KR101791871B1 - 정전 척 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치에 제공되는 정전 척에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전 척은 정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 전극을 포함하는 유전판; 상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및 상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되, 상기 접착 층은, 제 1 접착제 및 상기 제 1 접착제 내에 구 이외의 형상으로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층;을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다.
플라스마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치(1)를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참고하면, 챔버(2) 내에서 기판(3)을 지지하는 정전 척(4)은 냉각 유로(5)가 형성된 몸체(6) 및 몸체(6)의 상부에 제공되고, 정전 전극(7)이 내부에 제공된 유전판(8)을 포함한다. 일반적으로 서로 상이한 재질로 제공된 몸체(6) 및 유전판(8)을 서로 고정시키기 위해 고탄성의 절연성 접착제(9)를 사용한다.
이 경우, 고탄성의 접착제(9)를 두껍게 제공할수록 몸체(6) 및 유전판(8)의 열팽창률의 차이에 따른 접합면의 구조 신뢰성 문제를 극복하기 용이하다. 그러나, 일반적인 절연성 접착제(9)는 열 전도율이 낮으므로 몸체(6) 및 유전판(8)의 용이한 열 전달을 위해 일정 두께 이상으로 제공할 수 없다. 따라서, 몸체(6) 및 유전판(8)의 열팽창률의 차이에 따른 접합면의 구조 신뢰성 문제로 인해 기판(3) 및 냉각 유로(5) 간에 온도 차이를 일정 온도 이상으로 제공할 수 없다.
또한, 일반적으로, 균일한 기판 처리를 위해 정전 척(4)의 상부에서 바라볼 때의 영역별 열 분포의 조절을 위해, 냉각 유로(5)의 폭과 높이를 영역별로 상이하게 조절하는 것도 구조상의 제약이 있다.
본 발명은 몸체 및 유전판을 접착시키는 접착층을 두껍게 제공할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 몸체 및 유전판의 열팽창률의 차이로 인한 접합면의 구조 신뢰성 문제를 방지할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 및 냉각 유로 간에 온도 차이를 크게 설정할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 정전 척의 상부에서 바라볼 때의 영역별 열 분포를 용이하게 조절할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판을 균일하게 처리할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 정전 척을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전 척은, 기판이 놓이고, 정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 정전 전극을 포함하는 유전판; 상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및 상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되, 상기 접착 층은, 제 1 접착제 및 상기 제 1 접착제 내에 구 이외의 형상으로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층;을 포함한다.
상기 제 1 필러는 다각 플레이트 형상으로 제공된다. 상기 제 1 필러는 6각 플레이트 형상의 그래파이트(Graphite) 재질로 제공된다. 상기 제 1 필러는 정면에서 바라볼 때 상기 다각이 되도록 제공된다.
상기 제 1 필러는 원통형으로 제공될 수 있다. 상기 제 1 필러는 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 재질로 제공될 수 있다. 상기 제 1 필러는 길이 방향이 상하 방향으로 제공될 수 있다.
상기 제 1 필러는 상부에서 바라볼 때, 상기 제 1 접착 층의 영역별로 상이한 밀도로 제공될 수 있다.
상기 제 1 필러는 상기 제 1 접착 층의 가장자리 영역에 상기 제 1 접착 층의 중앙 영역보다 더 높은 밀도로 제공될 수 있다.
상기 접착 층은 상기 제 1 접착 층에 적층되게 제공되고, 상기 제 1 접착 층보다 열 전도율이 낮은 제 2 접착 층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 접착 층은, 제 2 접착제; 및 상기 제 2 접착제 내에 복수개의 제 2 필러;를 포함하되, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 상하 방향에 대한 열 전도율이 낮다.
상기 접착 층은 상기 제 1 접착 층 및 상기 제 2 접착 층 간의 두께의 비가 상부에서 바라볼 때, 영역별로 상이하게 제공된다.
상기 제 1 접착 층은 상부에서 바라볼 때, 상기 접착 층의 중앙 영역보다 상기 접착 층의 가장자리 영역에서 더 두껍게 제공된다.
상기 접착 층은 정면에서 바라볼 때, 전체적으로 두께가 동일하게 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하고, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에 배치되며 기판이 놓이는 정전 척을 가지는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간 내의 공정 가스로부터 플라스마를 생성하는 플라스마 소스를 포함하되, 상기 정전 척은, 정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 정전 전극을 포함하는 유전판; 상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및 상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되, 상기 접착 층은, 제 1 접착제 및 상기 제 1 접착제 내에 구 이외의 형상으로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층;을 포함한다.
상기 제 1 필러는 다각 플레이트 형상으로 제공된다. 상기 제 1 필러는 6각 플레이트 형상의 그래파이트(Graphite) 재질로 제공된다. 상기 제 1 필러는 정면에서 바라볼 때 상기 다각이 되도록 제공된다.
상기 제 1 필러는 원통형으로 제공될 수 있다. 상기 제 1 필러는 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 재질로 제공될 수 있다. 상기 제 1 필러는 길이 방향이 상하 방향으로 제공될 수 있다.
상기 제 1 필러는 상부에서 바라볼 때, 상기 제 1 접착 층의 영역별로 상이한 밀도로 제공된다.
상기 제 1 필러는 상기 제 1 접착 층의 가장자리 영역에 상기 제 1 접착 층의 중앙 영역보다 더 높은 밀도로 제공된다.
상기 접착 층은 상기 제 1 접착 층에 적층되게 제공되고, 상기 제 1 접착 층보다 열 전도율이 낮은 제 2 접착 층을 더 포함한다.
상기 제 2 접착 층은, 제 2 접착제; 및 상기 제 2 접착제 내에 복수개의 제 2 필러;를 포함하되, 상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 상하 방향에 대한 열 전도율이 낮다.
상기 접착 층은 상기 제 1 접착 층 및 상기 제 2 접착 층 간의 두께의 비가 상부에서 바라볼 때, 영역별로 상이하게 제공된다.
상기 제 1 접착 층은 상부에서 바라볼 때, 상기 접착 층의 중앙 영역보다 상기 접착 층의 가장자리 영역에서 더 두껍게 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는 몸체 및 유전판을 접착시키는 접착층을 두껍게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는 몸체 및 유전판의 열팽창률의 차이로 인한 접합면의 구조 신뢰성 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는 기판 및 냉각 유로 간에 온도 차이를 크게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는 정전 척의 상부에서 바라볼 때의 영역별 열 분포를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는 기판을 균일하게 처리할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 접착 층을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 접착 층의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 도 3의 접착 층의 일부를 나타낸 도면이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 도 2의 접착 층을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 접착 층을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 접착 층의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 도 3의 접착 층의 일부를 나타낸 도면이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 도 2의 접착 층을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시 예에서는 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 서로 상이한 재질로 제공된 몸체 및 유전판을 접착제를 이용해 서로 고정시키는 것이 요구되는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 유도결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라스마를 생성하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라스마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라스마 방식 등 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함한다.
챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(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 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(201)을 포함한다. 지지 유닛(200)은 정전 척(201) 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척(201)은 유전판(220), 몸체(230), 포커스 링(240), 절연 플레이트(250) 및 접착 층(280)을 포함한다.
유전판(200)에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)은 정전 척(201)의 상단부에 위치한다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 공급 유로(221)가 형성된다. 유전판(220)은 내부에 정전 전극(223)과 히터(225)를 포함한다.
정전 전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 유전판(220)의 하부에는 몸체(230)이 위치한다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 접착 층(280)에 의해 접착된다.
몸체(230)는 유전판(220)의 하부에 위치된다. 몸체(230)는 내부에 정전 척(201)을 냉각시키는 냉각 부재가 제공된다. 냉각 부재는 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로로 제공될 수 있다. 예를 들면, 몸체(230)의 내부에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 정전 척(201)을 냉각시키는 냉각 부재로서 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)을 냉각한다. 몸체(230)은 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척(201)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)을 둘러싸도록 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)은 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)은 상부 가장자리 영역이 링 형상으로 돌출되게 제공됨으로써, 플라스마가 기판(W)상으로 집중되도록 유도한다. 몸체(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 몸체(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판으로 안착시키는 리프트 핀 모듈 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
도 3은 도 2의 접착 층(280)을 보여주는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 접착 층(280)은 유전판(220)과 몸체(230) 사이에 위치한다. 접착 층(280)은 유전판(220)과 몸체(230)를 서로 고정한다. 접착 층(280)은 제 1 접착 층(281) 및 제 2 접착 층(282)을 포함한다.
도 4는 도 3의 접착 층(280)의 일부를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 제 1 접착 층(281)은 제 1 접착제(281a) 및 제 1 필러(281b)를 포함한다.
제 1 접착제(281a)는 고탄성의 절연 재질로 제공된다. 예를 들면 제 1 접착제(281a)는 실리콘(Si)로 제공될 수 있다.
제 1 필러(281b)는 제 1 접착제(281a) 내에 복수개로 제공된다. 제 1 필러(281b)는 제 1 접착제(281a)에 비해 열전도율이 높은 재질로 제공된다. 제 1 필러(281b)는 구 이외의 형상으로 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 필러(281b)는 다각 플레이트 형상으로 제공된다. 제 1 필러(281b)는 정면에서 바라볼 때, 상기 다각이 되도록 제공된다. 예를 들면, 제 1 필러(281b)는 6각 플레이트 형상의 그래파이트(Graphite) 재질로 제공된다. 이 경우, 제 1 필러(281b)는 정면에서 바라볼 때, 6각형이 되도록 제공된다. 그래파이트(Graphite)는 결정 형상이 6각 플레이트 형상으로 제공된다. 따라서, 도 3과 같이 그래파이트(Graphite)로 제공된 제 1 필러(281b)를 배열하는 경우, 제 1 접착제(281a)를 통해 상하 방향으로 전달되는 열의 열 전도율에 비해 제 1 필러(281b)를 통해 상하 방향으로 전달되는 열의 열 전도율은 높게 제공된다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 도 3의 접착 층의 일부를 나타낸 도면이다. 도 5를 참고하면, 도 4의 경우와 달리, 제 1 필러(281b)는 원통형으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 제 1 필러(281b)는 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 재질로 제공된다. 제 1 필러(281b)는 길이 방향이 상하 방향으로 제공된다. 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube)는 결정의 형상이 원통형으로 제공된다. 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube)는 길이 방향을 따라 전달되는 열의 열전도율은 길이 방향에 수직인 방향을 따라 전달되는 열의 전도율 및 제 1 접착제(281a)를 통해 전달되는 열의 열전도율에 비해 높다. 따라서, 도 4와 같이 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube)로 제공된 제 1 필러(281b)를 배열하는 경우, 제 1 접착제(281a)를 통해 상하 방향으로 전달되는 열의 열 전도율에 비해 제 1 필러(281b)를 통해 상하 방향으로 전달되는 열의 열 전도율은 높게 제공된다.
제 1 필러(281b)는 상부에서 바라볼 때, 제 1 접착 층(281)의 영역별로 상이한 밀도로 제공될 수 있다. 예를 들면, 제 1 필러(281b)는 제 1 접착 층(281)의 가장자리 영역에 제 1 접착 층(281)의 중앙 영역보다 더 높은 밀도로 제공될 수 있다. 이 경우, 제 1 접착 층(281)은 상부에서 바라볼 때, 가장자리 영역의 상하 방향에 대한 열 전도율이 중앙 영역의 상하 방향에 대한 열 전도율보다 높게 제공된다. 따라서, 정전 척(201)의 상부에서 바라볼 때의 영역별 열 전도율을 조절하여, 기판에 대한 균일한 처리를 수행할 수 있다.
제 2 접착 층(282)은 제 1 접착 층(281)에 적층되게 제공된다. 예를 들면, 제 2 접착 층(282)은 제 1 접착 층(281)의 상부에 제공될 수 있다. 제 2 접착 층(282)은 제 1 접착 층(281)보다 열 전도율이 낮게 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 제 2 접착 층(282)은 제 2 접착제(282a) 및 제 2 필러(282b)를 포함한다.
제 2 접착제(282a)는 고탄성의 절연 재질로 제공된다. 예를 들면 제 2 접착제(282a)는 실리콘(Si)로 제공될 수 있다.
제 2 필러(282b)는 제 2 접착제(282a) 내에 복수개로 제공된다. 제 2 필러(282b)는 제 1 필러(281b)보다 상하 방향에 대한 열 전도율이 낮게 제공된다. 예를 들면, 제 2 필러(282b)는 제 1 필러(281b)보다 상하 방향에 대한 열 전도율이 낮은 재질의 구 형상의 필러로 제공될 수 있다.
다시 도 3을 참고하면, 접착 층(280)은 제 1 접착 층(281) 및 제 2 접착 층(282) 간의 두께의 비가 상부에서 바라볼 때 영역별로 상이하게 제공될 수 있다. 따라서, 상기 두께의 비를 조절하여 상부에서 바라볼 때 접착 층(280)의 영역별 열 전도율을 조절할 수 있다. 예를 들면, 제 1 접착 층(281)은 상부에서 바라볼 때, 접착 층(280)의 중앙 영역보다 접착 층(280)의 가장자리 영역에서 더 두껍게 제공될 수 있다. 이 경우, 접착 층(280)의 중앙 영역보다 가장자리 영역의 상하 방향에 대한 열 전도율이 더 높게 제공된다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 도 2의 접착 층을 나타낸 도면이다. 도 6을 참고하면, 접착 층(280)의 가장 자리 영역에는 제 1 접착 층(281)만이 제공될 수 있다. 이 경우, 접착 층(280)의 중앙 영역보다 가장자리 영역의 상하 방향에 대한 열 전도율이 더 높게 제공된다. 이와 달리, 접착 층(280)의 중앙 영역에는 제 1 접착 층(281)만에 제공되고, 가장자리 영역에는 제 1 접착 층(281) 및 제 2 접착 층(282)이 적층되게 제공될 수 있다. 이 경우, 접착 층(280)의 가장자리 영역보다 중앙 영역의 상하 방향에 대한 열 전도율이 더 높게 제공된다.
도 3 또는 도 4와 같이, 제 1 접착 층(281) 및 제 2 접착 층(282) 간의 두께의 비가 상부에서 바라볼 때 영역별로 상이하게 제공되는 경우, 제 1 필러(281b)의 상부에서 바라볼 때의 밀도는 균일하게 제공될 수 있다.
이와 달리, 접착 층(280)은 제 1 접착 층(281) 및 제 2 접착 층(282) 간의 두께의 비가 상부에서 바라볼 때 영역별로 동일하게 제공될 수 있다. 이 경우, 접착 층(280)의 상부에서 바라볼 때 영역별 열 전도율은 제 1 필러(281b)의 밀도에 의해서 조절될 수 있다.
또한, 상술한 바와 달리 접착 층(280)은 제 2 접착 층(282)은 제공되지 않을 수 있다. 이 경우, 제 1 접착 층(281)은 전체적으로 동일한 두께로 제공되고, 접착 층(280)의 상부에서 바라볼 때 영역 별 영역별 열 전달율 조절은 상술한 제 1 필러(281b)의 밀도에 의해 조절될 수 있다.
상술한 바와 같이, 접착 층(280)은 제 1 필러(281b)가 일반적인 접착제로 제공된 재질들에 비해 상하 방향을 따라 열 전도율이 높게 제공됨으로써, 몸체(230) 및 유전판(220)을 접착시키는 접착층(280)을 두껍게 제공할 수 있다. 따라서, 몸체(230) 및 유전판(220)에 비해 고탄성을 가지는 접착층(280)이 두껍게 제공됨으로써, 몸체(230) 및 유전판(220)의 열팽창률의 차이로 인한 접합면의 구조 신뢰성 문제를 방지할 수 있다. 또한, 접착 층(280)의 열 전도율이 높게 제공됨으로써, 기판(W) 및 냉각 부재(232) 간에 온도 차이를 크게 설정할 수 있어 냉각 효율을 높일 수 있다. 또한, 제 1 필러(281b)의 밀도 및/또는 제 1 접착 층(281) 및 제 2 접착 층(282) 간의 두께의 비를 조절하여 정전 척의 상부에서 바라볼 때의 영역별 열 분포를 용이하게 조절할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 균일하게 처리할 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 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.
플라스마 소스(400)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 공급된 공정 가스로부터 플라스마를 생성한다. 플라스마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라스마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라스마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 200: 지지 유닛
201: 정전 척 220: 유전판
223: 정전 전극 230: 몸체
232: 냉각 부재 280: 접착층
281: 제 1 접착 층 281a: 제 1 접착제
281b: 제 1 필러 282: 제 2 접착 층
282a: 제 2 접착제 282b: 제 2 필러
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 배기 유닛
100: 챔버 200: 지지 유닛
201: 정전 척 220: 유전판
223: 정전 전극 230: 몸체
232: 냉각 부재 280: 접착층
281: 제 1 접착 층 281a: 제 1 접착제
281b: 제 1 필러 282: 제 2 접착 층
282a: 제 2 접착제 282b: 제 2 필러
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 배기 유닛
Claims (27)
- 기판이 놓이는 정전 척에 있어서,
정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 정전 전극을 포함하는 유전판;
상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및
상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되,
상기 접착 층은,
제 1 접착제; 및 상기 제 1 접착제 내에 제공되고 상기 제 1 접착제에 비해 열전도율이 높은 재질로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층과;
상기 제 1 접착 층에 적층되게 제공되고, 상기 제 1 접착 층보다 열 전도율이 낮은 제 2 접착 층을 포함하되,
상기 제 2 접착 층은,
제 2 접착제; 및
상기 제 2 접착제 내에 제공된 복수개의 제 2 필러;를 포함하고,
상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 열 전도율이 낮으며,
상기 제 1 접착 층 및 상기 제 2 접착 층 간의 두께의 비는 상부에서 바라볼 때, 영역별로 상이하게 제공되는 정전척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 다각 플레이트 형상으로 제공되고, 정면에서 바라볼 때, 상기 다각이 되도록 제공되는 정전 척. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 6각 플레이트 형상의 그래파이트(Graphite) 재질로 제공되는 정전 척. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 원통형으로 제공되고, 길이 방향이 상하 방향으로 제공되는 정전 척. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 재질로 제공되는 정전 척. - 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 필러는 상부에서 바라볼 때, 상기 제 1 접착 층의 영역별로 상이한 밀도로 제공되는 정전 척. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 상기 제 1 접착 층의 가장자리 영역에 상기 제 1 접착 층의 중앙 영역보다 더 높은 밀도로 제공되는 정전 척. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 상하 방향에 대한 열 전도율이 낮은 정전 척. - 기판이 놓이는 정전 척에 있어서,
정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 정전 전극을 포함하는 유전판;
상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및
상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되,
상기 접착 층은,
제 1 접착제; 및 상기 제 1 접착제 내에 제공되고 상기 제 1 접착제에 비해 열전도율이 높은 재질로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층과;
상기 제 1 접착 층에 적층되게 제공되고, 상기 제 1 접착 층보다 열 전도율이 낮은 제 2 접착 층을 포함하되,
상기 제 1 접착 층 및 상기 제 2 접착 층 간의 두께의 비는 상부에서 바라볼 때, 영역별로 상이하게 제공되는 정전 척. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 접착 층은 상부에서 바라볼 때, 상기 접착 층의 중앙 영역보다 상기 접착 층의 가장자리 영역에서 더 두껍게 제공되는 정전 척. - 제 12 항에 있어서,
상기 접착 층은 정면에서 바라볼 때, 전체적으로 두께가 동일하게 제공되는 정전 척. - 기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
상기 처리 공간 내에 배치되며 기판이 놓이는 정전 척을 가지는 지지 유닛과;
상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 처리 공간 내의 공정 가스로부터 플라스마를 생성하는 플라스마 소스를 포함하되,
상기 정전 척은,
정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 정전 전극을 포함하는 유전판;
상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및
상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되,
상기 접착 층은,
제 1 접착제; 및 상기 제 1 접착제 내에 제공되고 상기 제 1 접착제에 비해 열전도율이 높은 재질로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층과;
상기 제 1 접착 층에 적층되게 제공되고, 상기 제 1 접착 층보다 열 전도율이 낮은 제 2 접착 층을 포함하되,
상기 제 2 접착 층은,
제 2 접착제; 및
상기 제 2 접착제 내에 제공된 복수개의 제 2 필러;를 포함하고,
상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 열 전도율이 낮으며,
상기 제 1 접착 층 및 상기 제 2 접착 층 간의 두께의 비는 상부에서 바라볼 때, 영역별로 상이하게 제공되는 기판 처리 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 다각 플레이트 형상으로 제공되고, 정면에서 바라볼 때, 상기 다각이 되도록 제공되는 기판 처리 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 6각 플레이트 형상의 그래파이트(Graphite) 재질로 제공되는 기판 처리 장치. - 삭제
- 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 원통형으로 제공되고, 길이 방향이 상하 방향으로 제공되는 기판 처리 장치. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube) 재질로 제공되는 기판 처리 장치. - 삭제
- 제 15 항 내지 제 17 항, 제 19 항 및 제 20 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 필러는 상부에서 바라볼 때, 상기 제 1 접착 층의 영역별로 상이한 밀도로 제공되는 기판 처리 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 제 1 필러는 상기 제 1 접착 층의 가장자리 영역에 상기 제 1 접착 층의 중앙 영역보다 더 높은 밀도로 제공되는 기판 처리 장치. - 삭제
- 제 15 항에 있어서,
상기 제 2 필러는 상기 제 1 필러 보다 상하 방향에 대한 열 전도율이 낮은 기판 처리 장치. - 기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
상기 처리 공간 내에 배치되며 기판이 놓이는 정전 척을 가지는 지지 유닛과;
상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 처리 공간 내의 공정 가스로부터 플라스마를 생성하는 플라스마 소스를 포함하되,
상기 정전 척은,
정전기력으로 상기 기판을 흡착시키는 정전 전극을 포함하는 유전판;
상기 유전판의 하부에 위치하고, 내부에 상기 정전 척을 냉각시키는 냉각 부재가 제공되는 몸체; 및
상기 유전판과 상기 몸체 사이에 위치하고, 상기 유전판과 상기 몸체를 고정하는 접착 층;을 포함하되,
상기 접착 층은,
제 1 접착제; 및 상기 제 1 접착제 내에 제공되고 상기 제 1 접착제에 비해 열전도율이 높은 재질로 제공된 복수개의 제 1 필러;를 포함하는 제 1 접착 층과;
상기 제 1 접착 층에 적층되게 제공되고, 상기 제 1 접착 층보다 열 전도율이 낮은 제 2 접착 층을 포함하되,
상기 제 1 접착 층 및 상기 제 2 접착 층 간의 두께의 비는 상부에서 바라볼 때, 영역별로 상이하게 제공되는 기판 처리 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 제 1 접착 층은 상부에서 바라볼 때, 상기 접착 층의 중앙 영역보다 상기 접착 층의 가장자리 영역에서 더 두껍게 제공되는 기판 처리 장치.
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