KR101974419B1 - 윈도우 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 그리고 윈도우 유닛의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 윈도우 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 그리고 윈도우 유닛의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛은 판 형상으로 제공되는 유전체 창; 상기 유전체 창을 가열하는 가열 유체 공급부; 상기 유전체 창의 내부에 형성되고 상기 가열 유체 공급부와 연결된 가열 유체 유로; 및 상기 유전체 창의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고, 상기 유전체 창은 중심을 기준으로 구획되는 복수 개의 영역을 포함하며, 상기 영역 별로 상기 가열 유체 공급부, 상기 가열 유체 유로 및 상기 온도 센서가 배치될 수 있다.
Description
본 발명은 윈도우 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 그리고 윈도우 유닛의 제조 방법에 관한 것이다.
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.
플라스마를 발생시키기 위한 플라스마 유닛은 챔버 내의 상, 하부 전극을 이용하는 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 타입의 플라스마 발생 유닛과 챔버의 내부 또는 외부에 설치되는 코일을 이용는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입의 플라스마 발생 유닛이 있다.
식각 공정은 공정 챔버 내부에서 수행된다. 공정 챔버 내부로 공정 가스가 공급되고, 안테나가 공정 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 안테나로부터 인가된 고주파 전력은 유전체 창 투과하여 공정 챔버 내부에 제공되며, 이 경우 유전체 창의 온도는 기판 처리율에 영향을 미친다. 유전체 창은 공정 챔버 내부에서 발생된 플라스마에 의해 가열되어 온도가 상승하나, 플라스마 발생 초기에는 낮은 온도로 유지되어 공정 초기 단계에 제공되는 기판의 처리율을 떨어뜨린다.
이에 따라, 종래의 기판 처리 장치는 유전체 창을 가열하기 위해 히터를 장착하였으나, 안테나와의 간섭으로 인해 유전체 창의 측면에 제공될 수 밖에 없었다.
이에 따라, 유전체 창 온도의 경시변화가 크고, 유전체 창의 온도를 전면적으로 균일하게 제어할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 종래의 기판 처리 장치의 온도 센서는 유전체 창의 특정 포인트에서의 온도를 측정하였기 때문에, 유전체 창 온도의 국부적 비대칭을 측정 및 제어하는 것이 불가능했다.
본 발명의 목적은 유전체 창의 온도의 경시 변화를 억제하고, 목적에 따라 유전체 창 온도를 전면적으로 균일 또는 비대칭으로 제어할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 유전체 창의 특정 포인트가 아닌 전면적으로 온도를 측정하여 유전체 창 온도의 국부적인 비대칭을 측정 및 제어할 수 있는 기판 처리 장치를 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 실시예에 따른 윈도우 유닛은 판 형상으로 제공되는 유전체 창; 상기 유전체 창을 가열하는 가열 유체 공급부; 상기 유전체 창의 내부에 형성되고 상기 가열 유체 공급부와 연결된 가열 유체 유로; 및 상기 유전체 창의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고, 상기 유전체 창은 중심을 기준으로 구획되는 복수 개의 영역을 포함하고, 상기 영역 별로 상기 가열 유체 공급부, 상기 가열 유체 유로 및 상기 온도 센서가 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 센서는 광섬유 센서일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 영역은 상기 유전체 창의 중심을 기준으로 방사형으로 구획될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 유전체 창에 내장되되, 상기 가열 유체 유로의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 복수 개의 상기 가열 유체 공급부별로 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 상이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 공정 챔버 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 유닛; 및 상기 공정 챔버의 상부에 제공되는 윈도우 유닛;을 포함하고, 상기 윈도우 유닛은, 판 형상으로 제공되는 유전체 창;
상기 유전체 창을 가열하는 가열 유체 공급부; 상기 유전체 창의 내부에 형성되고 상기 가열 유체 공급부와 연결된 가열 유체 유로; 및 상기 유전체 창의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고, 상기 유전체 창은 중심을 기준으로 구획되는 복수 개의 영역을 포함하고, 상기 영역 별로 상기 가열 유체 공급부, 상기 가열 유체 유로 및 상기 온도 센서가 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 영역은 상기 유전체 창의 중심을 기준으로 방사형으로 구획될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 센서는 광섬유 센서이고, 상기 유전체 창에 내장되되, 상기 가열 유체 유로의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 상기 유전체 창의 온도를 제어하는 기판 처리 방법은 상기 온도 센서로부터 측정된 상기 유전체 창의 온도 측정값을 수집하는 단계; 및 상기 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 창의 온도 측정값을 수집하는 단계는, 상기 유전체 창의 상기 복수 개의 영역별로 온도 측정값을 수집할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 창의 복수 개의 영역별로 기설정된 온도와 상기 온도 측정값을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 단계는, 상기 유전체 창의 상기 복수 개의 영역별로 기설정된 온도를 갖도록, 복수 개의 상기 가열 유체 공급부별로 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 상이하게 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛의 제조 방법에 있어서, 상기 유전체 창은 상하 방향으로 제1 유전체 층, 제2 유전체 층 및 제3 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층의 상부면에 복수 개의 영역으로 구획되는 가열 유체 유로를 형성하는 단계; 상기 제1 유전체 층 상에 상기 제2 유전체 층을 접합시키는 단계; 상기 제2 유전체 층의 상부면에 상기 복수 개의 영역별로 상기 온도 센서를 배치하기 위한 홈을 형성하는 단계; 및 상기 제2 유전체 층 상에 상기 제3 유전체 층을 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 창의 온도를 필요에 따라 전면적으로 균일하게 제어할 수 있고, 유전체 창의 영역별로 비대칭적으로 상이하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유 센서를 이용하여 유전체 창의 특정 포인트가 아닌 유전체 창 전면의 온도를 측정함으로써, 유전체 창 온도의 국부적인 비대칭을 측정하여 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 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 윈도우 유닛(600)의 사시도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른윈도우 유닛(600)의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 윈도우 유닛(600)의 A-A 단면도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 윈도우 유닛(600-1)의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 윈도우 유닛(600-1)의 B-B 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 윈도우 유닛의 경우 유전체 창의 영역별 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛(600)의 경우 유전체 창의 영역별 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 윈도우 유닛(600)의 사시도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른윈도우 유닛(600)의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 윈도우 유닛(600)의 A-A 단면도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 윈도우 유닛(600-1)의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 윈도우 유닛(600-1)의 B-B 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 윈도우 유닛의 경우 유전체 창의 영역별 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛(600)의 경우 유전체 창의 영역별 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
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 유전체 창의 온도를 전면적으로 제어할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버, 공정 챔버 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛, 공정 챔버 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 유닛 및 공정 챔버의 상부에 제공되는 윈도우 유닛을 포함하고, 윈도우 유닛은, 판 형상으로 제공되는 유전체 창, 유전체 창으로 가열 유체를 공급하는 가열 유체 공급부, 유전체 창에 내장되고 가열 유체 공급부와 연결된 가열 유체 유로 및 유전체 창의 온도를 감지하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 즉, 유전체 창 내부에 가열 유체 유로를 구비함에 따라 유전체 창의 온도를 전면적으로 제어 할 수 있다.
또한, 윈도우 유닛의 유전체 창은 복수 개의 가열 유체 유로에 의해 구분되는 복수 개의 영역을 포함하고, 각 영역에 가열 유체 공급부, 가열 유체 유로 및 온도 센서가 배치됨에 따라 각 영역별로 유전체 창의 온도를 독립적으로 제어할 수 있어 각 영영별로 온도를 상이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 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 발생 유닛(400), 배기 유닛(500), 윈도우 유닛(600) 및 제어부(700)를 포함한다.
챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 유전체 창(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.
유전체 창(120)은 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 유전체 창(120)은 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다.
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 챔버 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 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척은 바디 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 바디는 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.
내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다.
전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 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 내부 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. 내부 유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
지지판(230)에는 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 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 지지판(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. 실시예에 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 제1 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 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 내부 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. 포커스 링(240)의 표면은 유전체 재질로 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)의 표면은 산화이트륨(Y2O3) 재질로 코팅되어 제공될 수 있다. 공정 시간이 증가 될수록 포커스 링(240)의 표면은 식각되어 표면의 유전체 재질로 제공된 층의 두께가 변화된다. 변화된 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께는 공정에 영향을 미친다. 예를 들면, 기판 처리 장치(10)가 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 장치인 경우, 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께가 얇아지면 애칭률이 감소될 수 있다. 따라서, 포커스 링(240)은 표면의 유전체 층의 두께가 일정 두께 이하가 되는 경우, 새로운 포커스 링(240)으로 교체된다.
지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(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 정전 척으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 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.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 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 유전체 창(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 유전체 창(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 발생 유닛(400)은 처리 공간 내에 공급된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 발생 유닛(400)은 ICP(inductively coupled plasma) 타입으로 구성된다. 플라스마 발생 유닛(400)은 안테나 실(410), 안테나 유닛(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 유전체 창(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나 유닛(420)은 안테나 실(410)의 내부에 배치된다.
안테나 유닛(420)은 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나 유닛(420)은 플라스마 전원(430)으로부터 고주파 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 RF 전원으로서, 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 플라스마 전원(430)으로부터 전력이 인가된 안테나 유닛(420)은 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.
다음으로 도 2 내지 도 4를 참고하여 제1 실시예에 따른 윈도우 유닛(600)에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 윈도우 유닛(600)의 사시도이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 윈도우 유닛(600)의 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 윈도우 유닛(600)의 A-A 단면도이다.
윈도우 유닛(600)은 유전체 창(120), 가열 유체 공급부(610), 가열 유체 유로(620) 및 온도 센서(630)를 포함한다.
가열 유체 공급부(610)는 유전체 창에 구비된 가열 유체 유로(620)로 가열 유체를 공급한다. 가열 유체 공급부(610)는 유전체 창(120)의 상부에 제공될 수 있다. 유전체 창(120)은 복수의 영역으로 구획되고, 가열 유체 공급부(610)는 복수 개로 제공되어 각각의 유전체 창(120)의 영역에 설치될 수 있다.
가열 유체 유로(620)는 유전체 창(120)에 내장되고, 일 측이가열 유체 공급부(610)와 연결된다. 가열 유체 유로(620)는 라인 형상과 챔버 형상을 포함한다. 예를 들어, 가열 유체 유로(620)는 유전체 창(120)의 형상에 대응되는 판 형상으로 제공될 수 있다. 가열 유체 유로(620)는 복수 개로 제공되어 각각의 유전체 창(120)의 영역에 설치될 수 있다.
온도 센서(630)는 유전체 창의 온도를 감지한다. 온도 센서(630)는 유전체 창(120)에 내장되고, 가열 유체 유로(620)의 상부에 배치될 수 있다. 온도 센서(630)는 복수 개로 제공되어 각각의 유전체 창(120)의 영역에 설치될 수 있다. 일 실시예로서, 온도 센서(630)는 광섬유 센서일 수 있고, 이 경우 안테나 유닛(420)으로부터 인가되는 고주파 전력의 영향을 받지 않아 보다 감도 높게 유전체 창(120)의 온도를 감지할 수 있다.
제어부(700)는 온도 센서(630)의 측정값에 기초하여 가열 유체 공급부(610)로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 가열 유체 공급부가 복수 개로 제공되는 경우, 제어부(630)는 가열 유체 공급부(610)별로 공급되는 가열 유체의 온도 또는 유량을 상이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 윈도우 유닛(600)의 유전체 창(120)은 유전체 창(120) 내부에 구비된 복수 개의 가열 유체 유로(620)에 의해 구분되는 복수 개의 영역(601, 602, 603, 604)을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 복수 개의 가열 유체 유로(620)는 유전체 창(120)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있다. 여기서 방사형으로 배치된다는 의미는 영역들을 구획하는 경계선이 유전체 창(120)의 중심을 기준으로 방사방향으로 마련되고, 각각의 영역들이 원주 방향으로 배치되어 부채꼴 형상으로 마련되는 것을 뜻한다.
예를 들어, 유전체 창(120)은 90도 간격으로 4개의 영역(601, 602, 603, 604)이 원주 방향으로 배치될 수 있다. 그리고 가열 유체 공급부(610)와 가열 유체 유로(620)와 온도 센서(630)는 각각의 영역에 각각 설치될 수 있다. 그리고 유전체 창(120)이 보다 세분화되어 구획될 수 있으며, 예를 들어, 60도 간격으로 6개의 영역으로 구획될 수 있다.
한편, 이와 달리 유전체 창(120)은 다양한 영역으로 분할될 수 있고, 각각의 영역에 하나 이상의 가열 유체 공급부(610)와 가열 유체 유로(620)와 온도 센서(630)들이 설치되는 것을 포함한다. 예를 들어, 유전체 창(120)은 서로 반경이 다른 동심원 형상으로 구획될 수도 있다.
복수 개의 영역(601, 602, 603, 604)의 각 영역에는 가열 유체 공급부(610), 가열 유체 유로(620) 및 온도 센서(630)가 함께 배치될 수 있다. 즉, 가열 유체 공급부(610) 및 온도 센서(630)는 복수 개의 가열 유체 유로(620)에 대응되게 유전체 창(120)에 복수개로 제공될 수 있다. 이에 따라 각 영역별로 온도를 감지하여 각 영역별로 공급되는 가열 유체의 온도 또는 유량을 조절함으로써, 유전체 창의 영역별 온도 제어가 가능하다. 즉, 유전체 창(120)의 온도를 전면적으로 균일하게 제어할 수도 있고, 필요에 따라 복수 개의 영역별로 독립적으로 제어함으로써 비대칭적으로 상이한 온도를 갖도록 제어할 수도 있다.
온도 센서(630)는 유전체 창의 내부에 구비되어 보다 정확하게 유전체 창의 온도를 감지할 수 있다. 일 실시예로서, 온도 센서(630)는 각 영역에 복수 개로 배치될 수 있다. 예로서, 각 영역에 배치되는 복수 개의 온도 센서(630)는 가열 유체 공급부(610) 주위를 둘러싸도록 배치되되, 면적이 상이한 부채꼴 형상의 제1 온도 센서(631) 제2 온도 센서(631)를 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 온도 센서들(631, 632)은 유전체 창(120)의 영역(601)에 대응하는 형상으로 마련될 수 있다.
유전체 창은 상부 유전체 창과 하부 유전체 창으로 마련되고, 하부 유전체 창의 내부에는 영역별로 구획되는 가열 유체 유로가 챔버 형상으로 형성되고, 가열 유체 유로는 유전체 창을 상부 방향으로 관통하여 가열 유체 공급부와 연결될 수 있다.
하부 유전체 창의 상부면 또는 상부 유전체 창의 하부면에는 홈이 형성되고, 홈에 케이블로 마련되는 온도 센서가 매립될 수 있다.
도 5 내지 도 6은 제2 실시예에 따른 윈도우 유닛(600-1)을 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 윈도우 유닛(600-1)의 구조를 설명하기 위해 가열 유체 유로(620)와 온도 센서(630)가 배치되는 홈(635)의 단면을 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 윈도우 유닛(600-1)의 B-B 단면도이다.
제2 실시예에 따른 윈도우 유닛(600-1)의 유전체 창(120)은 45도 간격으로 8분할로 구획된 8개의 영역을 포함할 수 있다. 그리고 각 영역에는 가열 유체 공급부(610), 가열 유체 유로(620) 그리고 온도 센서(630)가 배치될 수 있다. 각 영역에 배치되는 가열 유체 공급부(610)는 유전체 창(120)을 관통하여 유전체 창(120)의 내부에 구비된 챔버 형상의 가열 유체 유로(620)와 연결될 수 있다. 가열 유체 유로(620)의 상부에는 온도 센서를 매립하기 위한 홈(635)이 형성될 수 있다. 홈(635)은 반경이 다른 복수 개의 동심원들이 45도 간격으로 분할된 형상으로 제공될 수 있다. 이 경우, 온도 센서(630)는 8분할로 구획된 8개의 영역별로 홈(635)에 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛의 제조 방법을 설명하기위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛의 유전체 창은 상하 방향으로 제1 유전체 층(121), 제2 유전체 층(122), 제3 유전체 층(123)을 포함할 수 있다. 윈도우 유닛의 유전체 창(120) 제조 방법은 제1 유전체 층(121)의 상부면에 복수 개의 영역으로 구획되는 가열 유체 유로(620)를 형성하는 단계, 제1 유전체 층 상에 제2 유전체 층을 접합시키는 단계, 제2 유전체 층의 상부면에 복수 개의 영역별로 온도 센서를 배치하기 위한 홈(635)을 형성하는 단계, 및 제2 유전체 층(122) 상에 제3 유전체 층(123)을 접합시키는 단계를 포함할 수 있다. 제3 유전체 층(123)을 제2 유전체 층(122)에 접합시키지 전에 홈(635)에 케이블로 마련되는 온도 센서가 매립될 수 있다.
제2 유전체 층(122)과 제3 유전체 층(123)은 가열 유체 공급부가 유전체 창(120)으로 삽입되어 제1 유전체 층(121)의 가열 유체 유로(620)와 연결될 수 있도록, 각 영역별 가열 유체 유로(620)와 연결되는 관통홀(122a, 123a)를 포함할 수 있다.도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 유전체 창의 온도 측정값을 수집하는 단계(S710), 유전체 창의 복수 개의 영역별로 기설정된 온도와 온도 측정값을 비교하는 단계(S720) 및 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 단계(S730)를 포함할 수 있다.
유전체 창의 온도 측정값을 수집하는 단계(S710)는 유전체 창이 복수 개의 영역을 갖는 경우, 복수 개의 영역별로 온도 측정값을 수집할 수 있다. 또한, 유전체 창의 기설정된 온도는 유전체 창의 복수 개의 영역별로 상이할 수 있다. 이 경우, 복수 개의 영역별로 수집된 온도 측정값을 복수 개의 영역별로 기설정된 온도와 비교하여 차이가 있는 영역의 가열 유체 공급부만 제어하여 보다 효율적으로 유전체 창의 온도를 제어할 수 있다.
온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 단계(S730)는 유전체 창이 복수 개의 영역을 갖는 경우, 유전체 창의 복수 개의 영역별로 기설정된 온도를 갖도록 복수 개의 가열 유체 공급부별로 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 상이하게 조절할 수 있다. 즉, 복수 개의 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 독립적으로 제어할 수 있고, 이에 따라 윈도우 창의 온도를 영역별로 균일한 온도를 갖도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 영역별로 상이한 온도를 갖도록 조절할 수 있다.
도 9는 종래 기술에 따른 윈도우 유닛의 경우 유전체 창의 영역별 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 윈도우 유닛은 유전체 창의 측면에 히터가 장착되기 때문에 유전체 창의 외주면에 가까운 영역만 온도가 상승되어 온도가 낮은 영역인 유전체 창의 중심과 온도가 가장 높은 영역인 유전체 창의 외주면의 온도 차이가 약 10 ℃로 나타났다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛(600)의 경우 유전체 창의 영역별 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛은 유전체 창의 전면적으로 가열 유체가 공급되기 때문에, 유전체 창의 전면적으로 균일한 온도 분포를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 유닛의 경우 유전체 창의 온도가 가장 낮은 영역과 가장 높은 영역의 온도 차이가 1.5 ℃로 나타났다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈도우 유닛의 경우 유전체 창의 온도를 영역별로 제어할 수 있어 종래 기술의 윈도우 유닛에서 발생하는 유전체 창의 영역별 온도 불균일을 해소할 수 있다.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.
120: 유전체 창
600: 윈도우 유닛
610: 가열 유체 공급부
620: 가열 유체 유로
630: 온도 센서
600: 윈도우 유닛
610: 가열 유체 공급부
620: 가열 유체 유로
630: 온도 센서
Claims (15)
- 판 형상으로 제공되는 유전체 창;
상기 유전체 창을 가열하는 가열 유체 공급부;
상기 유전체 창의 내부에 형성되고 상기 가열 유체 공급부와 연결된 가열 유체 유로; 및
상기 유전체 창의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하고,
상기 유전체 창은 중심을 기준으로 구획되는 복수 개의 영역을 포함하며,
상기 영역 별로 상기 가열 유체 공급부, 상기 가열 유체 유로 및 상기 온도 센서가 배치되며,
상기 복수 개의 영역은 상기 유전체 창의 중심을 기준으로 방사형으로 구획되고,
상기 가열 유체 유로는 상기 구획되는 복수 개의 영역에 각각 독립적으로 제공되며,
상기 온도 센서는 광섬유 센서이고, 상기 유전체 창에 내장되되, 상기 가열 유체 유로의 상부에 배치되는 윈도우 유닛. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하는 윈도우 유닛. - 제5 항에 있어서,
상기 제어부는 복수 개의 상기 가열 유체 공급부별로 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 상이하게 제어하는 윈도우 유닛. - 기판 처리 장치에 있어서,
내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 공정 챔버 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 발생 유닛; 및
상기 공정 챔버의 상부에 제공되는 윈도우 유닛;을 포함하고,
상기 윈도우 유닛은,
판 형상으로 제공되는 유전체 창;
상기 유전체 창을 가열하는 가열 유체 공급부;
상기 유전체 창의 내부에 형성되고 상기 가열 유체 공급부와 연결된 가열 유체 유로; 및
상기 유전체 창의 온도를 감지하는 온도 센서;를 포함하며,
상기 유전체 창은 중심을 기준으로 구획되는 복수 개의 영역을 포함하고,
상기 영역 별로 상기 가열 유체 공급부, 상기 가열 유체 유로 및 상기 온도 센서가 배치되며,
상기 복수 개의 영역은 상기 유전체 창의 중심을 기준으로 방사형으로 구획되고,
상기 가열 유체 유로는 상기 구획되는 복수 개의 영역에 각각 독립적으로 제공되며,
상기 온도 센서는 광섬유 센서이고, 상기 유전체 창에 내장되되, 상기 가열 유체 유로의 상부에 배치되는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 제7 항에 있어서,
상기 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하는 기판 처리 장치. - 제7 항에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 상기 유전체 창의 온도를 제어하는 기판 처리 방법에 있어서,
상기 온도 센서로부터 측정된 상기 유전체 창의 온도 측정값을 수집하는 단계; 및
상기 온도 센서의 측정값에 기초하여 상기 가열 유체 공급부로부터 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 유전체 창의 온도 측정값을 수집하는 단계는,
상기 유전체 창의 상기 복수 개의 영역별로 온도 측정값을 수집하는 기판 처리 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 유전체 창의 복수 개의 영역별로 기설정된 온도와 상기 온도 측정값을 비교하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 제어하는 단계는,
상기 유전체 창의 상기 복수 개의 영역별로 기설정된 온도를 갖도록, 복수 개의 상기 가열 유체 공급부별로 공급되는 가열 유체의 온도 및 유량 중 적어도 하나를 상이하게 조절하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법. - 제1항에 따른 윈도우 유닛의 제조 방법에 있어서,
유전체 창은 상하 방향으로 제1 유전체 층, 제2 유전체 층 및 제3 유전체 층을 포함하고,
상기 제1 유전체 층의 상부면에 복수 개의 영역으로 구획되는 가열 유체 유로를 형성하는 단계;
상기 제1 유전체 층 상에 상기 제2 유전체 층을 접합시키는 단계;
상기 제2 유전체 층의 상부면에 상기 복수 개의 영역별로 상기 온도 센서를 배치하기 위한 홈을 형성하는 단계; 및
상기 제2 유전체 층 상에 상기 제3 유전체 층을 접합시키는 단계를 포함하는 윈도우 유닛 제조 방법.
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