body to the outer periphery, And the arcs of the annular shaped magnets alternately can be alternately arranged in the body so that different stimuli in the body overlap with each substrate.
상기 자기 부재들은 각각 1000 내지 5000 가우스(Gauss)의 자기장을 가질 수 있고, 상기 자기 부재들 간의 자기장 세기는 동일하도록 설정될 수 있다. The magnetic members may each have a magnetic field of 1000 to 5000 Gauss, and the magnetic field strength between the magnetic members may be set to be the same.
상기 트레이는 상기 기판과 대면하는 상기 자기 유닛 상에 배치되는 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층은 알루미늄 산화막, 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 질화막, 금속막 및 폴리이미드 필름 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The tray may further include an insulating layer disposed on the magnetic unit facing the substrate. The insulating layer may be formed of any one of an aluminum oxide film, a silicon carbide (SiC) film, a silicon nitride film, a metal film, and a polyimide film.
상기 트레이는 상기 챔버의 외부로부터 상기 척 상으로 이송가능하고, 상기 척 상에 하나 이상의 기판을 수용하고, 상기 바디 내에 상기 자기 유닛을 구비하지 않은 비자기용 트레이(nonmagnetic tray)를 더 구비할 수 있다. 상기 적층막을 상기 기판의 표면에 대하여 둔각(도 9의 B 참조)의 경사진 측벽을 갖도록 식각하는 것을 설정한 경우, 상기 트레이를 상기 척 상으로 이송할 수 있고, 상기 적층막을 상기 기판의 표면에 대하여 예각의 경사진 측벽을 갖도록 식각하는 것을 설정한 경우, 상기 비자기용 트레이를 상기 척 상으로 이송할 수 있다. The tray may further include a nonmagnetic tray that is transportable from the outside of the chamber to the chuck, accommodates one or more substrates on the chuck, and does not include the magnetic unit in the body . The tray can be transferred to the chuck, and when the laminated film is set to be etched so as to have an inclined side wall (see B in FIG. 9) relative to the surface of the substrate, the tray can be transferred to the chuck, Is set to be etched so as to have an acute inclined side wall, the non-magnetic type tray can be transferred to the chuck.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 기판 상의 적층막을 상기 기판의 표면에 대하여 둔각(도 9의 B 참조)의 경사진 측벽을 갖도록 식각가능한 플라즈마 식각 장치용 트레이는, 플라즈마 식각 장치에 구비된 챔버 내의 척 상으로 이송가능하게 탑재되어 하나 이상의 기판을 수용하고, 적어도 상기 기판과 중첩되는 바디 내에 서로 다른 자극의 자기 부재들을 번갈아가면서 반복적으로 배열하는 자기 유닛을 포함하고, 상기 자기 부재들은 서로 이격하지 않도록 인접하게 배열된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma etching apparatus capable of etching a laminated film on a substrate so as to have oblique side walls (see B in FIG. 9) at an obtuse angle with respect to the surface of the substrate, And a magnetic unit that is transportably mounted on the chuck in the chamber provided in the body and accommodates the at least one substrate and repeatedly arranges magnetic members of different magnetic poles alternately in a body overlapping at least with the substrate, Are arranged adjacently so as not to be spaced apart from each other.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따르면, 기판 및 적층막의 물성, 예컨대 격자 구조 및 격자 방향에 기인하는 약한 면의 배열에 무관하게, 기판 상에 형성되는 패턴막의 경사진 측벽이 식각을 통해 원하는 각도, 예컨대 둔각으로 형성될 수 있다. 또한, 플라즈마를 발생하기 위한 소스 전원의 대전력량과 미세한 전력 제어 없이도, 측벽의 경사를 원하는 각도로 형성할 수 있다. 이에 더하여, 하나 이상의 기판 상에 형성되는 복수의 소자에서 측벽의 경사 각도가 균일하게 제작될 수 있다. According to the present invention, the inclined side walls of the pattern film formed on the substrate are formed at a desired angle, for example, an obtuse angle, regardless of the physical properties of the substrate and the laminated film, for example, the arrangement of the weak side due to the lattice structure and the lattice direction . In addition, the slope of the side wall can be formed at a desired angle without controlling the amount of power of the source power source for generating the plasma and the minute power control. In addition, the tilt angle of the side wall can be made uniform in a plurality of elements formed on one or more substrates.
도 1은 종래의 플라즈마 식각 장치에 의해 형성된 경사진 측벽을 갖는 LED 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트레이의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른다른 실시예에 따른 트레이의 평면도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레이의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레이의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 식각 장치를 이용하여 적층막을 식각하는 과정을 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view of an LED device having inclined side walls formed by a conventional plasma etching apparatus.
2 is a schematic view of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a top view of a tray according to one embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a tray according to another embodiment of the present invention.
5 is a top view of a tray according to another embodiment of the present invention.
6 is a top view of a tray according to another embodiment of the present invention.
7 is a schematic view of a plasma etching apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a top view of a tray according to another embodiment of the present invention.
9 is a view illustrating a process of etching a laminated film using a plasma etching apparatus according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the following description. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 또한, 명세서에서 사용되는 위치 관계의 표현, 예컨대 상부, 하부, 좌측, 우측 등은 설명의 편의를 위해 기재된 것이고, 본 명세서에 도시된 도면을 역으로 보는 경우에는, 명세서에 기재된 위치 관계는 반대로 해석될 수도 있다. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. In addition, the expression of the positional relationship used in the specification, for example, the upper, lower, left, and right sides is described for convenience of explanation, and when the drawings shown in this specification are reversed, the positional relationship described in the specification is reversed .
명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited element, step, operation, and / Or additions.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치 및 이에 사용되는 트레이에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이의 평면도이다. Hereinafter, a plasma etching apparatus and a tray used in the plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. FIG. 2 is a schematic view of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of a tray according to an embodiment of the present invention.
플라즈마 식각 장치(100)는 플라즈마가 생성되는 공간을 제공하여 기판(w) 상의 적층막에 대한 식각 공정이 진행되는 챔버(102), 챔버(102) 내의 하부에 배치되어 전극으로 작용하는 척(106), 척(106) 상으로 이송가능하게 로딩되어 하나 이상의 기판을 수용하는 트레이(tray; 116), 챔버(102)의 외측에 기판(w)을 수용하는 트레이(116)를 대기시키고 척(106) 상으로 로딩하는 기판 로딩 챔버(102), 챔버(102)의 상부에 위치되어 플라즈마를 생성시켜 전기장을 유도하는 유도 코일(110), 챔버(102)와 유도 코일(110) 사이에 배치되는 절연판(114), 유도 코일(110)에 소스 전력(source power)을 공급하는 소스 전원(112), 척(106)에 바이어스 전력(bias power)을 공급하는 바이어스 전원(108)을 포함할 수 있다. The plasma etching apparatus 100 includes a
먼저, 본 명세서에서 설명하는 기판은 반도체 제작에 사용되는 기판인 웨이퍼, 및 평면 디스플레이(Flat Panel Display, FPD) 제작에 사용되는 기판인 유리 기판 등을 의미하나, 설명의 편의를 위해 이들을 구분하지 않고 기판이라 하기로 한다. 참고로, 반도체 제작에 사용되는 기판에는 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode) 등의 발광소자용 기판, 메모리반도체용 기판 등 있으며, 평면디스플레이 제작에 사용되는 유리기판에는 LCD(LiquidCrystal Display)용 기판, PDP(Plasma Display Panel)용 기판 등이 있다. 또한, 기판(w)은 예컨대, 실리콘, 알루미늄 산화막, 실리콘 카바이드(SiC), 쿼츠(quartz), 사파이어 등의 기판일 수 있고, 식각 공정을 위해 챔버(102)로 이송되는 기판(w)은 상부에 식각 대상이 되는 적층막을 포함할 수 있다. First, the substrate described in the present specification refers to a wafer which is a substrate used for semiconductor fabrication, and a glass substrate which is a substrate used for manufacturing a flat panel display (FPD). However, for convenience of description, Substrate. For reference, a substrate used for semiconductor fabrication includes a substrate for a light emitting device such as a light emitting diode (LED) and a memory semiconductor substrate. A glass substrate used for manufacturing a flat display includes a substrate for an LCD (Liquid Crystal Display) And substrates for PDP (Plasma Display Panel). The substrate w may be a substrate such as silicon, aluminum oxide, silicon carbide (SiC), quartz, sapphire, etc., and the substrate W transferred to the
본 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치(100)는 발광다이오드(LED) 제작에 사용되는 기판(w)에 에칭공정을 수행하는 장치로서, 식각을 통해 기판(w) 상에 형성되는 패턴막의 경사진 측벽이 패턴막과 대면하는 기판(w)의 표면에 대하여 원하는 각도로 형성되는 식각 공정을 수행할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 전술한 바와 같은 다양한 기판에 식각 공정을 수행하는 플라즈마 식각 장치에 적용할 수 있음은 물론이다.The plasma etching apparatus 100 according to the present embodiment is an apparatus for performing an etching process on a substrate w used for fabricating a light emitting diode (LED). The plasma etching apparatus 100 includes an inclined side wall It is possible to perform an etching process with a desired angle with respect to the surface of the substrate w facing the pattern film. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention is applicable to a plasma etching apparatus that performs an etching process on various substrates as described above.
챔버(102)는 소정의 형상을 가지며 기판(w)을 플라즈마 식각하기 위한 플라즈마가 생성, 반응되는 공간을 제공한다. 챔버(102)의 측벽에는 공정 가스를 챔버(102)의 내부로 주입하기 위한 가스 공급구(124) 및 챔버(102) 내부를 진공으로 유지하고 반응 중 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위한 진공 펌프와 연결된 가스 배출구(126)가 배치된다. 공정 가스는 주된 가스로서 염소, 사불화탄소, 육불화황 가스 등을 이용할 수 있으며, 보조 가스로서 아르곤, 산소, 질소, 삼염화붕소 가스 등을 사용할 수 있다. The
이러한 공정 가스는 혼합 가스로 공급될 수 있으며, 기판(w) 상에 식각하기 위한 적층막의 측벽에 대한 경사 각도, 예컨대 둔각의 각도에 따라, 혼합 가스를 구성하는 각 가스의 비율과 혼합 가스의 압력이 조절될 수 있다. 예컨대, 주된 가스의 공정 압력은 40mTorr 이하로 설정될 수 있으나, 공정 압력이 높을수록, 식각 속도가 지연되고, 공정 압력이 너무 낮다면, 적층막의 초기 식각시에 둔각의 각도로 식각되지 않을 수 있으므로, 주된 가스의 공급 압력은 5 내지 20 mTorr로 설정될 수 있다. 또한, 주된 가스와 보조가스의 비율은 3:1 ~ 10:1 정도로 구성할 수 있으며, 보조가스는 측벽 보호 및 식각 부산물의 제거를 위해, 2 개 이상의 혼합 가스로 구성할 수도 있다. 식각하고자 하는 적층막의 식각 속도 조절과 마스크 물질과의 선택비를 고려하여, 공정 압력은 수mTorr 내지 수십mTorr까지 다양하게 적용 가능하다. Such a process gas can be supplied as a mixed gas, and the ratio of each gas constituting the mixed gas to the pressure of the mixed gas and the pressure of the mixed gas can be controlled according to the angle of inclination with respect to the side wall of the laminated film for etching, Can be adjusted. For example, the process gas pressure of the main gas may be set to 40 mTorr or less, but if the process pressure is high, the etching rate is delayed and the process pressure is too low, etching may not be performed at an obtuse angle at the initial etching of the laminated film , And the supply pressure of the main gas may be set to 5 to 20 mTorr. The ratio of the main gas to the auxiliary gas may be about 3: 1 to 10: 1, and the auxiliary gas may be composed of two or more mixed gases for protecting the side wall and removing etching by-products. Considering the etching rate control of the laminated film to be etched and the selection ratio with respect to the mask material, the process pressure can be variously applied to several mTorr to several tens of mTorr.
기판 로딩 챔버(102) 내의 이송로봇에 의해 트레이(116)를 챔버(102) 내부로 진입하기 위한 슬롯이 챔버(102)의 측벽에 설치되며, 챔버(102)에 형성된 슬롯과 기판 로딩 챔버(102) 사이에는 슬롯을 개폐하기 위한 슬롯 밸브가 슬롯에 배치된다. 또한, 챔버(102) 내에는 트레이(116)를 척(106)에 대해 고정하는 클램프(clamp)가 설치된다. A slot for entry of the
척(106)은 챔버(102) 내의 하부에 배치되어 외부로부터 이송되는 트레이(116)를 지지한다. 아울러, 척(106)은 챔버(102) 내에 생성된 플라즈마를 기판(w)의 표면에 충돌할 수 있도록, 바이어스 전원(108)에 전기적으로 연결되며, 바이어스 전력이 인가되는 하부 전극의 역할을 담당한다. 바이어스 전원(108)은 챔버(102) 내에 생성된 플라즈마를 기판(w) 측으로 이동시키도록, 13.56MHz의 고주파 전력(RF 전력)을 척(106)에 공급할 수 있으며, 고주파 전력은 100 내지 2000W일 수 있다. The
트레이(116)는 식각 공정을 진행하는 하나 이상의 기판(w)을 수용하고, 척(106) 상으로 이송가능하게 탑재되도록 기판 로딩 챔버(102)를 통해 챔버(102)로 진입한다. 트레이(116)는 척(106)의 사이즈보다 작은 기판(w)을 복수로 수용하기 위해 사용된다. 아울러, 트레이(116)는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(w) 상에 형성되는 적층막의 경사진 측벽을 적층막과 대면하는 기판(w)의 표면에 대하여 소정의 각도, 예컨대 둔각(A)으로 형성하는 경우에 이용되며, 이러한 트레이(116)는 후술할 자기 유닛(120)을 포함한다. 다른 식각 조건, 즉 기판(w) 상에서 식각되기 위한 적층막의 측벽에 대한 경사 각도가 예각으로 형성하는 조건인 경우에, 전술한 트레이(116)는 사용되지 않고, 자기 유닛(120)을 구비하지 않은 비자기용 트레이(nonmagnetic tray; 117)가 척(106) 상에 로딩된다. 본 실시예에서는 트레이(116) 및 비자기용 트레이(116)가 기판 로딩 챔버(102)의 이송 로봇을 통해 척(106) 상에 이송되는 것을 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않고, 트레이(116) 및 비자기용 트레이(116)가 척(106) 상에 고정되도록 탑재되고, 기판(w)이 기판 로딩 챔버(102)를 통해 트레이(116) 등에 이송할 수 있다. 트레이(116)와 관련하여 전술한 것 외의 상세한 설명은 후술하기로 한다. The
유도 코일(110)은 전체적으로 코일 형태의 구조이며, 소스 전원(112)에 전기적으로 연결된다. 이러한 유도 코일(110)은 소스 전원(112)으로부터 소스 전력을 인가받아 챔버(102) 내부에 플라즈마를 생성시키는 전기장을 유도하는 역할을 담당한다. 소스 전원(112)은 13.56MHz의 고주파 전원을 이용하고, 100 내지 2000W의 전력을 공급할 수 있다. The
유도 코일(110)에 의해 플라즈마가 생성되는 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다. 유도 코일(110)에 소스 전력이 인가되면 유도 코일(110)에 전류가 흐르고, 이 전류는 유도 코일(110) 주변에 시간적으로 변화하는 자기장을 형성한다. 이러한 자기장은 챔버(102) 내부에 유도 전기장을 형성하고, 유도 전기장은 전자들을 가열하여 유도 코일(110)과 유도성으로 결합된 플라즈마를 발생시킨다. 이와 같이, 플라즈마 식각 장치(100)는 생성된 플라즈마 내의 전자들이 주변의 중성기체입자들과 충돌하여 생성된 이온 및 라디칼 등을 이용하여 플라즈마 식각 공정을 수행한다. A process of generating plasma by the
절연판(114)은 챔버(102)와 유도 코일(110) 사이에 배치되어 축전 전기장을 감소시키고 유도 전기장을 플라즈마에 더 효과적으로 전달한다. 즉, 절연판(114)은 유도 코일(110)과 플라즈마 사이의 용량성(축전성) 결합을 감소시켜, 바이어스 전원(108)에 의한 에너지를 유도성 결합으로 플라즈마에 더 효과적으로 전달한다. 여기서, 절연판(114)은 세라믹 등의 재질의 원판 형상으로 이루어지며 '패러데이 쉴드' 또는 '세라믹 윈도우'라고도 불려진다. An insulating
본 발명의 일 실시예에 따른 트레이(116)에 대하여 상세히 설명한다. The
트레이(116)는 상술한 바와 같이, 기판(w) 상에서 식각되기 위한 적층막의 측벽을 둔각의 경사 각도로 형성하는 경우에 이용되는 것으로서, 기판(w)을 지지하는 복수의 수용부들을 구비한 바디(body; 118), 기판(w)과 중첩되는 바디(118) 내에 서로 다른 자극들(magnetic poles)의 자기 부재들을 번갈아가면서 반복적으로(alternately and repeatedly) 배열하는 자기 유닛(magnetic unit; 120), 및 각 수용부와 자기 유닛(120) 사이에 배치되는 절연층(122)을 포함할 수 있다. The
바디(118)는 외주연을 따라 슬롯 형태의 복수의 수용부들을 구비하고, 알루미늄, 알루미늄 산화막, 실리콘 카바이드, 몰리브덴, 실리콘 등을 함유하여 형성될 수 있다. The
절연층(122)은 수용부마다 외부로 노출되는 표면을 갖도록 바디(118) 내에 배치되고, 알루미늄 산화막, 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 질화막 및 폴리이미드 필름 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The insulating
자기 유닛(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 각 기판(w)에 중첩되도록 절연층(122)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로 자기 유닛(120)과 관련하여서는, 서로 다른 자극의 자기 부재들, 예컨대 제 1 자극의 자석(N)과 제 2 자극의 자석(S)이 제 1 방향(X) 및 제 1 방향(X)과 다른 제 2 방향(Y)으로 번갈아가면서 반복적으로 배열될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 자극들을 갖는 자석들 (N, S)중 어느 하나와 인접한 자석은 하나의 자석과 다른 자극을 갖는 자석으로 배열될 수 있다. 도 3에서는 설명의 편의상 하나의 기판(w)과 중첩되는 자기 유닛(120)을 도시하고 있으나, 도시되지 않은 자기 유닛(120)은 다른 기판(w)과도 중첩되어 배열된다. 또한, 도 3에서는 설명의 편의상 자기 유닛(120)을 구성하는 자석들(N, S)의 일부가 도시되고 있으나, 도시되지 않은 자석들(N, S)은 도시되지 않은 격자들에도 중첩되어 배열된다. The
제 1 및 제 2 자극들의 자석들(N, S)은 각각 적층막의 측벽에 형성하기 위한 둔각의 경사 각도에 따라, 1000 내지 5000 가우스(Gauss)의 범위 내에서 자기장 세기를 가질 수 있다. The magnets N and S of the first and second magnetic poles may have magnetic field strength in the range of 1000 to 5000 Gauss, respectively, depending on the inclination angle of the obtuse angle for forming on the sidewall of the laminated film.
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 트레이에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트레이의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 실시예에 따른 트레이의 평면도이다. 4 and 5, a tray according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of a tray according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of a tray according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에서, 도 2 및 도 3을 통해 설명된 실시예에서 설명된 구성요소는 동일한 참조번호를 참조하여, 도 2 및 도 3의 실시예와 상이한 구성을 설명하고, 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략하기로 한다. 아울러, 본 실시예에서 설명된 트레이는 도 2에 도시된 플라즈마 식각 장치에 사용될 수 있다. In the present embodiment, the components described in the embodiments described with reference to Figs. 2 and 3 will be described with reference to the same reference numerals, and a configuration different from the embodiment of Figs. 2 and 3 will be described, A description thereof will be omitted. In addition, the tray described in this embodiment can be used in the plasma etching apparatus shown in Fig.
본 실시예에 따른 트레이(116)는 도 3에 도시된 바디(118), 바디(118)의 표면의 전부와 실질적으로 중첩되도록 바디(118) 내에 배치되는 자기 유닛(120a), 및 자기 유닛(120a) 상에 전면적으로 위치되며, 각 수용부마다 외부로 노출되는 표면을 갖는 절연층(122a)을 포함할 수 있다. The
자기 유닛(120a)은 모든 수용부들과 아울러서 바디(118)의 전 표면을 커버하도록 배치될 수 있다. 구체적으로 자기 유닛(120a)과 관련하여서는, 서로 다른 자극의 자기 부재들, 예컨대 제 1 자극의 자석(N)과 제 2 자극의 자석(S)이 적어도 각 수용부에서, 바디(118)의 제 1 방향(X) 및 제 1 방향(X)과 다른 제 2 방향(Y)으로 번갈아가면서 반복적으로 배열될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 자극들을 갖는 자석들 (N, S)중 어느 하나와 인접한 자석은 하나의 자석과 다른 자극을 갖는 자석으로 배열될 수 있다. 도 5에서는 설명의 편의상 자기 유닛(120a)을 구성하는 자석들(N, S)의 일부가 도시되고 있으나, 도시되지 않은 자석들(N, S)은 도시되지 않은 격자들에도 중첩되어 배열된다. The
도 6를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레이에 대하여 설명한다. 도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레이의 평면도이다. 6, a tray according to another embodiment of the present invention will be described. 6 is a top view of a tray according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에서, 도 2 및 도 3를 통해 설명된 실시예에서 설명된 구성요소는 동일한 참조번호를 참조하여, 도 2 및 도 3의 실시예와 상이한 구성을 설명하고, 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략하기로 한다. 아울러, 본 실시예에서 설명된 트레이는 도 2에 도시된 플라즈마 식각 장치에 사용될 수 있다. In the present embodiment, the components described in the embodiments described with reference to Figs. 2 and 3 will be described with reference to the same reference numerals, and a configuration different from the embodiment of Figs. 2 and 3 will be described, A description thereof will be omitted. In addition, the tray described in this embodiment can be used in the plasma etching apparatus shown in Fig.
본 실시예에 따른 트레이(116)는 외주연을 따라 복수의 기판(w)을 지지하는 수용부들을 구비한 바디(118), 바디(118) 내부의 중심으로부터 외주연으로 번갈아가면서 반복적으로 배열되는 서로 다른 자극들의 자기 부재들을 구비하는 자기 유닛(120b), 및 바디(118) 내부의 전체에 걸쳐 위치되며, 각 수용부마다 외부로 노출되는 표면을 갖는 절연층(122)을 포함할 수 있다. The
자기 유닛(120b)과 관련하여서는, 서로 다른 자극의 자기 부재들, 예컨대 제 1 자극(N극)의 환형(annular) 형상 자석(128)과 제 2 자극(S극)의 환형 형상 자석(130)이 바디(118) 내부의 중심으로부터 외주연으로 갈수록 번갈아가면서 반복적으로 배치되고, 각 기판마다 번갈아가면서 반복적으로 배열되도록 제공될 수 있다. 보다 상세하게는, 각 기판(w)과 중첩되는 상기 바디 내에서 서로 다른 자극을 환형 형상의 자석들(128, 130)의 호들(arcs)이 번갈아가면서 반복적으로 배열될 수 있다. 이와 같은 배열에 의하면, 도 3 및 도 5에 도시된 트레이(116)의 자기 유닛들(116, 116a)과 실질적으로 동일한 교번 자기장의 발생을 기대할 수 있다. In relation to the
한편, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치 및 이에 사용되는 트레이에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 개략도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레이의 평면도이다. 본 실시예에서, 도 2 및 도 3를 통해 설명된 실시예에서 설명된 구성요소는 동일한 참조번호를 참조하여, 도 2 및 도 3의 실시예와 상이한 구성을 설명하고, 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략하기로 한다. 7 and 8, a plasma etching apparatus and a tray used in the plasma etching apparatus according to another embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 7 is a schematic view of a plasma etching apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view of a tray according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the components described in the embodiments described with reference to Figs. 2 and 3 will be described with reference to the same reference numerals, and a configuration different from the embodiment of Figs. 2 and 3 will be described, A description thereof will be omitted.
본 실시예에 따른 트레이(116d)는 기판(w)을 지지하는 복수의 수용부들을 구비한 바디(118), 기판(w)과 중첩되는 바디(118) 내에 서로 다른 자극들을 번갈아가면서 반복적으로 배열하는 자기 유닛(120d), 및 각 수용부와 자기 유닛(120d) 사이에 배치되는 절연층(122d)을 포함할 수 있다. 바디(118) 및 절연층(122d)의 도 2 및 도 3의 실시예와 실질적으로 동일하여 이에 대한 설명은 생략한다. The
이에 더하여, 트레이(116d)는 각 수용부에 지지된 기판(w)의 상부를 고정하기 위해 바디(118) 상에 배치되는 고정판(138), 각 수용부마다 기판(w)을 외부로 노출된 절연층(122)과 이격되도록 배치하도록 이용되는 O-링(136), 식각 공정시에 기판(w)의 하부로 냉각 가스, 예컨대 헬륨 가스 등이 공급되도록 바디(118) 내에 척(106)의 냉각 공급관과 연결되어 배치되는 냉각 라인(140)을 더 포함할 수 있다. 냉각 라인(140)은 식각 공정 중에 가열되는 기판(w)을 냉각시켜, 식각 공정이 원활하게 이루어질 수 있다. In addition, the
자기 유닛(120)은 도 8에 도시된 바와 같이, 각 기판(w)에 중첩되도록 절연층(122d)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 기판(w)과 중첩되는 바디(118) 내에서 전류를 소정의 방향(Y의 반대 방향)으로 인가하는 제 1 영역과 전류를 소정의 방향과 반대 방향(Y 방향)으로 인가하는 제 2 영역이 복수로 제공되고, 제 1 및 제 2 영역은 서로 인접하면서 번갈아가면서 반복적으로 제공된다. The
자기 유닛(120d)은 서로 다른 자극이 번갈아가면서 반복적으로 발생되는 전자석부를 포함하고, 전자석부는 제 1 영역에서 제 1 배열 방향(Y의 반대 방향)을 따라 배치되고, 제 2 영역에서 제 1 배열 방향과 반대의 제 2 배열 방향(Y 방향)으로 배치되는 지그재그형(zigzag type)의 도선(conductive wire)을 구비할 수 있다. The
제 1 및 제 2 영역에서 서로 다른 방향의 전류가 인가되기 위해서, 도선의 양 단자는 서로 다른 극성(+, -)의 도전 라인들(132, 134)과 연결된다. 이와 같이 자기 유닛(120d)의 도선을 배열하는 경우에, 제 1 영역의 전류는 제 1 배열 방향(Y의 반대 방향)으로 흐르므로, 제 1 영역의 도선을 중심으로 오른쪽으로 권회되는 자기장이 발생한다. 또한, 제 2 영역의 전류는 제 2 배열 방향(Y 방향)으로 흐르므로, 제 2 영역의 도선을 중심으로 왼쪽으로 권회되는 자기장이 발생한다. In order for currents to be applied in different directions in the first and second regions, both terminals of the conductor are connected to the
이에 따라, 인접한 제 1 및 제 2 영역에 배치되는 도선들(자기 유닛(120d))의 자기장들은 서로 다른 극성의 자기장이 발생하여, 도 2 및 도 3의 실시예와 동일한 효과가 발생한다. 도 8에서는 설명의 편의상 하나의 기판(w)과 중첩되는 자기 유닛(120d)을 도시하고 있으나, 도시되지 않은 자기 유닛(120d)은 다른 기판(w)과도 중첩되어 배열된다. Accordingly, the magnetic fields of the conductors (
한편, 도 2 및 도 3의 실시예에서와 같이 자석을 사용하는 경우에, 각 자석의 자기장 세기가 고정되므로, 적층막의 측벽에 대한 경사 각도도 가변될 수 없으나, 본 실시예서는 도선에 인가되는 전력이 조절될 수 있다. 즉, 도선에 인가되는 전력에 따라, 적층막의 측벽에서의 경사 각도는 예각에서 둔각까지 더 넓은 범위로 형성될 수 있다. 식각에서 측벽 경사 각도를 둔각으로 형성하는 경우, 도선에 인가되는 전력은 1 내지 3 kW일 수 있다. On the other hand, in the case of using the magnets as in the embodiment of Figs. 2 and 3, since the magnetic field strength of each magnet is fixed, the tilt angle with respect to the side wall of the laminated film can not be varied. However, The power can be regulated. That is, depending on the electric power applied to the conductor, the inclination angle at the side wall of the laminated film can be formed to a wider range from an acute angle to an obtuse angle. When forming the angle of inclination of the side wall in the etching at an obtuse angle, the electric power applied to the conductor may be 1 to 3 kW.
본 실시예에 따른 트레이(116)는 척(106) 상에 고정되어 탑재되고, 기판(w)이 기판 로딩 챔버(102)를 통해 이송되나, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 복수의 기판(w)을 지지하는 트레이(116)가 트레이(116d)의 냉각 라인(140)과 척(106)의 냉각 공급관이 서로 일치됨과 아울러서, 자기 유닛(120d)의 도선의 양 단자와 외부에서 인가되는 양 단자가 서로 일치되도록, 트레이(116d)가 기판 로딩 챔버(102)를 통해 이송될 수도 있다. The
또한, 도 7 및 도 8의 실시예와 달리, 전자석부로 구성되는 자기 유닛은 모든 수용부들과 아울러서 바디(118)의 전 표면을 커버하도록 배치될 수 있다. 구체적으로 자기 유닛과 관련하여서는, 서로 다른 방향으로 전류가 인가되는 제 1 및 제 2 영역은 적어도 각 수용부 내에서 번갈아가면서 반복적으로 배치되고, 제 1 및 제 2 영역에 배치되는 지그재그 형태로 배치되는 도선은 각 수용부와 아울러서 전 표면에 제공된다. Further, unlike the embodiment of Figs. 7 and 8, the magnetic unit constituted by the electromagnet portion can be arranged so as to cover the entire surface of the
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 식각 장치를 이용하여 적층막을 식각하는 과정을 도시한 도면이다. 도 9는 도 2 및 도 3의 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치(100) 트레이(116)를 사용한 것이다. 9 is a view illustrating a process of etching a laminated film using a plasma etching apparatus according to embodiments of the present invention. FIG. 9 shows a
트레이(116)를 통해 챔버(102)로 이송된 기판(w)은 상부에 적층막 및 마스크 패턴(144)을 구비한다. 적층막은 갈륨 나이트라이드막 등으로 형성될 수 있고, 마스크 패턴(144)은 포토레지스트, 산화막 및 질화막, 금속막중 어느 하나로 형성될 수 있다. The substrate w transferred to the
챔버(102)로 공급되는 공정 가스는 주된 가스로서 염소, 사불화탄소, 육불화황 가스 및 이들의 혼합 가스 등일 수 있고, 보조 가스로서 아르곤, 산소, 질소, 삼염화붕소 가스 및 이들의 혼합 가스 등일 수 있다. 소스 전원(112) 및 바이어스 전원(108)은 13.56MHz 및 100 내지 2000W의 고주파 전력이다. 제 1 및 제 2 자극들의 자석들(N, S)은 각각 적층막의 측벽에 형성하기 위한 둔각의 경사 각도에 따라, 1000 내지 5000 가우스(Gauss)의 범위 내에서 자기장 세기를 가질 수 있다. The process gas supplied to the
이와 같은 조건으로 플라즈마 식각을 수행하면, 도 9에서와 같이, 플라즈마에 의해 여기된 라디칼 이온들(R1+, R2-) 및 전자들(e-)이 트레이(116) 내의 교번된 자극들에 의해 벤딩된다. 트레이(116)에 자석이 배치되지 않거나, 하나의 자극으로 이루어진 자석이 있는 경우, 라디칼 이온들(R1+, R2-) 및 전자들(e-)은 직진하거나, 특정 이온 등이 마스크 패턴(144)의 측벽보다 외측으로 벤딩된다. When plasma etching is performed under such conditions, radical ions (R1 +, R2-) and electrons (e-) excited by the plasma are bended by the alternating stimuli in the
그러나, 기판(w)의 하부에서 교번되는 자극들이 배치됨으로써, 각 자극의 강한 인력(attractive force)이 작용하는 라디칼 이온들(R1+, R2-) 및 전자들(e-)은 마스크 패턴(144)의 측벽보다 내측에 배치된 적층막을 식각할 수 있다. 이에 더하여, 각 자극의 인력이 고정되어, 라디칼 이온들(R1+, R2-) 및 전자들(e-)의 벤딩 각도는 일정하게 결정되어, 마스크 패턴(144)의 측벽보다 내측으로 침투되는 라디칼 이온들(R1+, R2-) 등의 침투 깊이가 제어될 수 있다. However, since the alternating magnetic poles are arranged in the lower portion of the substrate w, the radical ions (R1 +, R2-) and the electrons (e-) to which an attractive force of each magnetic pole acts act on the
따라서, 플라즈마 식각에 의해 식각된 패턴막들(142)의 측벽 경사 각도(B)는 원하는 둔각으로 균일하게 형성될 수 있다. 아울러, 기판 및 적층막의 물성, 예컨대 격자 구조 및 격자 방향에 기인하는 약한 면의 배열을 따라 마스크 패턴(144)의 하부의 적층막이 식각되지 않고, 자기 유닛(120)을 구성하는 자극들의 강한 인력에 의해, 라디칼 이온들(R1+, R2-) 등이 적층막의 격자 구조 및 격자 방향에 무관하게 일정한 각도로 벤딩되어 적층막의 측벽을 식각할 수 있다. Therefore, the sidewall inclination angle B of the patterned
이하의 표는 본 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치와 종래의 플라즈마 식각 장치(종래의 트레이)를 이용하여 테스트한 결과와 LED 소자에서의 평가 결과이다.The following table shows the results of the test using the plasma etching apparatus according to the present embodiment and the conventional plasma etching apparatus (conventional tray) and the evaluation results of the LED element.
적용된 공정 조건은 주가스와 보조가스의 비를 5:1로 적용하고, 공정 압력을 5mTorr를 적용하였다. Applied process conditions were 5 ~ 1 ratio of main gas to auxiliary gas and 5mTorr of process pressure.
상기 표는 본 실시예 및 종래의 식각 장치에 의해 제조된 LED 소자의 광 파워의 비교 결과로서, 종래의 플라즈마 식각 장치로 진행한 칩과 본 실시예에 따른 플라즈마 식각 장치에 의한 역각 공정을 적용한 칩의 광파워 결과 비교이다.As a result of comparison between the optical powers of the LED devices fabricated by the present embodiment and the conventional etching apparatus, the above table shows the results of comparison of the optical power of the LEDs fabricated by the conventional plasma etching apparatus and the chip Is a comparison of optical power results.
Test1 , Test2 는 2 차례에 걸쳐 공정 진행함을 나타낸다. Ref.(Reference) 는 종래의 식각 장치에 따른 공정이 적용된 칩이고, R.D.I (R&D Issue) 는 본 실시예의 식각 장치에 따른 공정이 적용된 칩을 의미한다. Vf(V)는 LED 소자의 전기적 특성을 나타내는 것으로서, 상기 표에서 공정을 적용하여도 전기적 변화에는 영향을 미치지 않음을 나타낸다. P0(rate %)는 LED 소자의 측정된 광 파워이고, 본 실시예에 따른 식각 장치에 의해 제조된 칩의 광 파워는 종래의 식각 장치에 의한 칩에 대비하여 약 2~2.5% 정도 향상되었다. Wd는 LED 소자의 파장이며, 이 역시 양쪽에서 변화 없음을 알 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 공정이 전기적이나 파장의 변화 없이, 광추출 효율을 향상시키는데 기여함을 보여준다. Test 1 and Test 2 indicate that the process proceeds two times. Ref. (Reference) is a chip to which a process according to a conventional etching apparatus is applied, and R.D.I (R & D Issue) refers to a chip to which a process according to the etching apparatus of the present embodiment is applied. Vf (V) represents the electrical characteristics of the LED device, which indicates that application of the process in the above table does not affect the electrical change. P0 (rate%) is the measured optical power of the LED device, and the optical power of the chip manufactured by the etching apparatus according to the present embodiment is improved by about 2 to 2.5% as compared with the chip by the conventional etching apparatus. Wd is the wavelength of the LED element, and this also shows no change in both sides. Accordingly, it is shown that the process according to this embodiment contributes to improvement of the light extraction efficiency without changing the electric or wavelength.
본 발명에 따르면, 기판 및 적층막의 물성, 예컨대 격자 구조 및 격자 방향에 기인하는 약한 면의 배열에 무관하게, 기판 상에 형성되는 패턴막의 경사진 측벽이 식각을 통해 원하는 각도, 예컨대 둔각으로 형성될 수 있다. 또한, 플라즈마를 발생하기 위한 소스 전원의 대전력량과 미세한 전력 제어 없이도, 측벽의 경사를 원하는 각도로 형성할 수 있다. 이에 더하여, 하나 이상의 기판 상에 형성되는 복수의 소자에서 측벽의 경사 각도가 균일하게 제작될 수 있다. According to the present invention, the inclined side walls of the pattern film formed on the substrate are formed at a desired angle, for example, an obtuse angle, regardless of the physical properties of the substrate and the laminated film, for example, the arrangement of the weak side due to the lattice structure and the lattice direction . In addition, the slope of the side wall can be formed at a desired angle without controlling the amount of power of the source power source for generating the plasma and the minute power control. In addition, the tilt angle of the side wall can be made uniform in a plurality of elements formed on one or more substrates.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by all changes or modifications derived from the scope of the appended claims and the appended claims.
100: 플라즈마 식각장치 102: 챔버
104: 기판 로딩 챔버 106: 척
110: 유도 코일 116: 트레이
118: 바디 120: 자기 유닛
122: 절연층 w: 기판
100: plasma etching apparatus 102: chamber
104: substrate loading chamber 106: chuck
110: induction coil 116: tray
118: body 120: magnetic unit
122: insulating layer w: substrate
Claims (10)
플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버의 내부에 배치되어 전극으로 작용하는 척(chuck); 및
상기 척 상에 이송가능하게 탑재되어 하나 이상의 기판을 수용하고, 적어도 상기 기판과 중첩되는 바디(body) 내에 서로 다른 자극(magnetic pole)의 자기 부재들(magnetic members)을 번갈아가면서 반복적으로(alternately and repeatedly) 배열하는 자기 유닛(magnetic unit)을 구비하는 트레이(tray)를 포함하고,
상기 자기 부재들은 서로 이격하지 않도록 인접하게 배열되는 플라즈마 식각 장치.A plasma etching apparatus capable of etching so that a laminated film on a substrate has an inclined side wall of an obtuse angle (B) with respect to a surface of the substrate,
A chamber for providing a space in which a plasma is generated;
A chuck disposed inside the chamber and serving as an electrode; And
Wherein the substrate is transportably mounted on the chuck to receive one or more substrates and to alternately and repeatedly alternate magnetic members of different magnetic poles within a body that overlaps at least the substrate. wherein the tray comprises a magnetic unit arranged to repeatedly arrange the magnetic field,
Wherein the magnetic members are arranged adjacent to each other so as not to be separated from each other.
상기 자기 유닛은 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 서로 다른 자극을 갖는 제 1 자극의 자석과 제 2 자극의 자석이 번갈아가면서 반복적으로 배열됨과 아울러서, 상기 제 1 및 제 2 자극들을 갖는 자석들 중 어느 하나와 인접한 자석은 상기 어느 하나의 자석과 다른 자극을 갖는 자석으로 배열되는 플라즈마 식각 장치. The method according to claim 1,
The magnetic unit is configured such that the magnets of the first magnetic pole and the magnets of the second magnetic pole having alternate magnetic poles in the first direction and the second direction different from the first direction are alternately arranged repeatedly and the first and second magnetic poles Wherein the magnets adjacent to any one of the magnets having the magnetic poles are arranged in a magnet having a magnetic pole different from any one of the magnets.
상기 자기 유닛은 상기 바디의 표면의 전부와 중첩되도록 상기 바디 내에 배치되는 플라즈마 식각 장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic unit is disposed in the body so as to overlap with the entire surface of the body.
상기 바디의 외주연을 따라 상기 바디의 표면에 복수의 기판을 수용하는 복수의 수용부들을 구비하되,
상기 자기 유닛은 상기 바디 내부의 중심으로부터 상기 외주연으로 번갈아가면서 반복적으로 배열하며, 서로 다른 자극을 갖는 환형 형상(annular shape)의 자석들을 구비하고, 각 기판과 중첩되는 상기 바디 내에서 서로 다른 자극을 환형 형상의 자석들의 호들(arcs)이 번갈아가면서 반복적으로 배열하는 플라즈마 식각 장치.The method according to claim 1,
And a plurality of receiving portions for receiving a plurality of substrates on a surface of the body along an outer periphery of the body,
Wherein the magnetic unit has magnets of annular shape alternately arranged alternately from the center of the inside of the body to the outer periphery and having different magnetic poles, Wherein the arcs of the annular shaped magnets are alternately arranged alternately.
상기 자기 부재들은 각각 1000 내지 5000 가우스(Gauss)의 자기장을 갖는 플라즈마 식각 장치. The method according to claim 1,
Wherein the magnetic members each have a magnetic field of 1000 to 5000 Gauss.
상기 트레이는 상기 기판과 대면하는 상기 자기 유닛 상에 배치되는 절연층을 더 포함하고, 상기 절연층은 알루미늄 산화막, 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 질화막, 금속막 및 폴리이미드 필름 중 어느 하나로 형성되는 플라즈마 식각 장치. The method according to claim 1,
Wherein the tray further comprises an insulating layer disposed on the magnetic unit facing the substrate, wherein the insulating layer is formed of at least one of an aluminum oxide film, a silicon carbide (SiC), a silicon nitride film, a metal film and a polyimide film Etching device.
상기 트레이는 상기 챔버의 외부로부터 상기 척 상으로 이송가능하고,
상기 척 상에 하나 이상의 기판을 수용하고, 상기 바디 내에 상기 자기 유닛을 구비하지 않은 비자기용 트레이(nonmagnetic tray)를 더 구비하고,
상기 적층막을 상기 기판의 표면에 대하여 둔각(B)의 경사진 측벽을 갖도록 식각하는 것을 설정한 경우, 상기 트레이를 상기 척 상으로 이송하고,
상기 적층막을 상기 기판의 표면에 대하여 예각의 경사진 측벽을 갖도록 식각하는 것을 설정한 경우, 상기 비자기용 트레이를 상기 척 상으로 이송하는 플라즈마 식각 장치. The method according to claim 1,
The tray being transportable from the outside of the chamber to the chuck,
Further comprising a nonmagnetic tray that accommodates one or more substrates on the chuck and does not include the magnetic unit in the body,
When the stacking film is set so as to have an inclined side wall at an obtuse angle (B) with respect to the surface of the substrate, the tray is transferred to the chuck,
Wherein the non-magnetic substrate tray is transported to the chuck when etching is performed so that the laminated film has an acute inclined side wall with respect to the surface of the substrate.
플라즈마 식각 장치에 구비된 챔버 내의 척 상으로 이송가능하게 탑재되어 하나 이상의 기판을 수용하고, 적어도 상기 기판과 중첩되는 바디 내에 서로 다른 자극의 자기 부재들을 번갈아가면서 반복적으로 배열하는 자기 유닛을 포함하고,
상기 자기 부재들은 서로 이격하지 않도록 인접하게 배열되는 플라즈마 식각 장치용 트레이.1. A tray for a plasma etching apparatus capable of etching so that a laminated film on a substrate has inclined side walls of an obtuse angle (B) with respect to a surface of the substrate,
And a magnetic unit that is transportably mounted on a chuck in a chamber provided in the plasma etching apparatus to receive at least one substrate and to repeatedly arrange alternately magnetic members of different magnetic poles in a body overlapping at least with the substrate,
Wherein the magnetic members are arranged adjacent to each other so as not to be separated from each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150040549A KR101553997B1 (en) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | An apparatus for plasma etching and tray used therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150040549A KR101553997B1 (en) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | An apparatus for plasma etching and tray used therein |
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|---|---|---|---|---|
| US20010008173A1 (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Kazuhito Watanabe | Plasma etching system |
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-
2015
- 2015-03-24 KR KR1020150040549A patent/KR101553997B1/en active IP Right Grant
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