KR20130025144A - Electrostatic chuck and substrate treating apparatus including the chuck - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrostatic chuck and a substrate processing apparatus including the same are provided to uniformly process a substrate by uniformly controlling a temperature of the substrate. CONSTITUTION: A substrate is loaded on a dielectric substrate(210). An electrode is formed on the dielectric substrate. An electrode generates an electrostatic force by a current applied from the outside and absorbs the substrate on the dielectric substrate. A support plate(240) supports the dielectric substrate on the lower side of the dielectric substrate. A focus ring(280) is arranged around the dielectric substrate and supports the edge of the substrate. A temperature control unit(290) controls the temperature of the focus ring.

Description

정전 척 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{ELECTROSTATIC CHUCK AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS INCLUDING THE CHUCK}ELECTROSTATIC CHUCK AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS INCLUDING THE CHUCK}

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and method, and more particularly, to an apparatus and method for processing a substrate using plasma.

플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.Plasma is an ionized gas that is produced by very high temperatures, strong electric fields, or RF electromagnetic fields, and consists of ions, electrons, and radicals. The semiconductor device fabrication process employs a plasma to perform the etching process. The etching process is performed by colliding the ion particles contained in the plasma with the substrate.

이온 입자들의 충돌에 의하여 기판, 그리고 기판의 가장자리영역을 지지하는 포커스 링의 온도가 증가한다. 기판은 정전 척 내에 형성된 냉각 유로를 순환하는 냉각 유체에 의해 조절되나, 포커스 링은 가열된 상태로 제공되므로 기판 가장자리영역의 공정 특성이 다른 영역의 공정 특성과 상이하게 된다.The collision of the ion particles increases the temperature of the substrate and the focus ring for supporting the edge region of the substrate. The substrate is controlled by a cooling fluid circulating through the cooling flow path formed in the electrostatic chuck, but since the focus ring is provided in a heated state, the process characteristics of the substrate edge region are different from those of other regions.

본 발명의 실시예들은 기판 전체 영역을 균일하게 공정 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a substrate processing apparatus capable of uniformly processing the entire substrate region.

본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척은 기판이 놓이는 유전판; 상기 유전판의 내부에 제공되며, 외부에서 인가된 전류에 의해 정전기력을 발생시켜 상기 기판을 상기 유전판에 흡착하는 전극; 상기 유전판의 하부에서 상기 유전판을 지지하는 지지판; 상기 유전판의 둘레를 따라 배치되며, 상기 기판의 가장자리영역을 지지하는 포커스 링; 및 상기 포커스 링의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함한다.An electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention includes a dielectric plate on which a substrate is placed; An electrode provided inside the dielectric plate and generating an electrostatic force by current applied from the outside to adsorb the substrate to the dielectric plate; A support plate supporting the dielectric plate below the dielectric plate; A focus ring disposed along a circumference of the dielectric plate and supporting an edge region of the substrate; And a temperature controller configured to adjust the temperature of the focus ring.

또한, 상기 온도 조절부는 상기 포커스 링과 접촉되며, 내부에 온도 조절 유체가 순환하는 순환 유로가 형성된 온도 조절 블럭; 및 상기 포커스 링의 순환 유로에 온도 조절 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함할 수 있다.The temperature control unit may include a temperature control block in contact with the focus ring and having a circulation flow path through which a temperature control fluid circulates; And it may include a fluid supply for supplying a temperature control fluid to the circulation passage of the focus ring.

또한, 상기 지지판의 내부에는 온도 조절 유체가 순환하는 순환 유로가 형성되며, 상기 유체 공급부는 상기 온도 조절 유체를 저장하는 유체 저장부; 상기 지지판의 순환 유로와 상기 유체 저장부를 연결하며, 상기 지지판의 순환 유로에 온도 조절 유체를 공급하는 제1 유체 공급 라인; 일단이 상기 제1냉각 유체 공급 라인과 연결되고 타단이 상기 냉각 블럭의 순환 유로와 연결되며, 상기 포커스 링의 순환 유로에 온도 조절 유체를 공급하는 제2 유체 공급 라인을 포함할 수 있다.In addition, a circulation passage through which a temperature control fluid circulates is formed in the support plate, and the fluid supply unit includes a fluid storage unit for storing the temperature control fluid; A first fluid supply line connecting the circulation passage of the support plate to the fluid storage unit and supplying a temperature control fluid to the circulation passage of the support plate; One end is connected to the first cooling fluid supply line, the other end is connected to the circulation passage of the cooling block, and may include a second fluid supply line for supplying a temperature control fluid to the circulation passage of the focus ring.

또한, 상기 온도 조절 블럭은 절연 재질로 제공될 수 있다.In addition, the temperature control block may be provided with an insulating material.

또한, 상기 포커스 링의 내부에는 온도 조절 유체가 순환하는 순환 유로가 형성되고, 상기 온도 조절부는 상기 포커스 링의 순환 유로에 온도 조절 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함할 수 있다.In addition, a circulation flow path through which the temperature control fluid circulates is formed in the focus ring, and the temperature control part may include a fluid supply part supplying the temperature control fluid to the circulation flow path of the focus ring.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부 공간이 형성된 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 정전 척; 상기 공정 챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 공정 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 상기 공정 챔버 내부에 공급된 공정 가스를 여기시키는 안테나를 포함하되, 상기 정전 척은 상기 기판이 놓이는 유전판; 상기 유전판의 내부에 제공되며, 외부에서 인가된 전류에 의해 정전기력을 발생시켜 상기 기판을 상기 유전판에 흡착하는 전극; 상기 유전판의 하부에서 상기 유전판을 지지하는 지지판; 상기 유전판의 둘레를 따라 배치되며, 상기 기판의 가장자리영역을 지지하는 포커스 링; 및 상기 포커스 링의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함한다.A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber in which an internal space is formed; An electrostatic chuck positioned within the process chamber and supporting a substrate; A gas supply unit supplying a process gas into the process chamber; And an antenna configured to apply high frequency power to the process chamber to excite the process gas supplied into the process chamber, wherein the electrostatic chuck includes: a dielectric plate on which the substrate is placed; An electrode provided inside the dielectric plate and generating an electrostatic force by current applied from the outside to adsorb the substrate to the dielectric plate; A support plate supporting the dielectric plate below the dielectric plate; A focus ring disposed along a circumference of the dielectric plate and supporting an edge region of the substrate; And a temperature controller configured to adjust the temperature of the focus ring.

또한, 상기 온도 조절부는 상기 포커스 링과 접촉되며, 내부에 온도 조절 유체가 순환하는 순환 유로가 형성된 온도 조절 블럭; 및 상기 순환 유로에 온도 조절 유체를 공급하는 유체 공급 라인을 포함할 수 있다.The temperature control unit may include a temperature control block in contact with the focus ring and having a circulation flow path through which a temperature control fluid circulates; And it may include a fluid supply line for supplying a temperature control fluid to the circulation passage.

또한, 상기 온도 조절부는 상기 포커스 링의 온도를 측정하는 센서부; 상기 유체 공급 라인에 설치되며, 상기 순환 유로에 공급되는 온도 조절 유체의 유량을 조절하는 유량 조절부; 및 상기 센서부에서 측정된 상기 포커스 링의 온도에 따라 상기 순환 유로에 공급되는 온도 조절 유체의 유량이 변동되도록 상기 유량 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The temperature controller may include a sensor unit configured to measure a temperature of the focus ring; A flow rate adjusting unit installed in the fluid supply line and configured to adjust a flow rate of a temperature control fluid supplied to the circulation flow path; And a control unit controlling the flow rate adjusting unit so that the flow rate of the temperature control fluid supplied to the circulation flow path is changed according to the temperature of the focus ring measured by the sensor unit.

본 발명의 실시예들에 의하면, 기판 전체 영역이 균일하게 온도 조절되므로, 기판 전체 영역에 걸쳐 공정 처리가 균일하게 이루어질 수 있다.According to embodiments of the present invention, since the entire area of the substrate is uniformly temperature controlled, the process may be uniformly performed over the entire area of the substrate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전 척 및 기판 처리 장치를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, an electrostatic chuck and a substrate processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지부(200), 가스 공급부(300), 그리고, 플라스마 생성부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 10 processes the substrate W using plasma. The substrate processing apparatus 10 includes a process chamber 100, a substrate support 200, a gas supply 300, and a plasma generator 400.

공정 챔버(100)는 기판(W) 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 몸체(110), 밀폐 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다. The process chamber 100 provides a space in which a substrate W processing process is performed. The process chamber 100 includes a body 110, a hermetic cover 120, and a liner 130.

몸체(110)에는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 몸체(110)의 내부 공간은 기판(W) 처리 공정이 수행되는 공간으로 제공된다. 몸체(110)는 금속 재질로 제공된다. 몸체(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 몸체의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 몸체(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다. The body 110 has a space having an open upper surface therein. The inner space of the body 110 is provided as a space in which the substrate (W) treatment process is performed. Body 110 is provided with a metal material. The body 100 may be provided of aluminum material. An exhaust hole 102 is formed in the bottom surface of the body 110. The exhaust hole 102 is connected to the exhaust line 151. Reaction by-products generated during the process and the gas remaining in the internal space of the body may be discharged to the outside through the exhaust line (151). The inside of the body 110 is reduced to a predetermined pressure by the exhaust process.

밀폐 커버(120)는 몸체(110)의 개방된 상면을 덮는다. 밀폐 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 몸체(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 밀폐 커버(120)는 몸체(110)와 상이한 재질로 제공될 수 있다. 밀폐 커버(120)는 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다.The sealing cover 120 covers the open upper surface of the body 110. The sealing cover 120 is provided in a plate shape and seals the internal space of the body 110. The sealing cover 120 may be provided with a material different from that of the body 110. The hermetic cover 120 may be provided as a dielectric substance.

라이너(130)는 몸체(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 몸체(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 몸체(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 몸체(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 몸체(110)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 몸체(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 공정 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 몸체(110)의 내측면을 보호하여 몸체(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 몸체(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)이 손상될 경우, 새로운 라이너로 교체할 수 있다.The liner 130 is provided inside the body 110. The liner 130 has a space in which the upper surface and the lower surface are opened. The liner 130 may be provided in a cylindrical shape. The liner 130 may have a radius corresponding to the inner side surface of the body 110. The liner 130 is provided along the inner side of the body 110. At the upper end of the liner 130, a support ring 131 is formed. The support ring 131 is provided in the form of a ring and projects outwardly of the liner 130 along the periphery of the liner 130. The support ring 131 is placed on top of the body 110 and supports the liner 130. The liner 130 may be provided of the same material as the body 110. The liner 130 may be made of aluminum. The liner 130 protects the inner surface of the body 110. An arc discharge may occur in the process chamber 100 while the process gas is excited. Arc discharge damages peripheral devices. The liner 130 protects the inner surface of the body 110 to prevent the inner surface of the body 110 from being damaged by arc discharge. The liner 130 is less expensive than the body 110 and is easy to replace. Therefore, when the liner 130 is damaged by the arc discharge, it can be replaced with a new liner.

몸체(110)의 내부에는 기판 지지부(200)가 위치한다. 기판 지지부(200)는 기판(W)을 지지한다. 기판 지지부(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함한다.The substrate support part 200 is positioned inside the body 110. The substrate support part 200 supports the substrate (W). The substrate support part 200 includes an electrostatic chuck that adsorbs the substrate W by using electrostatic force.

정전 척(200)은 유전판(210), 하부 전극(220), 히터(230), 지지판(240), 절연판(270), 포커스 링(280), 그리고 온도 조절부(290)를 포함한다.The electrostatic chuck 200 includes a dielectric plate 210, a lower electrode 220, a heater 230, a support plate 240, an insulating plate 270, a focus ring 280, and a temperature controller 290.

유전판(210)은 정전 척(200)의 상단부에 위치한다. 유전판(210)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리영역은 유전판(210)의 외측에 위치한다. 유전판(210)에는 제1공급 유로(211)가 형성된다. 제1공급 유로(211)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1공급 유로(211)는 서로 이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.The dielectric plate 210 is located at the upper end of the electrostatic chuck 200. The dielectric plate 210 is provided as a dielectric substance. A substrate W is placed on the upper surface of the dielectric plate 210. The upper surface of the dielectric plate 210 has a smaller radius than the substrate W. [ Therefore, the edge region of the substrate W is located outside the dielectric plate 210. The first supply channel 211 is formed in the dielectric plate 210. The first supply passage 211 is provided from the top surface of the dielectric plate 210 to the bottom surface. A plurality of first supply passages 211 are formed to be spaced apart from each other, and are provided as a passage through which a heat transfer medium is supplied to the bottom surface of the substrate W.

유전판(210)의 내부에는 하부 전극(220)과 히터(230)가 매설된다. 하부 전극(220)은 히터(230)의 상부에 위치한다. 하부 전극(220)은 제1하부 전원(221)과 전기적으로 연결된다. 제1하부 전원(221)은 직류 전원을 포함한다. 하부 전극(220)과 제1하부 전원(221) 사이에는 스위치(222)가 설치된다. 하부 전극(220)은 스위치(222)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1하부 전원(221)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(222)가 온(ON) 되면, 하부 전극(220)에는 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(220)에 인가된 전류에 의해 하부 전극(220)과 기판(W) 사이에는 전기력이 작용하며, 전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착된다.A lower electrode 220 and a heater 230 are buried in the dielectric plate 210. The lower electrode 220 is located on the upper portion of the heater 230. The lower electrode 220 is electrically connected to the first lower power source 221. The first lower power supply 221 includes a DC power source. A switch 222 is provided between the lower electrode 220 and the first lower power source 221. The lower electrode 220 may be electrically connected to the first lower power source 221 by turning on / off the switch 222. [ When the switch 222 is turned ON, a DC current is applied to the lower electrode 220. An electric force is applied between the lower electrode 220 and the substrate W by the current applied to the lower electrode 220 and the substrate W is attracted to the dielectric plate 210 by the electric force.

히터(230)는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터(230)는 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(210)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 히터(230)는 균일한 간격으로 유전판(210)에 매설될 수 있다.The heater 230 is electrically connected to an external power source (not shown). The heater 230 generates heat by resisting a current applied from an external power source. The generated heat is transferred to the substrate W through the dielectric plate 210. The substrate W is maintained at a predetermined temperature by the heat generated in the heater 230. The heater 230 includes a helical coil. The heaters 230 may be embedded in the dielectric plate 210 at regular intervals.

유전판(210)의 하부에는 지지판(240)이 위치한다. 유전판(210)의 저면과 지지판(240)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(240)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(240)의 상면은 중심 영역이 가장자리영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(240)의 상면 중심 영역은 유전판(210)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(210)의 저면과 접착된다. 지지판(240)에는 제1순환 유로(241), 제2순환 유로(242), 그리고 제2공급 유로(243)가 형성된다.The support plate 240 is positioned below the dielectric plate 210. The bottom surface of the dielectric plate 210 and the top surface of the support plate 240 may be bonded by the adhesive 236. The support plate 240 may be provided of aluminum material. The upper surface of the support plate 240 may be stepped so that the center region is positioned higher than the edge region. The top center region of the support plate 240 has an area corresponding to the bottom of the dielectric plate 210 and is bonded to the bottom of the dielectric plate 210. The support plate 240 is provided with a first circulation passage 241, a second circulation passage 242, and a second supply passage 243.

제1순환 유로(241)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1순환 유로(241)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1순환 유로(241)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1순환 유로(241)들은 서로 연통될 수 있다. 제1순환 유로(241)들은 동일한 높이에 형성된다.The first circulation passage 241 is provided as a passage through which the heat transfer medium circulates. The first circulation channel 241 may be formed in a spiral shape in the support plate 240. Alternatively, the first circulation channel 241 may be arranged such that ring-shaped channels having different radii have the same center. Each of the first circulation passages 241 may communicate with each other. The first circulation passages 241 are formed at the same height.

제1순환 유로(241)는 열전달 매체 공급라인(251)을 통해 열전달 매체 저장부(252)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(252)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(251)을 통해 제1순환 유로(241)에 공급되며, 제2공급 유로(243)와 제1공급 유로(211)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라스마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(200)으로 전달되는 매개체 역할을 한다. 플라스마에 함유된 이온 입자들은 정전 척(200)에 형성된 전기력에 끌려 정전 척(200)으로 이동하며, 이동하는 과정에서 기판(W)과 충돌하여 식각 공정을 수행한다. 이온 입자들이 기판(W)에 충돌하는 과정에서 기판(W)에는 열이 발생한다. 기판(W)에서 발생된 열은 기판(W) 저면과 유전판(210)의 상면 사이 공간에 공급된 헬륨 가스를 통해 정전 척(200)으로 전달된다. 이에 의해, 기판(W)은 설정온도로 유지될 수 있다.The first circulation passage 241 is connected to the heat transfer medium storage unit 252 through the heat transfer medium supply line 251. The heat transfer medium storage unit 252 stores the heat transfer medium. The heat transfer medium includes an inert gas. According to an embodiment, the heat transfer medium comprises helium (He) gas. The helium gas is supplied to the first circulation channel 241 through the supply line 251, and is sequentially supplied to the bottom surface of the substrate W through the second supply channel 243 and the first supply channel 211. Helium gas serves as a medium through which heat transferred from the plasma to the substrate W is transferred to the electrostatic chuck 200. The ion particles contained in the plasma are attracted by the electric force formed in the electrostatic chuck 200 to move to the electrostatic chuck 200, and in the process of moving, the ion particles collide with the substrate W to perform an etching process. Heat is generated in the substrate W while the ion particles collide with the substrate W. Heat generated in the substrate W is transferred to the electrostatic chuck 200 through helium gas supplied to the space between the bottom surface of the substrate W and the top surface of the dielectric plate 210. As a result, the substrate W can be maintained at a set temperature.

제2순환 유로(242)는 온도 조절 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2순환 유로(242)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2순환 유로(242)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2순환 유로(242)들은 서로 연통될 수 있다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2순환 유로(242)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)의 하부에 위치될 수 있다.The second circulation passage 242 is provided as a passage through which the temperature control fluid circulates. The second circulation channel 242 may be formed in a spiral shape in the support plate 240. Alternatively, the second circulation channel 242 may be arranged such that ring-shaped channels having different radii have the same center. Each of the second circulation passages 242 may communicate with each other. The second circulation channel 242 may have a larger cross-sectional area than the first circulation channel 241. The second circulation passages 242 are formed at the same height. The second circulation channel 242 may be located below the first circulation channel 241.

제2공급 유로(243)는 제1순환 유로(241)부터 상부로 연장되며, 지지판(240)의 상면으로 제공된다. 제2공급 유로(243)는 제1공급 유로(211)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1순환 유로(241)와 제1공급 유로(211)를 연결한다.The second supply flow passage 243 extends upward from the first circulation flow passage 241 and is provided on the upper surface of the support plate 240. The second supply flow path 243 is provided in a number corresponding to the first supply flow path 211, and connects the first circulation flow path 241 and the first supply flow path 211.

지지판(240)의 하부에는 절연판(270)이 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)에 상응하는 크기로 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)과 챔버(100)의 바닥면 사이에 위치한다. 절연판(270)은 절연 재질로 제공되며, 지지판(240)과 챔버(100)를 전기적으로 절연시킨다.An insulating plate 270 is provided below the support plate 240. The insulating plate 270 is provided in a size corresponding to the support plate 240. The insulating plate 270 is positioned between the support plate 240 and the bottom surface of the chamber 100. The insulating plate 270 is provided with an insulating material and electrically insulates the support plate 240 and the chamber 100.

포커스 링(280)은 정전 척(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(200)은 링 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(280)의 상면은 외측부(280a)가 내측부(280b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 포커스 링(280)의 외측부(280a)는 기판(W) 가장자리영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(280)은 플라스마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라스마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.The focus ring 280 is disposed in an edge region of the electrostatic chuck 200. The focus ring 200 has a ring shape and is disposed along a circumference of the dielectric plate 210. The upper surface of the focus ring 280 may be stepped so that the outer portion 280a is higher than the inner portion 280b. The upper inner side portion 280b of the focus ring 280 is positioned at the same height as the upper surface of the dielectric plate 210. An upper inner portion 280b of the focus ring 280 supports an edge region of the substrate W positioned outside the dielectric plate 210. The outer portion 280a of the focus ring 280 is provided to surround the substrate W edge region. The focus ring 280 extends the electric field forming region so that the substrate W is located at the center of the plasma forming region. As a result, the plasma may be uniformly formed over the entire area of the substrate W so that each area of the substrate W may be uniformly etched.

포커스 링(280)은 공정가스가 여기되는 과정에서, 그리고 플라스마에 함유된 이온 입자들이 정전 척(200)의 전기력에 끌려 정전 척(200)과 충돌하는 과정에서 발생된 열에 의해 온도가 증가한다. 온도 조절부(290)는 포커스 링(280)의 온도가 일정 범위 내에서 유지되도록 포커스 링(280)의 온도를 조절한다. 온도 조절부(290)는 온도 조절 블럭(291), 유체 공급부(292), 센서부(297) 그리고 제어부(298)를 포함한다.The focus ring 280 increases in temperature due to heat generated in the process gas is excited and the ion particles contained in the plasma are attracted by the electric force of the electrostatic chuck 200 and collide with the electrostatic chuck 200. The temperature controller 290 adjusts the temperature of the focus ring 280 to maintain the temperature of the focus ring 280 within a predetermined range. The temperature controller 290 includes a temperature controller 291, a fluid supply 292, a sensor 297, and a controller 298.

온도 조절 블럭(291)은 포커스 링(280)에 상응하는 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 온도 조절 블럭(291)은 포커스 링(280)의 하부에 위치하며, 포커스 링(280)을 지지한다. 온도 조절 블럭(291)의 상면은 포커스 링(280)의 저면과 접촉한다. 온도 조절 블럭(291)은 절연 재질로 제공될 수 있다. 온도 조절 블럭(291)은 세라믹 또는 석영 재질로 제공될 수 있다. 또한, 온도 조절 블럭(291)은 열전도성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 온도 조절 블럭(291)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 온도 조절 블럭(291)의 내부에는 제3순환 유로(291a)가 형성된다. 제3순환 유로(291a)는 온도 조절 유체가 순환하는 통로를 제공한다. 제3순환 유로(291a)는 온도 조절 블럭(291)을 따라 링 형성으로 형성될 수 있다. 온도 조절 유체의 열은 온도 조절 블럭(291)을 통해 포커스 링(280)에 전달되며, 포커스 링(280)의 온도를 조절한다.The temperature control block 291 has a shape corresponding to the focus ring 280 and is disposed along the circumference of the dielectric plate 210. The temperature control block 291 is located below the focus ring 280 and supports the focus ring 280. The top surface of the temperature control block 291 is in contact with the bottom surface of the focus ring 280. The temperature control block 291 may be provided with an insulating material. The temperature control block 291 may be provided of ceramic or quartz material. In addition, the temperature control block 291 may be provided of a material having excellent thermal conductivity. The temperature control block 291 may be provided of aluminum material. The third circulation passage 291a is formed inside the temperature control block 291. The third circulation passage 291a provides a passage through which the temperature control fluid circulates. The third circulation channel 291a may be formed in a ring shape along the temperature control block 291. Heat of the temperature control fluid is transmitted to the focus ring 280 through the temperature control block 291, and adjusts the temperature of the focus ring 280.

유체 공급부(292)는 제2순환 유로(242)와 제3순환 유로(291a)에 온도 조절 유체를 공급한다. 유체 공급부(292)는 유체 저장부(293), 제1유체 공급 라인(294), 제2유체 공급 라인(295), 그리고 유량 조절부(296)를 포함한다. 유체 저장부(293)는 온도 조절 유체를 저장한다. 유체 저장부(293)의 내부에는 냉각기(293a)가 제공될 수 있다. 냉각기(293a)는 온도 조절 유체의 온도를 소정 온도로 냉각시킨다.The fluid supply unit 292 supplies the temperature control fluid to the second circulation channel 242 and the third circulation channel 291a. The fluid supply unit 292 includes a fluid reservoir 293, a first fluid supply line 294, a second fluid supply line 295, and a flow rate controller 296. Fluid reservoir 293 stores a thermostatic fluid. The cooler 293a may be provided inside the fluid reservoir 293. The cooler 293a cools the temperature of the temperature control fluid to a predetermined temperature.

제1유체 공급 라인(294)은 제2순환 유로(242)와 유체 저장부(293)를 연결한다. 제1유체 공급 라인(294)을 통해 제2순환 유로(242)에 온도 조절 유체가 공급된다. 제2순환 유로(242)에 공급된 온도 조절 유체는 제2순환 유로(242)를 따라 순환하며 지지판(240)을 냉각한다. 지지판(240)의 냉각은 유전판(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.The first fluid supply line 294 connects the second circulation channel 242 and the fluid reservoir 293. The temperature control fluid is supplied to the second circulation passage 242 through the first fluid supply line 294. The temperature control fluid supplied to the second circulation channel 242 circulates along the second circulation channel 242 and cools the support plate 240. Cooling of the support plate 240 cools the dielectric plate 210 and the substrate W together to maintain the substrate W at a predetermined temperature.

제2유체 공급 라인(295)은 일단이 제1유체 공급 라인(294)과 연결되고, 타단이 제3순환 유로(291a)와 연결된다. 제1유체 공급 라인(294)을 통해 공급되는 온도 조절 유체는 일부가 제2유체 공급 라인(295)을 통해 제3순환 유로(291a)에 공급된다. 제3순환 유로(291a)에 공급된 온도 조절 유체는 제3순환 유로(291a)를 따라 순환하며 포커스 링(280)의 온도를 조절한다. One end of the second fluid supply line 295 is connected to the first fluid supply line 294, and the other end thereof is connected to the third circulation channel 291a. A portion of the temperature control fluid supplied through the first fluid supply line 294 is supplied to the third circulation channel 291a through the second fluid supply line 295. The temperature control fluid supplied to the third circulation channel 291a circulates along the third circulation channel 291a and adjusts the temperature of the focus ring 280.

제2유체 공급 라인(295)에는 유량 조절부(296)가 설치된다. 유량 조절부(296)는 제3순환 유로(291a)에 공급되는 온도 조절 유체의 유량을 조절한다. 유량 조절부(296)는 밸브(valve)와 오리피스(orifice)를 포함할 수 있다.The flow rate control unit 296 is installed in the second fluid supply line 295. The flow rate controller 296 adjusts the flow rate of the temperature control fluid supplied to the third circulation flow path 291a. The flow rate controller 296 may include a valve and an orifice.

센서부(297)는 포커스 링(280)의 온도를 측정한다. 센서부(297)는 공정 챔버(100)의 내측벽에 설치되어 비접촉 방식으로 포커스 링(280)의 온도를 측정할 수 있다. 센서부(297)는 포커스 링과 동일한 높이에서 공정 챔버(100)의 내측벽에 설치될 수 있다. 이와 달리, 센서부(297)는 포커스 링(280)에 직접 설치되어 포커스 링(280)의 온도를 측정할 수 있다.The sensor unit 297 measures the temperature of the focus ring 280. The sensor unit 297 may be installed on the inner wall of the process chamber 100 to measure the temperature of the focus ring 280 in a non-contact manner. The sensor unit 297 may be installed on the inner wall of the process chamber 100 at the same height as the focus ring. Alternatively, the sensor unit 297 may be directly installed in the focus ring 280 to measure the temperature of the focus ring 280.

센서부(297)에서 측정된 포커스 링(280)의 온도 데이터는 제어부(298)에 수신된다. 제어부(298)는 포커스 링(280)의 온도에 따라 제3순환 유로(291a)에 공급되는 온도 조절 유체의 유량이 변동되도록 유량 조절부(296)를 제어한다. 제어부(298)는 포커스 링(280)의 온도가 특정 범위보다 높은 경우, 제3순환 유로(291a)를 순환하는 유체의 유량이 증가하도록 유량 조절부(296)를 제어한다. 또한, 제어부(298)는 포커스 링(280)의 온도가 특정 범위보다 낮은 경우, 제3순환 유로(291a)를 순환하는 유체의 유량이 감소되도록 유량 조절부(296)를 제어한다.The temperature data of the focus ring 280 measured by the sensor unit 297 is received by the controller 298. The controller 298 controls the flow rate controller 296 so that the flow rate of the temperature control fluid supplied to the third circulation flow path 291a varies according to the temperature of the focus ring 280. When the temperature of the focus ring 280 is higher than a specific range, the controller 298 controls the flow rate controller 296 to increase the flow rate of the fluid circulating in the third circulation flow path 291a. In addition, when the temperature of the focus ring 280 is lower than a specific range, the controller 298 controls the flow rate controller 296 so that the flow rate of the fluid circulating in the third circulation flow path 291a is reduced.

상술한 포커스 링(280)의 온도 조절을 통하여, 기판 처리가 진행되는 동안 포커스 링(280)의 온도는 일정 범위로 유지될 수 있다. 이로 인하여, 포커스 링(280)에 지지되는 기판(W)의 가장자리영역의 온도가 일정하게 유지되어 기판(W) 가장자리영역에 대한 공정 특성이 향상될 수 있다.By adjusting the temperature of the focus ring 280 described above, the temperature of the focus ring 280 may be maintained within a predetermined range while substrate processing is performed. As a result, the temperature of the edge region of the substrate W supported by the focus ring 280 is kept constant so that the process characteristics of the edge region of the substrate W may be improved.

가스 공급부(300)는 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급부(300)는 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 밀폐 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 밀폐 커버(120)의 하부에 위치하며, 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.The gas supply unit 300 supplies a process gas into the process chamber 100. The gas supply unit 300 includes a gas supply nozzle 310, a gas supply line 320, and a gas storage unit 330. The gas supply nozzle 310 is installed at the center of the sealing cover 120. A jetting port is formed on the bottom surface of the gas supply nozzle 310. The injection hole is located below the airtight cover 120 and supplies a process gas into the process chamber 100. The gas supply line 320 connects the gas supply nozzle 310 and the gas storage unit 330. The gas supply line 320 supplies the process gas stored in the gas storage unit 330 to the gas supply nozzle 310. A valve 321 is installed in the gas supply line 320. The valve 321 opens and closes the gas supply line 320 and regulates the flow rate of the process gas supplied through the gas supply line 320.

플라스마 생성부(400)는 공정 챔버(100) 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정 챔버(100) 내부에 공급된 공정 가스를 여기시킨다. 플라스마 생성부(400)는 하우징(410), 상부 전원(420), 그리고 안테나 유닛(430)을 포함한다The plasma generation unit 400 applies high frequency power to the process chamber 100 to excite the process gas supplied to the process chamber 100. The plasma generator 400 includes a housing 410, an upper power source 420, and an antenna unit 430.

하우징(410)은 저면이 개방되며, 내부에 공간이 형성된다. 하우징(410)은 밀폐 커버(120)의 상부에 위치하며, 밀폐 커버(120)의 상면에 놓인다. 하우징(410)의 내부는 안테나(430)가 위치하는 공간으로 제공된다. 상부 전원(420)은 고주파 전류를 발생시킨다. 발생된 고저파 전류는 안테나(430)에 인가된다. 안테나(430)는 공정 챔버(100) 내부에 고주파 전력을 인가한다. 안테나(430)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 코일들이 동일한 중심에 위치되도록 배치될 수 있다. 안테나(430)에서 인가된 고주파 전력은 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 공정 가스를 여기시킨다. 여기된 공정 가스는 기판(W)으로 제공되어 기판(W)을 처리한다. 여기된 공정 가스는 식각 공정을 수행할 수 있다.
The housing 410 has an open bottom, and a space is formed therein. The housing 410 is positioned above the sealing cover 120 and lies on the top surface of the sealing cover 120. The interior of the housing 410 is provided as a space where the antenna 430 is located. The upper power source 420 generates a high frequency current. The generated high frequency current is applied to the antenna 430. The antenna 430 applies high frequency power inside the process chamber 100. The antenna 430 may be arranged such that ring-shaped coils having different radii are located at the same center. The high frequency power applied from the antenna 430 excites the process gas staying inside the process chamber 100. The excited process gas is provided to the substrate W to treat the substrate W. The excited process gas may perform an etching process.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 도 1의 실시예와 달리, 제3순환 유로(281)는 포커스 링(280) 내부에 형성된다. 제3순환 유로(281)는 포커스 링(280)의 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 제3순환 유로(281)를 통해 온도 조절 유체가 순환하며 포커스 링(280)의 온도를 조절한다. 제2유체 공급 라인(295)은 제3순환 유로(281)와 연결되며, 제3순환 유로(281)에 온도 조절 유체를 공급한다.
Referring to FIG. 2, unlike the embodiment of FIG. 1, the third circulation channel 281 is formed inside the focus ring 280. The third circulation channel 281 may be formed in a ring shape along the circumference of the focus ring 280. The temperature control fluid circulates through the third circulation channel 281 and adjusts the temperature of the focus ring 280. The second fluid supply line 295 is connected to the third circulation channel 281 and supplies a temperature control fluid to the third circulation channel 281.

상술한 실시예에서는 온도 조절 유체를 공급하여 포커스 링의 온도를 조절하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 열전 소자 적용 연 전달 방식으로 포커스 링의 온도를 조절할 수 있다.In the above-described embodiment, the temperature of the focus ring is controlled by supplying a temperature control fluid. Alternatively, the temperature of the focus ring may be controlled by a thermoelectric device-based transmission method.

상기 실시예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정등에도 적용될 수 있다.
In the above embodiment, the etching process is performed by using plasma, but the substrate processing process is not limited thereto, and may be applied to various substrate processing processes using plasma, for example, a deposition process, an ashing process, and a cleaning process.

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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 공정 챔버 200: 정전 척
280: 포커스 링 290: 온도 조절부
291: 온도 조절 블럭 292: 유체 공급부
297: 센서부 298: 제어부
300: 가스 공급부 400: 플라스마 생성부100: process chamber 200: electrostatic chuck
280: focus ring 290: temperature control
291: temperature control block 292: fluid supply
297: sensor unit 298: control unit
300: gas supply unit 400: plasma generation unit

Claims (2)

기판이 놓이는 유전판;
상기 유전판의 내부에 제공되며, 외부에서 인가된 전류에 의해 정전기력을 발생시켜 상기 기판을 상기 유전판에 흡착하는 전극;
상기 유전판의 하부에서 상기 유전판을 지지하는 지지판;
상기 유전판의 둘레를 따라 배치되며, 상기 기판의 가장자리영역을 지지하는 포커스 링; 및
상기 포커스 링의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함하는 정전 척.A dielectric plate on which the substrate is placed;
An electrode provided inside the dielectric plate and generating an electrostatic force by current applied from the outside to adsorb the substrate to the dielectric plate;
A support plate supporting the dielectric plate below the dielectric plate;
A focus ring disposed along a circumference of the dielectric plate and supporting an edge region of the substrate; And
Electrostatic chuck including a temperature control unit for adjusting the temperature of the focus ring. 제 1 항에 있어서,
상기 온도 조절부는
상기 포커스 링과 접촉되며, 내부에 온도 조절 유체가 순환하는 순환 유로가 형성된 온도 조절 블럭; 및
상기 포커스 링의 순환 유로에 온도 조절 유체를 공급하는 유체 공급부를 포함하는 정전 척. The method of claim 1,
The temperature control unit
A temperature control block in contact with the focus ring and having a circulation passage through which a temperature control fluid circulates; And
Electrostatic chuck including a fluid supply for supplying a temperature control fluid to the circulation passage of the focus ring.
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