KR101682875B1 - Apparatus for processing substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 기판을 처리하는 공정 영역이 형성된 챔버를 갖는 기판 처리장치는 상부 전극유닛, 상부 전극유닛에 대해 대향 배치되고 기판이 안착되며 기판을 냉각하는 냉각유체가 공급되는 복수 개의 공급 유로가 형성되는 하부 전극유닛, 챔버에 대해 독립적인 공간으로 형성되고 공급 유로와 연통되며 외부로부터 공급된 냉각유체를 수용하여 공급 유로로 냉각유체를 공급시키는 냉각유체 챔버 및 상기 냉각유체 챔버에 배치되어 냉각유체 챔버에 수용된 냉각유체가 선택적으로 상기 공급 유로로 공급되도록 상기 공급 유로를 개폐하는 개폐유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 냉각유체 챔버에 냉각유체를 수용한 후 개폐유닛의 작동에 따라 균일한 유속과 유량으로 기판으로 공급하여 냉각열을 균일하게 유지할 수 있으므로, 공정 처리시의 기판 온도를 제어함과 함께 기판의 파손을 방지할 수 있다.A substrate processing apparatus having a chamber in which a processing region for processing a substrate according to the present invention is formed includes an upper electrode unit, a plurality of supply flow paths formed in opposition to the upper electrode unit, in which a substrate is seated and a cooling fluid for cooling the substrate is supplied, A cooling fluid chamber which is formed in an independent space with respect to the chamber and communicates with the supply flow path and which receives the cooling fluid supplied from the outside and supplies the cooling fluid to the supply flow path; And an opening / closing unit for opening / closing the supply passage so that the cooling fluid accommodated in the supply passage is selectively supplied to the supply passage. Thus, after the cooling fluid is received in the cooling fluid chamber, the cooling heat can be uniformly maintained by supplying the cooling fluid to the substrate at a uniform flow rate and flow rate in accordance with the operation of the opening and closing unit, It is possible to prevent breakage of the battery.
Description
본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 또는 열에너지를 이용하여 기판의 표면 처리 등의 공정을 수행하는 기판 처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
평판표시소자 제조 장치는 공정 영역이 형성된 챔버 내부에 인입된 기판에 대해 플라즈마 등을 이용하여 식각 등의 처리를 실시하는 제조 설비이다.The flat panel display device manufacturing apparatus is a manufacturing facility for performing etching or the like on a substrate drawn into a chamber in which a process region is formed by using plasma or the like.
평판표시소자(FPD; Flat Display Panel)는 액정 표시소자(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(PDP; Plasma Display Panel), 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Diodes) 등을 통칭하는 것으로서, 평판표시소자 제조 장치는 기판의 표면 처리 등을 위하여 진공처리용 장치를 이용하는데, 일반적으로 로드락 챔버, 이송 챔버 및 공정 챔버 등으로 구성되어 있다.A flat panel display (FPD) generally refers to a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED) A flat panel display device manufacturing apparatus uses a vacuum processing apparatus for surface treatment of a substrate, and generally comprises a load lock chamber, a transfer chamber, and a process chamber.
한편, 공정 챔버 내부에서 기판을 공정 처리, 특히 식각 등의 공정 처리를 실시 할 때는 고온의 플라즈마 등에 따라 기판이 공정 온도 이상으로 상승되는 것을 저지하기 위해서 기판의 일측면에 냉각유체를 공급한다. 기판의 일측면에는 챔버의 외부로부터 공급 유로를 통해 냉각유체를 공급한다.On the other hand, when the substrate is processed in the process chamber, particularly, etching or the like, the cooling fluid is supplied to one side of the substrate in order to prevent the substrate from rising above the process temperature due to high temperature plasma or the like. On one side of the substrate, a cooling fluid is supplied from the outside of the chamber through the supply passage.
그런데, 종래에는 챔버의 외부에 연결된 냉각유체 수용부로부터 공급 유로를 통해 냉각유체가 공급됨에 따라 냉각유체의 유속 또는 유량이 상이할 수 있으므로, 기판의 일측면에 냉각유체가 불균일하게 공급될 수 있다. 이렇게 기판의 일측면에 냉각유체가 불균일하게 공급되면 기판의 온도 불균형이 발생되어 기판이 파손될 수 있는 문제점이 있다.However, conventionally, since the flow rate or the flow rate of the cooling fluid may be different as the cooling fluid is supplied through the supply flow path from the cooling fluid accommodating portion connected to the outside of the chamber, the cooling fluid may be supplied unevenly to one side of the substrate . If the cooling fluid is supplied unevenly to one side of the substrate, temperature unbalance of the substrate may occur and the substrate may be damaged.
본 발명의 목적은 기판의 공정 처리 시 기판의 공정 온도를 균일하게 유지할 수 있도록 냉각유체의 공급 구조를 개선한 기판 처리장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus which improves the supply structure of the cooling fluid so that the processing temperature of the substrate can be uniformly maintained during processing of the substrate.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 기판을 처리하는 공정 영역이 형성된 챔버를 갖는 기판 처리장치에 있어서, 상부 전극유닛과, 상기 상부 전극유닛에 대해 대향 배치되고 상기 기판이 안착되며 상기 기판을 냉각하는 냉각유체가 공급되는 복수 개의 공급 유로가 형성되는 하부 전극유닛과, 상기 챔버에 대해 독립적인 공간으로 형성되고 상기 공급 유로와 연통되며 외부로부터 공급된 냉각유체를 수용하여 상기 공급 유로로 냉각유체를 공급시키는 냉각유체 챔버와, 상기 냉각유체 챔버에 배치되어 상기 냉각유체 챔버에 수용된 냉각유체가 선택적으로 상기 공급 유로로 공급되도록 상기 공급 유로를 개폐하는 개폐유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치에 의해 이루어진다.The above object can be attained by providing a substrate processing apparatus having a chamber in which a process region for processing a substrate is formed, comprising: an upper electrode unit; A lower electrode unit formed in a space independent of the chamber and communicating with the supply passage and receiving a cooling fluid supplied from the outside to supply a cooling fluid And an opening and closing unit disposed in the cooling fluid chamber for opening and closing the supply flow path so that a cooling fluid accommodated in the cooling fluid chamber is selectively supplied to the supply flow path. .
여기서, 상기 냉각유체 챔버는 상기 하부 전극유닛의 하부에 배치되고 상기 공급 유로는 상기 하부 전극유닛의 판면에 대해 가로 방향으로 관통 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the cooling fluid chamber is disposed at a lower portion of the lower electrode unit, and the supply passage is formed in a transverse direction with respect to a plate surface of the lower electrode unit.
상기 기판에 인접하는 상기 공급 유로의 일측은 개방되고, 상기 냉각유로 챔버에 연통하는 타측은 상기 개폐유닛에 의해 개폐될 수 있다.One side of the supply passage adjacent to the substrate is opened, and the other side communicating with the cooling passage chamber can be opened and closed by the opening / closing unit.
상기 개폐유닛은 상기 냉각유체 챔버 내부에 배치되어 복수 개의 상기 공급 유로를 개방하는 개방위치와 복수 개의 상기 공급 유로를 폐쇄하는 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되는 밸브와, 상기 밸브에 연결되어 상기 밸브를 상기 개방위치와 상기 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동시키는 리프팅부를 포함할 수 있다.Wherein the opening / closing unit includes: a valve disposed inside the cooling fluid chamber and reciprocating between an open position for opening the plurality of supply flow paths and a closed position for closing the plurality of supply flow paths; And a lifting portion that reciprocates between the open position and the closed position.
또한, 상기 밸브는 상기 리프팅부의 구동력에 의해 상기 개방위치와 상기 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체에 일정 간격을 두고 복수 개의 상기 공급 유로에 대응되도록 복수 개로 돌출 배치되어 상기 폐쇄위치에서 상기 공급 유로의 기밀을 유지하는 개폐부를 포함할 수 있다.The valve includes a valve body reciprocally moved between the open position and the closed position by a driving force of the lifting part, and a plurality of protrusions and protrusions arranged at a predetermined interval in the valve body so as to correspond to the plurality of the supply passages, And an opening / closing part for keeping the airtightness of the supply passage at the position.
여기서, 상기 개폐부는 상기 폐쇄위치에서 상기 리프팅부의 가압력에 따라 상기 공급 유로에 밀착되도록 탄성재질로 마련되는 것이 바람직하다.Here, the opening / closing part is preferably made of an elastic material so as to be brought into close contact with the supply passage in accordance with the pressing force of the lifting part at the closed position.
바람직하게 상기 밸브는 상기 리프팅부로부터 제공된 구동력에 의해 상기 폐쇄위치에서 상기 개방위치로 이동될 때, 복수 개의 상기 공급 유로를 동시에 개방할 수 있다.Preferably, when the valve is moved from the closed position to the open position by the driving force provided from the lifting portion, the valve can simultaneously open a plurality of the supply passages.
또한, 상기 기판 처리장치는 상기 냉각유체 챔버 내부에 배치되어 상기 냉각유체 챔버에 수용되는 냉각유체의 압력을 감지하는 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 신호에 기초하여 상기 리프팅부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus further includes a sensing unit disposed inside the cooling fluid chamber for sensing a pressure of the cooling fluid accommodated in the cooling fluid chamber, and a controller for controlling the operation of the lifting unit based on a signal sensed by the sensing unit And may further include a control unit.
여기서, 상기 제어부는 상기 감지부로부터 제공된 감지 신호가 기설정된 압력일 때 상기 공급 유로를 개방하도록 상기 리프팅부의 작동을 제어할 수 있다.Here, the control unit may control the operation of the lifting unit to open the supply channel when the sensing signal provided from the sensing unit is a predetermined pressure.
그리고, 상기 하부 전극유닛은 하부전극과, 상기 하부 전극과 상기 기판 사이에 배치되어 상기 기판을 척킹 또는 디척킹하며 상기 기판과의 사이에 냉각유체의 유동로를 형성하도록 엠보싱을 갖는 정전척을 포함할 수 있다.The lower electrode unit includes a lower electrode and an electrostatic chuck disposed between the lower electrode and the substrate and chucking or de-chucking the substrate and having an embossing to form a flow path of the cooling fluid between the substrate and the substrate can do.
상기 냉각유체 챔버에 수용되는 냉각유체는 헬륨 가스를 포함할 수 있다.The cooling fluid contained in the cooling fluid chamber may comprise helium gas.
더불어, 상기 기판 처리장치는 상기 기판을 승강시키는 리프트 핀을 더 포함하고, 상기 정전척은 상기 기판과 상기 정전척 사이에서 유동되는 냉각유체의 유출을 저지하도록 둘레를 따라 형성되는 댐부와 상기 댐부의 상기 리프트 핀이 관통되는 관통홀로부터 내측을 향해 연장 형성되는 연장보강부를 더 포함하며, 상기 연장보강부에는 상기 기판과 상기 정전척 사이에서 유동되는 냉각유체를 유도하는 냉각유체 유도유로가 형성될 수 있다.In addition, the substrate processing apparatus further includes a lift pin for lifting the substrate, the electrostatic chuck including a dam portion formed along the circumference to prevent the outflow of the cooling fluid flowing between the substrate and the electrostatic chuck, And a cooling fluid guide passage for guiding a cooling fluid flowing between the substrate and the electrostatic chuck may be formed in the extended reinforcing portion, wherein the cooling fluid guide passage is formed to extend inward from the through hole through which the lift pin passes have.
여기서, 상기 냉각유체 유도유로는 상기 관통홀로부터 방사상으로 상기 연장보강부에 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the cooling fluid guide passage is formed in the extending reinforcing portion radially from the through hole.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따른 기판 처리장치의 효과는 다음과 같다.The effects of the substrate processing apparatus according to the present invention are as follows.
첫째, 냉각유체 챔버에 냉각유체를 수용한 후 개폐유닛의 작동에 따라 균일한 유속과 유량으로 기판으로 공급하여 냉각열을 균일하게 유지할 수 있으므로, 공정 처리시의 기판 온도를 제어함과 함께 기판의 파손을 방지할 수 있다.First, after the cooling fluid is received in the cooling fluid chamber, the cooling heat can be uniformly maintained by supplying the cooling fluid to the substrate at a uniform flow rate and flow rate in accordance with the operation of the opening / closing unit. Therefore, It is possible to prevent breakage.
둘째, 연장보강부에 냉각유체 유도유로를 형성하여 연장보강부 영역에 냉각유체를 체류시킴으로써, 기판의 테두리에 포토레지스터 버닝이 발생되는 것을 저지할 수 있다.Second, by forming a cooling fluid guiding flow path in the extended reinforcing portion and retaining the cooling fluid in the extended reinforcing portion region, it is possible to prevent photoresist burning from occurring at the edge of the substrate.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 제1 작동 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 하부 전극유닛의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 A 영역의 확대 사시도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리장치의 제2 작동 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 B 영역의 확대 단면도,
도 6은 도 4에 도시된 C 영역의 확대 단면도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 제어블럭도이다.1 is a first operational cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a perspective view of the lower electrode unit shown in FIG. 1,
FIG. 3 is an enlarged perspective view of the area A shown in FIG. 2,
4 is a second operational cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the region B shown in FIG. 1,
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the region C shown in FIG. 4,
7 is a control block diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치는 기판의 식각 공정을 수행하기 위한 것으로 이하에서 설명되나, 식각 공정 이외에도 다른 공정 처리에도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
Before describing the present invention, the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention is described below for performing an etching process of a substrate, but it will be described in advance that the process can be applied to other process processes besides the etching process.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 제1 작동 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 하부 전극유닛의 사시도, 그리고 도 3은 도 2에 도시된 A 영역의 확대 사시도이다.1 is a perspective view of a lower electrode unit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of an area A shown in FIG.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 챔버(10), 상부 전극유닛(100), 하부 전극유닛(200), 냉각유체 챔버(400) 및 개폐유닛(600)을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 베이스(20), 게이트(30), 리프트 핀(40), 전력 공급부(50), 냉각유체 제공부(500), 감지부(800; 도 7 참조) 및 제어부(900; 도 7 참조)를 더 포함한다.1 to 3, a
챔버(10)는 기판(S)이 공정 처리되는 공정 영역을 형성한다. 챔버(10)에는 상부 전극유닛(100)과 하부 전극유닛(200)이 수용된다. 챔버(10)는 미도시된 배기펌프의 작동에 의해 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다.The
베이스(20)는 설치면에 대해 챔버(10)를 지지한다. 베이스(20)에는 리프트 핀(40), 리프팅부(630) 등이 왕복 이동되는 이동로도 형성된다. 게이트(30)는 챔버(10)의 일측에 배치되어 기판(S)이 챔버(10) 내외부로 인입 및 인출되도록 챔버(10)의 인출입구를 개폐한다.The
리프트 핀(40)은 챔버(10) 내부에 인입된 기판(S)을 지지하여 하부 전극유닛(200)에 안착시키거나 공정 처리가 완료된 기판(S)을 챔버(10) 외부로 인출되는 기판(S)을 지지하도록 승강 운동한다. 여기서, 리프트 핀(40)은 기판(S)을 승강시키도록 하부 전극유닛(200)의 테두리, 상세하게 댐부(233)에 형성된 관통홀(235)을 통해 승강 이동된다. 전력 공급부(50)는 하부 전극유닛(200)에 연결되어 RF 전원을 제공한다.The
상부 전극유닛(100)은 챔버(10) 내부의 상부에 배치된다. 상부 전극유닛(100)은 챔버(10) 내부에 플라즈마를 형성하도록 하부 전극유닛(200)에 대향 배치된 상부전극(110)과 챔버(10) 내부의 공정 영역에 공정가스를 분사하는 샤워헤드(130)를 포함한다.The
하부 전극유닛(200)은 상부 전극유닛(100)에 대해 대향 배치되고 기판(S)이 안착되며, 하부 전극유닛(200)에는 기판(S)을 냉각하는 냉각유체의 공급 유로(250)가 형성되어 있다. 하부 전극유닛(200)은 하부전극(210), 정전척(ESC; Electro Static Chuck)(230), 공급 유로(250) 및 회수 유로(270)를 포함한다. 하부전극(210)은 공정 처리될 기판(S)을 지지하며, 전력 공급부(50)와 연결되어 전력 공급부(50)로부터 인가된 RF 전원에 따라 상부전극(110)과의 사이에 플라즈마를 형성한다. 하부전극(210)은 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 상부에 적층된 절연부재, 절연부재의 상부에 적층된 냉각판 및 냉각판의 상부에 적층된 하부 전극부로 구성된다. 냉각판에는 하부전극(210)의 온도가 특정 온도 이상으로 상승되는 것을 저지하도록 냉매의 순환로가 형성된다.The
정전척(230)은 하부전극(210)의 상부에 적층되어 기판(S)을 척킹 또는 디척킹 한다. 정전척(230)은 기판(S)의 공정 처리 시 집적도와 신뢰도를 향상시키 위해서 보다 정밀하게 기판(S)을 척킹한다. 정전척(230)은 기판(S) 등과 같은 흡착물들을 고정 지지학기 위해 전위차에 따른 유전분극 현상과 정전기력 원리를 이용함으로써 압력의 영향을 받지 않고 기판(S)의 미세 가공이 가능한 장점이 있으므로, 플라즈마를 이용한 기판 처리장치(1)에 많이 사용된다. 이러한 정전척(230)에는 외부로부터 직류 전압을 인가하는 직류전압봉(미도시)이 연결되어 전기장을 형성함으로써, 하부전극(210)에 기판(S)을 보다 긴밀하게 척킹하게 된다.The
본 발명의 정전척(230)은 엠보싱(231), 댐부(dam part)(233), 관통홀(235), 연장보강부(237) 및 냉각유체 유도유로(239)를 포함한다. 엠보싱(231)은 판면에 일정 간격을 두고 복수 개로 형성된다. 엠보싱(231)은 기판(S)의 척킹 시, 기판(S)과의 접촉 면적을 감소시켜 하부전극(210)의 수명, 특히 정전척(230)의 수명을 연장할 수 있도록 매개 역할을 한다. 엠보싱(231)은 판면에 대해 일정 간격을 두고 복수 개로 배치되어 기판(S)의 하부에서 냉각유체의 유동로를 형성한다. 기판(S)의 하부에 공급된 냉각유체는 엠보싱(231)들의 사이로 유동되어 균일하게 분포됨으로써 기판(S)의 처리 공정 시 기판(S)에 적정한 온도와 압력을 일정하게 유지시킨다.The
댐부(233)는 엠보싱(231)과 동일 높이 또는 보다 높게 형성된다. 댐부(233)는 외곽 둘레를 따라 형성되어 엠보싱(231)들 사이로 유동되는 냉각유체가 챔버(10)의 내부로 유출되는 것을 저지한다. 여기서, 하부 전극유닛(200)의 상부면 둘레에 형성되는 댐부(233)에는 일정 간격으로 리프트 핀(40)이 관통되기 위한 관통홀(235)이 형성된다. 관통홀(235)은 리프트 핀(40)의 개수에 대응되어 형성된다.The
연장보강부(237)는 댐부(233)로부터 연장 형성된다. 상세하게 설명하면, 리프트 핀(40)이 관통되는 관통홀(235)의 직경은 댐부(233)의 폭 대비 유사하거나 또는 상대적으로 크기 때문에 관통홀(235)이 형성되는 댐부(233)의 영역에는 라운드 형상의 연장보강부(237)가 형성된다. 연장보강부(237)가 형성된 이유는 댐부(233)의 폭을 크게 하여 댐부(233)의 전체 단면적이 증가될 경우, 상대적으로 냉각유체의 유로 공간이 감소하게 됨으로써 기판(S)의 외곽 영역에 포토레지스트 버닝(Photoresist Burning: PR Burning) 현상이 발생되는 문제점이 있으므로, 이러한 문제점을 예방하기 위하여 댐부(233)의 전체적인 폭을 작게 하여 댐부(233)의 전체 단면적은 감소시키고 관통홀(235) 영역을 보강하기 위함이다.The
냉각유체 유도유로(239)는 연장보강부(237)에 냉각유체가 유도되도록 마련된다. 본 발명의 냉각유체 유도유로(239)는 연장보강부(237)에 슬릿(slit) 형상을 가지고 복수 개로 형성된다. 실질적으로 연장보강부(237)는 댐부(233)의 전체 단면적을 감소시키기는 했으나, 연장보강부(237)의 면적만큼 기판(S)에 포토레지스트 버닝이 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 냉각유체 유도유로(239)는 연장보강부(237)에 형성되어 냉각유체를 연장보강부(237)로 유도한다. 본 발명의 실시 예에서 냉각유체 유도유로(239)는 관통홀(235)로부터 방사상으로 형성되고, 직선의 형상을 가지고 있다. 그러나, 냉각유체 유도유로(239)는 체류하는 냉각유체의 체류 시간 및 체류량을 증가시킬 수 있도록 직선 형상 이외에도 지그재그 형상과 같이 다양하게 설계 변경될 수 있다.The cooling
공급 유로(250)는 하부 전극유닛(200)을 관통하여 복수 개로 형성된다. 공급 유로(250)는 기판 처리장치(1)의 설치면에 대해 가로 방향으로 하부 전극유닛(200)에 관통 형성된다. 상세하게 공급 유로(250)는 기판 처리장치(1)의 설치면에 대해 수직으로 하부 전극유닛(200)에 관통 형성된다. 공급 유로(250)의 일측은 기판(S)의 하부면에 냉각유체를 공급하도록 개방되어 있고, 타측은 냉각유체 챔버(400)에 연통된다. 공급 유로(250)는 기판(S)의 하부면에 냉각유체가 균일하게 공급되도록 판면에 대해 일정 간격을 두고 복수 개로 형성된다. 회수 유로(270)는 기판(S)의 하부면에 분포된 냉각유체를 챔버(10) 외부로 배출하도록 마련된다. 회수 유로(270)는 기판(S)을 냉각하고 온도가 상승한 냉각유체를 미도시된 냉각유체 회수장치로 회수 시킨다.The
다음으로 도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리장치의 제2 작동 단면도, 도 5는 도 1에 도시된 B 영역의 확대 단면도, 도 6은 도 4에 도시된 C 영역의 확대 단면도, 그리고 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치의 제어블럭도이다.5 is an enlarged cross-sectional view of the region B shown in FIG. 1, FIG. 6 is an enlarged sectional view of the region C shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a control block diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 냉각유체 챔버(400)는 챔버(10)에 대해 독립적인 공간으로 형성되고 공급 유로(250)와 연통되며, 외부로부터 공급된 냉각유체를 수용하여 공급 유로(250)로 냉각유체를 공급시킨다. 냉각유체 챔버(400)는 챔버(10)의 외부에 배치된 냉각유체 제공부(500)와 연결되어 냉각유체 제공부(500)로부터 제공된 냉각유체를 수용한다. 냉각유체 챔버(400)에 수용되는 냉각유체는 헬륨 가스를 포함한다. 냉각유체인 헬륨가스는 기설정된 압력에 도달할 때까지 냉각유체 챔버(400)에 공급된다. 냉각유체 챔버(400)에 공급되는 냉각유체에 의해 냉각유체 챔버(400) 내부가 기설정된 압력에 도달하면 냉각유체 챔버(400)와 냉각유체 제공부(500)의 공급로는 차단된다. 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체는 개폐유닛(600)의 작동에 따라 공급 유로(250)로 공급된다. 이렇게 냉각유체 챔버(400)에 일정 압력으로 냉각유체가 수용된 후, 개폐유닛(600)에 의해 공급 유로(250)로 공급되면 기판(S)의 하부면에 균일한 유속과 유량으로 냉각유체가 공급될 수 있다.4 to 7, the cooling
개폐유닛(600)은 냉각유체 챔버(400)에 배치되어 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체가 선택적으로 공급 유로(250)로 공급되도록 공급 유로(250)를 개폐한다. 특히, 개폐유닛(600)은 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체가 균일하게 공급되도록 복수 개의 공급 유로(250)를 동시에 개방한다. 본 발명의 개폐유닛(600)은 밸브(610), 리프팅부(630) 및 실링부재(650)를 포함한다.The opening and closing unit 600 is disposed in the cooling
밸브(610)는 냉각유체 챔버(400)에 배치되어 공급 유로(250)를 개방하는 개방위치와 공급 유로(250)를 폐쇄하는 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동한다. 본 발명의 밸브(610)는 밸브몸체(612), 개폐부(614) 및 개폐 실링부재(616)를 포함한다.The
밸브몸체(612)는 리프팅부(630)의 구동력에 의해 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동된다. 개폐부(614)는 밸브몸체(612)에 일정 간격을 두고 복수 개의 공급 유로(250)에 대응되도록 복수 개로 돌출 배치되어 폐쇄위치에서 공급 유로(250)의 기밀을 유지한다. 여기서, 개폐부(614)는 폐쇄위치에서 리프팅부(630)의 가압력에 따라 공급 유로(250)에 밀착되도록 탄성재질로 마련된다. 즉, 개폐부(614)는 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 탄성 변형됨에 따라 폐쇄위치에서 공급 유로(250)에 대해 보다 높은 기밀성을 유지할 수 있다. 개폐 실링부재(616)는 개폐부(614)의 주위에 배치되어 폐쇄위치에서의 공급 유로(250)에 대한 기밀력을 보강한다.The
리프팅부(630)는 밸브(610)에 연결되어 밸브(610)를 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동시킨다. 리프팅부(630)는 공지된 액추에이터 등으로 구성되어 밸브(610)를 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되도록 승강된다. 실링부재(650)는 리프팅부(630)에 배치되어 리프팅부(630)의 승강 이동 시 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체가 누출되는 것을 저지한다. 실링부재(650)는 O-ring으로 마련될 수 있다.Lifting
감지부(800)는 냉각유체 챔버(400) 내부에 배치되어 냉각유체 챔버(400)에 수용되는 냉각유체의 압력을 감지한다. 상세하게 감지부(800)는 냉각유체 챔버(400)에 냉각유체가 수용될 때의 압력을 감지하고, 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체가 공급 유로(250)로 공급된 후의 압력을 감지한다.The
마지막으로 제어부(900)는 감지부(800)로부터 감지된 신호에 기초하여 리프팅부(630)의 작동을 제어한다. 예를 들어, 제어부(900)는 냉각유체 챔버(400)에 냉각유체의 수용 시 감지부(800)로부터 감지된 감지 신호가 기설정된 압력일 때 공급 유로(250)를 개방하도록 리프팅부(630)에 하강 제어 신호를 인가한다. 반면, 제어부(900)는 냉각유체 챔버(400)에서 공급 유로(250)로 냉각유체의 공급 시 감지부(800)로부터 감지된 감지 신호가 기설정된 압력이면 공급 유로(250)를 폐쇄하도록 리프팅부(630)에 상승 제어 신호를 인가한다.
Finally, the
이러한 구성에 의해 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the
우선, 챔버(10) 내부에 수용된 기판(S)의 공정 처리 시 냉각유체 챔버(400)와 냉각유체 제공부(500)의 공급로를 개방하여 냉각유체 챔버(400) 내부에 냉각유체를 수용시킨다. 여기서, 냉각유체 챔버(400)로의 냉각유체 공급은 기판(S)의 공정 처리 전에도 이루어질 수 있다. 냉각유체 챔버(400) 내부의 압력을 감지하여 기설정된 압력으로 감지되면, 냉각유체 챔버(400)와 냉각유체 제공부(500)의 공급로를 차단하고 리프팅부(630)를 하강시켜 밸브(610)를 개방위치로 이동한다.The cooling
그러면, 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체는 공급 유로(250)를 통해 기판(S)의 하부면에 공급되어 기판(S)에 냉각열을 제공한다. 감지부(800)로부터 감지된 신호에 의해 리프팅부(630)를 상승하여 밸브(610)를 개방위치에서 폐쇄위치로 상승시킨다. 그리고, 냉각유체 챔버(400)에 냉각유체를 공급한다.The cooling fluid contained in the cooling
기판(S)의 하부면에 유동되는 냉각유체는 일정 시간 후에 회수 유로(270)를 통해 배출되고, 냉각유체 챔버(400)에 수용된 냉각유체는 개폐유닛(600)의 작동에 의해 공급 유로(250)로 공급된다. 이러한 일련의 과정은 기판(S)의 공정 처리 마다 1회씩 이루어질 수도 있고 설정에 따라 복수 회로 이루어질 수 있다.
The cooling fluid flowing to the lower surface of the substrate S is discharged through the
이에, 냉각유체 챔버에 냉각유체를 수용한 후 개폐유닛의 작동에 따라 균일한 유속과 유량으로 기판으로 공급하여 냉각열을 균일하게 유지할 수 있으므로, 공정 처리시의 기판 온도를 제어함과 함께 기판의 파손을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to uniformly maintain the cooling heat by supplying the cooling fluid to the substrate at a uniform flow rate and flow rate in accordance with the operation of the opening / closing unit after receiving the cooling fluid in the cooling fluid chamber, It is possible to prevent breakage.
또한, 연장보강부에 냉각유체 유도유로를 형성하여 연장보강부 영역에 냉각유체를 체류시킴으로써, 기판의 테두리에 포토레지스터 버닝이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
Further, by forming the cooling fluid guide passage in the extended reinforcing portion and retaining the cooling fluid in the extended reinforcing portion region, it is possible to prevent photoresist burning from occurring at the edge of the substrate.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10: 챔버 100: 상부 전극유닛
200: 하부 전극유닛 210: 하부전극
230: 정전척 231: 엠보싱
233: 댐부(dam part) 237: 연장보강부
239: 냉각유체 유도유로 400: 냉각유체 챔버
600: 개폐유닛 610: 밸브
612: 밸브몸체 614: 개폐부
630: 리프팅부 800: 감지부
900: 제어부10: chamber 100: upper electrode unit
200: lower electrode unit 210: lower electrode
230: electrostatic chuck 231: embossing
233: dam part 237: extension reinforcing part
239: cooling fluid guide passage 400: cooling fluid chamber
600: opening / closing unit 610: valve
612: valve body 614: opening /
630: lifting unit 800: sensing unit
900:
Claims (13)
상부 전극유닛과;
상기 상부 전극유닛에 대해 대향 배치되고 상기 기판이 안착되며, 상기 기판을 냉각하는 냉각유체가 공급되는 복수 개의 공급 유로가 형성되는 하부 전극유닛과;
상기 챔버에 대해 독립적인 공간으로 형성되고 상기 공급 유로와 연결되며, 외부로부터 공급된 냉각유체를 수용하여 상기 공급 유로로 냉각유체를 공급시키는 냉각유체 챔버와;
상기 냉각유체 챔버에 배치되어, 상기 냉각유체 챔버에 수용된 냉각유체가 기설정된 압력에 도달될 때 냉각유체가 상기 공급 유로로 공급되도록 상기 공급 유로를 개폐하는 개폐유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
A substrate processing apparatus having a chamber in which a processing region for processing a substrate is formed,
An upper electrode unit;
A lower electrode unit disposed opposite to the upper electrode unit, on which the substrate is mounted, on which a plurality of supply paths are formed to supply a cooling fluid for cooling the substrate;
A cooling fluid chamber formed in an independent space with respect to the chamber and connected to the supply passage, for receiving a cooling fluid supplied from the outside and supplying a cooling fluid to the supply passage;
And an opening and closing unit disposed in the cooling fluid chamber for opening and closing the supply passage so that a cooling fluid is supplied to the supply passage when a cooling fluid contained in the cooling fluid chamber reaches a predetermined pressure. Device.
상기 냉각유체 챔버는 상기 하부 전극유닛의 하부에 배치되고, 상기 공급 유로는 상기 하부 전극유닛의 판면에 대해 가로 방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling fluid chamber is disposed at a lower portion of the lower electrode unit, and the supply passage is formed in a transverse direction with respect to a plate surface of the lower electrode unit.
상기 기판에 인접하는 상기 공급 유로의 일측은 개방되고, 상기 냉각유로 챔버에 연결되는 타측은 상기 개폐유닛에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
3. The method of claim 2,
Wherein one side of the supply passage adjacent to the substrate is opened and the other side connected to the cooling passage chamber is opened and closed by the opening and closing unit.
상기 개폐유닛은,
상기 냉각유체 챔버 내부에 배치되어, 복수 개의 상기 공급 유로를 개방하는 개방위치와 복수 개의 상기 공급 유로를 폐쇄하는 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되는 밸브와;
상기 밸브에 연결되어, 상기 밸브를 상기 개방위치와 상기 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동시키는 리프팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The opening /
A valve disposed inside the cooling fluid chamber and reciprocating between an open position for opening the plurality of supply flow paths and a closed position for closing the plurality of supply flow paths;
And a lifting portion coupled to the valve, the lifting portion reciprocating the valve between the open position and the closed position.
상기 밸브는,
상기 리프팅부의 구동력에 의해 상기 개방위치와 상기 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되는 밸브몸체와;
상기 밸브몸체에 일정 간격을 두고 복수 개의 상기 공급 유로에 대응되도록 복수 개로 돌출 배치되어, 상기 폐쇄위치에서 상기 공급 유로의 밀폐를 유지시키는 개폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the valve comprises:
A valve body reciprocating between the open position and the closed position by a driving force of the lifting part;
And an opening / closing part that is arranged to protrude from the valve body so as to correspond to the plurality of the supply passages at a predetermined interval so as to maintain the sealing of the supply passage at the closed position.
상기 개폐부는 상기 폐쇄위치에서 상기 리프팅부의 가압력에 따라 상기 공급 유로에 밀착되도록 탄성재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the opening / closing portion is formed of an elastic material so that the opening / closing portion is in close contact with the supply passage in accordance with a pressing force of the lifting portion at the closed position.
상기 밸브는 상기 리프팅부로부터 제공된 구동력에 의해 상기 폐쇄위치에서 상기 개방위치로 이동될 때, 복수 개의 상기 공급 유로를 동시에 개방하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
5. The method of claim 4,
Wherein said valve simultaneously opens said plurality of said supply passages when said valve is moved from said closed position to said open position by a driving force provided from said lifting portion.
상기 기판 처리장치는,
상기 냉각유체 챔버 내부에 배치되어, 상기 냉각유체 챔버에 수용되는 냉각유체의 압력을 감지하는 감지부와;
상기 감지부로부터 감지된 신호에 기초하여, 상기 리프팅부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
5. The method of claim 4,
The substrate processing apparatus includes:
A sensing unit disposed inside the cooling fluid chamber and sensing a pressure of the cooling fluid accommodated in the cooling fluid chamber;
Further comprising a control unit for controlling operation of the lifting unit based on a signal sensed by the sensing unit.
상기 제어부는 상기 감지부로부터 제공된 감지 신호가 기설정된 압력일 때 상기 공급 유로를 개방하도록 상기 리프팅부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the control unit controls the operation of the lifting unit to open the supply passage when the sensing signal provided from the sensing unit is a preset pressure.
상기 하부 전극유닛은,
하부전극과;
상기 하부 전극과 상기 기판 사이에 배치되어 상기 기판을 척킹 또는 디척킹하며, 상기 기판과의 사이에 냉각유체의 유동로를 형성하도록 엠보싱을 갖는 정전척을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the lower electrode unit comprises:
A lower electrode;
And an electrostatic chuck disposed between the lower electrode and the substrate to chuck or defuck the substrate and having an embossing to form a flow path of the cooling fluid between the substrate and the substrate.
상기 냉각유체 챔버에 수용되는 냉각유체는 헬륨 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the cooling fluid received in the cooling fluid chamber comprises helium gas.
상기 기판 처리장치는 상기 기판을 승강시키는 리프트 핀을 더 포함하고,
상기 정전척은 상기 기판과 상기 정전척 사이에서 유동되는 냉각유체의 유출을 저지하도록 둘레를 따라 형성되는 댐부와, 상기 댐부의 상기 리프트 핀이 관통되는 관통홀로부터 내측을 향해 연장 형성되는 연장보강부를 더 포함하며,
상기 연장보강부에는 상기 기판과 상기 정전척 사이에서 유동되는 냉각유체를 유도하는 냉각유체 유도유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the substrate processing apparatus further includes a lift pin for moving the substrate up and down,
Wherein the electrostatic chuck comprises a dam portion formed along a circumference to prevent the outflow of a cooling fluid flowing between the substrate and the electrostatic chuck, and an extended reinforcing portion extending inward from a through hole through which the lift pin of the dam portion penetrates Further,
And a cooling fluid guide passage for guiding the cooling fluid flowing between the substrate and the electrostatic chuck is formed in the extended reinforcement portion.
상기 냉각유체 유도유로는 상기 관통홀로부터 방사상으로 상기 연장보강부에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.13. The method of claim 12,
Wherein the cooling fluid guide passage is formed in the extending reinforcement portion radially from the through hole.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |