JP2023183380A - チャンバ絶縁部品及びそれを含む基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高いエッチング率を有するエッチング工程を実現し、さらに、基板上のエッチングの均一度を改善できるチャンバ絶縁部品及びそれを含む基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１０は、基板Ｗをプラズマ処理するための処理空間１０１を有する工程チャンバ１００と、工程チャンバ内で基板を支持する基板支持台２００と、基板支持台と工程チャンバを電気的に絶縁させるために、基板支持台の下部に配置される絶縁プレート２７０と、を備える。絶縁プレートは、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、母材ボディー部内に分布し、第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、チャンバ絶縁部品及びそれを含む基板処理装置に関する。
半導体素子、ディスプレイ素子などの電子装置を製造するために、基板上の物質膜に対して高いエッチング率を有するエッチング工程を実現することが重要である。乾式エッチング工程を行う基板処理装置でプラズマを生成するために印加するＲＦパワーが損失する場合、エッチング率が低下するという問題がある。
関連する先行技術としては、大韓民国公開特許公報第１０－２００７－００６２１０２Ａ号がある。
本発明は、前述した問題点を解決するためのもので、高いエッチング率を有するエッチング工程を実現し、さらに、基板上のエッチングの均一度を改善することができるチャンバ絶縁部品及びそれを含む基板処理装置を提供することを目的とする。
しかし、このような課題は例示的なもので、これによって本発明の範囲が限定されるものではない。
本発明の一態様に係るチャンバ絶縁部品は、基板をプラズマ処理するためのチャンバ内に前記基板を支持する基板支持台と前記チャンバを電気的に絶縁させるために、前記基板支持台の下部に配置されるチャンバ絶縁部品であって、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と；前記プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために前記基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、前記母材ボディー部内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部と；を含む。
前記チャンバ絶縁部品において、前記誘電定数調節部は気孔を含むことができる。
前記チャンバ絶縁部品は、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が２％～２０％であってもよい。
前記チャンバ絶縁部品において、前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
前記チャンバ絶縁部品において、前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子からなってもよい。
本発明の他の態様に係る基板処理装置は、基板をプラズマ処理するための処理空間を有するチャンバと；前記チャンバ内で前記基板を支持する基板支持台と；前記基板支持台と前記チャンバを電気的に絶縁させるために、前記基板支持台の下部に配置される絶縁プレートと；を備え、前記絶縁プレートは、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と；前記プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために前記基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、前記母材ボディー部内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部と；を含む。
前記基板処理装置において、前記基板支持台は、前記基板が載置される誘電体プレート、及び前記誘電体プレートの下部に配置された電極プレートで構成され、前記絶縁プレートは、前記電極プレートに印加する前記ＲＦバイアスパワーの損失を防止するために、前記電極プレートの底面に接して配置されてもよい。
前記基板処理装置において、前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
前記基板処理装置において、前記第２誘電定数を有する誘電定数調節部は気孔を含むことができる。
前記基板処理装置の前記絶縁プレートにおいて、前記基板の中央部に対応する中央領域での気孔度と、前記基板のエッジ部に対応するエッジ領域での気孔度とが互いに異なってもよい。
前記基板処理装置の前記絶縁プレートにおいて、前記中央領域での気孔度は、前記エッジ領域での気孔度よりも相対的に低くてもよい。
前記基板処理装置の前記絶縁プレートにおいて、前記中央領域での気孔度は、前記エッジ領域での気孔度よりも相対的に高くてもよい。
前記基板処理装置の前記絶縁プレートは、気孔度が互いに異なる積層構造を有し、前記絶縁プレートの上層部及び下層部での気孔度と、前記上層部と下層部との間に介在する中層部での気孔度とが互いに異なってもよい。
前記基板処理装置において、前記上層部及び下層部での気孔度は、前記中層部の気孔度よりも相対的に低くてもよい。
前記基板処理装置において、前記上層部及び下層部での気孔度は、前記中層部の気孔度よりも相対的に高くてもよい。
前記基板処理装置において、前記第２誘電定数を有する誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子からなってもよい。
前記基板処理装置において、前記第２誘電定数を有する粒子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
前記基板処理装置の前記絶縁プレートは、前記基板の中央部に対応する中央領域と、前記基板のエッジ部に対応するエッジ領域とを含み、前記中央領域と前記エッジ領域での前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度は互いに異なってもよい。
前記基板処理装置の前記絶縁プレートは、前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度が互いに異なる積層構造を有し、前記絶縁プレートの上層部及び下層部での前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度と、前記上層部と下層部との間に介在する中層部での前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度とは互いに異なってもよい。
本発明の更に他の態様に係る基板処理装置は、基板をプラズマ処理するための処理空間を有するチャンバと；前記チャンバ内で前記基板を支持する基板支持台と；前記基板支持台と前記チャンバを電気的に絶縁させるために、前記基板支持台の下部に配置される絶縁プレートと；を備え、前記絶縁プレートは、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、前記プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために前記基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、前記母材ボディー部内に分布する気孔とを含み、前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含み、前記絶縁プレートは、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が２％～２０％であってもよい。
前記のようになされた本発明の一実施例によれば、高いエッチング率を有するエッチング工程を実現し、さらに、基板上のエッチングの均一度を改善できるチャンバ絶縁部品及びそれを含む基板処理装置を提供することができる。もちろん、このような効果によって本発明の範囲が限定されるものではない。
本発明の効果が上述した効果に限定されるものではなく、言及していない効果は、本明細書及び添付の図面から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
本発明の実施例に係る基板処理装置を図解する図である。 本発明の一実施例に係る基板処理装置を構成する絶縁プレートを図解する斜視図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施例に係る基板処理装置を構成する絶縁プレートを図解する斜視図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の実施例に係る基板処理装置において絶縁プレートのリアクタンスによるエッチング率を示すグラフである。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい様々な実施例を詳細に説明する。
本発明の実施例は、当該技術分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は様々な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。また、図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたものである。
以下、本発明の実施例は、本発明の理想的な実施例を概略的に示す図面を参照して説明する。図面において、例えば、製造技術及び／又は公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）によって、図示された形状の変形が予想され得る。したがって、本発明の思想の実施例は、本明細書に図示された領域の特定の形状に制限されたものと解釈されてはならず、例えば、製造上招かれる形状の変化を含まなければならない。
図１は、本発明の一実施例に係る基板処理装置１０を示す例示的な図である。図示の実施形態に係る基板処理装置１０は、プラズマ処理装置（誘導結合型プラズマ処理装置）である。基板処理装置１０は、プラズマを用いて基板Ｗを処理する。
基板の一例として半導体ウエハが提供される。また、本発明に係る基板処理装置によって処理される基板は、ウエハに限定されず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の大型基板、ＥＬ素子または太陽電池用の基板であってもよい。一方、基板処理装置１０は、基板Ｗに対してエッチング工程を行うことができる。以下では、一実施例としてエッチング工程を中心に説明するが、蒸着工程を行う基板処理装置にも適用可能である。
基板処理装置１０は、工程チャンバ１００、基板支持台２００、プラズマユニット３００及び絶縁プレート２７０を含むことができ、さらに、ガス供給ユニット４００、バッフルユニット５００をさらに含むことができる。
工程チャンバ１００は、内部に基板処理工程が行われる処理空間１０１を提供する。処理空間１０１は、大気圧よりも低い圧力の工程圧に維持され得、密閉された空間として提供され得る。工程チャンバ１００は金属材質で提供され得る。一例として、工程チャンバ１００は、アルミニウム材質で提供されてもよい。工程チャンバ１００の表面は陽極酸化処理され得る。工程チャンバ１００は電気的に接地され得る。工程チャンバ１００の底面には排気孔１０２が形成され得る。排気孔１０２は排気ライン１５１と連結され得る。工程過程で発生した反応副産物、及びチャンバの内部空間に留まるガスは、排気ライン１５１を介して外部に排出され得る。排気過程によって、工程チャンバ１００の内部は所定の圧力に減圧され得る。
一例によれば、工程チャンバ１００の内部にはライナー１３０が提供され得る。ライナー１３０は、上面及び下面が開放された円筒形状を有することができる。ライナー１３０は、チャンバ１００の内側面と接触するように提供され得る。ライナー１３０は、チャンバ１００の内側壁を保護して、チャンバ１００の内側壁がアーク放電で損傷することを防止することができる。また、基板処理工程中に発生した不純物がチャンバ１００の内側壁に蒸着されることを防止することができる。ライナー１３０は、工程チャンバ１００の内部の処理空間に露出されて第１洗浄ガスと反応することができ、イットリア（Ｙ２Ｏ３）材質を含むことができる。
工程チャンバ１００の上部にはウィンドウ１４０が提供される。ウィンドウ１４０は板状で提供される。ウィンドウ１４０は、工程チャンバ１００の開放された上面を覆って処理空間１０１を密閉させる。ウィンドウ１４０は誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）を含むことができる。
工程チャンバ１００の内部には基板支持台２００が提供される。一実施例において、基板支持台２００は、チャンバ１００の内部でチャンバ１００の底面から上部に所定距離離隔して位置することができる。基板支持台２００は基板Ｗを支持することができる。基板支持台２００は、静電気力を用いて基板Ｗを吸着する静電電極２２３を備える静電チャック（ＥＳＣ）を含むことができる。これとは異なって、基板支持台２００は、機械的クランピングのような様々な方式で基板Ｗを支持してもよい。以下では、静電チャック（ＥＳＣ）を含む基板支持台２００を一例として説明する。
基板支持台２００は、誘電体プレート２２０及び電極プレート２３０を含むことができる。
誘電体プレート２２０及び電極プレート２３０は静電チャック（ＥＳＣ）をなすことができる。誘電体プレート２２０は基板Ｗを支持することができる。誘電体プレート２２０は、フォーカスリング２４０によってその周りが取り囲まれ得る。誘電体プレート２２０は、電極プレート２３０の上端に位置することができる。誘電体プレート２２０は、円板形状の誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）として提供され得る。誘電体プレート２２０の上面には基板Ｗが載置され得る。誘電体プレート２２０の上面は、基板Ｗよりも小さい半径を有することができる。そのため、基板Ｗの縁領域は、誘電体プレート２２０の外側に位置することができる。基板Ｗの縁はフォーカスリング２４０の上面に載置され得る。
誘電体プレート２２０は、内部に静電電極２２３、ヒーター２２５、及び第１供給流路２２１を含むことができる。第１供給流路２２１は、誘電体プレート２２０の上面から底面を貫通して形成され得る。第１供給流路２２１は、互いに離隔して複数個形成され、基板Ｗの底面に熱伝達媒体が供給される通路として提供され得る。
静電電極２２３は、第１電源２２３ａと電気的に接続され得る。第１電源２２３ａは直流電源を含むことができる。静電電極２２３と第１電源２２３ａとの間にはスイッチ２２３ｂが設置され得る。静電電極２２３は、スイッチ２２３ｂのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）動作によって、第１電源２２３ａと電気的に接続されるか、または接続が解除され得る。スイッチ２２３ｂがオン（ＯＮ）されると、静電電極２２３には直流電流が印加され得る。静電電極２２３に印加された電流によって静電電極２２３と基板Ｗとの間には静電気力が作用し、静電気力によって基板Ｗは誘電体プレート２２０に吸着され得る。
ヒーター２２５は、静電電極２２３の下部に位置することができる。ヒーター２２５は、第２電源２２５ａと電気的に接続され得る。ヒーター２２５は、第２電源２２５ａから印加された電流に抵抗することによって熱を発生させることができる。発生した熱は、誘電体プレート２２０を介して基板Ｗに伝達され得る。ヒーター２２５で発生した熱によって、基板Ｗは所定の温度に維持され得る。ヒーター２２５は螺旋状のコイルを含むことができる。
電極プレート２３０は、誘電体プレート２２０の下部に位置することができる。誘電体プレート２２０の底面と電極プレート２３０の上面は、接着剤２３６によって接着され得る。電極プレート２３０は、金属であるアルミニウム材質で提供され得る。電極プレート２３０の上面は、中心領域が縁領域よりも高く位置するように段差が形成され得る。電極プレート２３０の上面の中心領域は、誘電体プレート２２０の底面に相応する面積を有し、誘電体プレート２２０の底面と接着され得る。電極プレート２３０は、内部に第１循環流路２３１、第２循環流路２３２、及び第２供給流路２３３が形成され得る。
第１循環流路２３１は、熱伝達媒体が循環する通路として提供され得る。第１循環流路２３１は、電極プレート２３０の内部に螺旋状に形成されてもよい。または、第１循環流路２３１は、互いに異なる半径を有するリング状の流路が同じ中心を有するように配置されてもよい。それぞれの第１循環流路２３１は互いに連通することができる。第１循環流路２３１は、同じ高さに形成され得る。
第２循環流路２３２は、冷媒が循環する通路として提供され得る。第２循環流路２３２は、電極プレート２３０の内部に螺旋状に形成されてもよい。または、第２循環流路２３２は、互いに異なる半径を有するリング状の流路が同じ中心を有するように配置されてもよい。それぞれの第２循環流路２３２は互いに連通することができる。第２循環流路２３２は、第１循環流路２３１よりも大きい断面積を有することができる。第２循環流路２３２は、同じ高さに形成され得る。第２循環流路２３２は、第１循環流路２３１の下部に形成され得る。
第２供給流路２３３は、第１循環流路２３１から上部に延長され、電極プレート２３０の上面に提供され得る。第２供給流路２３３は、第１供給流路２２１に対応する個数で提供され、第１循環流路２３１と第１供給流路２２１とを連結することができる。
第１循環流路２３１は、熱伝達媒体供給ライン２３１ｂを介して熱伝達媒体貯蔵部２３１ａと連結され得る。熱伝達媒体貯蔵部２３１ａには熱伝達媒体が貯蔵され得る。熱伝達媒体は不活性ガスを含むことができる。実施例によれば、熱伝達媒体はヘリウム（Ｈｅ）ガスを含むことができる。ヘリウムガスは、供給ライン２３１ｂを介して第１循環流路２３１に供給され、第２供給流路２３３と第１供給流路２２１を順次に経て基板Ｗの底面に供給され得る。ヘリウムガスは、プラズマから基板Ｗに伝達された熱が誘電体プレート２２０に伝達される媒介体の役割を果たすことができる。
第２循環流路２３２は、冷媒供給ライン２３２ｃを介して冷媒貯蔵部２３２ａと連結され得る。冷媒貯蔵部２３２ａには冷媒が貯蔵され得る。冷媒貯蔵部２３２ａ内には冷却器２３２ｂが提供され得る。冷却器２３２ｂは、冷媒を所定の温度に冷却させることができる。これとは異なって、冷却器２３２ｂは、冷媒供給ライン２３２ｃ上に設置されてもよい。冷媒供給ライン２３２ｃを介して第２循環流路２３２に供給された冷媒は、第２循環流路２３２に沿って循環しながら電極プレート２３０を冷却させることができる。電極プレート２３０は、冷却されながら、誘電体プレート２２０と基板Ｗを共に冷却させて、基板Ｗを所定の温度に維持させることができる。
電極プレート２３０は金属板を含むことができる。一例によれば、電極プレート２３０全体が金属板として提供されてもよい。電極プレート２３０は、第３電源２３５ａと電気的に接続され得る。第３電源２３５ａは、高周波電力を発生させる高周波電源として提供され得る。高周波電源はＲＦ電源を含むことができる。電極プレート２３０は、第３電源２３５ａから高周波電力が印加され得る。例えば、電極プレート２３０は、第３電源２３５ａからＲＦパワーが印加され得る。前記ＲＦパワーは、プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために電極プレート２３０に印加するＲＦバイアスパワー（ＲＦ ｂｉａｓ ｐｏｗｅｒ）であり得る。基板処理装置がエッチング装置である場合、プラズマ中のイオンエネルギーを調節することによって、エッチング率を制御することができる。
さらに、場合によっては、前記ＲＦバイアスパワーは、前記プラズマの生成又は維持に一定部分寄与することもできる。これにより、電極プレート２３０は電極として機能することができる。
フォーカスリング２４０は、誘電体プレート２２０の縁領域に配置され得る。フォーカスリング２４０は、リング形状を有し、誘電体プレート２２０の周りに沿って配置され得る。フォーカスリング２４０の上面は、外側部２４０ａが内側部２４０ｂよりも高くなるように段差を有することができる。フォーカスリング２４０の上面の内側部２４０ｂは、誘電体プレート２２０の上面と同じ高さに位置することができる。フォーカスリング２４０の上面の内側部２４０ｂは、誘電体プレート２２０の外側に位置した基板Ｗの縁領域を支持することができる。フォーカスリング２４０の外側部２４０ａは、基板Ｗの縁領域を取り囲むように提供され得る。フォーカスリング２４０は、基板Ｗの全領域においてプラズマの密度が均一に分布するように電磁場を制御することができる。これによって、基板Ｗの全領域にわたってプラズマが均一に形成されることで、基板Ｗの各領域が均一にエッチングされ得る。
プラズマユニット３００は、チャンバ１００内の工程ガスをプラズマ状態に励起させることができる。前記プラズマユニット３００は、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）タイプのプラズマソースを用いることができる。ＩＣＰタイプのプラズマソースが用いられる場合、チャンバ１００の上部に提供されるアンテナ３３０、及びチャンバ１００に提供される下部電極として電極プレート２３０が含まれ得る。アンテナ３３０及び電極プレート２３０は、処理空間１０１を挟んで互いに平行に上下に配置され得る。
第３電源２３５ａによってＲＦ信号が印加される電極プレート２３０だけでなく、アンテナ３３０もＲＦ電源３１０によってＲＦ信号が印加されることで、プラズマを生成するためのエネルギーの供給を受けることができる。両電極間の空間には電場が形成され、この空間に供給される工程ガスはプラズマ状態に励起され得る。このプラズマを用いて基板処理工程が行われる。アンテナ３３０及び電極プレート２３０に印加されるＲＦ信号は、制御器（図示せず）によって制御され得る。本発明の実施例によれば、アンテナ３３０上には導波管３２０が配置され得、前記導波管３２０は、ＲＦ電源３１０から提供されたＲＦ信号を前記アンテナ３３０に伝達する。導波管３２０は、導波管の内部に引き込み可能な伝導体を有することができる。
一方、本発明の技術的思想は、実施例として示した誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用することができる。その他のプラズマ処理装置としては、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｐｌａｓｍａ）装置などがある。例えば、本発明に係る基板処理装置が容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置である場合、プラズマを生成するために、ＲＦ電源３１０でのＲＦ信号はアンテナ３３０に印加されるものではなく、チャンバ内のシャワーヘッドに印加され得る。しかし、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置だけでなく、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置でも、チャンバ内に生成されたプラズマ中のイオンエネルギーを調節するために、共通して基板支持台２００にＲＦバイアスパワーが印加され得る。
ガス供給ユニット４００は、チャンバ１００の内部に工程ガスを供給することができる。ガス供給ユニット４００は、ガス供給ノズル４１０、ガス供給ライン４２０、及びガス貯蔵部４３０を含むことができる。ガス供給ノズル４１０は、チャンバ１００の上面であるウィンドウ１４０の中央部に設置され得る。ガス供給ノズル４１０の底面には噴射口が形成され得る。噴射口は、チャンバ１００の内部に工程ガスを供給することができる。ガス供給ライン４２０は、ガス供給ノズル４１０とガス貯蔵部４３０を連結することができる。ガス供給ライン４２０は、ガス貯蔵部４３０に貯蔵された工程ガスをガス供給ノズル４１０に供給することができる。ガス供給ライン４２０には弁４２１が設置され得る。弁４２１は、ガス供給ライン４２０を開閉し、ガス供給ライン４２０を介して供給される工程ガスの流量を調節することができる。
ガス供給ユニット４００が供給する工程ガスは、ＣＦ４（メタン）、Ｈ２（水素）、ＨＢｒ（臭化水素）、ＮＦ３（三フッ化窒素）、ＣＨ２Ｆ２（ジフルオロメタン）、Ｏ２（酸素）、Ｆ２（フッ素）及びＨＦ（フッ化水素）のいずれか１つ以上またはこれらの組み合わせであってもよい。一方、提示された工程ガスは、一実施例に過ぎず、必要に応じて異なって選択されてもよい。本発明の一実施例に係る工程ガスは、プラズマ状態に励起されて基板をエッチングする。
バッフルユニット５００は、チャンバ１００の内側壁と基板支持台２００との間に位置することができる。バッフル５１０は、リング状に提供され得る。バッフル５１０には複数の貫通孔が形成され得る。工程チャンバ１００内に提供された工程ガスは、バッフル５１０の貫通孔を通過して排気孔１０２に排気され得る。バッフル５１０の形状及び貫通孔の形状によって工程ガスの流れが制御され得る。
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例に係る基板処理装置１０は、基板支持台２００の下部に配置される絶縁プレート２７０を含む。絶縁プレート２７０は、上述した基板支持台２００と区別される構成である。絶縁プレート２７０は、基板支持台２００を構成する電極プレート２３０と、例えば、ボルト締結によって結合されてもよい。絶縁プレート２７０は、基板支持台２００とチャンバ１００を電気的に絶縁させるために基板支持台２００の下部に配置されるチャンバ絶縁部品である。絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、前記母材ボディー部内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含む、チャンバ絶縁部品として理解することができる。
前記第１誘電定数を有する物質は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。但し、このような物質の列挙は例示的であり、本発明において前記母材ボディー部は、絶縁体を形成するそれ以外の他の物質を含むことができる。
一般に、誘電率は、誘電体が電荷を誘導できる割合として理解することができる。誘電体は、外部電場によって偏極が発生し得、このような偏極の程度は、同じ電場であるとしても物質ごとに異なる。このような現象を表現するための物質定数が誘電率であり、誘電率が大きいほど、誘電体は大きな偏極を形成する。誘電率（ε）は、真空状態での誘電率（ε０）と比誘電率（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）である誘電定数（εｒ）との積で示すことができる。
上述した構成を有する絶縁プレート２７０を導入することによって、ＲＦバイアスパワーの損失を防止することができる。例えば、絶縁プレート２７０は、不導体であるので、第３電源２３５ａによって電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される現象を減少させることができる。
絶縁プレート２７０は、電極プレート２３０に印加されるＲＦ電流に対するリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ）成分として寄与することができる。リアクタンス（Ｘ）は、誘導性リアクタンス（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｒｅａｃｔａｎｃｅ、ωＬ）成分と容量性リアクタンス（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｒｅａｃｔａｎｃｅ、１／（ωＣ））成分で構成される。すなわち、Ｘ＝ωＬ－１／（ωＣ）の関係式が成立する。
仮に、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）が高くなるほど、誘電定数（εｒ）と比例するキャパシタンス（Ｃ）は高くなり、したがって、ＲＦ電流に対してリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ、Ｘ）成分が低くなることで、ＲＦバイアスパワーが損失される程度が高くなり、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の改善に限界がある。
本発明では、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、前記母材ボディー部内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含む絶縁プレート２７０を導入することによって、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）が減少し、誘電定数（εｒ）と比例するキャパシタンス（Ｃ）も減少して、ＲＦ電流に対するリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ、Ｘ）成分が高くなることで、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少するようになり、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）を改善できることを確認した（図１６参照）。
図１６では、乾式エッチングのための基板処理装置１０において、絶縁プレート２７０のリアクタンス（Ｒｅａｃｔａｎｃｅ、Ｘ）が増加するに伴い、乾式エッチング率（Ｅ／Ｒ）が線形的に増加することを実験的に確認した。
一方、ベースプレート２５０は、基板支持台２００の下端部に位置することができる。ベースプレート２５０の内部には空間２５５が形成され得る。図示していないが、一実施例によれば、ベースプレート２５０は下部が開放されてもよい。また、図示していないが、一実施例によれば、ベースプレート２５０は上部が開放されてもよい。ベースプレート２５０が形成する空間２５５は、空間２５５の外部と気流が通じることができる。ベースプレート２５０の外部半径は、電極プレート２３０の外部半径と同じ長さで提供され得る。ベースプレート２５０の内部空間２５５には、搬送される基板Ｗを外部の搬送部材から誘電体プレート２２０に移動させるリフトピンモジュール（図示せず）などが位置することができる。ベースプレート２５０は金属材質で提供され得る。ベースプレート２５０の内部空間２５５は、空気が提供され得る。空気は、絶縁体よりも誘電率が低いので、基板支持台２００の内部の電磁場を減少させる役割を果たすことができる。
上述した絶縁プレート２７０は、誘電体プレート２２０とベースプレート２５０との間に位置することができる。絶縁プレート２７０は、ベースプレート２５０の上面を覆うことができる。絶縁プレート２７０は、電極プレート２３０に相応する断面積で提供され得る。絶縁プレート２７０は、電極プレート２３０とベースプレート２５０の電気的距離を増加させる役割を果たすことができる。
以下では、上述した技術的思想を実現できるチャンバ絶縁部品として絶縁プレート２７０の様々な実施例を説明する。
図２は、本発明の一実施例に係る基板処理装置を構成する絶縁プレートを図解する斜視図であり、図３乃至図８は、本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
図１、図２及び図３を参照すると、本発明の第１実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔２８０を含む。
母材ボディー部２７５を構成する前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
絶縁プレート２７０において、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）は、例えば、２％～２０％であってもよい。気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）は、気孔２８０に該当する体積が絶縁プレート２７０全体の体積で占める割合として理解することができる。
絶縁プレート２７０の気孔度が２％未満である場合、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）が高くなり、誘電定数（εｒ）と比例するキャパシタンス（Ｃ）も高くなり、ＲＦ電流に対してリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ、Ｘ）成分が低くなることで、ＲＦバイアスパワーが損失される程度が高くなり、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の改善に限界がある。
一方、絶縁プレート２７０の気孔度が２０％を超える場合、多孔性構造体である絶縁プレート２７０の機械的強度が低下してしまい、寿命が短縮される問題点が生じることがある。
但し、上述した気孔度の範囲は例示的なものであり、物質、形状及び用途によって、前記気孔度はこれに限定されなくてもよい。
図１、図２及び図４を参照すると、本発明の第２実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔２８０を含む。
絶縁プレート２７０は、気孔度が互いに異なる積層構造を有し、絶縁プレート２７０の上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃでの気孔度と、上層部２７５ａと下層部２７５ｃとの間に介在する中層部２７５ｂでの気孔度とが互いに異なり得る。例えば、中層部２７５ｂでの気孔度は、上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃでの気孔度よりも相対的に高くてもよい。この場合、上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃは気孔度が相対的に低いので、絶縁プレート２７０の機械的強度の確保に寄与することができ、中層部２７５ｂは気孔度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少に寄与し、したがって、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少して、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の改善に寄与することができる。
一方、本発明の変形された第２実施例に係る絶縁プレート２７０は、中層部２７５ｂでの気孔度が、上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃでの気孔度よりも相対的に低くてもよい。この場合、中層部２７５ｂは気孔度が相対的に低いので、絶縁プレート２７０の機械的強度の確保に寄与することができ、上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃは気孔度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少に寄与し、したがって、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少して、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の改善に寄与することができる。
図１、図２及び図５を参照すると、本発明の第３実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔を含む。
第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５は絶縁プレート２７０の外郭部を形成し、絶縁プレート２７０の中心部には、連通した中空部２８０－２が提供される。例えば、絶縁プレート２７０の中心部では、気孔が離隔して散布されずに互いに連結されて一つの中空部２８０－２が提供され得る。さらに、選択的に、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５内にも、散布された気孔２８０－１が形成されてもよい。
第１誘電定数を有するセラミック物質からなる絶縁プレート２７０の外郭部は、絶縁プレート２７０の機械的強度の確保に寄与することができ、気孔が散布されずに互いに連通して提供された一つの中空部２８０－２を備える絶縁プレート２７０の中心部は、気孔度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少に寄与し、したがって、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少して、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の改善に寄与することができる。
図１、図２及び図６を参照すると、本発明の第４実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子２９０からなる。
母材ボディー部２７５を構成する前記第１誘電定数を有する物質と、母材ボディー部２７５内に分散された粒子２９０を構成する第２誘電定数を有する物質とは互いに異なる材質からなり、それぞれ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
本発明の第４実施例に係る絶縁プレート２７０を導入することによって、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）が減少し、誘電定数（εｒ）と比例するキャパシタンス（Ｃ）も減少して、ＲＦ電流に対するリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ、Ｘ）成分が高くなることで、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少するようになり、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）を改善できることを確認した。
一方、本発明の第４実施例に係る絶縁プレート２７０は、図３を参照して説明した第１実施例に係る絶縁プレート２７０とは異なって、気孔２８０の領域が、第２誘電定数を有する粒子２９０で代替されるので、絶縁プレート２７０の機械的強度の確保の面でさらに有利である。
図１、図２及び図７を参照すると、本発明の第５実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子２９０からなる。
母材ボディー部２７５を構成する前記第１誘電定数を有する物質と、母材ボディー部２７５内に分散された粒子２９０を構成する第２誘電定数を有する物質とは互いに異なる材質からなり、それぞれ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
絶縁プレート２７０は、第２誘電定数を有する粒子２９０の分布密度が互いに異なる積層構造を有し、絶縁プレート２７０の上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃでの第２誘電定数を有する粒子２９０の分布密度と、上層部２７５ａと下層部２７５ｃとの間に介在する中層部２７５ｂでの第２誘電定数を有する粒子２９０の分布密度とは互いに異なり得る。例えば、中層部２７５ｂでの前記分布密度は、上層部２７５ａ及び下層部２７５ｃでの前記分布密度よりも相対的に高くてもよい。この場合、中層部２７５ｂは、前記分布密度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少に寄与し、したがって、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少して、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈｒａｔｅ）の改善に寄与することができる。
図１、図２及び図８を参照すると、本発明の第６実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子２９０－１からなる。
母材ボディー部２７５を構成する前記第１誘電定数を有する物質と、母材ボディー部２７５内に分散された粒子２９０－１を構成する第２誘電定数を有する物質とは互いに異なる材質からなり、それぞれ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
第１誘電定数を有するセラミック物質からなる絶縁プレート２７０の外郭部は、絶縁プレート２７０の機械的強度の確保に寄与することができ、気孔が散布されずに互いに連通して提供された一つの中空部２９０－２を備える絶縁プレート２７０の中心部は、気孔度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少に寄与し、したがって、電極プレート２３０に印加されるＲＦバイアスパワーが損失される程度が減少して、エッチング設備のエッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の改善に寄与することができる。
さらに、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５内にも、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子２９０－１が分布し得る。
図９は、本発明の他の実施例に係る基板処理装置を構成する絶縁プレートを図解する斜視図であり、図１０乃至図１５は、本発明の様々な実施例に係る絶縁プレートであって、図９のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
図１、図９及び図１０を参照すると、本発明の第７実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔２８０を含む。
絶縁プレート２７０において、基板Ｗの中央部に対応する中央領域２７１０での気孔度と、基板Ｗのエッジ部に対応するエッジ領域２７２０での気孔度とが互いに異なり得る。例えば、絶縁プレート２７０において、中央領域２７１０での気孔度は、エッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に低くてもよい。
通常の工程条件を適用するとき、基板Ｗの中央部でエッチング率が高く、基板Ｗのエッジ部でエッチング率が低い、不均一なエッチングの様相が現れる場合を想定すると、中央領域２７１０での気孔度がエッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に低い絶縁プレート２７０を適用することで、このような不均一な様相を改善することができる。すなわち、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０での気孔度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著であり、したがって、エッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の増加傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著になる。したがって、図１０に開示された絶縁プレート２７０の構成を導入することによって、既存のエッチング率の不均一な様相を補完して、最終的に基板のエッチングの均一度を改善することができる。
図１、図９及び図１１を参照すると、本発明の第８実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔２８０を含む。
絶縁プレート２７０において、基板Ｗの中央部に対応する中央領域２７１０での気孔度と、基板Ｗのエッジ部に対応するエッジ領域２７２０での気孔度とが互いに異なり得る。例えば、絶縁プレート２７０において、中央領域２７１０での気孔度は、エッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に高くてもよい。
通常の工程条件を適用するとき、基板Ｗの中央部でエッチング率が低く、基板Ｗのエッジ部でエッチング率が高い、不均一なエッチングの様相が現れる場合を想定すると、中央領域２７１０での気孔度がエッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に高い絶縁プレート２７０を適用することで、このような不均一な様相を改善することができる。すなわち、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０での気孔度が相対的に低いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少傾向は、エッジ領域２７２０よりも中央領域２７１０で顕著であり、したがって、エッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の増加傾向は、エッジ領域２７２０よりも中央領域２７１０で顕著になる。したがって、図１１に開示された絶縁プレート２７０の構成を導入することによって、既存のエッチング率の不均一な様相を補完して、最終的に基板のエッチングの均一度を改善することができる。
図１、図９及び図１２を参照すると、本発明の第９実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔を含む。
絶縁プレート２７０において、基板Ｗの中央部に対応する中央領域２７１０での気孔度と、基板Ｗのエッジ部に対応するエッジ領域２７２０での気孔度とが互いに異なり得る。例えば、絶縁プレート２７０において、中央領域２７１０での気孔度は、エッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に低くてもよい。絶縁プレート２７０のエッジ領域２７２０には、連通した中空部２８０－２がリング状に提供され得る。絶縁プレート２７０のエッジ領域２７２０では、気孔が離隔して散布されずに互いに連結されて一つのリング状の中空部２８０－２が提供され得る。さらに、選択的に、絶縁プレート２７０の中央領域２７１０内にも、散布された気孔２８０－１が形成されてもよい。
通常の工程条件を適用するとき、基板Ｗの中央部でエッチング率が高く、基板Ｗのエッジ部でエッチング率が低い、不均一なエッチングの様相が現れる場合を想定すると、中央領域２７１０での気孔度がエッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に低い絶縁プレート２７０を適用することで、このような不均一な様相を改善することができる。すなわち、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０での気孔度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著であり、したがって、エッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の増加傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著になる。したがって、図１２に開示された絶縁プレート２７０の構成を導入することによって、既存のエッチング率の不均一な様相を補完して、最終的に基板のエッチングの均一度を改善することができる。
図１、図９及び図１３を参照すると、本発明の第１０実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は気孔を含む。
絶縁プレート２７０において、基板Ｗの中央部に対応する中央領域２７１０での気孔度と、基板Ｗのエッジ部に対応するエッジ領域２７２０での気孔度とが互いに異なり得る。例えば、絶縁プレート２７０において、中央領域２７１０での気孔度は、エッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に高くてもよい。絶縁プレート２７０の中央領域２７１０には、連通した中空部２８０－２が提供され得る。絶縁プレート２７０の中央領域２７１０では、気孔が離隔して散布されずに互いに連結されて一つの中空部２８０－２が提供され得る。さらに、選択的に、絶縁プレート２７０のエッジ領域２７２０内にも、散布された気孔２８０－１が形成されてもよい。
通常の工程条件を適用するとき、基板Ｗの中央部でエッチング率が低く、基板Ｗのエッジ部でエッチング率が高い、不均一なエッチングの様相が現れる場合を想定すると、中央領域２７１０での気孔度がエッジ領域２７２０での気孔度よりも相対的に高い絶縁プレート２７０を適用することで、このような不均一な様相を改善することができる。すなわち、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０での気孔度が相対的に低いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少傾向は、エッジ領域２７２０よりも中央領域２７１０で顕著であり、したがって、エッチング率（Ｅｔｃｈ ｒａｔｅ）の減少傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著になる。したがって、図１３に開示された絶縁プレート２７０の構成を導入することによって、既存のエッチング率の不均一な様相を補完して、最終的に基板のエッチングの均一度を改善することができる。
図１、図９及び図１４を参照すると、本発明の第１１実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子２９０からなる。
母材ボディー部２７５を構成する前記第１誘電定数を有する物質と、母材ボディー部２７５内に分散された粒子２９０を構成する第２誘電定数を有する物質とは互いに異なる材質からなり、それぞれ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
絶縁プレート２７０において、基板Ｗの中央部に対応する中央領域２７１０での粒子２９０の分布密度と、基板Ｗのエッジ部に対応するエッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度とが互いに異なり得る。例えば、絶縁プレート２７０において、中央領域２７１０での粒子２９０の分布密度は、エッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度よりも相対的に低くてもよい。
通常の工程条件を適用するとき、基板Ｗの中央部でエッチング率が高く、基板Ｗのエッジ部でエッチング率が低い、不均一なエッチングの様相が現れる場合を想定すると、中央領域２７１０での粒子２９０の分布密度がエッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度よりも相対的に低い絶縁プレート２７０を適用することで、このような不均一な様相を改善することができる。すなわち、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度が相対的に高いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著であり、したがって、エッチング率（Ｅｔｃｈｒａｔｅ）の増加傾向は、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０で顕著になる。したがって、図１４に開示された絶縁プレート２７０の構成を導入することによって、既存のエッチング率の不均一な様相を補完して、最終的に基板のエッチングの均一度を改善することができる。
図１、図９及び図１５を参照すると、本発明の第１２実施例に係る絶縁プレート２７０は、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部２７５と、前記母材ボディー部２７５内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含み、前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子２９０からなる。
母材ボディー部２７５を構成する前記第１誘電定数を有する物質と、母材ボディー部２７５内に分散された粒子２９０を構成する第２誘電定数を有する物質とは互いに異なる材質からなり、それぞれ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含むことができる。
絶縁プレート２７０において、基板Ｗの中央部に対応する中央領域２７１０での粒子２９０の分布密度と、基板Ｗのエッジ部に対応するエッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度とが互いに異なり得る。例えば、絶縁プレート２７０において、中央領域２７１０での粒子２９０の分布密度は、エッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度よりも相対的に高くてもよい。
通常の工程条件を適用するとき、基板Ｗの中央部でエッチング率が低く、基板Ｗのエッジ部でエッチング率が高い、不均一なエッチングの様相が現れる場合を想定すると、中央領域２７１０での粒子２９０の分布密度がエッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度よりも相対的に高い絶縁プレート２７０を適用することで、このような不均一な様相を改善することができる。すなわち、中央領域２７１０よりもエッジ領域２７２０での粒子２９０の分布密度が相対的に低いので、絶縁プレート２７０の誘電定数（εｒ）の減少傾向は、エッジ領域２７２０よりも中央領域２７１０で顕著であり、したがって、エッチング率（Ｅｔｃｈｒａｔｅ）の増加傾向は、エッジ領域２７２０よりも中央領域２７１０で顕著になる。したがって、図１５に開示された絶縁プレート２７０の構成を導入することによって、既存のエッチング率の不均一な様相を補完して、最終的に基板のエッチングの均一度を改善することができる。
以上、高いエッチング率を有するエッチング工程を実現し、さらに、基板上のエッチングの均一度を改善することができる本発明の様々な実施例に係るチャンバ絶縁部品及びそれを含む基板処理装置を説明した。
本発明は、図面に示された実施例を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが理解できるであろう。例えば、絶縁プレート内の気孔度や粒子の密度分布は、境界層を基準として階段形式に変わる実施例だけでなく、漸進的に変わる実施例も可能であることを理解することができる。
本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定められなければならない。
１０ 基板処理装置
１００ 工程チャンバ
２００ 基板支持台
３００ プラズマユニット
２７０ 絶縁プレート
２２０ 誘電体プレート
２３０ 電極プレート
２２３ 静電電極
２２５ ヒーター
２５０ ベースプレート
２７５ 第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部
２８０ 気孔
２９０ 第２誘電定数を有する粒子
４００ ガス供給ユニット

Claims (20)

  1. 基板をプラズマ処理するためのチャンバ内に前記基板を支持する基板支持台と前記チャンバを電気的に絶縁させるために、前記基板支持台の下部に配置されるチャンバ絶縁部品であって、
    第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、
    前記プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために前記基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、前記母材ボディー部内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部とを含む、チャンバ絶縁部品。
  2. 前記誘電定数調節部は気孔を含む、請求項１に記載のチャンバ絶縁部品。
  3. 前記チャンバ絶縁部品は、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が２％～２０％であることを特徴とする、請求項２に記載のチャンバ絶縁部品。
  4. 前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含む、請求項１に記載のチャンバ絶縁部品。
  5. 前記誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子からなる、請求項１に記載のチャンバ絶縁部品。
  6. 基板をプラズマ処理するための処理空間を有するチャンバと、
    前記チャンバ内で前記基板を支持する基板支持台と、
    前記基板支持台と前記チャンバを電気的に絶縁させるために、前記基板支持台の下部に配置される絶縁プレートとを備え、
    前記絶縁プレートは、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、前記プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために前記基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、前記母材ボディー部内に分布し、前記第１誘電定数と異なる第２誘電定数を有する誘電定数調節部と、を含む、基板処理装置。
  7. 前記基板支持台は、前記基板が載置される誘電体プレート、及び前記誘電体プレートの下部に配置された電極プレートで構成され、
    前記絶縁プレートは、前記電極プレートに印加する前記ＲＦバイアスパワーの損失を防止するために、前記電極プレートの底面に接して配置される、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含む、請求項６に記載の基板処理装置。
  9. 前記第２誘電定数を有する誘電定数調節部は気孔を含む、請求項６に記載の基板処理装置。
  10. 前記絶縁プレートにおいて、前記基板の中央部に対応する中央領域での気孔度と、前記基板のエッジ部に対応するエッジ領域での気孔度とが互いに異なることを特徴とする、請求項９に記載の基板処理装置。
  11. 前記絶縁プレートにおいて、前記中央領域での気孔度は、前記エッジ領域での気孔度よりも相対的に低いことを特徴とする、請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記絶縁プレートにおいて、前記中央領域での気孔度は、前記エッジ領域での気孔度よりも相対的に高いことを特徴とする、請求項１０に記載の基板処理装置。
  13. 前記絶縁プレートは、気孔度が互いに異なる積層構造を有し、
    前記絶縁プレートの上層部及び下層部での気孔度と、前記上層部と下層部との間に介在する中層部での気孔度とが互いに異なることを特徴とする、請求項９に記載の基板処理装置。
  14. 前記上層部及び下層部での気孔度は、前記中層部の気孔度よりも相対的に低いことを特徴とする、請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記上層部及び下層部での気孔度は、前記中層部の気孔度よりも相対的に高いことを特徴とする、請求項１３に記載の基板処理装置。
  16. 前記第２誘電定数を有する誘電定数調節部は、前記第１誘電定数よりも相対的に低い第２誘電定数を有する粒子からなる、請求項６に記載の基板処理装置。
  17. 前記第２誘電定数を有する粒子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含む、請求項１６に記載の基板処理装置。
  18. 前記絶縁プレートは、前記基板の中央部に対応する中央領域と、前記基板のエッジ部に対応するエッジ領域とを含み、
    前記中央領域と前記エッジ領域での前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度は互いに異なることを特徴とする、請求項１６に記載の基板処理装置。
  19. 前記絶縁プレートは、前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度が互いに異なる積層構造を有し、
    前記絶縁プレートの上層部及び下層部での前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度と、前記上層部と下層部との間に介在する中層部での前記第２誘電定数を有する粒子の分布密度とは互いに異なることを特徴とする、請求項１６に記載の基板処理装置。
  20. 基板をプラズマ処理するための処理空間を有するチャンバと、
    前記チャンバ内で前記基板を支持する基板支持台と、
    前記基板支持台と前記チャンバを電気的に絶縁させるために、前記基板支持台の下部に配置される絶縁プレートとを備え、
    前記絶縁プレートは、第１誘電定数を有するセラミック物質からなる母材ボディー部と、前記プラズマ中のイオンエネルギーを調節するために前記基板支持台に印加するＲＦバイアスパワーの損失を防止するように、前記母材ボディー部内に分布する気孔とを含み、
    前記第１誘電定数を有する物質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、サファイア、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ；ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくともいずれか１つ以上を含み、
    前記絶縁プレートは、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が２％～２０％であることを特徴とする、基板処理装置。
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