KR100920417B1 - 센싱유닛 및 이를 가지는 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

기판처리장치는 기판에 대한 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내부에 제공되며 상기 기판이 놓여지는 지지 플레이트와, 상기 지지플레이트의 상부에 제공되며 하부가 개방된 몸체와 상기 몸체의 하부에 연결되어 상기 지지 플레이트의 상부에 소스가스를 공급하는 분사판을 가지는 샤워헤드, 그리고 상기 분사판의 상부면에 일단이 접촉하는 센서와, 상기 센서에 대하여 상기 분사판을 향하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 가지는 센싱유닛을 포함한다. 상기 샤워헤드는 상기 몸체의 내부 및 상기 분사판의 상부에 제공된 고정판을 더 가지며, 상기 센싱유닛은 상기 센서가 실장된 하우징과, 상기 하우징을 상기 고정판 상에 설치하는 체결구를 더 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 하우징에 대하여 탄성력을 제공한다.
분사판, 센서, 하우징, 탄성부재

Description

센싱유닛 및 이를 가지는 기판처리장치{sensing unit and substrate processing unit including the same}
본 발명은 센싱유닛 및 이를 가지는 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성부재를 이용한 센싱유닛 및 이를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체-기반의 디바이스, 예를 들면 집적회로 또는 평판 디스플레이 제조에 있어, 재료층들은 교대로 기판 표면상에 증착되거나 기판 표면으로부터 에칭될 수도 있다. 이 제조공정 중에, 다양한 재료층들, 예를 들어, 보로포스포실리케이트 유리(borophosphosilicate glass:BPSG), 폴리실리콘(polysilicon), 금속 등이 기판상에 증착된다. 증착된 층들은 포토레지스트 처리 등의 주지기술에 의해 패턴화될 수도 있다. 그 후에, 증착된 층의 부분들은 다양한 피처(feature), 예를 들면 상호접속선, 비아, 트렌치 등을 형성하도록 에칭될 수 있다.
통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 에칭처리와 같은 반도체공정의 경우에 있어, 처리 챔버 내의 다수의 파라미터들은 양질의 결과를 얻기 위해 타이트하게 제어되어야만 한다. 온도가 하나의 그러한 파라미터이다. 플라스마 처리시스템에 있어서 에칭의 품질 (및 그 결과로 반도체-기반 디바이스의 성능)은 구성요 소의 온도변동에 매우 민감할 수 있기 때문에, 정확한 제어가 요구된다. 더욱이, 피처의 크기가 계속 작아짐에 따라, 반도체 디바이스의 일관되고 정확한 제조를 제공하기 위하여 더욱 양호한 온도제어를 갖는 플라스마 처리장치를 제공할 필요성이 어느 때보다 더 증가하고 있다.
플라스마 처리장치의 챔버 내에는 기판이 놓여지는 지지 플레이트 및 지지 플레이트의 상부에 소스가스를 공급하는 샤워헤드가 제공된다. 샤워헤드는 지지 플레이트와 대향되는 분사판을 가지며, 분사판은 지지 플레이트의 상부에 소스가스를 분사한다. 분사판은 동작 중 플라스마에 노출되며, 플라스마는 열에너지를 방출하므로 분사판의 온도는 상승한다. 따라서, 플라스마 처리장치의 온도를 제어하기 위해서는 분사판의 온도를 제어할 필요가 있으며, 이를 위해서는 분사판의 온도를 정확하게 측정할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 분사판의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 센싱유닛 및 이를 가지는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 챔버 내의 온도를 정확하게 제어할 수 있는 센싱유닛 및 이를 가지는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 기판처리장치는 기판에 대한 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 챔버와, 상기 챔버 내부에 제공되며 상기 기판이 놓여지는 지지 플레이트와, 상기 지지플레이트의 상부에 제공되며 하부가 개방된 몸체와 상기 몸체의 하부에 연결되어 상기 지지 플레이트의 상부에 소스가스를 공급하는 분사판을 가지는 샤워헤드, 그리고 상기 분사판의 상부면에 일단이 접촉하는 센서와, 상기 센서에 대하여 상기 분사판을 향하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 가지는 센싱유닛을 포함한다.
상기 샤워헤드는 상기 몸체의 내부 및 상기 분사판의 상부에 제공된 고정판을 더 가지며, 상기 센싱유닛은 상기 센서가 실장된 하우징과, 상기 하우징을 상기 고정판 상에 설치하는 체결구를 더 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 하우징에 대하 여 탄성력을 제공할 수 있다.
상기 하우징은 상기 체결구가 관통되는 체결홀을 가지고, 상기 탄성부재의 일단은 상기 체결홀의 가압면과 접촉하며, 상기 탄성부재의 타단은 상기 체결홀보다 큰 직경을 가지는 상기 체결구의 헤드에 연결될 수 있다.
상기 하우징은 상기 센서의 둘레에 배치되어 상기 체결구가 관통되는 체결홀을 가지는 플랜지부를 가지고, 상기 고정판은 상기 플랜지부가 안착되는 안착면을 가지며, 상기 센싱유닛은 상기 플랜지부와 상기 안착면 사이에 제공되어 기밀을 유지하는 실링패드를 더 포함할 수 있다.
상기 고정판은 상기 안착면의 내측에 상기 안측면보다 낮게 위치하는 실링면을 더 가지며, 상기 센싱유닛은 상기 실링패드와 상기 실링면 사이에 제공되어 기밀을 유지하는 실링부재를 더 포함할 수 있다.
상기 고정판은 상기 지지 플레이트와 함께 상기 샤워헤드로부터 공급된 상기 소스가스를 이용하여 플라스마를 생성하는 상부전극일 수 있다.
상기 샤워헤드는 상기 고정판과 상기 분사판 사이에 제공되는 확산판과, 상기 확산판과 상기 분사판 사이에 제공되어 상기 분사판의 온도를 조절하는 냉각판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 센싱유닛은 측정대상물의 측정면에 일단이 접촉되는 센서와, 상기 센서에 대하여 상기 측정면을 향하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 가진다.
상기 센싱유닛은 상기 센서가 실장된 하우징과, 상기 하우징을 상기 측정면 에 인접하도록 배치된 고정부재 상에 설치하는 체결구를 더 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 하우징에 대하여 탄성력을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 센서를 측정대상물의 측정면에 밀착시킬 수 있으며, 양호한 접촉상태를 항상 유지할 수 있다. 따라서, 측정대상물의 측정값에 신뢰도를 높일 수 있으며, 이를 통하여 정확한 제어가 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 플라스마를 이용하는 공정을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 기술적 사상과 범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 챔버 내의 온도측정을 요하는 다양한 반도체 제조장치에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치(1)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
기판처리장치는 챔버(10), 지지 플레이트(20), 승강부재(30), 샤워헤드(50), 배기유닛(60)을 포함한다. 챔버(10)는 기판(12)에 대한 공정이 이루어지는 공정공 간을 제공하며, 공정공간은 외부로부터 폐쇄된다. 배기유닛(60)은 공정진행시 챔버(10) 내부의 가스를 배출하여 챔버(10)의 내부를 진공상태로 만든다. 지지 플레이트(20)는 챔버(10)의 하부에 제공되며, 공정진행시 기판(12)은 지지 플레이트(20)의 상부에 놓여져 플라스마에 의해 에칭된다. 지지 플레이트(20)는 정전척(ESC) 일 수 있다. 지지 플레이트(20)의 가장자리에는 복수의 승강부재(30)가 배치되며, 지지 플레이트(20)의 상부에 놓여진 기판(12)의 가장자리를 지지한 상태에서 기판(12)을 승강한다.
샤워헤드(50)는 지지 플레이트(20)의 상부에 배치되어 지지 플레이트(20)의 상부에 소스가스를 공급하며, 지지 플레이트(20)와 함께 공급된 소스가스로부터 플라스마를 생성한다. 샤워헤드(50)는 몸체(52)와 몸체(52)의 하부에 연결된 분사판(54)을 포함한다. 몸체(52)는 하부가 개방된 형상을 가지며, 분사판(54)은 몸체(52)의 개방된 하부에 결합된다. 몸체(52)는 지지축(52a)에 의해 지지 플레이트(20)의 상부에 설치된다.
샤워헤드(50)는 냉각판(55), 확산판(57), 그리고 상부전극(59)을 더 포함한다. 냉각판(55)은 분사판(54)의 상부면에 결합되며, 냉매통로(55b)를 흐르는 냉매를 이용하여 분사판(54)의 온도를 조절한다. 확산판(57)은 냉각판(55)의 상부에 제공되며, 외부로부터 공급된 소스가스를 분사판(54)을 향하여 확산시킨다. 상부전극(59)은 확산판(57)의 상부에 제공되며, 별도의 고주파 발생기(RF generator)에 연결될 수 있다. 상부전극(59)은 접지된 지지 플레이트(20)와 함께 지지 플레이트(20)의 상부에 전계를 형성할 수 있으며, 지지 플레이트(20)의 상부에 공급된 소 스가스로부터 플라스마를 생성할 수 있다. 한편, 소스가스는 외부로부터 몸체(52)의 내부로 공급되며, 상부전극(59)의 관통홀(59a), 확산판(57)의 확산홀(57a), 냉각판(55)의 관통홀(55a), 그리고 분사판(54)의 분사홀(54a)을 통해 지지 플레이트(20)의 상부에 공급된다. 한편, 상부전극(59) 상에는 센싱유닛(70)이 설치된다.
도 2는 도 1의 센싱유닛(70)을 나타내는 확대도이며, 도 3은 도 2의 하우징(72)의 가압면에 작용하는 탄성력을 나타내는 도면이다.
센싱유닛(70)은 하우징(72), 센서(74), 그리고 체결구(78)를 포함한다. 센서(74)는 하우징(72)의 내부에 실장되며, 하단은 분사판(54)의 상부면에 접촉하고, 상단은 와이어(74a)에 의해 별도의 제어기(도시안됨)에 연결된다. 센서(74)는 분사판(54)의 온도를 감지하며, 제어기는 센서(74)의 감지결과에 따라 분사판(54)의 온도를 제어한다. 센서(74)는 넓은 온도 범위에서 안정된 출력을 제공하고, 소폭의 온도 범위에서 정확하게 온도를 측정할 수 있는 측온저항체(Resistance Temperature Detector:RTD) 센서를 포함한다. 측온저항체는 금속 도체의 전기 저항이 온도 변화에 따라 달라지는 현상을 활용(活用)한다.
하우징(74)은 센서(74)의 둘레에 배치되는 플랜지부(72a)를 포함하며, 플랜지부(72a) 상에는 복수의 체결홀(72b)이 형성된다. 체결구(78)는 체결홀(72b)을 관통하여 상부전극(59)에 고정되며, 체결홀(72b) 보다 큰 직경을 가지는 체결구(78)는 플랜지부(72a)의 외측으로 돌출된다. 체결구(78)는 플랜지부(72a)를 상부전극(59) 상에 고정설치하며, 플랜지부(72a)는 체결구(78)를 따라 승강가능하다. 센 서(74)의 하단과 마찬가지로, 하우징(74)의 하단은 분사판(54)의 상부면에 접촉한다. 센서(74)는 하우징(74)에 실장된 상태에서 하우징(74)에 의하여 분사판(54)의 상부면에 접촉한다.
체결구(78) 상에는 탄성부재(79)가 설치된다. 탄성부재(79)의 일단은 상부전극(59)의 상부면과 나란한 체결홀(72b)의 가압면과 접촉하며, 탄성부재(79)의 타단은 체결구(78)의 헤드에 접촉한다. 탄성부재(79)는 압축스프링(compression spring)이며, 도 3에 도시한 바와 같이, 가압면에 대하여 하방으로 탄성력을 제공한다. 따라서, 하우징(74)의 하단은 분사판(54)의 상부면에 접촉한 상태를 항상 유지할 수 있으며, 마찬가지로 센서(74)의 하단은 분사판(54)의 상부면에 접촉한 상태를 항상 유지할 수 있다.
상부전극(59)은 플랜지부(72a)와 대향되는 안착면(59b)을 가지며, 안착면(59b)과 플랜지부(72a) 사이에는 기밀유지를 위한 실링패드(76)가 제공된다. 안착면(59b)의 내측에는 안착면(59b) 보다 낮게 위치한 실링면(59c)이 제공되며, 실링면(59c)과 실링패드(76) 사이에도 기밀유지를 위한 오링(77)이 제공된다.
상술한 바에 의하면, 탄성부재(79)의 탄성력을 이용하여 센서(74)를 측정하고자 하는 분사판(54)의 상부면에 밀착시킬 수 있으며, 접촉상태를 항상 유지할 수 있다. 따라서, 분사판(54)의 온도를 정확하게 측정할 수 있으며, 챔버(10) 내의 온도를 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 센싱유닛을 나타내는 확대도이다.
도 3은 도 2의 하우징의 가압면에 작용하는 탄성력을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 기판처리장치 10 : 챔버
20 : 지지 플레이트 30 : 승강부재
50 : 샤워헤드 60 : 배기유닛
70 : 센싱유닛 72 : 하우징
74 : 센서 76 : 실링패드
77 : 오링 78 : 체결구
79 : 탄성부재

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 기판에 대한 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 제공되며, 상기 기판이 놓여지는 지지 플레이트;
    상기 지지플레이트의 상부에 제공되며, 하부가 개방된 몸체와 상기 몸체의 하부에 연결되어 상기 지지 플레이트의 상부에 소스가스를 공급하는 분사판, 그리고 상기 몸체의 내부 및 상기 분사판의 상부에 제공된 고정판을 가지는 샤워헤드; 및
    상기 분사판의 상부면에 일단이 접촉하는 센서와, 상기 센서에 대하여 상기 분사판을 향하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 가지는 센싱유닛을 포함하며,
    상기 센싱유닛은,
    상기 센서가 실장되며, 체결홀을 가지는 하우징; 및
    상기 체결홀을 관통하여 상기 하우징을 상기 고정판 상에 설치하는 체결구를 더 포함하며,
    상기 탄성부재의 일단은 상기 체결홀의 가압면과 접촉하고, 상기 탄성부재의 타단은 상기 체결홀보다 큰 직경을 가지는 상기 체결구의 헤드에 연결되며, 상기 하우징에 대하여 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 기판에 대한 공정이 이루어지는 공정공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 제공되며, 상기 기판이 놓여지는 지지 플레이트;
    상기 지지플레이트의 상부에 제공되며, 하부가 개방된 몸체와 상기 몸체의 하부에 연결되어 상기 지지 플레이트의 상부에 소스가스를 공급하는 분사판, 그리고 상기 몸체의 내부 및 상기 분사판의 상부에 제공되어 안착면을 가지는 고정판을 구비하는 샤워헤드; 및
    상기 분사판의 상부면에 일단이 접촉하는 센서와, 상기 센서에 대하여 상기 분사판을 향하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 가지는 센싱유닛을 포함하며,
    상기 센싱유닛은,
    상기 센서가 실장되며, 상기 센서의 둘레에 배치되는 체결홀을 가지고 상기 안착면에 안착되는 플랜지부를 가지는 하우징;
    상기 체결홀을 관통하여 상기 하우징을 상기 고정판 상에 설치하는 체결구; 및
    상기 플랜지부와 상기 안착면 사이에 제공되어 기밀을 유지하는 실링패드를 포함하며,
    상기 탄성부재는 상기 하우징에 대하여 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정판은 상기 안착면의 내측에 상기 안착면보다 낮게 위치하는 실링면을 더 가지며,
    상기 센싱유닛은 상기 실링패드와 상기 실링면 사이에 제공되어 기밀을 유지하는 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정판은 상기 지지 플레이트와 함께 상기 샤워헤드로부터 공급된 상기 소스가스를 이용하여 플라스마를 생성하는 상부전극인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 샤워헤드는,
    상기 고정판과 상기 분사판 사이에 제공되는 확산판; 및
    상기 확산판과 상기 분사판 사이에 제공되어 상기 분사판의 온도를 조절하는 냉각판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 삭제
  9. 측정대상물의 측정면에 일단이 접촉되는 센서;
    상기 센서가 실장된 하우징;
    상기 하우징을 상기 측정면에 인접하도록 배치된 고정부재 상에 설치하는 체결구; 및
    상기 하우징에 대하여 상기 측정면을 향하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 체결구가 관통되는 체결홀을 가지고,
    상기 탄성부재의 일단은 상기 체결홀의 가압면과 접촉하며, 상기 탄성부재의 타단은 상기 체결홀보다 큰 직경을 가지는 상기 체결구의 헤드에 연결되는 것을 특징으로 하는 센싱유닛.
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