KR102247468B1 - 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 방법 - Google Patents

지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 내부에 처리 공간이 형성되는 하우징과; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 그리고, 공정 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은, 전원이 인가되는 하부 전극과; 그리고, 상기 하부 전극 상에 제공되고, 기판이 놓이는 절연층을 포함하고, 상기 하부 전극은, 그 종단면에서 바라볼 때, 중앙 영역의 상단 높이와 가장 자리 영역의 상단 높이가 상이하게 제공될 수 있다.

Description

지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 방법{A support unit, a substrate processing apparatus including the same, and a method of manufacturing the support unit}
본 발명은 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 방법에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 기판 상의 박막을 제거하는 식각 공정을 포함한다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다.
도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(2000)는 처리부(2100), 그리고 플라즈마 발생부(2300)를 가진다.
처리부(2100)는 플라즈마 발생부(2300)에서 발생되는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 처리부(2100)에는 하우징(2110), 지지 유닛(2120), 그리고 배플(2130)이 제공된다. 하우징(2110)은 내부 공간(2112)을 가지며, 지지 유닛(2120)은 내부 공간(2112)에서 기판(W)을 지지 한다. 배플(2130)에는 다수의 홀이 형성되어 있으며, 이는 지지 유닛(2120)의 상부에 제공된다.
플라즈마 발생부(2300)에서는 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 발생부(2300)에는 플라즈마 발생 챔버(2310), 가스 공급부(2320), 전력 인가부(2330), 그리고 확산 챔버(2340)가 제공된다. 가스 공급부(2320)에서 공급하는 공정 가스는 전력 인가부(2330)에서 인가하는 고주파 전력에 의해 플라즈마 상태로 여기된다. 그리고 발생된 플라즈마는 확산 챔버(2340)를 거쳐 내부 공간(2112)으로 공급된다.
그러나, 일반적인 플라즈마 처리 장치(2000)에서 플라즈마 발생 챔버(2310)의 폭이 하우징(2110)의 폭 보다 작다. 이에, 플라즈마 발생 챔버(2310)에서 내부 공간(2112)으로 공급되는 플라즈마는 기판(W)의 중앙 영역에 집중된다. 플라즈마가 기판(W)의 중앙 영역에 집중되면서, 도 2에 도시된 바와 같이 플라즈마에 의해 처리된 기판(W)의 에칭 레이트(Etching Rate, 이하 E/R)는 중앙 영역에서 가장 자리 영역으로 갈수록 낮아진다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 플라즈마 발생 챔버(2310)의 폭 또는 크기를 하우징(2110)과 동일/유사하게 제작하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 플라즈마 발생 챔버(2310)의 제작 비용을 증가시킨다. 또한, 전력 인가부(2330)가 발생시키는 고주파 전자계의 밀도를 감소시켜, 플라즈마 발생 효율을 떨어뜨린다. 또 다른 방안으로, 배플(2130)에 형성되는 홀의 사이즈 및/또는 위치를 변경하여 기판(W)의 에칭 레이트(E/R)를 조절할 수 있으나, 이는 로컬 플라즈마(Local Plasma) 등의 2차적인 문제점이 있어 한계가 있다.
본 발명은 기판 처리를 효율적으로 수행할 수 있는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판으로 플라즈마가 균일하게 공급되도록 하는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마 발생부 또는 배플의 구성을 변경하지 않고도 기판(W)에 대한 에칭 레이트(E/R)의 균일성을 향상시킬 수 있는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 지지 유닛 제조 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 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 내부에 처리 공간이 형성되는 하우징과; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 그리고, 공정 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은, 전원이 인가되는 하부 전극과; 그리고, 상기 하부 전극 상에 제공되고, 기판이 놓이는 절연층을 포함하고, 상기 하부 전극은, 그 종단면에서 바라볼 때, 중앙 영역의 상단 높이와 가장 자리 영역의 상단 높이가 상이하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극은, 상기 중앙 영역의 상단 높이가 상기 가장 자리 영역의 상단 높이보다 낮게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극은, 상기 종단면에서 바라볼 때, 상단이 아래로 볼록한 형상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극은, 상기 중앙 영역에서 상기 가장 자리 영역으로 갈수록 상향 경사지게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역 상에 제공되는 두께와 상기 하부 전극의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께가 서로 상이할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 절연층은, 상기 종단면에서 바라 볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역 상에 제공되는 두께가 상기 하부 전극의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께보다 더 클 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극은, 상면이 편평한 플레이트와; 상기 플레이트와 전기적으로 연결되고 상기 플레이트의 상면에 코팅된 도전층을 포함하되, 상기 도전층은, 상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 플레이트의 중앙 영역에서의 두께와 상기 플레이트의 가장 자리 영역에서의 두께가 서로 상이할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플레이트와 상기 도전층은 서로 상이한 재질로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플레이트와 상기 도전층은 알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플라즈마 발생 유닛은, 상기 하우징의 상부에 위치하고, 상면 및 하면이 개방이 개방되고, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 방전 공간이 형성된 플라즈마 챔버를 포함하되, 상기 방전 공간은, 상기 지지 유닛에 놓이는 기판의 중심부에 대향되도록 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 지지하는 지지 유닛을 제공한다. 지지 유닛은, 전원이 인가되는 하부 전극과; 그리고, 상기 하부 전극 상에 제공되고, 기판이 놓이는 절연층을 포함하고, 상기 하부 전극은, 그 종단면에서 바라볼 때, 중앙 영역의 상단의 높이와 가장 자리 영역의 상단의 높이가 상이하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 절연층은, 상기 종단면에서 바라 볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역 상에 제공되는 두께가 상기 하부 전극의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께보다 두꺼울 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 절연층의 상면은 편평하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극은, 상면이 편평한 플레이트와; 상기 플레이트와 전기적으로 연결되고 상기 플레이트의 상면에 코팅된 도전층을 포함하되, 상기 도전층은, 상기 종단면에서 바라보았을 때, 상기 플레이트의 중앙 영역에서의 두께가 상기 플레이트의 가장 자리 영역에서의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마 처리 장치 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛을 제조하는 방법을 제공한다. 지지 유닛을 제조하는 방법은, 그 종단면에서 바라볼 때, 가장 자리 영역의 상단 높이가 중앙 영역의 상단 높이보다 높게 제공되도록 하부 전극을 제공하고, 상기 하부 전극 상에 절연층을 제공하되, 상기 절연층은 상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역에 제공된 두께가 상기 하부 전극의 가장 자리 영역에 제공된 두께보다 더 두껍게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 하부 전극을 제공하는 것은, 상면이 편평한 플레이트에 상기 플레이트와 전기적으로 연결되는 도전층을 형성하고, 상기 도전층을 형성하는 것은, 상기 도전층의 가장 자리 영역의 상단 높이가 상기 도전층의 중앙 영역의 상단 높이보다 높게 형성할 수 있다.
본 발명은 기판 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마가 기판으로 균일하게 공급되도록 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마 발생부 및/또는 배플의 구성을 변경하지 않고도 에칭 레이트(E/R)의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 효과를 도출할 수 있는 지지 유닛을 간단한 공정으로 제작할 수 있어 제작 비용 및 제작 시간을 절약할 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 일반적인 플라즈마 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 의해 처리된 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 6은 일반적인 지지 유닛이 제공된 기판 처리 장치에서 플라즈마가 유동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛이 제공된 기판 처리 장치에서 플라즈마가 유동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 제조하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지 유닛을 보여주는 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 설비 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.
설비 전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(load port, 10) 및 이송 프레임(21)을 가진다. 로드 포트(10)는 제1방향(11)으로 설비 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(10)는 복수 개의 지지부(6)를 가진다. 각각의 지지부(6)는 제 2 방향(12)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(4)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(4)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(21)은 로드 포트(10)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(21)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(10)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제 1 이송로봇(25)을 포함한다. 제 1 이송로봇(25)은 제 2 방향(12)으로 구비된 이송 레일(27)을 따라 이동하여 캐리어(4)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.
처리 모듈(30)은 로드락 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(50), 그리고 프로세스 챔버(60)를 포함한다.
로드락 챔버(40)는 이송 프레임(21)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(50)와 설비 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(60)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 설비 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.
트랜스퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(40)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 도 3을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(40)와 복수개의 프로세스 챔버(60)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(50)와 로드락 챔버(40) 또는 프로세스 챔버(60)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(50)의 내부공간에는 로드락 챔버(40)와 프로세스 챔버(60)들간에 기판(W)을 이송하는 제 2 이송로봇(53)이 배치된다. 제 2 이송로봇(53)은 로드락 챔버(40)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(60)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(40)로 이송한다. 그리고, 복수개의 프로세스 챔버(60)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(60)간에 기판(W)을 이송한다. 도 3과 같이, 트랜스퍼 챔버(50)가 오각형의 몸체를 가질 때, 설비 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(40)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(60)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상기 형상뿐만 아니라, 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
프로세스 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(60)는 복수개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(60)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 프로세스 챔버(60)는 제 2 이송로봇(53)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제 2 이송로봇(53)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다.
이하, 프로세스 챔버(60) 중 플라즈마 공정을 수행하는 기판 처리 장치(1000)에 대해서 상술한다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(1000)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W) 상의 박막을 제거할 수 있다. 일 예에 의하면, 소정의 공정은 애싱 공정이고, 제거되는 박막은 포토레지스트 일 수 있다. 선택적으로 소정의 공정은 식각 공정이고, 제거되는 박막은 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(1000)는 공정 처리부(200), 플라즈마 발생부(400), 그리고 배기부(600)를 가진다.
공정 처리부(200)는 기판(W)이 놓이고 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 플라즈마 발생부(400)는 공정 처리부(200)의 외부에서 공정 가스로부터 플라즈마(Plasma)를 생성시키고, 이를 공정 처리부(200)로 공급한다. 배기부(600)는 공정 처리부(200) 내부에 머무르는 가스 및 기판 처리 과정에서 발생한 반응 부산물 등을 외부로 배출하고, 공정 처리부(200) 내의 압력을 설정 압력으로 유지한다.
공정 처리부(200)는 하우징(210), 지지 유닛(230), 그리고 배플(250)을 가진다.
하우징(210)의 내부에는 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간(212)이 형성된다. 하우징(210)은 상부가 개방되고, 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통하여 하우징(210) 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 하우징(210)의 바닥면에는 배기홀(214) 형성된다. 배기홀(214)은 후술하는 배기부(600)가 포함하는 구성들과 연결될 수 있다.
지지 유닛(230)은 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(230)은 지지축(240)에 의해 지지된다. 기판(W)은 지지 유닛(230)의 상면에 놓인다. 지지 유닛(230)은 외부 전원과 연결된다. 외부 전원은 지지 유닛(230)에 전력을 인가한다. 지지 유닛(230)에 인가된 전력은 기판(W)의 상부로 전달되는 플라즈마의 유동을 가속시킬 수 있다.
지지축(240)은 대상물을 이동시킬 수 있다. 예컨대, 지지축(240)은 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 지지축(240)은 지지 유닛(230)과 결합되고, 지지 유닛(230)을 승하강 하여 기판(W)을 이동시킬 수 있다.
배플(250)은 지지 유닛(230)의 상부에 위치한다. 배플(250)에는 홀(252)들이 형성된다. 홀(252)들은 배플(250)의 상면에서 하면까지 제공되는 관통홀로 제공되며, 배플(250)의 각 영역에 균일하게 형성된다.
플라즈마 발생부(400)는 하우징(210)의 상부에 위치되어 플라즈마 발생 유닛으로 제공된다. 플라즈마 발생부(400)는 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 처리 공간(212)으로 공급한다. 플라즈마 발생부(400)는 플라즈마 챔버(410), 가스 공급 유닛(420), 전력 인가 유닛(430), 그리고 확산 챔버(440)를 포함한다.
플라즈마 챔버(410)에는 상면 및 하면이 개방된 플라즈마 발생 공간(412)이 내부에 형성된다. 플라즈마 챔버(410)의 상단은 가스 공급 포트(414)에 의해 밀폐된다. 가스 공급 포트(414)는 가스 공급 유닛(420)과 연결된다. 공정 가스는 가스 공급 포트(414)를 통해 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 가스는 배플(250)을 거쳐 처리 공간(212)으로 유입된다.
전력 인가 유닛(430)은 플라즈마 발생 공간(412)에 고주파 전력을 인가한다. 전력 인가 유닛(430)은 안테나(432), 전원(434)을 포함한다.
안테나(432)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나로, 코일 형상으로 제공된다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410) 외부에서 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감긴다. 안테나(432)는 플라즈마 발생 공간(412)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(410)에 감긴다. 전원(434)은 안테나(432)에 고주파 전력을 공급한다. 안테나(432)에 공급된 고주파 전력은 플라즈마 발생 공간(412)에 인가된다. 고주파 전류에 의해 플라즈마 발생 공간(412)에는 유도 전기장이 형성되고, 플라즈마 발생 공간(412)내 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환된다.
확산 챔버(440)는 플라즈마 챔버(410)에서 발생된 플라즈마를 확산시킨다. 확산 챔버(440)는 전체적으로 역 깔대기 형상을 가질 수 있고, 상부와 하부가 개방된 구성을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(410)에서 발생된 플라즈마는 확산 챔버(440)를 거치면서 확산되고, 배플(250)을 거쳐 처리 공간(212)으로 유입될 수 있다.
배기부(600)는 공정 처리부(200) 내부의 플라즈마 및 불순물을 흡입할 수 있도록 제공된다. 배기부(600)는 배기 라인(602), 그리고 감압 부재(604)를 포함할 수 있다. 배기 라인(602)은 하우징(210)의 바닥면에 형성된 배기홀(214)과 연결된다. 또한, 배기 라인(602)은 감압을 제공하는 감압 부재(604)와 연결될 수 있다. 이에, 감압 부재(604)는 처리 공간(212)에 감압을 제공할 수 있다. 감압 부재(604)는 펌프 일 수 있다. 감압 부재(604)는 처리 공간(212)에 잔류하는 플라즈마 및 불순물을 하우징(210)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(604)는 처리 공간(212)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 감압을 제공할 수 있다.
이하에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛(230)에 대하여 도 5 내지 도 7를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 지지 유닛(230)은 하부 전극(232), 그리고 절연층(234)을 포함한다.
하부 전극(232)에는 전원(233)이 연결될 수 있다. 연결된 전원(233)은 하부 전극(232)에 전기 에너지를 인가할 수 있다. 하부 전극(232)에 인가된 전기 에너지는 처리 공간(212)으로 유입되는 이온 또는 라디칼을 기판(W) 쪽으로 끌어 당길 수 있다.
하부 전극(232)은 플레이트(232a), 그리고 도전층(232b)을 포함할 수 있다. 플레이트(232a)는 상면이 편평한 형상으로 제공될 수 있다. 플레이트(232a)에는 전원(233)이 연결될 수 있다. 플레이트(232a)는 전원(233)이 인가하는 전기 에너지를 전달할 수 있는 전도성 재질로 제공될 수 있다. 플레이트(232a)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 플레이트(232a)는 알루미늄(Al)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
도전층(232b)은 플레이트(232a)의 상면에 코팅될 수 있다. 도전층(232b)은 플레이트(232a)의 상면 가장 자리 영역에 코팅될 수 있다. 도전층(232b)은 도전성 물질로 제공될 수 있다. 도전층(232b)은 플레이트(232a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도전층(232b)은 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 도전층(232b)은 알루미늄(Al)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 도전층(232b)은 플레이트(232a)와 동일한 재질을 가질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 도전층(232b)과 플레이트(232a)는 서로 상이한 재질로 제공될 수 있다.
도전층(232b)은 그 종단면에서 바라보았을 때, 플레이트(232a)의 중앙 영역에서의 두께와 플레이트(232a)의 가장 자리 영역에서의 두께가 서로 상이할 수 있다. 즉, 플레이트(232a)와 도전층(232b)을 포함하는 하부 전극(232)은 그 종단면에서 바라볼 때, 중앙 영역의 상단 높이(H1)와 가장 자리 영역의 상단 높이(H2)가 서로 상이하게 제공될 수 있다. 예컨대, 중앙 영역의 상단 높이(H1)가 가장 자리 영역의 상단 높이(H2)보다 낮게 제공될 수 있다. 또한, 하부 전극(232)은 그 종단면에서 바라볼 때, 상단이 아래로 볼록한 형상을 포함할 수 있다.
절연층(234)은 하부 전극(232) 상에 제공된다. 절연층(234)은 하부 전극(232)을 감싸도록 제공될 수 있다. 절연층(234)에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 절연층(234)은 절연성을 가지는 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 절연층(234)은 산화알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 절연층(234)은 절연성을 가지는 다양한 재질로 변경될 수 있다.
절연층(234)은 하부 전극(232) 상에 도포 또는 코팅되어 형성될 수 있다. 절연층(234)은 그 종단면에서 바라볼 때, 하부 전극(232)의 중앙 영역 상에 제공되는 두께(T1)와 하부 전극(232)의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께(T2)가 서로 상이할 수 있다. 일 예로, 절연층(234)은 그 종단면에서 바라 볼 때, 하부 전극(232)의 중앙 영역 상에 제공되는 두께(T1)가 하부 전극(232)의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께(T2)가 더 크게 제공될 수 있다. 즉, 절연층(234)의 하단은 하부 전극(232)과 서로 조합되도록 하부 전극(232)의 상단과 대응하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 절연층(234)의 상면은 편평하게 제공될 수 있다.
도 6은 일반적인 지지 유닛이 제공된 기판 처리 장치에서 플라즈마가 유동하는 모습을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛이 제공된 기판 처리 장치에서 플라즈마가 유동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6과 도 7을 서로 비교하여 참조하면, 일반적인 지지 유닛(1030)은 하부 전극(1032)의 상단 높이가 모두 동일하게 제공된다. 즉, 하부 전극(1032)의 상면이 편평하게 제공된다. 이에, 하부 전극(1032) 상에 제공되는 절연층(1034) 또한 그 두께가 모두 동일하게 제공된다. 절연층(1034)의 두께가 동일하게 제공되므로, 전원(1033)이 인가하는 전기 에너지는 절연층(1034) 상부에 모두 동일하게 제공된다. 이에, 기판(W)의 상부에서 플라즈마를 끌어 당기는 인력은 모두 동일하다. 그러나, 상술한 바와 같이 플라즈마 발생 챔버(410)는 그 폭이 하우징(210)보다 작게 제공된다. 또한, 플라즈마 발생 챔버(410)는 기판(W) 중심 영역의 상부에 제공된다. 따라서, 플라즈마 발생 챔버(410)에서 발생된 플라즈마는 아래 방향으로 유동되면서 기판(W)의 중심 영역에 집중된다. 이러한 문제를 해소하기 위해 플라즈마를 확산 시키는 확산 챔버(440)를 하우징(210)과 플라즈마 발생 챔버(410) 사이에 배치하였으나, 최근 기판(W)의 크기가 대형화 되면서 확산 챔버(440)만으로는 이러한 문제를 해결하기는 역부족이다. 또한, 기판(W)의 크기가 대형화 될수록, 기판(W) 상의 에칭 레이트(E/R)가 일정하지 못한 문제는 더욱 심화된다.
또한, 기판(W)의 중심 영역에 플라즈마가 집중되는 것을 최소화 하는 방안으로 플라즈마 발생 챔버(410)의 크기를 크게 제작하는 경우, 플라즈마 발생 챔버(410)의 제작 비용의 문제, 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 문제 등이 발생한다. 또한, 기판(W)의 중심 영역에 플라즈마가 집중되는 것을 최소화 하기 위해, 배플(250)에 형성된 홀의 사이즈 및/또는 위치를 변경하는 것은 로컬 플라즈마(Local Plasma) 등의 2차적인 문제가 있다. 따라서 이러한 방안들은 기판(W)의 에칭 레이트(E/R)를 개선하기 위한 방안으로 적절하지 못하다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예에 의한 지지 유닛(230)이 제공되는 기판 처리 장치(1000)에서는 이러한 문제를 해결할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 의한 지지 유닛(230)의 하부 전극(232)은 플레이트(232a)와 도전층(232b)을 포함한다. 즉, 플레이트(232a)의 상면에 도전층(232b)이 도포되면서, 하부 전극(232)의 상단 높이는 중앙 영역에서의 높이와 가장 자리 영역에서의 상이하게 제공된다. 좀 더 구체적으로, 하부 전극(232)의 상단 높이는 가장자리 영역보다 중앙 영역에서 낮게 제공된다. 이에, 하부 전극(232) 상에 제공되는 절연층(234)의 두께 또한 하부 전극(232)의 중앙 영역과 가장 자리 영역에서 서로 상이해 진다. 예컨대, 절연층(234)의 두께는 하부 전극(232)의 가장 자리 영역보다 중앙 영역에서 더 두껍게 제공된다. 이에, 전원(233)이 하부 전극(232)으로 전달하는 전기 에너지는, 기판(W) 상부의 중앙 영역에서 더 낮게 나타난다. 또한, 전원(233)이 하부 전극(232)으로 전달하는 전기 에너지는, 기판(W)의 상부 가장 자리 영역에서 더 높게 나타난다. 즉, 기판(W)의 가장 자리 영역에서 플라즈마를 끌어당기는 힘이 더 강하게 나타난다. 이에, 기판(W)의 중심 영역으로 집중되었던 플라즈마는 기판(W)의 가장 자리 영역에서 플라즈마를 끌어당기는 힘에 의해, 기판(W)의 가장 자리 영역 방향으로 유동한다. 이에, 플라즈마는 균일하게 기판(W)으로 공급되며, 에칭 레이트(E/R)의 균일성을 도모할 수 있다.
또한, 플라즈마 발생 챔버(410)의 크기/폭 등을 다르게 제작하거나, 배플(250)에 형성된 홀의 사이즈 및/또는 위치를 변경하지 않고 기판(W)의 에칭 레이트(E/R)를 개선하므로, 상술한 제작 비용이 높아지는 문제, 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 문제, 그리고 로컬 플라즈마(Local Plasma) 등의 2차적인 문제가 발생하지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 제조하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 하부 전극(232)을 가공하는 것은 상면이 편평한 플레이트(232a)에 이와 전기적으로 연결되는 도전층(232b)을 형성한다. 도전층(232b)을 형성하는 것은, 그 종단면에서 바라볼 때, 플레이트(232a)의 가장 자리 영역에서 도전층(232b)의 상단 높이가 플레이트(232a)의 중앙 영역에서 도전층(232b)의 상단 높이보다 높도록 형성할 수 있다. 도전층(232b)을 플레이트(232a)에 형성하는 방법의 일 예로, 도 8에 도시된 바와 같이 플레이트(232a)를 회전시키고, 공급 부재(3000)를 플레이트(232a)의 중앙 영역에서 가장 자리 영역으로 이동시키고, 공급 부재(3000)가 이동하면서 도전성 물질(Conductive Material)을 공급하는 방법을 고려할 수 있다. 이때, 공급 부재(3000)가 공급하는 도전성 물질(Conductive Material)의 양은 플레이트(232a)의 중앙 영역에서 보다 가장 자리 영역에서 더 많을 수 있다. 이와 달리, 공급 부재(3000)가 공급하는 도전성 물질(Conductive Material)의 단위 시간당 공급량은 동일하되, 공급 부재(3000)의 이동 속도를 가장자리 영역으로 갈수록 작아지도록 하는 방법이 적용될 수 있다.
플레이트(232a)에 도전층(232b)이 형성되면, 하부 전극(232) 상에 절연층(234)을 제공할 수 있다. 절연층(234)은 하부 전극(232)의 중앙 영역에 제공된 두께가 하부 전극(232)의 가장 자리 영역에 제공된 두께보다 더 두껍게 제공될 수 있다. 절연층(234)은 코팅에 의해서 이루어지거나, 절연 재질의 부재를 하부 전극(232)에 결합시켜 조합될 수 있다. 이때, 형성되는 절연층(234)의 상면은 편형한 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 방법으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛(230)을 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛(230) 제조 방법은, 편평한 플레이트(232a)에 도전층(232b)을 코팅하는 방식을 사용하여, 비교적 단순한 방법으로 하부 전극(232)의 형상을 변경할 수 있다. 이에 하부 전극(232)의 제조 비용을 절감할 수 있다.
상술한 예에서는, 하부 전극(232)의 상단이 그 종단면에서 바라 볼 때, 아래로 볼록한 형상으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 전극(732)의 상단은 중앙 영역에서 가장 자리 영역으로 갈수록 상향 경사지게 제공될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 전극(832)의 상단은 단차진 형상으로 제공될 수 있다. 이 경우, 지지 유닛(730, 830)의 제조 비용을 보다 절감할 수 있다. 도 9 또는 도 10에 도시된, 플레이트(732a, 832a), 도전층(732b, 832b), 전원(733, 833), 그리고 절연층(734, 834) 등의 구성의 기능/효과는 상술한 내용과 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상술한 예에서는, 하부 전극(232)이 플레이트(232a)에 도전층(232b)이 코팅되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이, 하부 전극(932)은 일체의 구성으로 제공될 수 있다. 일체의 구성으로 제공되는 하부 전극(932)의 형상은 상술한 구성들과 동일 또는 유사한 기능을 수행할 수 있다. 또한, 도 11에 도시된 하부 전극(932)의 형상은 도 9 또는 도 10에 도시된 지지 유닛들의 형상과 유사하게 변형될 수 있다. 도 11에 도시된, 플레이트(932a), 도전층(932b), 전원(933), 그리고 절연층(934) 등의 구성의 기능/효과는 상술한 내용과 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
상술한 예에서는 기판에 대하여, 식각 공정을 수행하는 장치를 예로 들어 설명하였다. 그러나 이와 달리 플라즈마를 이용하고, 지지 유닛을 가지는 다양한 공정의 장치에 적용될 있다. 예컨대, 상술한 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 증착 공정이나 애싱 공정을 수행하는 장치에 적용될 수 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. 전술한 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.
공정 처리부 : 200
하우징 : 210
지지 유닛 : 230
배플 : 250
플라즈마 발생부 : 400
배기부 : 600

Claims (16)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간이 형성되는 하우징과;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 그리고,
    공정 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하고,
    상기 플라즈마 발생 유닛은,
    상기 하우징의 상부에 위치하고,
    상면 및 하면이 개방이 개방되고, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 방전 공간이 형성된 플라즈마 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버와 상기 하우징 사이에 배치되고, 역 깔대기 형상을 가지며, 상부와 하부가 개방된 구성을 가고, 상기 방전 공간에서 발생된 상기 플라즈마를 확산 시켜 상기 처리 공간으로 유입시키는 확산 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버에 복수회 감기는 안테나와;
    상기 안테나에 고주파 전력을 공급하는 전원을 포함하고,
    상기 방전 공간은,
    상기 지지 유닛에 놓이는 기판의 중심부에 대향되도록 제공되고,
    상기 지지 유닛은,
    하부 전극과;
    상기 하부 전극으로 상기 처리 공간으로 유입되는 상기 플라즈마의 이온 또는 라디칼을 상기 기판 쪽으로 끌어당기는 전기 에너지를 인가하는 전원과;
    상기 하부 전극 상에 제공되고, 기판이 놓이고, 상면이 편평한 절연층을 포함하고,
    상기 하부 전극은,
    그 종단면에서 바라볼 때, 중앙 영역의 상단 높이와 가장 자리 영역의 상단 높이가 상이하게 제공되고,
    상기 하부 전극은,
    상기 중앙 영역의 상단 높이가 상기 가장 자리 영역의 상단 높이보다 낮게 제공되고,
    상면이 편평한 플레이트와;
    상기 플레이트와 전기적으로 연결되고 상기 플레이트의 상면에 코팅된 도전층을 포함하되,
    상기 도전층은,
    상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 플레이트의 중앙 영역에서의 두께와 상기 플레이트의 가장 자리 영역에서의 두께가 서로 상이한 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극은,
    상기 종단면에서 바라볼 때, 상단이 아래로 볼록한 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극은,
    상기 중앙 영역에서 상기 가장 자리 영역으로 갈수록 상향 경사지게 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은,
    상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역 상에 제공되는 두께와 상기 하부 전극의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께가 서로 상이한 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연층은,
    상기 종단면에서 바라 볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역 상에 제공되는 두께가 상기 하부 전극의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께보다 더 큰 기판 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트와 상기 도전층은 서로 상이한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플레이트와 상기 도전층은 알루미늄을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 내부에 처리 공간이 형성되는 하우징과;
    공정 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 상기 처리 공간으로 공급하는 플라즈마 발생 유닛을 포함하고,
    상기 플라즈마 발생 유닛은,
    상기 하우징의 상부에 위치하고,
    상면 및 하면이 개방이 개방되고, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 방전 공간이 형성된 플라즈마 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버와 상기 하우징 사이에 배치되고, 역 깔대기 형상을 가지며, 상부와 하부가 개방된 구성을 가고, 상기 방전 공간에서 발생된 상기 플라즈마를 확산 시켜 상기 처리 공간으로 유입시키는 확산 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버에 복수회 감기는 안테나와;
    상기 안테나에 고주파 전력을 공급하는 전원을 포함하는 기판 처리 장치가 가지며, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    하부 전극과;
    상기 하부 전극으로 상기 처리 공간으로 유입되는 상기 플라즈마의 이온 또는 라디칼을 상기 기판 쪽으로 끌어당기는 전기 에너지를 인가하는 전원과;
    상기 하부 전극 상에 제공되고, 기판이 놓이고, 상면이 편평한 절연층을 포함하고,
    상기 하부 전극은,
    그 종단면에서 바라볼 때, 중앙 영역의 상단 높이와 가장 자리 영역의 상단 높이가 상이하게 제공되고,
    상기 하부 전극은,
    상기 중앙 영역의 상단 높이가 상기 가장 자리 영역의 상단 높이보다 낮게 제공되고,
    상면이 편평한 플레이트와;
    상기 플레이트와 전기적으로 연결되고 상기 플레이트의 상면에 코팅된 도전층을 포함하되,
    상기 도전층은,
    상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 플레이트의 중앙 영역에서의 두께와 상기 플레이트의 가장 자리 영역에서의 두께가 서로 상이한 지지 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연층은,
    상기 종단면에서 바라 볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역 상에 제공되는 두께가 상기 하부 전극의 가장 자리 영역 상에 제공되는 두께보다 두꺼운 지지 유닛.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 도전층은,
    상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 플레이트의 가장자리 영역에서의 두께가 상기 플레이트의 중앙 영역에서의 두께보다 더 두꺼운 지지 유닛.
  14. 삭제
  15. 제1항의 기판 처리 장치가 가지는 지지 유닛을 제조하는 방법에 있어서,
    그 종단면에서 바라볼 때, 가장 자리 영역의 상단 높이가 중앙 영역의 상단 높이보다 높게 제공되도록 상기 하부 전극을 제공하고,
    상기 하부 전극 상에 절연층을 제공하되,
    상기 절연층은 상기 종단면에서 바라볼 때, 상기 하부 전극의 중앙 영역에 제공된 두께가 상기 하부 전극의 가장 자리 영역에 제공된 두께보다 더 두껍게 제공되는 지지 유닛 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하부 전극을 제공하는 것은,
    상면이 편평한 상기 플레이트에 상기 플레이트와 전기적으로 연결되는 상기 도전층을 형성하고,
    상기 도전층을 형성하는 것은,
    상기 도전층의 가장 자리 영역의 상단 높이가 상기 도전층의 중앙 영역의 상단 높이보다 높게 형성하는 지지 유닛 제조 방법.
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