KR102143140B1 - 배플 유닛, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

배플 유닛, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버, 상기 처리 공간으로 반송되는 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은 상기 기판이 놓이는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트로부터 아래로 연장되고, 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지축을 포함하되, 상기 지지 플레이트는 중앙에서 기판을 지지하는 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되는 돌출 영역을 포함하되, 상기 돌출 영역은 그 내측면으로부터 외측면까지 연장되는 제1 배출홀이 제공된다.

Description

배플 유닛, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{BAFFLE UNIT, APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.
이러한 플라즈마는 반도체 소자를 제조하기 위하여 포토레지스트(photoresist)를 사용하는 리소그래피(lithography) 공정에서 다양하게 활용된다. 일 예로, 기판상에 라인(line) 또는 스페이스(space) 패턴 등과 같은 각종의 미세 회로 패턴들을 형성하거나 이온 주입(ion implantation) 공정에서 마스크(mask)로 이용된 포토레지스트막을 제거하는 애싱(ashing) 공정에서 활용도가 점점 높아지고 있다.
애싱 공정에서 챔버 내부로 제공되는 플라즈마의 양은 각각의 공정마다 상이할 수 있다. 또한, 하나의 공정 중에도 제공되는 플라즈마의 양을 조절하여 보다 정밀한 공정 진행의 필요성이 점점 요구되고 있다. 그러나, 공정 챔버 내부의 플라즈마 양을 조절하기 위하여는 플라즈마가 통과되는 배플의 두께나 형상을 공정 전에 조절해야 한다. 이러한 방법은 기판 처리 장치의 가동을 멈추어야 하므로 기판 처리 공정의 효율성이 저하되며, 공정 도중에 플라즈마의 양을 조절할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 챔버 내부로 제공되는 플라즈마의 양을 조절할 수 있는 배플 유닛과 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마를 이용하는 공정 중에 제공되는 플라즈마의 양을 조절할 수 있는 배플 유닛과 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 및 상기 기판 지지 유닛 상부에 위치하고, 복수개의 분사홀을 가지는 배플을 포함하는 배플 유닛을 포함하되, 상기 배플 유닛은 상기 분사홀의 개방율을 조절가능하도록 제공된다
상기 배플은 복수개의 제1 분사홀을 가지는 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트 하부에 위치하고, 복수개의 제2 분사홀을 포함하는 하부 플레이트를 포함하되, 상기 배플 유닛은 상기 상부 플레이트 또는 상기 하부 플레이트를 승하강 시키는 승강 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상부에서 바라볼 때 서로 중첩되지 않는 위치에 제공될 수 있다.
상기 하부 플레이트는 그 상면에 상부로 돌출된 돌출부를 더 포함하되, 상기 돌출부는 상부에서 바라볼 때 상기 제1 분사홀과 서로 중첩되는 위치에 제공될 수 있다.
상기 돌출부는 상부로 갈수록 그 중심으로부터 외측면까지의 거리가 작아지도록 제공될 수 있다.
상기 돌출부는 상부로 갈수록 그 면적이 작아지는 원뿔대 형상으로 제공될 수 있다.
상기 돌출부는 그 상단의 직경이 상기 제1 분사홀의 직경보다 작게 제공될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제2 분사홀들 사이에 위치할 수 있다.
상기 복수개의 제1 분사홀들은 상부 플레이트의 중심으로부터 방사형으로 배열될 수 있다.
또한, 본 발명은 배플 유닛을 제공한다.
발명의 일 실시예에 따른 배플 유닛은, 복수개의 분사홀을 가지는 배플 및 상기 배플의 일부 또는 전부를 승하강시키는 승강 부재를 포함하되, 상기 배플은 하나 또는 복수개의 제1 분사홀을 가지는 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트 하부에 위치하고, 하나 또는 복수개의 제2 분사홀을 가지는 하부 플레이트를 포함하고, 상가 상부 플레이트 또는 상기 하부 플레이트 중 하나가 승하강하면서 상기 분사홀의 개방율을 조절한다.
상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상부에서 바라볼 때 서로 중첩되지 않는 위치에 제공될 수 있다.
상기 하부 플레이트는 그 상면에 상부로 돌출된 돌출부를 더 포함하되, 상기 돌출부는 상부에서 바라볼 때 상기 제1 분사홀과 서로 중첩되는 위치에 제공될 수 있다.
상기 돌출부는 상부로 갈수록 그 면적이 작아지는 원뿔대 형상으로 제공될 수 있다.
상기 돌출부는 그 상단의 직경이 상기 제1 분사홀의 직경보다 작게 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정에서, 상기 기판이 처리되는 공간으로 제공되는 상기 플라즈마가 통과하는 배플 분사홀의 개방율을 조절하여 상기 플라즈마의 양이 조절된다.
상기 배플은 하나 또는 복수개의 제1 분사홀을 가지는 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트 하부에 위치하고, 하나 또는 복수개의 제2 분사홀을 포함하는 하부 플레이트를 포함하되, 상기 플라즈마의 양을 조절하는 단계는 상기 상부 플레이트 또는 상기 하부 플레이트를 승하강하면서 상기 분사홀의 개방율이 조절될 수 있다.
상기 하부 플레이트는 그 상면에 상부로 돌출된 돌출부를 더 포함하되, 상기 돌출부의 일부가 상기 제1 분사홀에 삽입되어 상기 제1 분사홀의 개방율이 조절될 수 있다.
상기 기판 처리 방법은 공정 가스가 플라즈마로 여기되는 제1 단계, 상기 플라즈마가 챔버 내부의 처리 공간으로 공급되는 제2 단계 및 상기 플라즈마가 기판을 처리하는 제3 단계를 더 포함하되, 상기 제3 단계에서 상기 분사홀의 개방율이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면 챔버 내부로 제공되는 플라즈마의 양을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 플라즈마를 이용하는 공정 중에 제공되는 플라즈마의 양을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 챔버 내부로 제공되는 플라즈마의 양을 조절함으로써 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정의 효율성을 향상시킬 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 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 배플 유닛의 일 실시예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 배플 유닛에서 상부 플레이트를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 3의 배플 유닛에서 하부 플레이트를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 3의 배플 유닛의 단면 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2의 배플 유닛의 다른 실시예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 배플 유닛의 단면 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 9는 도 2의 배플 유닛의 또 다른 실시예를 포함하는 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 배플 유닛을 보여주는 분해 사시도이다.
도 11은 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법의 일 예를 보여주는 순서도이다.
도 12 내지 17은 도 2의 기판 처리 장치의 배플 유닛이 플라즈마의 양을 조절하는 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM, 10)과 공정 처리실(20)를 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(EFEM, 10)과 공정 처리실(20)은 일 방향으로 배치된다. 이하, 설비 전방 단부 모듈(EFEM, 10)과 공정 처리실(20)이 배열된 방향을 제1방향(X)이라 정의하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(X)에 수직인 방향을 제2방향(Y)이라 정의한다.
설비 전방 단부 모듈(10)은 공정 처리실(20) 전방에 장착되며, 기판이 수납된 캐리어(16)와 공정 처리실(20) 간에 기판(W)을 이송한다. 설비 전방 단부 모듈(10)은 로드 포트(12)와 프레임(14)을 포함한다.
로드 포트(12)는 프레임(14) 전방에 배치되며, 복수 개 제공된다. 로드 포트(12)들은 서로 이격하여 제2방향(2)을 따라 일렬로 배치된다. 캐리어(16)(예를 들어, 카세트, FOUP 등)는 로드 포트(12)들에 각각 안착된다. 캐이어(16)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납된다.
프레임(14)은 로드 포트(12)와 로드락 챔버(22) 사이에 배치된다. 프레임(14) 내부에는 로드 포트(12)와 로드락 챔버(22)간에 기판(W)을 이송하는 이송로봇(18)이 배치된다. 이송로봇(18)은 제2방향(Y)으로 구비된 이송레일(19)을 따라 이동가능하다.
공정처리실(20)은 로드락 챔버(22), 트랜스퍼 챔버(24), 그리고 복수 개의 기판 처리 장치(30)를 포함한다.
로드락 챔버(22)는 트랜스퍼 챔버(24)와 프레임(14) 사이에 배치되며, 공정에 제공될 기판(W)이 기판 처리 장치(30)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 캐리어(16)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다. 로드락 챔버(22)는 하나 또는 복수 개 제공될 수 있다. 실시예에 의하면, 로드락 챔버(22)는 두 개 제공된다. 하나의 로드락 챔버(22)에는 공정 처리를 위해 기판 처리 장치(30)로 제공되는 기판(W)이 수납되고, 다른 하나의 로드락 챔버(22)에는 기판 처리 장치(30)에서 공정이 완료된 기판(W)이 수납될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(24)는 제1방향(X)을 따라 로드락 챔버(22)의 후방에 배치되며, 상부에서 바라볼 때 다각형의 몸체(25)를 갖는다. 몸체(25)의 외측에는 로드락 챔버(22)들과 복수 개의 기판 처리 장치(30)들이 몸체(25)의 둘레를 따라 배치된다. 실시예에 의하면, 트랜스퍼 챔버(24)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 설비 전방 단부 모듈(10)과 인접한 두 측벽에는 로드락 챔버(22)가 각각 배치되고, 나머지 측벽에는 기판 처리 장치(30)들이 배치된다. 몸체(25)의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성된다. 통로는 트랜스퍼 챔버(24)와 로드락 챔버(22) 간에, 또는 트랜스퍼 챔버(24)와 기판 처리 장치(30) 간에 기판(W)이 출입하는 공간을 제공한다. 각 통로에는 통로를 개폐하는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(24)는 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(24)의 내부에는 반송로봇(26)이 배치된다. 반송로봇(26)은 로드락 챔버(22)에서 대기하는 미처리 기판(W)을 기판 처리 장치(30)로 이송하거나, 기판 처리 장치(30)에서 공정처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(22)로 이송한다. 반송 로봇(26)은 기판 처리 장치(30)들에 순차적으로 기판(W)을 제공할 수 있다.
기판 처리 장치(30)는 플라스마 상태의 가스를 기판으로 공급하여 공정 처리를 수행한다. 플라스마 가스는 반도체 제작 공정에서 다양하게 사용될 수 있다. 이하에서는 기판 처리 장치(30)가 기판상에 도포된 포토레지스트 막을 제거하는 애싱(Ashing) 공정을 수행하는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 않으며 에칭(etching) 공정과 증착(deposition) 공정 등 플라스마 가스를 이용한 다양한 공정에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(30)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 박막을 식각한다. 박막은 폴리 실리콘막, 실리콘 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 또한, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
기판 처리 장치(30)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 배플(500), 그리고 배기 플레이트(600)을 가진다.
공정 챔버(100)는 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140)을 가진다. 처리실(120)은 플라즈마에 의해 기판(W)이 처리되는 공간(121)을 제공한다. 플라즈마 발생실(140)은 공정 가스로부터 플라즈마가 발생되는 공간(149)을 제공한다.
처리실(120)은 내부에 상부가 개방된 공간(121)을 가진다. 처리실(120)은 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 처리실(120)의 측벽에는 개구(도시되지 않음)가 형성된다. 기판(W)은 개구를 통하여 처리실(120) 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 처리실(120)의 바닥면에는 배기 홀(122)이 형성된다. 배기 홀(122)에는 배기 라인(126)이 연결된다. 배기 라인(126)에는 펌프(128)가 설치된다. 펌프(128)는 처리실(120) 내 압력을 공정 압력으로 조절한다. 처리실(120) 내 잔류 가스 및 반응 부산물은 배기 라인(126)을 통해 처리실(120) 외부로 배출된다. 처리실(120)의 외측에 월 히터(129)가 제공될 수 있다. 월 히터(129)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 월 히터(129)는 공정 챔버(100)의 외벽 내부에 제공될 수 있다.
플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 외부에 위치한다. 일 예에 의하면, 플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 상부에 위치되며 처리실(120)에 결합된다. 플라즈마 발생실(140)은 가스 포트(142), 방전실(144), 그리고 확산실(146)을 가진다. 가스 포트(142), 방전실(144), 그리고 확산실(146)은 위에서부터 아래를 향하는 방향으로 순차적으로 제공된다. 가스 포트(142)는 외부로부터 가스를 공급받는다. 방전실(144)은 중공의 원통 형상을 가진다. 상부에서 바라볼 때 방전실(144) 내 공간(149)은 처리실(120) 내 공간(121)보다 좁게 제공된다. 방전실(144) 내에서 가스로부터 플라즈마가 발생된다. 확산실(146)은 방전실(144)에서 발생된 플라즈마를 처리실(120)로 공급한다. 확산실(146) 내 공간은 아래로 갈수록 점진적으로 넓어지는 부분을 가진다. 확산실(146)의 하단은 처리실(120)의 상단과 결합되며, 이들 사이에는 외부와의 밀폐를 위해 실링 부재(도시되지 않음)가 제공된다.
공정 챔버(100)는 도전성 재질로 제공된다. 공정 챔버(100)는 접지라인(123)을 통해 접지될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 처리실(120)의 내부에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 지지 플레이트(220)와 지지 축(240)을 가진다. 지지 플레이트(220)는 공간(121) 내에 위치되며 원판 형상으로 제공된다. 일 예에 의하면, 지지 플레이트(220)는 정전력에 의해 기판(W)을 흡착하는 정전 척(Electro Static Chuck)으로 제공될 수 있다. 지지 플레이트(220)는 지지 축(240)에 의해 지지된다. 기판(W)은 지지 플레이트(220)의 상면에 놓인다. 지지 플레이트(220)의 내부에는 전극(미도시)이 제공되고, 기판(W)은 정전기력에 의해 기판(W)에 지지 될 수 있다. 지지 플레이트(220)의 내부에는 가열 부재(222)가 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(222)는 열선으로 제공될 수 있다. 또한, 지지 플레이트(220)의 내부에는 냉각 부재(224)가 제공될 수 있다. 냉각 부재(224)는 냉각수가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 가열 부재(222)는 기판(W)을 기 설정된 온도로 가열하고, 냉각 부재(224)는 기판(W)을 강제 냉각시킬 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 제 1 가스 공급 부재(320)와 제 2 가스 공급 부재(340)를 가진다.
제 1 가스 공급 부재(320)는 제 1 가스 공급라인(322) 및 제 1 가스 저장부(324)를 가진다. 제 1 가스 공급라인(322)은 가스 포트(142)에 결합된다. 가스 포트(142)를 통해 공급된 제 1 가스는 방전실(144)로 유입되고, 방전실(144)에서 플라즈마로 여기된다. 제 1 가스는 이불화메탄(CH2F2, Difluoromethane), 질소(N2), 그리고 산소(O2)를 포함할 수 있다. 선택적으로 제 1 가스는 사불화탄소(CF4, Tetrafluoromethane) 등 다른 종류의 가스를 더 포함할 수 있다.
제 2 가스 공급 부재(340)는 제 2 가스 공급라인(342) 및 제 2 가스 저장부(344)를 가진다. 제 2 가스는 제 1 가스로부터 발생된 플라즈마가 처리실(120)로 흐르는 경로 상에 공급된다. 일 예에 의하면, 제 2 가스 공급라인(342)은 후술하는 안테나(420)보다 아래 영역에서 방전실(144)에 결합된다. 제 2 소스 가스는 삼불화질소(NF3, Nitrogen trifluoride)를 포함할 수 있다.
상술한 구조로 인해 제 1 가스는 전력에 의해 직접 플라즈마로 여기되고, 제 2 가스는 제 1 가스와의 반응에 의해 플라즈마로 여기된다.
상술한 예에서 제 1 가스와 제 2 가스의 종류는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 제 2 가스 공급 부재(340)의 제공 없이 제 1 가스 공급 부재(320)만 제공될 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 방전실(144)에서 제 1 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 일 예에 의하면, 플라즈마 소스(400)는 유도 결합형 플라즈마 소스(400)일 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나(420)와 전원(440)을 가진다. 안테나(420)는 방전실(144)의 외부에 제공되며 방전실(144)을 복수 회 감싸도록 제공된다. 안테나(420)의 일단은 전원(440)에 연결되고, 타단은 접지된다. 전원(440)은 안테나(420)에 전력을 인가한다. 일 예에 의하면, 전원(440)은 안테나(420)에 고주파 전력을 인가할 수 있다.
도 3은 도 2의 배플 유닛의 일 실시예를 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 배플 유닛에서 상부 플레이트를 보여주는 평면도이고, 도 5는 도 3의 배플 유닛에서 하부 플레이트를 보여주는 평면도이고, 도 6은 도 3의 배플 유닛의 단면 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 배플 유닛(500)은 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140) 사이에 위치된다. 배플 유닛(500)은 플라즈마가 기판(W)에 공급될 때 처리실(120) 내 전체 영역에서 플라즈마의 밀도와 흐름을 균일하게 유지한다. 배플 유닛(500)은 접지될 수 있다. 배플 유닛(500)은 라디칼이 처리실(120)로 공급되고, 이온과 전자는 처리실(120) 내로 유입이 방해되도록 한다. 배플 유닛(500)은 공정 챔버(100)에 고정된다. 배플 유닛(500)은 플라즈마 발생실(140)의 하단에 결합될 수 있다. 배플 유닛(500)은 기판 지지 유닛(200) 상부에 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 배플 유닛(500)은 배플(510, 530)과 승강 부재(550)를 포함한다.
일 예에 의하면, 배플은 상부 플레이트(510)와 하부 플레이트(530)를 포함할 수 있다. 상부 플레이트(510)는 복수개의 제1 분사홀(511)을 가진다. 복수개의 제1 분사홀(511)은 상부 플레이트(510)의 중심으로부터 방사형으로 위치할 수 있다. 또한, 복수개의 제1 분사홀(511)은 상부 플레이트(510)에서 동심을 가지고, 각각 직경이 상이한 환형의 링 형상을 형성하면서 위치할 수 있다. 이때 복수개의 제1 분사홀(511)은 서로간에 일정한 간격을 유지하도록 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 복수개의 제1 분사홀(511)은 상부 플레이트(510)의 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 그 면적이 넓어지도록 제공될 수 있다.
하부 플레이트(530)는 상부 플레이트(510)의 하부에 위치한다. 하부 플레이트(530)는 상부 플레이트(510)와 대향하는 위치에 제공된다. 하부 플레이트(530)는 상부에서 바라볼 때 상부 플레이트(510)와 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 하부 플레이트(530)는 그 면적이 상부 플레이트(510)와 동일할 수 있다. 하부 플레이트(530)는 그 면적이 상부 플레이트(510)보다 크게 제공될 수도 있다. 하부 플레이트(530)는 복수개의 제2 분사홀(531)을 가진다. 복수개의 제2 분사홀(531)은 하부 플레이트(530)의 중심으로부터 방사형으로 위치할 수 있다. 또한, 복수개의 제2 분사홀(531)은 하부 플레이트(530)에서 동심을 가지고, 각각 직경이 상이한 환형의 링 형상을 형성하면서 위치할 수 있다. 일 예에 의하면, 복수개의 제2 분사홀(531)은 상부에서 바라볼 때 복수개의 제1 분사홀(511)과 중첩되지 않는 위치에 제공될 수 있다. 또한, 복수개의 제2 분사홀(531)은 하부 플레이트(530)의 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 그 면적이 넓어지도록 제공될 수 있다.
일 예에 의하면, 하부 플레이트(530)는 그 상면에 복수개의 돌출부(533)를 가질 수 있다. 복수개의 돌출부(533)는 복수개의 제2 분사홀(531)들 사이에 위치할 수 있다. 복수개의 돌출부(533)는 하부 플레이트(530)의 중심으로부터 방사형으로 위치할 수 있다. 복수개의 돌출부(533)는 하부 플레이트(530)에서 동심을 가지고, 각각 직경이 상이한 환형의 링 형상을 형성하면서 위치할 수 있다. 복수개의 돌출부(533)는 상부에서 바라볼 때 복수개의 제1 분사홀(511)과 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 복수개의 돌출부(533)는 복수개의 제1 분사홀(511)의 수와 동일한 수가 제공될 수 있다. 돌출부(533)는 상부로 갈수록 그 중심으로부터 외측면까지의 거리가 작아지도록 제공될 수 있다. 돌출부(533)는 상부로 갈수록 그 면적이 작아지는 원뿔대 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 돌출부(533)는 그 상단의 직경(d1)이 제1 분사홀(511)의 직경(d3)보다 작게 제공될 수 있다. 또한, 돌출부(533)는 그 하단의 직경(d2)이 제1 분사홀(511)의 직경(d3)보다 작게 제공될 수도 있다.
승강 부재(550)는 상부 플레이트(510) 또는 하부 플레이트(530)를 승하강시킨다. 일 예에 의하면, 승강 부재(550)는 하부 플레이트(530)와 연결되도록 제공될 수 있다. 승강 부재(550)는 하부 플레이트(530)를 상승 또는 하강되도록 제공될 수 있다. 승강 부재(550)는 연결 부재(551)와 구동기(555)를 포함할 수 있다. 연결 부재(551)는 하부 플레이트(530)와 연결될 수 있다. 연결 부재(551)는 복수개 제공되고, 각각 일정한 간격으로 하부 플레이트(530)와 연결될 수 있다. 도 3에서는 4개 제공되는 것으로 도시되었으나, 4개 이상 또는 4개 이하의 연결 부재(551)가 제공될 수도 있다. 연결 부재(551)는 상승 또는 하강하면서, 연결된 하부 플레이트(530)를 상승 또는 하강시킨다. 구동기(555)는 연결 부재(551)가 상승 또는 하강하는 동력을 제공한다.
상술한 구성으로 인해, 배플 유닛(500)은 배플에 제공된 분사홀들의 개방율이 조절된다. 구체적인 배플 유닛(500)의 구동은 이하에서 상세히 설명한다.
도 7은 도 2의 배플 유닛의 다른 실시예를 보여주는 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 배플 유닛의 단면 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 배플 유닛(5100)은 배플(5110, 5130)과 승강 부재(5150)를 포함한다. 배플은 상부 플레이트(5110)와 하부 플레이트(5130)를 포함할 수 있다. 배플 유닛(5100)은 도 3의 배플 유닛(500)과 비교하여 돌출부(5113)의 위치만이 상이하고, 그 외의 구성은 동일하다. 이하에서는 도 3의 배플 유닛(500)과의 차이점을 중심으로 설명한다.
일 예에 의하면, 상부 플레이트(5110)는 그 저면에 복수개의 돌출부(5113)를 가질 수 있다. 복수개의 돌출부(5113)는 복수개의 제1 분사홀(5111)들 사이에 위치할 수 있다. 복수개의 돌출부(5113)는 상부 플레이트(5110)의 중심으로부터 방사형으로 위치할 수 있다. 복수개의 돌출부(5113)는 상부 플레이트(5110)에서 동심을 가지고, 각각 직경이 상이한 환형의 링 형상을 형성하면서 위치할 수 있다. 복수개의 돌출부(5113)는 상부에서 바라볼 때 복수개의 제2 분사홀(5131)과 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 복수개의 돌출부(5113)는 복수개의 제2 분사홀(5131)의 수와 동일한 수가 제공될 수 있다. 돌출부(5113)는 하부로 갈수록 그 중심으로부터 외측면까지의 거리가 작아지도록 제공될 수 있다. 돌출부(5113)는 하부로 갈수록 그 면적이 작아지는 원뿔대 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 돌출부(5113)는 그 하단의 직경(d4)이 제2 분사홀(5131)의 직경(d6)보다 작게 제공될 수 있다. 또한, 돌출부(5113)는 그 상단의 직경(d5)이 제2 분사홀(511)의 직경(d6)보다 작게 제공될 수도 있다.
도 9는 도 2의 배플 유닛의 또 다른 실시예를 포함하는 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 배플 유닛을 보여주는 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 배플 유닛(5200)은 배플(5210, 5230)과 승강 부재(5250)를 포함한다. 배플은 상부 플레이트(5210)와 하부 플레이트(5230)를 포함할 수 있다. 배플 유닛(5200)은 도 3의 배플 유닛(500)과 비교하여 승강 부재(5250)만이 상이하고, 그 외의 구성은 동일하다. 이하에서는 도 3의 배플 유닛(500)과의 차이점을 중심으로 설명한다.
일 예에 의하면, 승강 부재(5250)는 상부 플레이트(5210)와 연결되도록 제공된다. 승강 부재(5250)는 상부 플레이트(5210)와 함께 상승 또는 하강되도록 제공될 수 있다. 승강 부재(5250)는 연결 부재(5251)와 구동기(5255)를 포함할 수 있다. 연결 부재(5251)는 상부 플레이트(5210)와 연결될 수 있다. 연결 부재(5251)는 복수개 제공되고, 각각 일정한 간격으로 상부 플레이트(5210)와 연결될 수 있다. 도 10에서는 4개 제공되는 것으로 도시되었으나, 4개 이상 또는 4개 이하의 연결 부재(5251)가 제공될 수도 있다. 연결 부재(5251)는 상승 또는 하강하면서, 연결된 상부 플레이트(5210)를 상승 또는 하강시킨다. 구동기(5255)는 연결 부재(5251)가 상승 또는 하강하는 동력을 제공한다.
다시 도 2를 참조하면, 배기 플레이트(600)는 공정 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 플레이트(600)는 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기 플레이트(600)는 복수의 관통홀(610)들을 포함한다. 공정 챔버(100)내에 제공된 공정 가스는 배기 플레이트(600)의 관통홀(610)들을 통과하여 배기 홀(122)로 배기된다. 배기 플레이트(600)의 형상 및 관통홀(610)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 설명한다. 본 실시예에서는 애싱 공정을 예를 들어 설명하나, 에칭 공정과 같이 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다른 공정에도 본 발명이 적용될 수 있다.
도 11은 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법의 일 예를 보여주는 순서도이다.
도 11을 참조하면, 기판 처리 공정은 공정 가스가 플라즈마 상태로 여기되는 제1 단계(S10), 플라즈마가 챔버 내부의 처리 공간으로 공급되는 제2 단계(S30), 플라즈마가 기판을 처리하는 제3 단계(S30), 그리고 챔버 내부로 공급되는 플라즈마의 양을 조절하는 제4 단계(S40)을 포함한다.
일반적으로, 플라즈마의 양을 조절하는 제4 단계(S40)는 기판 처리 공정이 시작되기 전에 제공되었다. 이러한 경우에 기판 처리 공정 중에 공정의 진행 상황에 따라 플라즈마의 양을 조절하면서 공정을 진행할 수 없다. 또한, 기판 처리 공정을 시작할 때마다 배플을 조절하여 기판 처리 장치의 가동율을 떨어뜨리고, 이로 인하여 기판 처리 공정의 효율이 저하될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에서는 플라즈마의 양을 조절하는 제4 단계(S40)가 기판 처리 공정 도중에 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 배플 유닛(500)에 제공되는 분사홀의 개방율을 조절하여, 분사홀을 통과하는 플라즈마의 양을 조절한다. 배플 유닛(500)에 제공되는 상부 플레이트(510) 또는 하부 플레이트(530)를 승하강시켜 분사홀의 개방율을 조절할 수 있다. 이로 인하여, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정이 각각의 공정 진행 상황에 따라 보다 정밀하게 제어될 수 있다. 이로 인하여 기판 처리 공정의 신뢰도와 효율성이 향상될 수 있다. 이하에서는 플라즈마의 양을 조절하는 제4 단계(S40)의 구동을 구체적으로 설명한다.
도 12 내지 17은 도 2의 기판 처리 장치의 배플 유닛이 플라즈마의 양을 조절하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 12 내지 17을 참조하면, 도 12 및 13은 배플 유닛(500)의 분사홀(511, 531)이 최대한 개방되고, 이로 인하여 플라즈마가 기판(W)이 위치하는 처리공간으로 가장 많이 이동되는 상태를 보여준다. 이러한 경우에 상부 플레이트(510)와 하부 플레이트(530)는 서로 이격되어 위치한다. 승강 부재(550)가 제공된 하부 플레이트(530)는 고정된 위치에 제공되는 상부 플레이트(510)로부터 하방으로 이격되어 위치된다. 이때 하부 플레이트(530)의 상면에 제공되는 돌출부(533)는 그 상단이 상부 플레이트(510)의 제1 분사홀(511)의 내부에 삽입되지 않는 위치에 제공된다. 하부 플레이트(530)의 상면에 제공되는 돌출부(533)는 그 상단이 상부 플레이트(510)의 저면보다 낮은 위치에 제공될 수 있다. 이로 인하여 제1 분사홀(511)과 제2 분사홀(531)은 최대의 개방율을 가진다. 따라서, 처리공간으로 제공되는 플라즈마의 양이 가장 많이 제공되도록 조절된다.
도 14 및 15는 배플 유닛(500)의 분사홀(511, 531)의 개방율이 감소하여, 이로 인하여 분사홀(511, 531)을 통과하는 플라즈마의 양이 감소된 상태를 보여준다. 도 14 및 15는 도 12 및 13에 비하여 승강 부재(550)가 제공된 하부 플레이트(530)가 고정된 상부 플레이트(510)에 가까이 위치하도록 상승된 상태를 보여준다. 상부 플레이트(510)와 하부 플레이트(530)는 서로 일정 간격 이격되어 위치한다. 이때 하부 플레이트(530)의 상면에 제공되는 돌출부(533)는 그 상단이 상부 플레이트(510)의 제1 분사홀(511)의 내부에 삽입되도록 위치한다. 돌출부(533)는 그 일부가 제1 분사홀(511)의 내부에 삽입되어, 제1 분사홀(511)의 개방율을 감소시킨다. 이로 인하여 제1 분사홀(511)을 통과하는 플라즈마의 양이 감소된다. 이를 통해 처리 공간으로 제공되는 플라즈마의 양이 조절된다. 돌출부(533)는 상부로 갈수록 그 면적이 좁아지는 원뿔형으로 제공된다. 이로 인하여 돌출부(533)는 그 높이에 따라 제1 분사홀(511)의 개방율을 조절할 수 있다. 돌출부(533)는 그 단면적이 상부에서 하부로 갈수록 크게 제공된다. 따라서, 돌출부(533)는 상승되면서 그 하부가 제1 분사홀(511)에 위치할수록 제1 분사홀(511)의 개방율을 감소시킬 수 있다. 반대로, 돌출부(533)는 하강되면서 그 상부가 제1 분사홀(511)에 위치할수록 제1 분사홀(511)의 개방율을 증가시킬 수 있다. 이러한 방법은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정 중에 제공될 수 있다.
도 16 및 17은 배플 유닛(500)의 분사홀(511, 531)이 닫힌 상태로서, 이로 인하여 플라즈마가 기판(W)이 위치하는 처리공간으로 이동되지 못하는 상태를 보여준다. 이러한 경우에 상부 플레이트(510)의 저면과 하부 플레이트(530)의 상면이 서로 접촉되도록 위치한다. 이는 하부 플레이트(530)에 제공된 승강 부재(550)가 하부 플레이트(530)를 상승시켜 상부 플레이트(510)와 접촉되도록 제공한다. 이때, 하부 플레이트(530)의 상면에 제공되는 돌출부(533)는 제1 분사홀(511)의 내부에 삽입된다. 이로 인하여, 제1 분사홀(511)은 완전히 폐쇄된다. 따라서, 플라즈마는 기판(W)이 위치하는 처리공간으로 제공되지 않는다.
상술한 바와 같이, 기판 처리 장치는 배플 유닛의 하부 플레이트(530)를 승강 또는 하강시킴으로서 제1 분사홀(511)의 개방율을 조절한다. 이로 인하여 처리공간으로 제공되는 플라즈마의 양을 조절할 수 있다. 이와 달리, 상부 플레이트(510)를 승하강시킴으로서 제1 분사홀(511)의 개방율을 조절할 수도 있다.
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.
1 : 기판 처리 설비 10 : 설비 전방 단부 모듈
20 : 공정 처리실 30 : 기판 처리 장치
100 : 공정 챔버 200 : 기판 지지 유닛
300 : 가스 공급 유닛 400 : 플라즈마 소스
500: 배플 유닛 600 : 배기 플레이트

Claims (18)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하고, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및
    상기 기판 지지 유닛 상부에 위치하고, 복수개의 분사홀을 가지는 배플을 포함하는 배플 유닛;을 포함하되,
    상기 배플은
    복수개의 제1 분사홀을 가지는 상부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트 하부에 위치하고, 복수개의 제2 분사홀을 포함하는 하부 플레이트;를 포함하되,
    상기 배플 유닛은
    상기 상부 플레이트 또는 상기 하부 플레이트를 승하강 시키는 승강 부재;를 포함하며
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나는 다른 하나를 향하는 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 다른 하나의 분사홀에 삽입되어 상기 분사홀의 개방율을 조절가능하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상부에서 바라볼 때 서로 중첩되지 않는 위치에 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 하부 플레이트의 상면으로부터 상부로 돌출되게 제공되고,
    상기 돌출부는 상부에서 바라볼 때 상기 제1 분사홀과 서로 중첩되는 위치에 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는 상부로 갈수록 그 중심으로부터 외측면까지의 거리가 작아지도록 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는 상부로 갈수록 그 면적이 작아지는 원뿔대 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부는 그 상단의 직경이 상기 제1 분사홀의 직경보다 작게 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제2 분사홀들 사이에 위치하는 기판 처리 장치.
  9. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 분사홀들은 상부 플레이트의 중심으로부터 방사형으로 배열되는 기판 처리 장치.
  10. 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에 제공되는 배플 유닛에 있어서,
    복수개의 분사홀을 가지는 배플; 및
    상기 배플의 일부 또는 전부를 승하강시키는 승강 부재;를 포함하되,
    상기 배플은
    하나 또는 복수개의 제1 분사홀을 가지는 상부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트 하부에 위치하고, 하나 또는 복수개의 제2 분사홀을 가지는 하부 플레이트;를 포함하고,
    상기 배플 유닛은
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나는 다른 하나를 향하는 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 어느 하나 또는 상기 다른 하나가 승하강하면서 상기 돌출부가 상기 다른 하나의 분사홀에 삽입되어 상기 분사홀의 개방율을 조절하는 배플 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상부에서 바라볼 때 서로 중첩되지 않는 위치에 제공되는 배플 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 하부 플레이트의 상면으로부터 상부로 돌출되게 제공되고,
    상기 돌출부는 상부에서 바라볼 때 상기 제1 분사홀과 서로 중첩되는 위치에 제공되는 배플 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 돌출부는 상부로 갈수록 그 면적이 작아지는 원뿔대 형상으로 제공되는 배플 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 돌출부는 그 상단의 직경이 상기 제1 분사홀의 직경보다 작게 제공되는 배플 유닛.
  15. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정에서,
    상기 기판이 처리되는 공간으로 제공되는 상기 플라즈마가 통과하는 배플 분사홀의 개방율을 조절하여 상기 플라즈마의 양이 조절되되,
    상기 배플은
    하나 또는 복수개의 제1 분사홀을 가지는 상부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트 하부에 위치하고, 하나 또는 복수개의 제2 분사홀을 포함하는 하부 플레이트;를 포함하고,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 중 어느 하나는 다른 하나를 향하는 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하되,
    상기 플라즈마의 양을 조절하는 단계에는
    상기 어느 하나 또는 상기 다른 하나가 승하강되면서 상기 돌출부가 상기 다른 하나의 분사홀에 삽입되어 상기 분사홀의 개방율이 조절되는 기판 처리 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 하부 플레이트의 상면으로부터 상부로 돌출되게 제공되며,
    상기 돌출부의 일부가 상기 제1 분사홀에 삽입되어 상기 제1 분사홀의 개방율이 조절되는 기판 처리 방법.
  18. 제15항 또는 제17항에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은
    공정 가스가 플라즈마로 여기되는 제1 단계;
    상기 플라즈마가 챔버 내부의 처리 공간으로 공급되는 제2 단계; 및
    상기 플라즈마가 기판을 처리하는 제3 단계;를 더 포함하되,
    상기 제3 단계에서 상기 분사홀의 개방율이 조절되는 기판 처리 방법.
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