KR102290911B1 - 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 제공되는 지지 유닛을 제공한다. 지지 유닛은, 기판이 놓이는 유전판과; 상기 유전판 아래에 배치되는 전극판과; 상기 전극판에 전력을 인가하는 전력 공급 로드와; 상기 전력 공급 로드를 감싸는 형상을 가지며, 상기 전력 공급 로드와 이격되게 제공되는 플랜지를 포함할 수 있다.

Description

지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치{A support unit, a substrate processing apparatus including the support unit}
본 발명은 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치에 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 이용하여 식각, 애싱 공정 등을 포함할 수 있다. 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 웨이퍼와 충돌함으로써 수행된다.
일반적으로 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 가스를 플라즈마 상태로 여기하기 위해 상부 전극, 그리고 하부 전극을 포함한다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 일반적인 장치는 기판을 지지하는 정전척(1)을 포함한다. 그리고 정전척(1)은 하부 전극(2), 절연 부재(3), 그리고 도전성 부재(4)를 포함한다. 도전성 부재(4)는 접지된다. 하부 전극(2)은 알에프 로드(5)와 결합된다. 하부 전극(2)은 알에프 로드(5)와 전기적으로 연결된다. 알에프 로드(5)는 전원(6)과 연결된다. 전원(6)은 알에프 로드(5)로 고주파 전력을 인가한다. 즉, 알에프 로드(5)는 하부 전극(2)에 고주파 전력을 인가한다. 일반적으로, 기판은 하부 전극(2)의 상부에 지지된다. 즉, 하부 전극(2)은 기판의 상부에서 플라즈마가 발생할 수 있도록 한다. 전원(6)에 연결된 알에프 로드(5)에는 고주파 전류가 흐른다. 고주파 전류는 알에프 로드(5)의 표면을 따라 흐른다. 알에프 로드(5)와 하부 전극(2)이 접하는 영역(A)에서는 전기장의 분산이 발생한다. 전기장의 분산으로 하부 전극(2)에 전달되는 고주파 전류는 상부에서 바라본 하부 전극(2)의 영역에 대하여 서로 상이하게 전달된다. 이에, 기판의 상부에서 전기장이 균일하게 발생하지 않는다. 따라서, 기판의 상부에서 발생하는 플라즈마의 균일도가 떨어져 기판 처리 효율을 떨어뜨린다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전극판과 전력 공급 로드가 연결되는 영역에 전기장이 분산되는 것을 최소화 할 수 있는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상부에서 발생하는 플라즈마 밀도를 조절하는데 있어서, 추가적인 제어 인자를 제공하는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 제공되는 지지 유닛을 제공한다. 지지 유닛은, 기판이 놓이는 유전판과; 상기 유전판 아래에 배치되는 전극판과; 상기 전극판에 전력을 인가하는 전력 공급 로드와; 상기 전력 공급 로드를 감싸는 형상을 가지며, 상기 전력 공급 로드와 이격되게 제공되는 플랜지를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는 접지될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는, 상기 전력 공급 로드의 일부를 감싸도록 제공되고, 승강 부재에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 승강 부재는, 재1방향으로 이동 가능한 캠 축을 포함하는 실린더와; 상기 캠 축과 접하고, 상기 캠 축의 이동에 의해 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동 가능한 롤러 축을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는 상기 롤러 축과 결합될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 승강 부재는, 구동기와 연결되어 제1방향으로 이동 가능한 래크와; 상기 래크와 접하며 상기 래크의 이동에 의해 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동 가능한 피니언을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 승강 부재는, 기 피니언에 연결되며, 상기 제2방향으로 연장되는 승강 축을 포함하되, 상기 플랜지는 상기 승강 축과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 기 래크는 상기 제1방향에 대하여 상향 경사진 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 승강 부재는, 구동축을 포함하는 모터와; 상기 구동축과 연결되는 베벨 기어와; 상기 베벨 기어의 회전에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강 축을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는, 상부와 하부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는, 제1바디와; 상기 제1바디의 하단으로부터 측 방향으로 연장되는 제2바디를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는, 도전성 재질로 제공되는 지지 유닛.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판이 놓이는 유전판과; 상기 유전판 아래에 배치되는 전극판과; 상기 전극판에 전력을 인가하는 전력 공급 로드와; 상기 전력 공급 로드를 감싸는 형상을 가지며, 상기 전력 공급 로드와 이격되게 제공되는 플랜지를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 챔버는 접지되고, 상기 플랜지는 상기 챔버와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 챔버, 그리고 상기 플랜지는 도전성 재질로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플랜지는, 상기 전력 공급 로드의 일부를 감싸도록 제공되고, 승강 부재에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는, 상기 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 플라즈마에 의해 처리되는 기판에 요구되는 에칭 레이트에 따라 상기 플랜지의 상면과 상기 전극판의 하면 사이의 거리를 조절하도록 상기 승강 부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 플라즈마에 의해 처리되는 기판에 대한 에칭 레이트를 높이는 경우 상기 플랜지의 상면과 상기 전극판의 하면 사이의 거리를 넓히도록 상기 승강 부재를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전극판과 전력 공급 로드가 연결되는 영역에 전기장이 분산되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상부에서 발생하는 플라즈마 밀도를 조절하는데 있어서, 추가적인 제어 인자를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 제공되는 정전척의 일부를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 플랜지의 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 승강 부재를 보여주는 도면이다.
도 5는 플랜지의 제공 유무, 그리고 플랜지와 전극판 사이의 거리에 따른 기판의 에칭 레이트를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 플랜지가 승하강하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 승강 부재를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 승강 부재를 보여주는 도면이다.
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.
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, 챔버 내에 플라즈마를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 이하, 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 샤워 헤드 유닛(300), 가스 공급 유닛(400), 플라즈마 소스, 라이너 유닛(500), 배플 유닛(600), 그리고 제어기(700)를 포함한다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간(102)을 가진다. 챔버(100)는 밀폐된 형상으로 제공된다. 챔버(100)는 도전성 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 챔버(100)는 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(104)이 형성된다. 배기홀(104)은 배기 라인(151)과 연결된다. 배기 라인(151)은 펌프(미도시)와 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압된다. 이와 달리, 별도의 감압 부재(미도시)가 제공되어 처리 공간(102)의 내부를 소정 압력으로 감압 시킬 수 있다.
챔버(100)의 벽에는 히터(미도시)가 제공된다. 히터는 챔버(100)의 벽을 가열한다. 히터는 가열 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터는 가열 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 히터에서 발생된 열은 내부 공간으로 전달된다. 히터에서 발생된 열에 의해서 처리공간은 소정 온도로 유지된다. 히터는 코일 형상의 열선으로 제공된다. 히터는 챔버(100)의 벽에 복수 개 제공될 수 있다.
챔버(100)의 내부에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척으로 제공될 수 있다. 지지 유닛(200)은 유전판(210), 전극판(220), 하부 커버(230), 하부 지지 부재(240), 링 부재(250), 플랜지(260), 그리고 승강 부재(270)를 포함한다.
유전판(210)에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)은 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(210)은 외부의 전원을 공급받아 기판(W)에 정전기력을 작용한다. 유전판(210)에는 정전 전극(211)이 제공된다. 정전 전극(211)은 흡착 전원(213)과 전기적으로 연결된다. 흡착 전원(213)은 직류 전원을 포함한다. 정전 전극(211)과 흡착 전원(213) 사이에는 스위치(미도시)가 설치될 수 있다. 정전 전극(211)은 스위치의 온/오프(ON/OFF)에 의해 흡착 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 유전판(210)에 흡착 및/또는 고정될 수 있다.
전극판(220)은 유전판(210)의 아래에 제공된다. 전극판(220)의 상부면은 유전판(210)의 하부면과 접촉될 수 있다. 전극판(220)은 원판형상으로 제공될 수 있다. 전극판(220)은 도전성 재질로 제공된다. 일 예로 전극판(220)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 또한, 전극판(220) 내에는 전극판을 소정의 온도로 제어하는 유체 통로(미도시)가 형성될 수 있다. 유체 통로에는 냉각 유체가 흐를 수 있다.
전력 공급 로드(221)는 전극판(220)에 전력을 인가할 수 있다. 전력 공급 로드(221)는 전극판(220)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 공급 로드(221)는 하부 전원(223)과 연결될 수 있다. 하부 전원(223)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. RF 전원은 하이 바이어스 파워 알에프(High Bias Power RF) 전원으로 제공될 수 있다. 전력 공급 로드(221)는 하부 전원(223)으로부터 고주파 전력을 인가 받는다. 전력 공급 로드(221)와 전기적으로 연결되는 전극판(220)은 하부 전극으로 기능할 수 있다. 전력 공급 로드(221)는 도전성 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 전력 공급 로드(221)는 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 전력 공급 로드(221)는 금속 로드일 수 있다. 또한, 전력 공급 로드(221)는 정합기(225)와 연결될 수 있다. 전력 공급 로드(221)는 정합기(225)를 거쳐서 하부 전원(223)과 연결될 수 있다. 정합기(225)는 임피던스 매칭(Impedace Matching)을 수행할 수 있다.
하부 커버(230)는 전극판(220)을 지지한다. 하부 커버(230)는 전극판(220)의 측면과 접하도록 제공될 수 있다. 하부 커버(230)는 전극판(220)의 하면의 가장 자리 영역과 접하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 하부 커버(230)는 상부와 하부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 또한, 하부 커버(230)는 전극판(220)이 하부 커버(230)에 의해 지지될 수 있도록 내측이 단차 질 수 있다. 하부 커버 (230)는 절연성을 가지는 재질로 제공될 수 있다.
하부 지지 부재(240)는 하부 커버(230)의 아래에 배치된다. 하부 지지 부재(240)는 하부 커버(230)의 아래에 배치되어 하부 커버(230)를 지지한다. 또한, 하부 지지 부재(240)는 도전성 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 하부 지지 부재(240)는 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 또한, 하부 지지 부재(240)는 챔버(100)와 전기적으로 연결될 수 있다.
링 부재(250)는 지지 유닛(200)의 가장 자리 영역에 배치된다. 링 부재(250)는 링 형상을 가진다. 링 부재(250)는 유전판(210)의 상면 중 가장자리 영역을 감싸도록 제공될 수 있다. 또한, 링 부재(250)는 유전판(210)의 측면을 감싸도록 제공될 수 있다. 또한, 링 부재(250)는 하부 커버(230)의 상면에 배치될 수 있다. 링 부재(250)는 포커스링으로 제공될 수 있다.
플랜지(260)는 전력 공급 로드(221)를 감싸도록 제공된다. 플랜지(260)는 전력 공급 로드(221)의 일부를 감싸도록 제공될 수 있다. 즉, 플랜지(260)는 전력 공급 로드(221)를 감싸는 형상을 가진다. 또한, 플랜지(260)는 전력 공급 로드(221)와 이격되게 제공된다. 도 3을 참조하면, 플랜지(260)는 상부와 하부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 플랜지(260)는 제1바디(261), 그리고 제2바디(262)를 포함할 수 있다. 제1바디(261)는 상부와 하부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 제2바디(262)는 제1바디(261)의 하단으로부터 측 방향으로 연장될 수 있다. 제1바디(261)와 제2바디(262)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가질 수 있다. 또한, 플랜지(260)에는 삽입 홀(264)이 형성될 수 있다. 삽입 홀(264)에는 전력 공급 로드(221)의 일부가 삽입될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 플랜지(260)는 도전성 재질로 제공될 수 있다. 플랜지(260)는 금속을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 플랜지(260)는 접지될 수 있다. 예컨대, 플랜지(260)는 하부 지지 부재(240)와 전기적으로 연결되도록 제공될 수 있다. 또한, 하부 지지 부재(240)는 챔버(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 즉, 플랜지(260)는 챔버(100)와 전기적으로 연결되어 접지될 수 있다.
승강 부재(270)는 플랜지(260)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 승강 부재(270)는 플랜지(260)를 상하 방향으로 이동시켜, 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이의 거리를 조절할 수 있다. 또한, 승강 부재(270)는 후술하는 제어기(700)가 출력하는 제어 신호를 전달 받아 플랜지(260)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 승강 부재(270)는 하부 지지 부재(240)에 제공될 수 있다.
도 4는 도 2의 승강 부재를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 승강 부재(270)는 실린더(271), 캠 축(273), 롤러 축(275), 탄성체(277), 그리고 충격 완화핀(279)을 포함할 수 있다. 실린더(271)는 캠 축(273)을 포함할 수 있다. 캠 축(273)은 헤드의 상면이 경사진 형상을 가질 수 있다. 실린더(271)는 공압 또는 유압에 의해 캠 축(273)을 제1방향으로 이동시킬 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고 실린더(271)는 공지된 다양한 실린더로 변형될 수 있다. 롤러 축(275)은 일 단에 롤러가 제공될 수 있다. 롤러가 제공되는 롤러 축(275)의 일단은 캠 축(273)과 접할 수 있다. 구체적으로, 롤러가 제공되는 롤러 축(275)의 일단은 캠 축(273)의 상면과 접할 수 있다. 롤러 축(275)의 타단은 플랜지(260)에 결합될 수 있다. 실린더(271)가 제공하는 공압 또는 유압에 의해 캠 축(273)이 제1방향을 따라 이동되고, 이에 캠 축(273)과 접하는 롤러 축(275)은 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동될 수 있다. 제2방향은 제1방향과 수직한 방향일 수 있다. 롤러 축(275)이 제2방향으로 이동되면서, 롤러 축(275)과 결합된 플랜지(260)는 상하 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 플랜지(260)의 하면에는 탄성체(277)가 제공될 수 있다. 탄성체(277)는 스프링으로 제공될 수 있다. 또한, 하부 지지 부재(240)에는 충격 완화핀(279)이 제공될 수 있다. 충격 완화핀(279)은 플랜지(260)에 제공되는 탄성체(277)가 제공되는 위치에 대응되도록 배치될 수 있다. 즉, 탄성체(277)와 충격 완화핀(279)은 플랜지(260)가 상하 방향으로 이동하면서 하부 지지 부재(240)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 플랜지의 제공 유무, 그리고 플랜지와 전극판 사이의 거리에 따른 기판의 에칭 레이트를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 상부에서 바라본 기판의 영역은 기판의 중심을 기준으로 기판 중심으로부터의 거리에 따라 센터 영역(C1), 미들 영역(C2), 에지 영역(C3)으로 구분될 수 있다. 또한, 도 5에서는 제1조건(L1), 제2조건(L2), 그리고 제3조건(L3)에 따라 플라즈마에 의한 기판 에칭 레이트를 도시하고 있다. 제1조건(L1)은 플랜지(260)가 제공되지 않는 경우의 에칭 레이트이다. 제2조건(L2)은 플랜지(260)가 제공되되, 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이의 간격이 제1간격인 경우의 에칭 레이트이다. 제3조건(L3)은 플랜지(260)가 제공되되, 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이의 간격이 제2간격인 경우의 에칭 레이트이다. 제1간격은 제2간격보다 작은 간격일 수 있다.
제1조건(L1)에서의 에칭 레이트와 제2조건(L2)에서의 에칭 레이트를 비교하면, 제1조건(L1)에서의 센터 영역(C1), 미들 영역(C2), 그리고 에지 영역(C3) 사이 간에 에칭 레이트 차이는 제2조건(L2)에서의 센터 영역(C1), 미들 영역(C2), 그리고 에지 영역(C3) 사이 간에 에칭 레이트 차이보다 크다. 즉, 플랜지(260)가 제공되면서, 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이에는 전기장이 발생한다. 발생되는 전기장은 비교적 작은 간격에서 발생된다. 즉, 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이에 발생되는 전기장은 전기 공급 로드(221)와 전극판(220)이 연결되는 영역에서 전기장의 분산되는 것을 차단한다. 이에, 전극판(220)의 상부에는 상대적으로 균일한 전기장이 형성되며 전극판(220) 상부에서 발생하는 플라즈마 밀도가 균일해진다. 기판의 상부에서 발생하는 플라즈마의 밀도가 균일해 지면서, 기판에 대한 에칭 레이트 또한 마찬가지로 균일해진다.
제2조건(L2)에서의 에칭 레이트와 제3조건(L3)에서의 에칭 레이트를 비교하면, 제2조건(L2)에서의 에칭 레이트가 제3조건(L3)에서의 에칭 레이트보다 크다. 즉 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이 플랜지(260)를 승하강시켜 기판에 대한 에칭 레이트를 조절할 수 있다. 플랜지(260)가 상하 방향으로 이동하면서 플랜지(260)와 전극판(220) 사이의 간격이 변화된다. 즉, 플랜지(260)와 전극판(220) 사이에 임피던스가 조절되고, 임피던스의 위상이 변화된다. 이에 기판에 대한 에칭 레이트를 조절할 수 있다. 제어기(700)는 플라즈마에 의해 처리되는 기판에 요구되는 에칭 레이트에 따라 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이의 거리를 조절하도록 승강 부재(270)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(700)는 플라즈마에 의해 처리되는 기판에 대한 에칭 레이트를 높이는 경우 플랜지(260)의 상면과 전극판(220) 하면 사이의 거리를 넓히도록 승강 부재(270)를 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예는 기판에 대한 에칭 레이트를 조절할 수 있는 추가적인 인자를 제공할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 샤워 헤드 유닛(300)은 상부에서 공급되는 가스를 분산시킬 수 있다. 또한, 샤워 헤드 유닛(300)은 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 가스가 처리 공간(102)에 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320)을 포함한다.
샤워 헤드(310)는 가스 분사판(320)의 하부에 배치된다. 샤워 헤드(310)는 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 샤워 헤드(310)는 지지 유닛(200)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드(310)와 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)과 동일한 형상과 단면적을 가지도록 제공될 수 있다. 샤워 헤드(310)에는 복수의 가스 공급홀(312)이 형성된다. 포함한다. 가스 공급 홀 (312)은 샤워 헤드(310)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
샤워 헤드(310)는 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 가스로부터 발생되는 플라즈마와 반응하여 화합물을 생성하는 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 샤워 헤드(310)는 플라즈마가 포함하는 이온들 중 전기 음성도가 가장 큰 이온과 반응하여 화합물을 생성하는 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 샤워 헤드(310)는 규소(Si)를 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
가스 분사판(320)은 샤워 헤드(310)의 상부에 배치된다. 가스 분사판(320)은 챔버(100)의 상면에서 일정거리 이격되어 위치한다. 가스 분사판(320)은 상부에서 공급되는 가스를 확산시킬 수 있다. 가스 분사판(320)에는 가스 도입홀(322)이 형성될 수 있다. 가스 도입홀(322)은 상술한 가스 공급홀(312)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 가스 도입홀(322)은 가스 공급홀(312)과 연통될 수 있다. 샤워 헤드 유닛(300)의 상부에서 공급되는 가스는 가스 도입홀(322)과 가스 공급홀(312)을 순차적으로 거쳐 샤워 헤드(310)의 하부로 공급될 수 있다. 가스 분사판(320)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 가스 분사판(320)은 접지될 수 있다. 가스 분사판(320)은 접지되어 상부 전극으로 기능할 수 있다.
절연 링(380)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판의 둘레를 감싸도록 배치된다. 절연 링(380)은 전체적으로 원형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 절연 링(380)은 비금속 재질로 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 가스는, 플라즈마 소스에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 또한, 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 가스는 플루오린(Fluorine)을 포함하는 가스일 수 있다. 예컨대, 가스 공급 유닛(400)이 공급하는 가스는 사불화탄소일 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 노즐(410), 가스 공급 라인(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함한다. 가스 공급 노즐(410)은 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 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 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 본 발명의 실시예에서는, 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma)가 사용된다. 용량 결합형 플라즈마는 챔버(100)의 내부에 상부 전극 및 하부 전극을 포함할 수 있다. 상부 전극 및 하부 전극은 챔버(100)의 내부에서 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 양 전극 중 어느 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고, 다른 전극은 접지될 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판(W) 처리 공정이 수행된다. 일 예에 의하면, 상부 전극은 샤워 헤드 유닛(300)으로 제공되고, 하부 전극은 전극 플레이트로 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 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
라이너 유닛(500)은 공정 중 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)를 포함한다.
외측 라이너(530)는 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 챔버(100)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 외측 라이너(530)는 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 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 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 유전판(210), 전극판(220), 하부 커버(230), 그리고 하부 지지 부재(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 챔버(100)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배플은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플에는 복수의 관통홀들이 형성된다. 챔버(100) 내에 제공된 가스는 배플의 관통홀들을 통과하여 배기홀(104)로 배기된다. 배플의 형상 및 관통홀들의 형상에 따라 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
제어기(700)는 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 제어기(700)는 기판 처리 장치(10)가 기판(W)을 처리하는 공정을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 제어기(700)는 기판 처리 장치(10)가 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(700)는 가스 공급 유닛(400)이 가스를 공급하고, 가스 공급 유닛(400)이 공급한 가스를 플라즈마 소스가 여기하도록 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(700)는 승강 부재(270)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(700)는 승강 부재(270)가 플랜지(260)를 상하 방향으로 이동시키도록 승강 부재(270)를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(700)는 플라즈마에 의해 처리되는 기판(W)에 요구되는 에칭 레이트에 따라 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이의 거리를 조절하도록 승강 부재를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(700)는 플라즈마에 의해 처리되는 기판(W)에 대한 에칭 레이트를 높이는 경우 플랜지(260)의 상면과 전극판(220)의 하면 사이의 거리를 넓히도록 승강 부재(270)를 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 승강 부재를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면 승강 부재(280)는 래크(281), 피니언(283), 구동기(285), 승강 축(286), 탄성체(287), 그리고 충격 완화핀(289)을 포함할 수 있다. 래크(281)는 구동기(285)와 연결될 수 있다. 구동기(285)는 실린더 일 수 있다. 실린더는 공압 또는 유압에 의해 구동되는 실린더 일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 구동기(285)는 래크(281)를 이동시킬 수 있는 공지의 기재로 다양하게 변형될 수 있다. 래크(281)는 구동기(285)와 연결되어 제1방향으로 이동 할 수 있다. 래크(281)의 상면은 경사진 형상 일 수 있다. 피니언(283)은 래크(281)와 접할 수 있다. 또한, 피니언(283)은 래크(281)의 이동에 의해 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동될 수 있다. 제2방향은 제1방향과 수직한 방향일 수 있다. 또한, 피니언(283)은 제2방향으로 연장되는 승강 축(286)의 일단과 연결될 수 있다. 또한 승강축(286)의 타단은 플랜지(276)의 하면과 연결될 수 있다. 구동기(285)가 래크(281)를 제1방향으로 이동시키면, 피니언(283)은 제2방향으로 이동된다. 피니언(283)이 제2방향으로 이동되면, 승강축(286)은 제2방향으로 이동된다. 승강축(286)이 제2방향으로 이동되면 플랜지(260)는 제2방향, 예컨대 상하 방향으로 이동될 수 있다. 탄성체(287), 그리고 충격 완화핀(289)은 상술한 탄성체(277), 그리고 충격 완화핀(279)과 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 승강 부재를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 승강 부재(290)는 모터(291), 베벨 기어(293), 승강축(296), 그리고 베어링(296)을 포함할 수 있다. 모터(291)는 구동축(292)을 포함할 수 있다. 모터(291)는 스테핑 모터로 일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고 모터(291)는 공지된 다양한 기재로 변형될 수 있다. 모터(291)의 구동축(292)은 베벨 기어(293)와 연결될 수 있다. 베벨 기어(293)는 구동축(292)의 제1방향을 축으로 하는 회전 운동을 제2방향을 축으로 하는 회전 운동으로 변경시킬 수 있다. 제2방향은 제1방향에 대하여 수직한 방향일 수 있다. 또한, 승강축(295)은 베벨 기어(293) 중 어느 하나에 삽입될 수 있다. 또한, 승강축(295)의 일단은 플랜지(260)의 하면에 제공되는 베어링(296)에 삽입될 수 있다. 승강축(295)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 모터(291)가 구동축(292)을 회전시키면 베벨 기어(293)는 회전한다. 베벨 기어(293)가 회전하면서 베벨 기어(293)에 삽입된 승강축(295)은 상하 방향으로 이동될 수 있다. 이에 플랜지(260)는 상하 방향으로 이동될 수 있다. 탄성체(297), 그리고 충격 완화핀(299)은 상술한 탄성체(277), 그리고 충격 완화핀(279)과 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
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.
기판 처리 장치 : 10
챔버 : 100
처리 공간 : 102
배기홀 : 104
배기라인 : 151
지지 유닛 : 200
유전판 : 210
정전 전극 : 211
흡착 전원 : 213
전극판 : 220
전력 공급 로드 : 221
전원 : 223
정합기: 225
플랜지 : 260
제1바디 : 261
제2바디 : 262
삽입 홀 : 264
승강부재 : 270
실린더 : 271
캠 축 : 273
롤러 축 : 275
탄성체 : 277
충격 완화핀 : 279
샤워 헤드 유닛 : 300
샤워헤드 : 310
가스 분사홀 : 312
가스 분사판 : 320
가스 도입홀 : 322
절연링 : 380
라이너 유닛 : 500
내측 라이너 : 510
외측 라이너 : 530
배플 유닛 : 600

Claims (18)

  1. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 제공되는 지지 유닛에 있어서,
    기판이 놓이는 유전판과;
    상기 유전판 아래에 배치되는 전극판과;
    상기 전극판에 전력을 인가하는 전력 공급 로드와;
    상기 전력 공급 로드를 감싸는 형상을 가지며, 상기 전력 공급 로드와 이격되게 제공되는 플랜지를 포함하고,
    상기 플랜지는,
    접지되고,
    상기 전력 공급 로드의 일부를 감싸도록 제공되고,
    승강 부재에 의해 상하 방향으로 이동되는 지지 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 승강 부재는,
    재1방향으로 이동 가능한 캠 축을 포함하는 실린더와;
    상기 캠 축과 접하고, 상기 캠 축의 이동에 의해 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동 가능한 롤러 축을 포함하는 지지 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플랜지는 상기 롤러 축과 결합되는 지지 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 승강 부재는,
    구동기와 연결되어 제1방향으로 이동 가능한 래크와;
    상기 래크와 접하며 상기 래크의 이동에 의해 상기 제1방향과 상이한 제2방향으로 이동 가능한 피니언을 포함하는 지지 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 승강 부재는,
    상기 피니언에 연결되며, 상기 제2방향으로 연장되는 승강 축을 포함하되,
    상기 플랜지는 상기 승강 축과 연결되는 지지 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 래크는 상기 제1방향에 대하여 상향 경사진 형상을 가지는 지지 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 승강 부재는,
    구동축을 포함하는 모터와;
    상기 구동축과 연결되는 베벨 기어와;
    상기 베벨 기어의 회전에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강 축을 포함하는 지지 유닛.
  10. 제1항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지는,
    상부와 하부가 개방된 통 형상을 가지는 지지 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플랜지는,
    제1바디와;
    상기 제1바디의 하단으로부터 측 방향으로 연장되는 제2바디를 포함하는 지지 유닛.
  12. 제1항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지는,
    도전성 재질로 제공되는 지지 유닛.
  13. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판이 놓이는 유전판과;
    상기 유전판 아래에 배치되는 전극판과;
    상기 전극판에 전력을 인가하는 전력 공급 로드와;
    상기 전력 공급 로드를 감싸는 형상을 가지며, 상기 전력 공급 로드와 이격되게 제공되는 플랜지를 포함하고,
    상기 플랜지는,
    상기 챔버의 바닥면과 상기 전극판 사이에 배치되는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 챔버는 접지되고,
    상기 플랜지는 상기 챔버와 전기적으로 연결되는 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 챔버, 그리고 상기 플랜지는 도전성 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  16. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판이 놓이는 유전판과;
    상기 유전판 아래에 배치되는 전극판과;
    상기 전극판에 전력을 인가하는 전력 공급 로드와;
    상기 전력 공급 로드를 감싸는 형상을 가지며, 상기 전력 공급 로드와 이격되게 제공되는 플랜지를 포함하고,
    상기 플랜지는,
    접지되고,
    상기 전력 공급 로드의 일부를 감싸도록 제공되고,
    승강 부재에 의해 상하 방향으로 이동되는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 플라즈마에 의해 처리되는 기판에 요구되는 에칭 레이트에 따라 상기 플랜지의 상면과 상기 전극판의 하면 사이의 거리를 조절하도록 상기 승강 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 플라즈마에 의해 처리되는 기판에 대한 에칭 레이트를 높이는 경우 상기 플랜지의 상면과 상기 전극판의 하면 사이의 거리를 넓히도록 상기 승강 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
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