KR101870652B1 - 기판 온도 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 온도 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 장치는 기판을 지지하는 지지판; 상기 지지판의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛; 상기 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 기판 온도 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 과정에서 기판의 온도를 제어를 제어하기 위한 기판 온도 제어 장치가 필요하다. 기존의 기판 온도 제어 장치는 기판의 영역 별로 온도를 조절하는 복수 개의 가열 유닛에 대응되는 복수 개의 제어부로 각각의 가열 유닛을 제어하였다.
그러나, 최근 주목받는 멀티 존(Multi Zone)을 갖는 기판의 경우, 100개 이상의 가열 유닛이 요구되고 이에 대응되는 제어부가 구비되는 경우 기존의 장비보다 적어도 30배 이상으로 큰 장비가 요구된다. 이러한 장비의 부피 증가는 장비의 부피를 줄여나가는 최근 동향에 역행하는 결과가 될 수 있다.
따라서, 장비의 부피를 늘리지 않으면서 멀티 존을 갖는 기판의 온도를 제어할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 기판의 온도 제어를 위한 장비의 부피를 증가시키지 않으면서 기판의 온도를 영역 별로 제어할 수 있는 기판 온도 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 장치는 기판을 지지하는 지지판; 상기 지지판의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛; 상기 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 가열 유닛은 상기 복수의 제2 신호에 따라 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판의 온도 분포 정보를 측정하는 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 분포 정보에 따라 상기 제1 신호의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도 분포 정보에 따라 상기 제1 신호의 주파수 변화 패턴 및 전력 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 온도 분포 정보에 기초하여 상기 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 결정부; 및 상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수 개의 대역 통과 필터는, 상기 제1 신호로부터 기설정된 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 대역 통과 필터; 및 상기 제1 신호로부터 기설정된 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 대역 통과 필터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 제1 주파수 대역의 주파수 또는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖도록 조절하여 상기 복수의 대역 통과 필터로 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 챔버로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 전원을 인가하는 플라즈마 전원; 상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 지지판; 상기 지지판의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛; 상기 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 가열 유닛은 상기 복수의 제2 신호에 따라 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절할 수 잇다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판의 온도 분포 정보를 측정하는 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 분포 정보에 따라 상기 제1 신호의 주파수를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도 분포 정보에 따라 상기 제1 신호의 주파수 변화 패턴 및 전력 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 온도 분포 정보에 기초하여 상기 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 결정부; 및 상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수 개의 대역 통과 필터는, 상기 제1 신호로부터 기설정된 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 대역 통과 필터; 및 상기 제1 신호로부터 기설정된 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 대역 통과 필터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 제1 주파수 대역의 주파수 또는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖도록 조절하여 상기 복수의 대역 통과 필터로 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법은 기판의 온도 분포와 목표 온도 분포를 비교하여, 상기 기판의 온도를 영역별로 조절하기 위한 복수의 가열 유닛에 대한 온도 조절 값을 산출하는 단계; 및 상기 복수의 가열 유닛에 대한 온도 조절 값에 따라, 상기 복수의 가열 유닛으로 서로 다른 주파수 대역의 신호를 출력하는 복수의 대역 통과 필터로 인가될 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 대역 통과 필터는 상기 제1 신호에서 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판의 온도 분포에 따라 상기 제1 신호의 주파수별 인가 시간 및 주파수별 전력 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판의 온도 분포에 기초하여 상기 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계는, 상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역에 속하는 주파수로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법은 기판 온도 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기판의 온도 제어를 위한 장치의 부피를 증가시키지 않으면서 기판의 온도를 영역 별로 제어할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 제어 장치를 설명하기 위한 예시적인 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따라 복수 개의 영역을 갖는 기판(W)의 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판의 복수 개의 영역을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제어부에서 출력되는 제1 신호를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제어부에서 출력되는 제1 신호를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 제어 장치를 설명하기 위한 예시적인 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따라 복수 개의 영역을 갖는 기판(W)의 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판의 복수 개의 영역을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제어부에서 출력되는 제1 신호를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제어부에서 출력되는 제1 신호를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한 '구비한다', '갖는다' 등도 이와 동일하게 해석되어야 한다.
본 발명은 기판 온도 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 해당 장치의 부피를 증가시키지 않으면서 기판의 온도를 영역 별로 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 장치는, 기판을 지지하는 지지판의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛, 상기 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부, 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 장치는, 복수의 가열 유닛의 각각에 서로 다른 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수 개의 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 연결하여 하나의 제어부로 복수 개의 가열 유닛을 제어함으로써, 장치의 부피를 증가시키지 않고 멀티 존을 갖는 기판의 온도를 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 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), 기판 지지 어셈블리(200), 샤워 헤드(300), 가스 공급 유닛(400)을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지며, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.
챔버(100)의 내부에는 기판 지지판(200)이 위치할 수 있다. 지지판(200)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지판(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지판(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척(210)을 포함하는 기판 지지판(200)에 대하여 설명한다.
기판 지지 어셈블리(200)는 정전척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치한다.
정전척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 정전척(210)은 기판(W)을 지지할 수 있다.
유전판(220)은 정전척(210)의 상단에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.
유전판(220)은 내부에 제 1 전극(223), 히터(225) 그리고 제 1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성될 수 있으며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
제 1 전극(223)은 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제 1 전극(223)과 제 1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 제 1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 제 1 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 제 1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제 1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.
가열 유닛(225)은 제 1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 가열 유닛(225)은 제 2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 유닛(225)은 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 가열 유닛(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 가열 유닛(225)은 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 본딩 유닛(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가질 수 있으며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제 1 순환 유로(231), 제 2 순환 유로(232) 그리고 제 2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.
제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 1 순환 유로(231)는 서로 연통될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.
제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 2 순환 유로(232)는 서로 연통될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제 2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제 2 공급 유로(233)는 제 1 순환 유로(231)부터 상부로 연장될 수 있으며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제 2 공급 유로(243)는 제 1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공될 수 있으며, 제 1 순환 유로(231)와 제 1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.
제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제 1 순환 유로(231)에 공급될 수 있으며, 제 2 공급 유로(233)와 제 1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열을 정전척(210)으로 전달시키는 매질 역할을 한다.
제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제 2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제 2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제1 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극으로서 기능할 수 있다.
샤워 헤드 유닛(300)는 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320) 그리고 지지부(330)를 포함한다. 샤워 헤드(310)은 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 가스 분사판(310)과 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성된다. 샤워 헤드(310)은 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 지지판(200)과 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. 샤워 헤드(310)는 금속 재질을 포함한다.
샤워 헤드(310)는 제4 전원(351)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전원(351)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 샤워 헤드(310)은 전기적으로 접지될 수도 있다. 샤워 헤드(310)는 제2 전원(351)과 전기적으로 연결되거나, 접지되어 전극으로서 기능할 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 피더(410), 가스 공급 배관(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함한다. 가스 피더(410)은 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 피더(410)로부터 챔버(100) 내부로 공정 가스가 공급된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 제어 장치를 설명하기 위한 예시적인 개략도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 제어 장치(700)는 기판(W)을 지지하는 지지판(200), 지지판(200)의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛(225), 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부(730), 상기 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터(710) 및 상기 기판의 온도 분포 정보를 측정하는 센서부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 가열 유닛(225)은 상기 복수의 제2 신호에 따라 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절할 수 있다. 즉, 제어부(710)에서 출력된 제1 신호로부터 상기 복수의 대역 통과 필터 중 적어도 하나의 대역 통과 필터를 통과한 제2 신호에 따라 기판의 온도를 조절할 수 있다.
일 실시 예로서, 상기 가열 유닛(225)은 대역 통과 필터(710)로 열결되는 가열 라인(225b) 및 가열판(225a)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 복수의 가열 유닛(225)은 도 2에 도시된 바와 같이, 가열판(225a)이 상기 지지판(200)의 서로 다른 영역에 이격되어 설치될 수 있으나, 하나로 가열판(225a)으로 설치되고, 복수의 가열 라인(225b)을 포함하는 경우도 포함될 수 있다.
상기 가열 유닛(225)은 상기 기판의 온도을 조절하기 위해 상기 기판을 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
상기 복수의 대역 통과 필터(710)는 서로 다른 주파수 대역을 통과시키는 대역 통과 필터일 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 복수의 대역 통과 필터(710)는 각각 상이한 주파수 대역을 통과시키는 대역 통과 필터일 수 있다.
상기 제어부(730)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 대역 통과 필터로 인가되는 신호를 제어하는 하나의 제어부일 수 있다.
일 실시 예로서, 상기 제어부(730)는 센서부에서 측정된 기판의 온도 분포 정보에 따라 대역 통과 필터로 인가되는 제1 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 또한, 상기 온도 분포 정보에 따라, 상기 제1 신호의 주파수 변화 패턴 및 전력을 조절하여 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(730)는 결정부(731), 제어 모듈(733) 및 신호 발생부(735)를 포함할 수 있고, 센서부(720)로부터 측정된 온도 분포 정보에 기초하여 신호를 제어할 수 있다.
상기 센서부(720)는 상기 지지판에 배치되어 기판의 온도를 측정하는 열 감지 센서일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 결정부(731)는 센서부(720)에 의해 측정된 온도 분포 정보에 기초하여 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정할 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 온도 분포 정보에 기초하여 기판의 영역 별로 온도가 기설정된 목표 온도 값과 오차가 있는 경우, 오차가 있는 영역의 온도를 조절하는 가열 유닛을 제1 가열 유닛으로 결정할 수 있다. 예로서, 상기 결정부(731)는 상기 복수의 가열 유닛을 결정할 수 있다.
상기 제어 모듈(733)은 상기 센서부(720)에 의해 측정된 온도 분포 정보 또는 상기 결정부(731)에 의해 결정된 제1 가열 유닛에 대한 정보에 기초하여 대역 통과 필터로 인가되는 신호를 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 제어 모듈(733)은 상기 온도 분포 정보에 기초하여 온도 조절이 필요한 영역을 조절하는 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하도록 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 결정부(731)로부터 제1 가열 유닛에 관한 정보를 수신받은 경우, 신호의 주파수를 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절할 수 있다. 예로서, 상기 제1 가열 유닛은 상기 온도 분포 정보에서 목표 온도 값과 가장 오차가 큰 영역에 설치된 가열 유닛이고, 이 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역 10 내지 30MHz인 경우, 상기 제1 신호의 주파수를 20MHz로 조절할 수 있다. 제어 모듈(733)은 신호의 주파수 뿐만 아니라, 신호의 인가 시간 또는 전력을 조절할 수 있다. 이는 이하 도 6 및 도 7를 참조하여 후술한다.
상기 신호 발생부(735)는 상기 제어 모듈(733)에 의해 제어된 제1 신호를 발생하여 복수의 대역 통과 필터(735)로 출력할 수 있다.
즉, 상기 복수의 대역 통과 필터(710)는 제1 신호로부터 기설정된 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 대역 통과 필터 및 상기 제1 신호로부터 기설정된 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 대역 필터를 포함할 수 있고, 상기 제어부(730)는 상기 제1 신호를 제1 주파수 대역의 주파수 또는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖도록 조절하여 상기 복수의 대역 통과 필터(710)로 인가할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따라 복수 개의 영역을 갖는 기판(W)의 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판은 격자 무늬로 분할된 복수 개의 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 기판을 지지하는 지지판에 각 영역 별로 가열 유닛이 배치될 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 기판이 제1 영역(A1), 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3)을 포함할 수 있다. 예로서, 기판의 온도 분포 정보에 따라 각 영역과 각 영역별 기설정된 목표 온도와의 오차가 제1 영역(A1)>제2 영역(A2)>제3 영역(A3)이고 제3 영역(A3)의 오차가 0인 경우, 제어부는 상기 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)의 온도를 조절하는 제1 영역 가열 유닛 및 제2 영역 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절하여 제1 영역 신호 및 제2 영역 신호를 출력할 수 있다. 또한, 오차가 더 큰 제1 영역(A1) 신호의 인가 시간을 길게 조절하여 인가할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판의 복수 개의 영역을 나타내는 예시적인 도면이다. 본 발명의 기판의 복수 개의 영역은 도 5에 도시된 바와 같이, 원주 방향으로 분할된 복수 개의 영역(B1, B2, B3)을 포함할 수 있다. 이와 같이 원주 방향으로 분할된 복수의 영역을 조절하는 경우, 각 영역의 면적은 중심에서 멀어질수록 커지므로(B1<B3<B2) 제어부는 기판의 해당 영역이 중심에서 멀어질수록 더 큰 전력을 갖는 신호가 출력되도록 조절할 수 있다. 이 외의 복수 개의 영역 별 온도 제어 방법은 도 4에서 전술한 바와 동일하다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제어부에서 출력되는 제1 신호를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어부에서 출력되는 제1 신호는 상이한 주파수(f1, f2)를 갖는 주파수로 조절되어 출력될 수 있고, 해당 신호의 인가 시간(T1, T2) 또한 조절되어 출력될 수 있다. 즉, 도 4에서 전술한 실시 예로서, 제1 신호는 상기 제2 영역 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역에 속하는 주파수(f1)로 T1 시간 동안 인가될 수 있고, 상기 제1 영역 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역에 속하는 주파수(f2)로 T2 시간 동안 인가될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제어부에서 출력되는 제1 신호를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 제어부에서 출력되는 제1 신호는 인가 시간(T1, T2, T3)은 모두 동일하되 상이한 주파수 별로 상이한 전력을 갖는 신호가 인가될 수 있다. 일 실시 예로서, 제1 주파수(f1)를 통과시키는 대역 통과 필터가 연결된 가열 유닛이 조절하는 영역의 온도가 평균보다 약간 낮고, 제2 주파수(f2)를 통과시키는 대역 통과 필터가 연결된 가열 유닛이 조절하는 영역의 온도는 평균보다 다소 높으며, 제3 주파수(f3)를 통과시키는 대역 통과 필터가 연결된 가열 유닛이 조절하는 영역의 온도는 평균보다 많이 낮은 경우, 상기 기판을 평균 온도로 영역별 조절을 위해 도 7에 도시된 바와 같은 상이한 전력(P2<P1<P3)을 갖는 제1 신호가 출력될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법은 기판의 온도 분포와 목표 온도 분포를 비교하여, 상기 기판의 온도를 영역별로 조절하기 위한 복수의 가열 유닛에 대한 온도 조절 값을 산출하는 단계 및 상기 복수의 가열 유닛에 대한 온도 조절 값에 따라, 상기 복수의 가열 유닛으로 서로 다른 주파수 대역의 신호를 출력하는 복수의 대역 통과 필터로 인가될 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 복수의 대역 통과 필터는 상기 제1 신호에서 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시킬 수 있다.
일 실시 예로, 상기 기판의 온도 분포에 따라 상기 제1 신호의 주파수별 인가 시간 및 주파수별 전력 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 기판의 온도 분포에 기초하여 상기 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계는, 상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역에 속하는 주파수로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 기판 온도 제어 방법은 복수 개의 영역을 포함하는 기판의 온도 분포 정보를 독출하는 단계 및 상기 온도 분포 정보에 따라 상기 기판에 설치된 복수의 가열 유닛에 대응되는 복수의 대역 통과 필터로 인가되는 신호의 주파수를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예로서, 상기 복수의 대역 통과 필터는 서로 다른 주파수 대역을 통과시킬 수 있다.
일 실시 예로서, 상기 온도 분포 정보에 따라 복수의 대역 통과 필터로 인가되는 신호의 주파수 변화 패턴 및 전력 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 온도 제어 방법은 복수 개의 영역을 포함하는 기판의 온도 분포 정보를 독출하는 단계(S610), 상기 온도 정보에 기초하여 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 단계(S620) 및 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절하는 단계(S630)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 기판 온도 제어 방법은 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어 어플리케이션 형태로 실행될 수 있고, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 기판 처리 장치
100: 챔버
200: 지지판
400: 가스 공급 유닛
225: 가열 유닛
700: 기판 온도 제어 장치
710: 대역 통과 필터
730: 제어부
100: 챔버
200: 지지판
400: 가스 공급 유닛
225: 가열 유닛
700: 기판 온도 제어 장치
710: 대역 통과 필터
730: 제어부
Claims (18)
- 기판을 지지하는 지지판;
상기 지지판의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛;
상기 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부;
상기 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터; 및
상기 기판의 온도 분포 정보를 측정하는 센서부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 온도 분포 정보에 따라 각 영역별 기판의 기설정된 목표 온도와 오차가 있는 영역의 온도를 조절하는 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수로 상기 제1 신호의 주파수를 조절하되,
상기 오차가 있는 영역이 복수 개인 경우, 상기 제1 신호에서 상기 오차가 더 큰 영역의 온도를 조절하는 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수의 인가 시간을 조절하거나 전력의 크기를 조절하는 기판 온도 제어 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 가열 유닛은 상기 복수의 제2 신호에 따라 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 기판 온도 제어 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온도 분포 정보에 기초하여 상기 복수의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 결정부; 및
상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절하는 기판 온도 제어 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 대역 통과 필터는,
상기 제1 신호로부터 기설정된 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 대역 통과 필터; 및
상기 제1 신호로부터 기설정된 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 대역 통과 필터를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 신호를 제1 주파수 대역의 주파수 또는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖도록 조절하여 상기 복수의 대역 통과 필터로 인가하는 기판 온도 제어 장치. - 내부에 처리 공간을 갖는 챔버;
상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 챔버로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 전원을 인가하는 플라즈마 전원;
상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 지지판;
상기 지지판의 서로 다른 영역에 설치되어 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 복수의 가열 유닛;
상기 기판의 온도를 조절하기 위한 제1 신호를 출력하는 제어부;
상기 제1 신호로부터 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시켜 상기 복수의 가열 유닛으로 출력하는 복수의 대역 통과 필터; 및
상기 기판의 온도 분포 정보를 측정하는 센서부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 온도 분포 정보에 따라 각 영역별 기판의 기설정된 목표 온도와 오차가 있는 영역의 온도를 조절하는 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수로 상기 제1 신호의 주파수를 조절하되,
상기 오차가 있는 영역이 복수 개인 경우, 상기 제1 신호에서 상기 오차가 더 큰 영역의 온도를 조절하는 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수의 인가 시간을 조절하거나 전력의 크기를 조절하는 기판 처리 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 복수의 가열 유닛은 상기 복수의 제2 신호에 따라 상기 기판의 온도를 영역 별로 조절하는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 제7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온도 분포 정보에 기초하여 상기 복수의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 결정부; 및
상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 주파수 대역에 속하는 주파수로 조절하는 기판 처리 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 복수의 대역 통과 필터는,
상기 제1 신호로부터 기설정된 제1 주파수 대역을 통과시키는 제1 대역 통과 필터; 및
상기 제1 신호로부터 기설정된 제2 주파수 대역을 통과시키는 제2 대역 통과 필터를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 신호를 제1 주파수 대역의 주파수 또는 제2 주파수 대역의 주파수를 갖도록 조절하여 상기 복수의 대역 통과 필터로 인가하는 기판 처리 장치. - 기판의 온도 분포와 목표 온도 분포를 비교하여, 상기 기판의 온도를 영역별로 조절하기 위한 복수의 가열 유닛에 대한 온도 조절 값을 산출하는 단계; 및
상기 복수의 가열 유닛에 대한 온도 조절 값에 따라, 상기 복수의 가열 유닛으로 서로 다른 주파수 대역의 신호를 출력하는 복수의 대역 통과 필터로 인가될 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계는,
상기 기판의 온도 분포와 상기 목표 온도 분포에서 오차가 있는 영역이 복수 개인 경우, 상기 제1 신호에서 상기 오차가 더 큰 영역의 온도를 조절하는 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수의 인가 시간을 조절하거나 전력의 크기를 조절하는 단계를 포함하는 기판 온도 제어 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 복수의 대역 통과 필터는 상기 제1 신호에서 서로 다른 주파수 대역의 복수의 제2 신호를 통과시키는 기판 온도 제어 방법. - 삭제
- 제13 항에 있어서,
상기 기판의 온도 분포에 기초하여 상기 복수 개의 가열 유닛 중 제1 가열 유닛을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 신호의 주파수를 산출하는 단계는,
상기 제1 신호의 주파수를 상기 제1 가열 유닛에 대응하는 대역 통과 필터의 통과 주파수 대역에 속하는 주파수로 산출하는 단계를 포함하는 기판 온도 제어 방법. - 제13 항, 제14 항 및 제16 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 온도 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
- 제13항에 있어서,
상기 주파수의 인가 시간을 조절하거나 전력의 크기를 조절하는 단계는,
상기 주파수의 인가 시간을 조절하거나 전력의 크기를 조절하는 단계 수행 전 보다,
상기 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수의 인가 시간을 길게 조절하거나,
상기 가열 유닛에 연결된 대역 통과 필터가 통과시키는 주파수 대역에 속하는 주파수의 전력을 크게 조절하는 기판 온도 제어 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150150305A KR101870652B1 (ko) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 기판 온도 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150150305A KR101870652B1 (ko) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 기판 온도 제어 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 |
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Patent Citations (1)
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