KR101842124B1 - 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하되, 상기 지지 유닛은, 고주파 전력이 인가될 수 있는 금속 재질의 전극층과; 일단은 상기 전극층에 연결되고 타단은 접지되는 접지 라인과; 상기 접지 라인에 제공되는 스위치를 포함한다.

Description

지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Support unit, Apparatus and method for treating a substrate}
본 발명은 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
플라즈마는 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 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다. 식각 공정은 공정 챔버 내부에서 수행된다. 공정 챔버 내부로 공정 가스가 공급되고, 공정 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
도 1은 기판 처리 장치에서의 일반적인 지지 유닛을 보여준다. 기판(w)을 지지하는 제1 유전체 플레이트(1)와 그 하부에는 전도성 재질의 전극층(2), 그리고, 제2 유전체 플레이트(3)가 순차적으로 제공되어 있다. 제1 유전체 플레이트(1)에는 기판을 지지하는 리프트핀(미도시)가 제공될 수 있다. 제2 유전체 플레이트(3) 내부에는 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로(4)가 형성된다. 냉각 유체가 흐르게 되면 냉각 유체와 냉각 유로 외벽의 마찰에 의해 정전기력이 발생한다. 냉각 유로(4) 외벽의 전하들은 상기 전극층 및 플레이트들(1, 2, 3)의 내부에 존재하는 전하들에 대해 전자기 유도 현상을 연쇄적으로 일으키게 된다. 일 예로, 도 1을 참조하면, 냉각 유로의 외벽에 발생하는 음전하들로 인하여 제2 유전체 플레이트(3)의 상부에는 양전하가 분포한다. 또한, 전극층(2)의 하부에는 음전하가 분포하며, 전극층(2)의 상부에는 양전하가 분포한다. 또한, 전자기 유도현상으로 제1 유전체 플레이트(1)의 하부에는 음전하가 분포하고, 상부에는 양전하가 분포한다. 실리콘 재질의 기판의 하부에는 음전하가 분포하게 되어, 결과적으로, 기판은 제1 유전체 플레이트(1)에 척킹된다.
한편, 공정을 종료하고, 기판을 제1 유전체 플레이트(1)로부터 언로딩하고자 할 때에는 기판(w)이 제1 유전체 플레이트(1)에 척킹되지 않아야 한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 전자기 유도에 의해 의도하지 않은 척킹력에 의해 기판이 척킹되어, 기판을 언로딩하는 과정에서 기판에 손상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 기판을 언로딩할 때, 의도하지 않은 기판의 척킹 현상을 방지하여 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있는 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하되, 상기 지지 유닛은, 고주파 전력이 인가될 수 있는 금속 재질의 전극층과; 일단은 상기 전극층에 연결되고 타단은 접지되는 접지 라인과; 상기 접지 라인에 제공되는 스위치를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 접지 라인은, 상기 전극층에 연결된 제1 라인과; 접지된 제2 라인을 포함하고, 상기 스위치는 상기 제2 라인과 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 스위치를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 스위치가 열린 상태를 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 스위치는 상기 제2 라인과 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태를 유지한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 라인은 복수개 제공되되, 각 상기 제2 라인들은 서로 병렬로 제공되고, 상기 스위치는 상기 제2 라인들 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어기는, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 스위치가 열린 상태를 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 스위치는 상기 제2 라인 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태를 유지한다.
일 실시예에 따르면, 각 상기 제2 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공되되, 각 저항 소자의 각 저항값은 서로 상이하다.
본 발명은 지지 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고주파 전력이 인가될 수 있는 금속 재질의 전극층과; 일단은 상기 전극층에 연결되고 타단은 접지되는 접지 라인과; 상기 접지 라인에 제공되는 스위치를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 접지 라인은, 상기 전극층에 연결된 제1 라인과; 접지된 제2 라인을 포함하고, 상기 스위치는 상기 제2 라인과 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 스위치를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 스위치가 열린 상태를 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 스위치는 상기 제2 라인과 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태를 유지한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 라인은 복수개 제공되되, 각 상기 제2 라인들은 서로 병렬로 제공되고, 상기 스위치는 상기 제2 라인들 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어기는, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 스위치가 열린 상태를 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 스위치는 상기 제2 라인 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태를 유지한다.
일 실시예에 따르면, 각 상기 제2 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공되되, 각 저항 소자의 각 저항값은 서로 상이하다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 접지 라인 내에서 상기 전극층과 상기 접지 사이의 연결을 단절시키고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 라인 내에서 상기 전극층과 상기 접지 사이의 연결을 유지한다.
상기 접지 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공되되, 상기 저항 소자는 상기 전극층과 상기 접지 사이의 연결을 단절 또는 유지하는 연결지점보다 하류에 제공된다.
본 발명은 기판을 언로딩할 때, 의도하지 않은 기판의 척킹 현상을 방지하여 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기판 처리 장치의 지지 유닛에서의 전자기 유도 현상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치에서 기판 처리 공정의 진행시를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치에서 기판 처리 공정의 종료시를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 2의 기판 처리 장치의 지지 유닛에서의 전하들의 이동 및 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 2의 기판 처리 장치의 변형예를 보여주는 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 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 냉각 유로가 제공된 지지 유닛을 이용하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 샤워 헤드 유닛(300), 가스 공급 유닛(400), 플라즈마 소스, 라이너 유닛(500), 베플 유닛(600)그리고 제어기(700)를 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가진다. 공정 챔버(100)는 밀폐된 형상으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 일 예로 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 접지될 수 있다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 배기 라인(151)은 펌프(미도시)와 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압된다.
공정 챔버(100)의 벽에는 히터(150)가 제공된다. 히터(150)는 공정 챔버(100)의 벽을 가열한다. 히터(150)는 가열 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터(150)는 가열 전원(미도시)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 히터(150)에서 발생된 열은 내부 공간으로 전달된다. 히터(150)에서 발생된 열에 의해서 처리 공간은 소정 온도로 유지된다. 히터(150)는 코일 형상의 열선으로 제공된다. 히터(150)는 공정 챔버(100)의 벽에 복수개 제공될 수 있다.
공정 챔버(100)의 내부에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함한다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 지지 유닛(200)이 정전 척인 경우에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 지지판(210), 전극층(220), 접지 라인(221), 스위치(225), 히터(230), 하부 플레이트(240), 베이스 플레이트(260), 그리고 링부재(280)를 포함한다.
지지판(210)에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 지지판(210)은 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 지지판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 기판(W)이 지지판(210)의 상에 놓일 때, 기판(W)의 가장자리 영역은 지지판(210)의 외측에 위치한다. 지지판(210)은 외부의 전원을 공급받아 기판(W)에 정전기력을 작용한다. 지지판(210)에는 정전 전극(211)이 제공된다. 정전 전극(211)은 정전 전원(213)과 전기적으로 연결된다. 정전 전원(213)은 직류 전원을 포함한다. 정전 전극(211)과 정전 전원(213) 사이에는 스위치(212)가 설치된다. 정전 전극(211)은 스위치(212)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 정전 전원(213)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(212)가 온(ON)되면, 정전 전극(211)에는 직류 전류가 인가된다. 정전 전극(211)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(211)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용한다. 기판(W)은 정전기력에 의해 지지판(210)에 흡착된다.
지지판(210)의 내부에는 히터(230)가 제공된다. 히터(230)는 가열 전원(233)과 스위치(231)을 통해 전기적으로 연결된다. 히터(230)는 가열 전원(233)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지판(210)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 코일 형상의 열선으로 제공된다. 히터(230)는 지지판(210)의 영역에 복수개 제공된다.
전극층(220)은 지지판(210)의 아래에 제공된다. 전극층(220) 상부면은 지지판(210)의 하부면과 접촉한다. 전극층(220)은 원판형상으로 제공된다. 전극층(220)은 도전성 재질로 제공된다. 전극층(220)은 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 전극층(220)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 전극층(220)의 상부 중심 영역은 지지판(210)의 저면과 상응하는 면적을 가진다.
전극층(220)은 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 전극층(220)은 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 전극층(220)은 하부 전원(227)과 스위치(228)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 전원(227)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. RF전원은 하이 바이어스 파워 알에프(High Bias Power RF) 전원으로 제공될 수 있다. 전극층(220)은 하부 전원(227)으로부터 고주파 전력을 인가받는다. 이로 인해 전극층(220)은 전극으로서 기능할 수 있다.
접지 라인(221)은 전극층(220)으로부터 전하를 방출한다. 접지 라인(221)의 일단은 전극층(220)에 연결된다. 접지 라인(221)의 타단은 접지된다. 접지 라인(221)은 제1 라인(222)과 제2 라인(223)을 포함한다. 제1 라인(222)은 전극층(220)에 연결된다. 제1 라인(222)은 접지 라인(221)의 상류를 이룬다. 제2 라인(223)은 접지된다. 제2 라인(223)은 접지 라인(221)의 하류를 이룬다. 제2 라인(223)은 복수개 제공될 수 있다. 각 제2 라인(223a, 223b, 223c)들은 서로 병렬로 배치된다.
제2 라인(223)에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자(224)가 제공된다. 저항 소자(224)는 전극층(220)에 가해지는 고주파 전력이 바로 접지 라인(221)을 통해 빠져나감으로써 발생하는 아킹(arcing) 현상을 방지한다. 각 제2 라인(223a, 223b, 223c)에는 서로 다른 저항값을 가지는 저항 소자(224a, 224b, 224c)가 제공될 수 있다.
스위치(225)는 전극층(220)과 접지 사이의 연결을 단절 또는 유지하도록 제공된다. 스위치(225)는 제1 라인(222)과 제2 라인(223)을 전기적으로 연결하도록 제공된다. 스위치(225)는 제2 라인(223)들 중 선택된 어느 하나와 제1 라인(222)을 전기적으로 연결가능하도록 제공된다.
전극층(220)의 하부에는 하부 플레이트(240)가 제공된다. 하부 플레이트(240)는 원형의 판형상으로 제공될 수 있다. 하부 플레이트(240)는 전극층(220)와 상응하는 면적으로 제공될 수 있다. 하부 플레이트(240) 내부에는 냉각 유로(242)가 제공된다. 냉각 유로(242)에는 냉각 유체가 공급된다. 하부 플레이트(240)는 절연체로 제공될 수 있다. 일 예로 하부 플레이트(240)는 유전체로 제공될 수 있다.
베이스 플레이트(260)은 하부 플레이트(240)의 하부에 위치한다. 베이스 플레이트(260)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(260)은 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공된다. 베이스 플레이트(260)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 지지판(210)로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다.
링부재(280)는 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 링부재(280)는 링 형상을 가진다. 링부재(280)는 지지판(210)의 상부를 감싸며 제공된다. 일 예로 링부재(280)는 포커스링으로 제공될 수 있다. 링부재(280)는 내측부(282)과 외측부(281)을 포함한다. 내측부(282)는 링부재(280)의 안쪽에 위치한다. 내측부(282)는 외측부(281)보다 낮게 제공된다. 내측부(282)의 상면은 지지판(210)의 상면과 동일한 높이로 제공된다. 내측부(282)는 지지판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 외측부(281)는 내측부(282)의 외측에 위치한다. 외측부(281)는 지지판(210)에 기판(W)이 놓일 시 기판(W)의 측부와 마주보며 위치한다. 외측부(281)는 기판(W) 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다.
샤워 헤드 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부에서 지지 유닛(200)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드 유닛(300)은 지지 유닛(200)과 대향되게 위치한다. 샤워 헤드 유닛(300)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320), 히터(323), 냉각 플레이트(340), 그리고 절연판(390)을 포함한다.
샤워 헤드(310)는 공정 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 샤워 헤드(310)는 지지 유닛(200)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드(310)와 공정 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성된다. 샤워 헤드(310)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(310)의 저면은 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 그 표면이 양극화 처리될 수 있다. 샤워 헤드(310)의 단면은 지지 유닛(200)와 동일한 형상과 단면적을 가지도록 제공될 수 있다. 샤워 헤드(310)는 복수개의 분사홀(311)을 포함한다. 분사홀(311)은 샤워 헤드(310)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다.
가스 분사판(320)은 샤워 헤드(310)의 상부에 위치한다. 가스 분사판(320)은 공정 챔버(100)의 상면에서 일정거리 이격되어 위치한다. 가스 분사판(320)은 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다.
가스 분사판(320)의 가장자리 영역(A2)에는 히터(323)가 제공된다. 히터(323)는 가스 분사판(320)을 가열한다.
가스 분사판(320)에는 확산 영역(322)과 분사홀(321)이 제공된다. 확산 영역(322)과 분사홀(321)은 가스 분사판의 중앙 영역에 위치한다. 확산 영역(322)은 상부에서 공급되는 가스를 분사홀(321)로 고루게 퍼지게 한다. 확산 영역(322)은 하부에 분사홀(321)과 연결된다. 인접하는 확산 영역(322)은 서로 연결된다. 분사홀(321)은 확산 영역(322)과 연결되여, 하면을 수직 방향으로 관통한다. 분사홀(321)은 샤워 헤드(310)의 분사홀(311)과 대향되게 위치한다. 가스 분사판(320)은 금속 재질로 제공될 수 있다.
냉각 플레이트(340)는 가스 분사판(320)의 상부에 위치한다. 냉각 플레이트(340)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(340)는 중앙에 공급홀(341)이 형성된다. 공급홀(341)은 가스가 통과한다. 공급홀(341)을 통과한 가스는 가스 분사판(320)의 확산 영역(322)에 공급된다. 냉각 플레이트(340)의 내부에는 냉각 유로(343)가 형성된다. 냉각 유로(343)에는 냉각 유체가 공급될 수 있다. 일 예로 냉각 유체는 냉각수일 수 있다.
냉각 플레이트(340)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(340)에는 전력이 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(340)는 상부 전원(370)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부전원(370)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 냉각 플레이트(340)는 전기적으로 접지될 수도 있다. 냉각 플레이트(340)는 상부전원(370)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와는 달리 냉각 플레이트(340)는 접지되어 전극으로서 기능할 수 있다.
절연판(390)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320), 그리고 냉각 플레이트(330)의 측부를 지지한다. 절연판(390)은 공정 챔버(100)의 측벽과 연결된다. 절연판(390)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320), 그리고 냉각 플레이트(340)를 감싸며 제공된다. 절연판(390)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 절연판(390)은 비금속 재질로 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 노즐(410), 가스 공급 라인(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함한다. 가스 공급 노즐(410)은 공정 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(420)은 가스 공급 노즐(410)과 가스 저장부(430)를 연결한다. 가스 공급 라인(420)은 가스 저장부(430)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(410)에 공급한다. 가스 공급 라인(420)에는 밸브(421)가 설치된다. 밸브(421)는 가스 공급 라인(420)을 개폐하며, 가스 공급 라인(420)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라즈마 소스는 공정 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 일 예로, 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma)가 사용될 수 있다. 용량 결합형 플라즈마는 공정 챔버(100)의 내부에 상부 전극 및 하부 전극을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 전극은 샤워 헤드 유닛(300)로 제공되고, 하부 전극은 전극층(220)로 제공될 수 있다. 상부 전극은 냉각 플레이트(340)로 제공될 수 있다. 하부 전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상부 전극은 접지될 수 있다. 이와 달리, 상부 전극과 하부 전극에 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이로 인하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생된다. 발생된 전자기장은 공정 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
라이너 유닛(500)은 공정 중 공정 챔버(100)의 내벽 및 지지 유닛(200)이 손상되는 것을 방지한다. 라이너 유닛(500)은 공정 중에 발생한 불술물이 내측벽 및 지지 유닛(200)에 증착되는 것을 방지한다. 라이너 유닛(500)은 내측 라이너(510)와 외측 라이너(530)을 포함한다.
외측 라이너(530)는 공정 챔버(100)의 내벽에 제공된다. 외측 라이너(530)는 상면 및 하면이 개방된 공간을 가진다. 외측 라이너(530)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 외측 라이너(530)는 공정 챔버(100)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 외측 라이너(530)는 공정 챔버(100)의 내측면을 따라 제공된다.
외측 라이너(530)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 외측 라이너(530)는 몸체(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 공정 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 공정 챔버(100)를 손상시킨다. 외측 라이너(530)는 몸체(110)의 내측면을 보호하여 몸체(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다.
내측 라이너(510)는 지지 유닛(200)을 감싸며 제공된다. 내측 라이너(510)는 링 형상으로 제공된다. 내측 라이너(510)는 지지판(210), 전극층(220) 그리고 하부 플레이트(240) 전부를 감싸도록 제공된다. 내측 라이너(510)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 내측 라이너(510)는 지지 유닛(200)의 외측면을 보호한다.
배플 유닛(600)은 공정 챔버(100)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배플은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플에는 복수의 관통홀들이 형성된다. 공정 챔버(100) 내에 제공된 공정가스는 배플의 관통홀들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배플의 형상 및 관통홀들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
도 3은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정 진행시의 기판 처리 장치를 보여주고, 도 4는 기판 처리 공정 종료시의 기판 처리 장치를 보여준다.
제어기(700)는 스위치(225, 228)를 제어한다. 도 3을 참조하면, 공정 진행시에는 플라즈마 발생을 위해 스위치(228)가 닫히고 전극층(220)에 고주파 전력이 인가된다. 제어기(700)는 전극층(220)에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 스위치(225)가 열리도록 한다. 즉, 제1 라인(222)과 제2 라인(223)의 전기적 연결이 단절되도록 한다. 일 예로, 스위치(228)를 닫으면 고주파 전력이 전극층(220)에 인가되고, 이 동안에는 스위치(225)를 열림 상태로 유지한다.
도 4를 참조하면, 공정이 종료되면 플라즈마를 발생시킬 필요가 없으므로, 스위치(228)가 열리고 전극층(220)에는 고주파 전력이 인가되지 않는다. 제어기(700)는 전극층(220)에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 스위치(225)를 닫힌 상태로 유지한다. 즉, 제2 라인(223a, 223b, 223c) 중 선택된 어느 하나와 제1 라인(222)이 전기적으로 연결되도록 한다. 일 예로, 스위치(228)를 열면, 고주파 전력이 전극층(220)에 인가되지 않고, 이 동안에 스위치(225)를 닫는다.
아래에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다.
냉각 유체가 냉각 유로(242)을 지날 때 외벽과의 마찰에 의해 정전기력이 발생한다. 도 5와 같이, 고주파 전력이 전극층(220)에 인가되어 기판 처리 공정이 진행될 때에는 스위치(225)를 열어 제1 라인(222)과 제2 라인(223)의 전기적 연결을 단절시킨다. 만일, 이 경우 스위치(225)를 닫으면, 고주파 전력이 접지 라인(221)을 통과하면서 제2 라인(223)에 설치된 저항 소자(224)가 손상될 우려가 있다.
도 6을 참조하면, 기판 처리 공정 종료시, 즉 고주파 전력이 전극층(220)에 인가되지 않을 때 스위치(225)를 닫아 제1 라인(222)과 제2 라인(223)이 전기적으로 연결되도록 한다. 따라서, 전극층(220) 내부의 전하들을 접지 라인(221)을 통해 방출시킨다.
이후, 도 7 과 같이 기판의 손상 없이 기판을 지지 유닛으로부터 언로딩할 수 있다.
한편, 각 제2 라인(223)에 구비된 저항 소자(224)의 저항값은 인가되는 고주파 전력의 세기 및 그에 따른 아킹(arcing) 현상, 인가되는 고주파 전력의 손실(loss) 및 그에 따른 공정의 오차와 관계가 있다. 일반적으로, 저항값이 클수록 공정의 오차가 커진다. 따라서, 이러한 사정을 고려하여, 스위치(225)는 공정환경에 따른 적절한 저항값을 가지는 저항 소자(224)가 설치된 어느 하나의 제2 라인(223)과 제1 라인(222)을 전기적 연결시킬 수 있다.
도 8은 도 6과 같이 스위치(225)를 닫았을 때 전하들의 이동을 개략적으로 보여주는 도면이다. 일 예로, 전극층(220)에 존재하는 음전하를 외부로 방출시킴으로써 기판(w), 지지판(210) 등에 존재하는 전하들에 대해 전자기 유도 현상을 발생시키지 않는다. 따라서, 정전기력에 의한 의도하지 않은 기판의 척킹 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 공정 종료 후에 기판 언로딩시 척킹 현상에 의해 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 실시예에서는 제2 라인이 복수개 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 도 9와 같이, 하나의 제2 라인(1223)이 제공되고, 저항 소자(1224)도 한개 제공될 수 있다.
상술한 실시예에서는 제1 라인과 제2 라인을 연결하는 스위치가 하나 제공되어 어느 하나의 제2 라인에 선택적으로 연결되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리, 각 제2 라인마다 각각 별도의 스위치가 제공되어 접지를 연결 또는 단절시킬 수 있다.
상술한 실시예에서는 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma)를 예로 들었으나, 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스도 가능하다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 공정 챔버
200: 지지 유닛 220: 전극층
221: 접지 라인 222: 제1 라인
223: 제2 라인 225: 스위치

Claims (17)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    유전체로 마련되고, 정전 전원과 전기적으로 연결되어 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극이 구비되는 지지판과;
    도전성 재질로 마련되고, 상기 지지판의 하부면에 접촉하도록 마련되며, 하부 전원으로부터 고주파 전력이 인가될 수 있는 전극층과;
    일단은 상기 전극층에 연결되고 타단은 접지되는 접지 라인과;
    상기 접지 라인에 제공되는 접지 스위치를 포함하며,
    상기 정전 전극은 상기 정전 전원과 정전 스위치를 통해 연결되어 전기적으로 연결 및 해제될 수 있고,
    상기 접지 스위치는 상기 전극층에 상기 고주파 전력이 인가되는 동안에는 열린 상태를 유지하고,
    상기 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 닫힌 상태로 전환되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지 라인은,
    상기 전극층에 연결된 제1 라인과;
    접지된 제2 라인을 포함하고,
    상기 접지 스위치는 상기 제2 라인과 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공되며,
    상기 제2 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접지 스위치를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는,
    상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 접지 스위치를 열린 상태로 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 스위치를 상기 제2 라인과 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태로 전환하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 스위치를 상기 제2 라인과 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도독 닫힌 상태로 유지하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 라인은 복수개 제공되되,
    각 상기 제2 라인들은 서로 병렬로 제공되고,
    상기 접지 스위치는 상기 제2 라인들 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 접지 스위치를 열린 상태로 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 스위치를 상기 제2 라인 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태로 전환하는 기판 처리 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    각 상기 제2 라인에 마련되는 각각의 저항 소자는 서로 다른 저항값을 가지는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    유전체로 마련되고, 정전 전원과 전기적으로 연결되어 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극이 구비되는 지지판과;
    도전성 재질로 마련되고, 상기 지지판의 하부면에 접촉하도록 마련되며, 하부 전원으로부터 고주파 전력이 인가될 수 있는 전극층과;
    일단은 상기 전극층에 연결되고 타단은 접지되는 접지 라인과;
    상기 접지 라인에 제공되는 접지 스위치를 포함하며,
    상기 정전 전극은 상기 정전 전원과 정전 스위치를 통해 연결되어 전기적으로 연결 및 해제될 수 있고,
    상기 접지 스위치는 상기 전극층에 상기 고주파 전력이 인가되는 동안에는 열린 상태를 유지하고, 상기 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 닫힌 상태로 전환되는 지지 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접지 라인은,
    상기 전극층에 연결된 제1 라인과;
    접지된 제2 라인을 포함하고,
    상기 접지 스위치는 상기 제2 라인과 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공되며,
    상기 제2 라인에는 소정의 저항값을 가지는 저항 소자가 제공되는 지지 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접지 스위치를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는,
    상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 접지 스위치를 열린 상태로 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 스위치를 상기 제2 라인과 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태로 유지하는 지지 유닛.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 라인은 복수개 제공되되,
    각 상기 제2 라인들은 서로 병렬로 제공되고,
    상기 접지 스위치는 상기 제2 라인들 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인을 전기적으로 연결 가능하도록 제공되는 지지 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 접지 스위치를 열린 상태로 유지하고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 스위치를 상기 제2 라인 중 선택된 어느 하나와 상기 제1 라인이 전기적으로 연결되도록 닫힌 상태로 유지하는 지지 유닛.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    각 상기 제2 라인에 마련되는 각각의 저항 소자는 서로 다른 저항값을 가지는 지지 유닛.
  15. 제1항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되는 동안에는 상기 접지 라인 내에서 상기 전극층과 상기 접지 사이의 연결을 단절시키고, 상기 전극층에 고주파 전력이 인가되지 않는 동안에는 상기 접지 라인 내에서 상기 전극층과 상기 접지 사이의 연결을 유지하는 기판 처리 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 접지 라인은,
    상기 하부 전원이 상기 전극층과 연결되는 라인과 독립적으로 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 접지 라인은,
    상기 하부 전원이 상기 전극층과 연결되는 라인과 독립적으로 제공되는 지지 유닛.

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