KR102411194B1 - 냉매의 양방향 흐름이 가능한 정전척 어셈블리 및 이를 구비한 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전척 어셈블리 및 이를 갖는 반도체 제조장치에 관한 것으로, 기판을 탑재하는 정전척, 상기 정전척의 내부에서의 냉매의 흐름 경로로 제공되며, 상기 정전척에 탑재되는 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 양단에 갖는 채널, 및 상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 밸브박스를 포함한다. 상기 밸브박스는 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제1 공급밸브, 상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제1 회수밸브, 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제2 공급밸브, 및 상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제2 회수밸브를 포함한다.

Description

냉매의 양방향 흐름이 가능한 정전척 어셈블리 및 이를 구비한 반도체 제조장치{ELECTROSTATIC CHUCK ASSEMBLIES CAPABLE OF BIDIRECTIONAL FLOW OF COOLANT AND SEMICONDUCTOR FABRICATING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼 척에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판의 온도 산포를 개선할 수 있는 정전척 어셈블리 및 이를 갖는 반도체 제조장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서 웨이퍼를 고정시키는 작업은 필수적이다. 종래에는 클램프를 이용하거나 압력차이를 이용하여 웨이퍼를 단순 고정시킨 것이 일반적이었다. 최근에는 웨이퍼에 대해 균일한 열처리가 가능하며 파티클 발생을 최소화할 수 있는 정전기력을 이용하는 정전척의 사용이 증가하고 있다. 특히, 공정 균일도 향상을 위해 웨이퍼의 온도 산포를 향상하는 것이 중요한 이슈로 대두되고 있다.
본 발명은 종래 기술에서 요구되는 필요에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 온도 산포를 개선할 수 있는 정전척 어셈블리 및 이를 구비한 반도체 제조장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 처리의 균일성을 개선할 수 있는 정전척 어셈블리 및 이를 구비한 반도체 제조장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전척 어셈블리 및 이를 구비한 반도체 제조장치는 정전척 내부에서의 냉매의 양방향 흐름이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리는: 기판을 탑재하는 정전척; 상기 정전척의 내부에서의 냉매의 흐름 경로로 제공되며, 상기 정전척에 탑재되는 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 양단에 갖는 채널; 및 상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 밸브박스를 포함할 수 있다. 상기 밸브박스는: 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제1 공급밸브; 상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제1 회수밸브; 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제2 공급밸브; 및 상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제2 회수밸브를 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 냉매는: 상기 개방된 제1 공급밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고 상기 개방된 제1 회수밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 냉매는 상기 기판의 센터로부터 상기 기판의 에지를 향하는 방향으로 흐를 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서, 상기 냉매는: 상기 개방된 제2 공급밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고 상기 개방된 제2 회수밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 냉매는 상기 기판의 에지로부터 상기 기판의 센터를 향하는 방향으로 흐를 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 채널은 상기 기판의 센터를 중심으로 상기 에지를 향해 나선형으로 연장될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 칠러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 밸브박스 및 상기 칠러와 각각 전기적으로 연결되어 상기 밸브박스 및 상기 칠러의 동작을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 칠러로부터 상기 밸브박스로의 상기 냉매의 공급경로를 제공하는 공급라인; 및 상기 밸브박스로부터 상기 칠러로의 상기 냉매의 회수경로를 제공하는 회수라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 공급라인은 일단은 상기 칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 공급밸브에 연결되고, 그리고 상기 회수라인은 일단은 상기 칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 회수밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 일단은 상기 제1 오프닝과 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결된, 상기 밸브박스로부터 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 순방향 제공 경로를 제공하는 순방향라인; 및 일단은 상기 제2 오프닝에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제2 공급밸브와 상기 제1 회수밸브에 연결된, 상기 밸브박스로부터 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 역방향 제공 경로를 제공하는 역방향라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 냉매는: 상기 개방된 제1 공급밸브에 의해 상기 순방향라인을 통해 상기 제1 오프닝을 경유하여 상기 채널로 제공되고, 그리고 상기 개방된 제1 회수밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 경유하여 상기 역방향라인을 통해 상기 채널로부터 배출될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서, 상기 냉매는: 상기 개방된 제2 공급밸브에 의해 상기 역방향라인을 통해 상기 제2 오프닝을 경유하여 상기 채널로 제공되고, 그리고 상기 개방된 제2 회수밸브에 의해 상기 순방향라인을 통해 상기 제1 오프닝을 경유하여 상기 채널로부터 배출될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 채널에서의 상기 냉매의 순환 방향을 제어하는 제2 밸브박스를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 밸브박스는: 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제3 공급밸브; 상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제3 회수밸브; 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제4 공급밸브; 및 상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제4 회수밸브를 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제3 공급밸브 및 상기 제3 회수밸브가 개방되고 상기 제4 공급밸브 및 상기 제4 회수밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 냉매는: 상기 개방된 제3 공급밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고 상기 개방된 제3 회수밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제3 공급밸브 및 상기 제3 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제4 공급밸브 및 상기 제4 회수밸브가 개방된 상태에서, 상기 냉매는: 상기 개방된 제4 공급밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고 상기 개방된 제4 회수밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출될 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 밸브박스 및 상기 제2 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 칠러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 제1 칠러; 및 상기 제2 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 제2 칠러를 더 포함할 수 있다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전척 어셈블리는: 기판을 탑재하는 정전척; 상기 정전척의 내부에서의 냉매의 흐름 경로로 제공되며, 상기 정전척에 탑재되는 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 가지며, 상기 제1 오프닝을 중심으로 상기 제2 오프닝을 향해 나선형으로 연장된 채널; 및 상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 밸브박스를 포함할 수 있다. 상기 밸브박스는: 상기 제1 오프닝으로부터 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 원심성 흐름을 설정하는 제1 밸브 그룹; 상기 제2 오프닝으로부터 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 구심성 흐름을 설정하는 제2 밸브 그룹을 포함할 수 있다. 상기 제1 밸브 그룹의 개방 동작과 상기 제2 밸브 그룹의 폐쇄 동작에 의해 상기 냉매의 원심성 흐름이 허용되고, 그리고 상기 제1 밸브 그룹의 폐쇄 동작과 상기 제2 밸브 그룹의 개방 동작에 의해 상기 냉매의 구심성 흐름이 허용될 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 밸브 그룹은: 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제1 공급밸브; 및 상기 제2 오프닝으로부터의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제1 회수밸브를 포함할 수 있다. 상기 제2 밸브 그룹은: 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제2 공급밸브; 및 상기 제1 오프닝으로부터의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제2 회수밸브를 포함할 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 공급밸브 간의 스위칭 및/또는 상기 제1 회수밸브와 상기 제2 회수밸브 간의 스위칭에 따라 상기 냉매의 원심성 흐름과 구심성 흐름이 스위칭될 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브와 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브와 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 냉매는 상기 원심성 흐름을 가질 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 제1 공급밸브와 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브와 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서, 상기 냉매는 상기 구심성 흐름을 가질 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 밸브박스와 상기 채널 사이에서의 상기 냉매의 흐름 경로를 제공하는 라인들을 더 포함할 수 있다. 상기 라인들은: 일단은 상기 제1 오프닝과 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결된, 상기 밸브박스로부터 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 순방향 제공 경로를 제공하는 순방향라인; 및 일단은 상기 제2 오프닝에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제2 공급밸브와 상기 제1 회수밸브에 연결된, 상기 밸브박스로부터 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 역방향 제공 경로를 제공하는 역방향라인을 포함할 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 칠러; 및 상기 밸브박스와 상기 칠러 사이에의 상기 냉매의 흐름 경로를 제공하는 라인들을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예의 정전척 어셈블리에 있어서, 상기 라인들은: 상기 칠러로부터 상기 밸브박스로의 상기 냉매의 공급경로를 제공하며, 일단은 상기 칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 공급밸브에 연결되는 공급라인; 및 상기 밸브박스로부터 상기 칠러로의 상기 냉매의 회수경로를 제공하며, 일단은 상기 칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 회수밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결되는 회수라인을 포함할 수 있다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치는: 처리 가스를 분배하는 샤워헤드 전극 어셈블리; 기판이 탑재되는 정전척 어셈블리; 및 상기 샤워헤드 전극 어셈블리와 상기 정전척 어셈블리 사이에 정의되는 플라즈마 한정영역을 포함할 수 있다. 상기 정전척 어셈블리는: 상기 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 양단에 갖는 채널이 임베딩된 정전척; 및 상기 채널에서의 냉매의 순환 방향을 제어하는 밸브박스를 포함하는 냉매 순환 시스템을 포함할 수 있다. 상기 밸브박스는: 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제1 공급밸브; 상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제1 회수밸브; 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제2 공급밸브; 및 상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제2 회수밸브를 포함할 수 있다.
일 실시예의 반도체 제조장치에 있어서, 상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 냉매는, 상기 개방된 제1 공급밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고 상기 개방된 제1 회수밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는 순방향 흐름으로 상기 채널을 순환할 수 있다.
일 실시예의 반도체 제조장치에 있어서, 상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서, 상기 냉매는, 상기 개방된 제2 공급밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고 상기 개방된 제2 회수밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는 역방향 흐름으로 상기 채널을 순환할 수 있다.
일 실시예의 반도체 제조장치에 있어서, 상기 냉매 순환 시스템은: 상기 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 칠러; 및 상기 밸브박스 및 상기 칠러와 각각 전기적으로 연결되어 상기 밸브박스 및 상기 칠러의 동작을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 반도체 제조장치에 있어서, 상기 냉매 순환 시스템은: 상기 칠러로부터 상기 밸브박스로의 상기 냉매의 공급경로를 제공하며, 일단은 상기 칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 공급밸브에 연결되는 공급라인; 상기 밸브박스로부터 상기 칠러로의 상기 냉매의 회수경로를 제공하며, 일단은 상기 칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 회수밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결되는 회수라인; 일단은 상기 제1 오프닝과 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결된, 상기 밸브박스로부터 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 순방향 제공 경로를 제공하는 순방향라인; 및 일단은 상기 제2 오프닝에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제2 공급밸브와 상기 제1 회수밸브에 연결된, 상기 밸브박스로부터 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 역방향 제공 경로를 제공하는 역방향라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 반도체 제조장치에 있어서, 상기 샤워헤드 전극 어셈블리는: 상기 정전척 어셈블리와 함께 상기 플라즈마 한정영역을 정의하는 상부전극; 상기 플라즈마 한정영역으로 상기 처리 가스를 분배하는 샤워헤드; 상기 샤워헤드 상에 제공된, 히터 전극이 임베딩된 히터 플레이트; 및 상기 히터 플레이트 상에 제공된, 냉각 채널이 임베딩된 냉각 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 냉매의 흐름 방향을 기판의 센터에서 에지로 그리고 에지에서 센터로 변경하므로써 냉매의 일방향에 따른 기판의 냉각 불균일을 억제할 수 있다. 이처럼 냉매의 양방향 흐름으로써 기판의 온도 산포를 줄여 공정 불균일성을 없애므로써 공정 균일도을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 도시한 구성도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리의 유전층을 도시한 평면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리의 베이스를 도시한 평면도이다.
도 2a는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 2b는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 평면도이다.
도 3a는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 3b는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 양방향 싸이크를 도시한 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 변형 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 도시한 구성도이다.
도 5b는 도 5a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 5c는 도 5a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 변형 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 도시한 구성도이다.
도 6b는 도 6a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 6c는 도 6a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 구비하는 반도체 제조장치를 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 냉매의 양방향 흐름이 가능한 정전척 어셈블리 및 이를 구비한 반도체 제조장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
<정전척 어셈블리의 예1>
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 도시한 구성도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리의 유전층을 도시한 평면도이다. 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척 어셈블리의 베이스를 도시한 평면도이다.
도 1a를 참조하면, 정전척 어셈블리(1: electrostatic chuck assembly)는 가령 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(90)을 흡착하는 정전척(100: electrostatic chuck)과, 정전척(100)에서의 냉매의 순환을 제어하는 냉매 순환 시스템(200: coolant circulating system)을 포함할 수 있다.
정전척(100)은 냉매가 흐르는 채널(112)이 구비된 베이스(110)와 정전 전극(122)이 임베딩된 유전층(120)을 포함할 수 있다. 냉매 순환 시스템(200)은 베이스(110) 내에서의 냉매의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 밸브박스(210), 밸브박스(210)와 냉매를 주고 받는 칠러(230), 그리고 밸브박스(210) 및 칠러(230)와 전기적으로 연결된(점선화살표로 표시) 컨트롤러(250)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(250)는 가령 DIO (digital input output) 보드를 포함할 수 있다.
도 1b를 도 1a와 같이 참조하면, 유전층(120)은 가령 세라믹(예: Al2O3, AlN, Y2O3)이나 레진(예: 폴리이미드)과 같은 유전체로 구성될 수 있다. 유전층(120)은 예를 들어 기판(90)에 비해 작은 직경을 갖는 디스크 형태일 수 있다. 정전 전극(122)에 가령 직류파워가 인가되어 생성된 정전기력에 의해 기판(90)이 유전층(120)에 흡착될 수 있다.
정전 전극(122)은 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 니켈-크롬 합금(Ni-Cr alloy), 니켈-알루미늄 합금(Ni-Al alloy) 등과 같은 금속 혹은 텅스텐 카바이드(WC), 몰리브덴 카바이드(MoC), 타이타늄나이트라이드(TiN) 등과 같은 전도성 세라믹으로 구성될 수 있다. 정전 전극(122)은 도 1b에 도시된 바와 같이 원형의 내부 전극(122a)과 고리형의 외부 전극(122b)을 포함하는 쌍극형(bipolar) 타입을 가질 수 있다. 내부 전극(122a)과 외부 전극(122b) 중 어느 하나에 양전압이 다른 하나에 음전압이 인가될 수 있다. 다른 예로, 정전 전극(122)은 가령 직류전압이 인가되는 하나의 원형 전극으로 구성된 단극형(monopolar) 타입을 가질 수 있다.
도 1c를 도 1a와 같이 참조하면, 베이스(110)는 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 스테인레스 스틸(stainless steel), 텅스텐(W), 혹은 이들의 합금과 같은 금속으로 구성된 디스크 형태를 가질 수 있다. 정전척(100)은 플라즈마를 이용하여 기판(90)을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 사용될 수 있다. 이 경우 정전척(100)이 설치되는 챔버의 내부가 고온 환경으로 조성되고, 고온의 플라즈마에 기판(90)이 노출될 경우 기판(90)에 이온충격(ion bombardment)과 같은 손상이 가해질 수 있다. 기판(90)의 손상을 피하기 위해 그리고 균일한 플라즈마 처리를 위해 기판(90)을 냉각할 필요성이 있을 수 있다. 기판(90)의 냉각을 위해 베이스(110)에는 냉매가 흐르는 채널(112)이 구비되어 있을 수 있다. 냉매는 일례로 물, 에틸렌글리콜, 실리콘오일, 액체 테플론, 물과 글리콜과의 혼합물과 같은 액상 냉매를 포함하거나, 혹은 헬륨이나 아르곤과 같은 기상 냉매를 포함할 수 있다.
채널(112)은 도 1c에 도시된 바와 같이 베이스(110)의 중심축을 중심으로 나선형(helical)으로 연장된 파이프 구조를 가질 수 있다. 채널(112)은 냉매가 유입(혹은 배출)되는 제1 오프닝(112a)과 냉매가 배출(혹은 유입)되는 제2 오프닝(112b)을 포함할 수 있다. 제1 오프닝(112a)은 기판(90)의 센터에 대응하고, 제2 오프닝(112b)은 기판(90)의 에지에 대응할 수 있다. 본 실시예에 따르면 냉매 순환 시스템(200)에 의해 채널(112)에서의 냉매 흐름 방향이 바뀔 수 있다. 이에 대해선 도 2a 및 3a를 참조하여 상세히 후술된다.
밸브박스(210)는 칠러(230)로부터 제공받은 냉매를 채널(112)로 공급하는 제1 공급밸브(211s)와 제2 공급밸브(212s), 그리고 채널(112)로부터 배출된 냉매를 칠러(230)로 제공하는 제1 회수밸브(211r)와 제2 회수밸브(212r)를 포함할 수 있다. 밸브들(211s, 212s, 211r, 212r)은 가령 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
정전척 어셈블리(1)는 밸브박스(210)와 칠러(230) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 공급라인(251)과 회수라인(253)을 더 포함할 수 있다. 공급라인(251)의 일단은 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 공급밸브(211s) 및 제2 공급밸브(212s)에 연결될 수 있다. 회수라인(253)의 일단은 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 회수밸브(212r) 및 제1 회수밸브(211r)에 연결될 수 있다. 냉매는 공급라인(251)을 통해 칠러(230)로부터 밸브박스(210)로 공급될 수 있고, 회수라인(253)을 통해 밸브박스(210)로부터 칠러(230)로 회수될 수 있다.
정전척 어셈블리(1)는 밸브박스(210)와 채널(112) 사이에서 냉매를 주고 받기 순방향라인(255)과 역방향라인(257)을 더 포함할 수 있다. 순방향라인(255)의 일단은 채널(112)의 제1 오프닝(112a)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 공급밸브(211s)와 제2 회수밸브(212r)에 연결될 수 있다. 역방향라인(257)의 일단은 채널(112)의 제2 오프닝(112b)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 공급밸브(212s) 및 제1 회수밸브(211r)에 연결될 수 있다.
채널(112)로 유입된 냉매는 컨트롤러(250)의 제어에 따른 밸브박스(210)의 구동에 의존하여 도 2b에서 후술한 바와 같은 기판(90)의 센터로부터 에지로 향하는 순방향 흐름(혹은 원심성 흐름)과 도 3b에서 후술한 바와 같은 기판(90)의 에지로부터 센터로 항하는 역방향 흐름(혹은 구심성 흐름)을 가질 수 있다. 다시 말해, 밸브박스(210)는 채널(112)에서의 냉매의 흐름 방향을 변경할 수 있는 양방향흐름(BDF: bi-directional flow) 밸브 시스템일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 정전척 어셈블리(1)는 하나의 밸브박스(210)를 갖는 싱글타입 양방향흐름(single type BDF) 밸브 시스템을 포함할 수 있다. 냉매의 순방향 혹은 역방향 흐름이라는 것은 임의적으로 정의한 것이며, 냉매의 흐름 방향을 이와 반대로 정의할 수 있다.
순방향 흐름으로서, 냉매는 순방향라인(255)을 통해 밸브박스(210)로부터 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 공급될 수 있고, 역방향라인(257)을 통해 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로부터 밸브박스(210)로 배출될 수 있다. 이 경우, 냉매는 기판(90)의 센터로부터 에지로 향하는 원심성(centrifugal)의 나선 형태로 흐를 수 있다.
역방향 흐름으로서, 냉매는 역방향라인(257)을 통해 밸브박스(210)로부터 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 공급될 수 있고, 순방향라인(255)을 통해 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로부터 밸브박스(210)로 배출될 수 있다. 이 경우, 냉매는 기판(90)의 에지로부터 센터로 향하는 구심성(centripetal)의 나선 형태로 흐를 수 있다.
<냉매의 순방향 흐름의 예>
도 2a는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 구성도이다. 도 2b는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 스위치-온 상태이고 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 스위치-오프 상태로 설정할 수 있다. 이 경우, 공급라인(251)을 통해 칠러(230)로부터 밸브박스(210)로 공급된 냉매는 제1 공급밸브(211s)를 경유하여 순방향라인(255)을 통해 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 유입될 수 있다.
제1 오프닝(112a)으로 유입된 냉매는 채널(112)을 따라 흘러 제2 오프닝(112b)으로부터 배출될 수 있다. 역방향라인(257)을 통해 밸브박스(210)로 유입된 냉매는 제1 회수밸브(211r)를 경유하여 회수라인(253)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다.
냉매의 순방향 흐름 경로는 굵은 실선으로 표시된다. 스위치-온된 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 도팅 해칭(dotted hatching)으로 표시된다.
도 2b를 참조하면, 냉매의 순방향 흐름 내지 센터 공급(center feed)에 의해 냉매는 기판(90)의 센터로부터 에지를 향하는 원심성 흐름(점선화살표로 표시)을 가질 수 있다. 이러한 냉매의 원심성 흐름에 의해 기판(90)이 냉각될 수 있다.
기판(90)은 불균일하게 냉각될 수 있다. 가령 냉매는 기판(90)의 센터로 공급되므로 에지로 갈수록 기판(90)으로부터의 열 전달에 의해 냉매의 온도가 올라갈 수 있다. 이에 따라 기판(90)의 에지는 센터에 비해 높은 온도를 가질 수 있다. 본 실시예에 따르면 상기 기판(90)의 온도 산포를 줄이거나 없애기 위해 도 3a 및 3b를 참조하여 후술한 바와 같이 냉매의 흐름 방향을 반전시킬 수 있다.
<냉매의 역방향 흐름의 예>
도 3a는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 구성도이다. 도 3b는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 평면도이다.
도 3a를 참조하면, 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 스위치-오프 상태이고 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 스위치-온 상태로 설정할 수 있다. 이 경우, 공급라인(251)을 통해 칠러(230)로부터 밸브박스(210)로 공급된 냉매는 제2 공급밸브(212s)를 경유하여 역방향라인(257)을 통해 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 유입될 수 있다.
제2 오프닝(112b)으로 유입된 냉매는 채널(112)을 따라 흘러 제1 오프닝(112a)으로부터 배출될 수 있다. 순방향라인(255)을 통해 밸브박스(210)로 유입된 냉매는 제2 회수밸브(212r)를 경유하여 회수라인(253)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다.
냉매의 역방향 흐름 경로는 굵은 실선으로 표시된다. 스위치-온된 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 도팅 해칭(dotted hatching)으로 표시된다.
도 3b를 참조하면, 냉매의 역방향 흐름 내지 에지 공급(edge feed)에 의해 냉매는 기판(90)의 에지로부터 센터를 향하는 구심성 흐름(점선화살표로 표시)을 가질 수 있다. 이러한 냉매의 구심성 흐름에 의해 기판(90)이 냉각될 수 있다. 이 경우 기판(90)의 에지로 냉매가 공급되므로 도 2b에서의 냉매의 순방향 흐름에 의한 기판(90)의 온도 산포가 줄어들거나 없어질 수 있다.
본 명세서에서는 순방향 흐름 이후에 역방향 흐름 순서로 냉매를 공급하는 것을 설명하지만 이 역도 가능하다. 가령 냉매를 에지 피드한 후 센터 피드하여 냉매의 역방향 흐름에 따른 기판(90)의 온도 산포를 냉매의 순방향 흐름으로 줄이거나 없앨 수 있다.
<냉매의 양방향흐름 싸이클>
도 4는 도 1a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 양방향 싸이크를 도시한 그래프이다. 그래프의 가로축은 기판의 냉각 시간을 나타내고 세로축은 냉매의 흐름 방향을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 냉매의 흐름 방향의 역전은 적어도 1회 실시할 수 있다. 가령, 도 2a에서와 같은 센터 피드 공급에 따른 냉매의 순방향 흐름과 도 3a에서와 같은 에지 피드 공급에 따른 냉매의 역방향 흐름을 반복적으로 실시하여 기판(90)을 냉각할 수 있다. 냉매의 순방향 흐름은 제1 시간(ㅿTf) 동안 진행될 수 있고, 냉매의 역방향 흐름은 제2 시간(ㅿTb) 동안 진행될 수 있다.
제1 시간(ㅿTf)과 제2 시간(ㅿTb)은 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 일례로, 제1 시간(ㅿTf)과 제2 시간(ㅿTb)은 약 수초 내지 수십초(예: 10초)일 수 있다. 기판(90)의 냉각 시간은 약 수분 내지 수십분(예: 30분)일 수 있다. 기판(90)의 타겟 온도는 약 30℃ 내지 70℃일 수 있다.
도 1a와 4를 같이 참조하면, 상기 냉매의 양방향흐름 싸이클은 컨트롤러(250)에서 조정될 수 있다. 가령 컨트롤러(250)는 정전척(100) 내지 기판(90)의 온도를 전달받아 제1 시간(ㅿTf)과 제2 시간(ㅿTb)을 적절히 조절할 수 있다.
<정전척 어셈블리의 예2>
도 5a는 본 발명의 변형 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 도시한 구성도이다. 이하에선 도 1a의 정전척 어셈블리와 상이한 점에 대해 상설하고 동일한 점에 대해서는 개설하거나 생략한다.
도 5a를 참조하면, 정전척 어셈블리(2)는 듀얼타입 양방향흐름(dual type BDF) 밸브 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 정전척 어셈블리(2)는 밸브박스(210: 이하 제1 밸브박스) 외에 밸브박스(220: 이하, 제2 밸브박스)를 더 포함할 수 있다.
제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220)는 칠러(230)와 공통 연결되어 칠러(230)와 냉매를 주고 받을 수 있다. 컨트롤러(250)는 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(250)는 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220)의 동작을 독립적으로 혹은 개별적으로 제어할 수 있다.
제1 밸브박스(210)는 냉매의 순방향 흐름시 스위치-온되고 역방향 흐름시 스위치-오프되는 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r), 그리고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-온되고 순방향 흐름시 스위치-오프되는 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)를 포함할 수 있다.
제2 밸브박스(220)는 냉매의 순방향 흐름시 스위치-온되고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-오프되는 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r), 그리고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-온되고 냉매의 순방향 흐름시 스위치-오프되는 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)를 포함할 수 있다. 제2 밸브박스(220)의 밸브들(221s, 222s, 221r, 222r)은 제1 밸브박스(210)의 밸브들(211s, 212s, 211r, 212r)과 마찬가지로 가령 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
정전척 어셈블리(2)는 제1 밸브박스(210)와 칠러(230) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 제1 공급라인(251a)과 제1 회수라인(253a), 그리고 제2 밸브박스(220)와 칠러(230) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 제2 공급라인(251b)과 제2 회수라인(253b)을 더 포함할 수 있다.
제1 공급라인(251a)의 일단은 제2 공급라인(251b)과 합체되어 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s) 및 제2 공급밸브(212s)에 연결될 수 있다. 제1 회수라인(253a)의 일단은 제2 회수라인(253b)과 합체되어 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제2 회수밸브(212r) 및 제1 회수밸브(211r)에 연결될 수 있다.
제2 공급라인(251b)의 일단은 제1 공급라인(251a)과 합체되어 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s) 및 제2 공급밸브(222s)에 연결될 수 있다. 제2 회수라인(253b)의 일단은 제1 회수라인(253a)과 합체되어 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제2 회수밸브(222r) 및 제1 회수밸브(221r)에 연결될 수 있다.
냉매는 제1 공급라인(251a)과 제2 공급라인(251b)을 통해 칠러(230)로부터 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220)로 각각 공급될 수 있고, 제1 회수라인(253a)과 제2 회수라인(253b)을 통해 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220) 각각으로부터 칠러(230)로 회수될 수 있다.
정전척 어셈블리(2)는 제1 밸브박스(210)와 채널(112) 사이에서 냉매를 주고 받기 제1 순방향라인(255a)과 제1 역방향라인(257a), 그리고 제2 밸브박스(220)와 채널(112) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 제2 순방향라인(255b)과 제2 역방향라인(257b)을 더 포함할 수 있다.
제1 순방향라인(255a)의 일단은 제2 순방향라인(225b)과 합체되어 채널(112)의 제1 오프닝(112a)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제2 회수밸브(212r)에 연결될 수 있다. 제1 역방향라인(257a)의 일단은 제2 역방향라인(257b)과 합체되어 채널(112)의 제2 오프닝(112b)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제2 공급밸브(212s) 및 제1 회수밸브(211r)에 연결될 수 있다.
제2 순방향라인(255b)의 일단은 제1 순방향라인(225a)과 합체되어 채널(112)의 제1 오프닝(112a)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제2 회수밸브(222r)에 연결될 수 있다. 제2 역방향라인(257b)의 일단은 제1 역방향라인(257a)과 합체되어 채널(112)의 제2 오프닝(112b)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제2 공급밸브(222s) 및 제1 회수밸브(221r)에 연결될 수 있다.
순방향 흐름으로서, 냉매는 제1 순방향라인(255a)을 통해 제1 밸브박스(210)로부터 및/또는 제2 순방향라인(255b)을 통해 제2 밸브박스(220)로부터 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 공급될 수 있다. 냉매는 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로부터 제1 역방향라인(257a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 및/또는 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 배출될 수 있다. 이 경우, 냉매는 기판(90)의 센터로부터 에지로 향하는 원심성의 나선 형태로 흐를 수 있다.
역방향 흐름으로서, 냉매는 제1 역방향라인(257a)을 통해 제1 밸브박스(210)로부터 및/또는 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 밸브박스(220)로부터 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 공급될 수 있다. 냉매는 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로부터 제1 순방향라인(255a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 및/또는 제2 순방향라인(255b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 배출될 수 있다. 이 경우, 냉매는 기판(90)의 에지로부터 센터로 향하는 구심성의 나선 형태로 흐를 수 있다.
<냉매의 순방향 흐름의 예>
도 5b는 도 5a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 5b를 참조하면, 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 스위치-온 상태이고 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 스위치-오프 상태로 설정할 수 있다. 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r)는 스위치-온 상태이고 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)는 스위치-오프 상태로 설정할 수 있다. 상기 밸브 스위칭 상태에 의해 냉매는 순방향 흐름을 가질 수 있다.
칠러(230)로부터 제공된 냉매는 제1 공급라인(251a) 및 제2 공급라인(251b)을 통해 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220)로 분할 공급될 수 있다. 제1 공급라인(251a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 공급된 냉매는 제1 공급밸브(211s)를 경유하여 제1 순방향라인(255a)을 통해 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 유입될 수 있다. 제2 공급라인(251b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 공급된 냉매는 제1 공급밸브(221s)를 경유하여 제2 순방향라인(255b)을 통해 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 유입될 수 있다.
제1 순방향라인(255a) 및 제2 순방향라인(255b)을 통해 제1 오프닝(112a)으로 유입된 냉매는 채널(112)을 따라 흘러 제2 오프닝(112b)으로부터 배출될 수 있다. 제2 오프닝(112b)으로부터 배출된 냉매는 제1 역방향라인(257a) 및 제2 역방향라인(257b)으로 흐를 수 있다.
제1 역방향라인(257a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 유입된 냉매는 제1 회수밸브(211r)를 경유하여 제1 회수라인(253a)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 유입된 냉매는 제1 회수밸브(221r)를 경유하여 제2 회수라인(253b)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 일례에 따르면, 제1 회수라인(253a)을 통해 흐르는 냉매와 제2 회수라인(253b)을 통해 흐르는 냉매가 혼합되어 칠러(230)로 회수될 수 있다.
냉매의 순방향 흐름 경로는 굵은 실선으로 표시된다. 스위치-온된 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r) 그리고 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r)는 도팅 해칭(dotted hatching)으로 표시된다.
<냉매의 역방향 흐름의 예>
도 5c는 도 5a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 5c를 참조하면, 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 스위치-오프 상태이고 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 스위치-온 상태로 설정할 수 있다. 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r)는 스위치-오프 상태이고 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)는 스위치-온 상태로 설정할 수 있다. 상기 밸브 스위칭 상태에 의해 냉매는 역방향 흐름을 가질 수 있다.
칠러(230)로부터 제공된 냉매는 제1 공급라인(251a) 및 제2 공급라인(251b)을 통해 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220)로 각각 공급될 수 있다. 제1 공급라인(251a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 공급된 냉매는 제2 공급밸브(212s)를 경유하여 제1 역방향라인(257a)을 통해 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 유입될 수 있다. 제2 공급라인(251b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 공급된 냉매는 제2 공급밸브(222s)를 경유하여 제2 역방향라인(257b)을 통해 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 유입될 수 있다.
제1 역방향라인(257a) 및 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 오프닝(112b)으로 유입된 냉매는 채널(112)을 따라 흘러 제1 오프닝(112a)으로부터 배출될 수 있다. 제1 오프닝(112a)으로부터 배출된 냉매는 제1 순방향라인(255a) 및 제2 순방향라인(255b)으로 흐를 수 있다.
제1 순방향라인(255a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 유입된 냉매는 제2 회수밸브(212r)를 경유하여 제1 회수라인(253a)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 제2 순방향라인(255b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 유입된 냉매는 제2 회수밸브(222r)를 경유하여 제2 회수라인(253b)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 일례에 따르면, 제1 회수라인(253a)을 통해 흐르는 냉매와 제2 회수라인(253b)을 통해 흐르는 냉매가 혼합되어 칠러(230)로 회수될 수 있다.
냉매의 역방향 흐름 경로는 굵은 실선으로 표시된다. 스위치-온된 제1 밸브박스(210)의 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r) 그리고 제2 밸브박스(220)의 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)는 도팅 해칭(dotted hatching)으로 표시된다.
도 5b 및 5c를 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220)의 동시 구동에 의한 냉매의 양방향 흐름을 이용하여 기판(90)을 냉각할 수 있다. 다른 예로, 제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220) 중 어느 하나의 구동에 의한 냉매의 양방향 흐름을 이용하여 기판(90)을 냉각할 수 있다. 또 다른 예로, 제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220) 중 어느 하나의 구동에 의한 냉매의 순방향 흐름과 다른 하나의 구동에 의한 냉매의 역방향 흐름을 이용하여 기판(90)을 냉각할 수 있다.
<정전척 어셈블리의 예3>
도 6a는 본 발명의 다른 변형 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 도시한 구성도이다. 이하에선 도 5a의 정전척 어셈블리와 상이한 점에 대해 상설하고 동일한 점에 대해서는 개설하거나 생략한다.
도 6a를 참조하면, 정전척 어셈블리(3)는 제1 밸브박스(210) 및 제2 밸브박스(220)를 갖는 듀얼타입 양방향흐름(dual type BDF) 밸브 시스템을 포함할 수 있다. 정전척 어셈블리(3)는 제1 밸브박스(210)와 냉매를 주고 받는 칠러(230: 이하, 제1 칠러) 외에 제2 밸브박스(220)와 냉매를 주고 받는 칠러(240: 이하, 제2 칠러)를 더 포함할 수 있다.
제1 칠러(230)는 냉매를 제1 온도로 설정하고, 제2 칠러(240)는 냉매를 제1 온도와 동일하거나 상이한 제2 온도로 설정할 수 있다. 일례로서, 제1 칠러(230)는 제2 칠러(240)에 비해 냉매를 더 높은 온도를 가지게끔 설정할 수 있다.
컨트롤러(250)는 제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220)와 전기적으로 연결되어 독립적으로 혹은 개별적으로 제어할 수 있다. 아울러, 컨트롤러(250)는 제1 칠러(230)와 제2 칠러(240)와 전기적으로 연결되어 독립적으로 혹은 개별적으로 제어할 수 있다.
제1 밸브박스(210)는 냉매의 순방향 흐름시 스위치-온되고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-오프되는 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r), 그리고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-온되고 냉매의 순방향 흐름시 스위치-오프되는 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)를 포함할 수 있다.
제2 밸브박스(220)는 냉매의 순방향 흐름시 스위치-온되고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-오프되는 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r), 그리고 냉매의 역방향 흐름시 스위치-온되고 냉매의 순방향 흐름시 스위치-오프되는 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)를 포함할 수 있다.
정전척 어셈블리(3)는 제1 밸브박스(210)와 제1 칠러(230) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 제1 공급라인(251a)과 제1 회수라인(253a), 그리고 제2 밸브박스(220)와 제2 칠러(240) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 제2 공급라인(251b)과 제2 회수라인(253b)을 더 포함할 수 있다.
제1 공급라인(251a)의 일단은 제1 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s) 및 제2 공급밸브(212s)에 연결될 수 있다. 제1 회수라인(253a)의 일단은 제1 칠러(230)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제2 회수밸브(212r) 및 제1 회수밸브(211r)에 연결될 수 있다.
제2 공급라인(251b)의 일단은 제2 칠러(240)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s) 및 제2 공급밸브(222s)에 연결될 수 있다. 제2 회수라인(253b)의 일단은 제2 칠러(240)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제2 회수밸브(222r) 및 제1 회수밸브(221r)에 연결될 수 있다.
냉매는 제1 공급라인(251a)을 통해 제1 칠러(230)로부터 제1 밸브박스(210)로 공급될 수 있고, 제1 회수라인(253a)을 통해 제1 밸브박스(210)로부터 제1 칠러(230)로 회수될 수 있다. 냉매는 제2 공급라인(251b)을 통해 제2 칠러(240)로부터 제2 밸브박스(240)로 공급될 수 있고, 제2 회수라인(253b)을 통해 제2 밸브박스(240)로부터 제2 칠러(240)로 회수될 수 있다.
정전척 어셈블리(3)는 제1 밸브박스(210)와 채널(112) 사이에서 냉매를 주고 받기 제1 순방향라인(255a)과 제1 역방향라인(257a), 그리고 제2 밸브박스(220)와 채널(112) 사이에서 냉매를 주고 받기 위한 제2 순방향라인(255b)과 제2 역방향라인(257b)을 더 포함할 수 있다.
제1 순방향라인(255a)의 일단은 제2 순방향라인(225b)과 합체되어 채널(112)의 제1 오프닝(112a)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제2 회수밸브(212r)에 연결될 수 있다. 제1 역방향라인(257a)의 일단은 제2 역방향라인(257b)과 합체되어 채널(112)의 제2 오프닝(112b)에 연결되고 타단은 분기되어 제1 밸브박스(210)의 제2 공급밸브(212s) 및 제1 회수밸브(211r)에 연결될 수 있다.
제2 순방향라인(255b)의 일단은 제1 순방향라인(225a)과 합체되어 채널(112)의 제1 오프닝(112a)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제2 회수밸브(222r)에 연결될 수 있다. 제2 역방향라인(257b)의 일단은 제1 역방향라인(257a)과 합체되어 채널(112)의 제2 오프닝(112b)에 연결되고 타단은 분기되어 제2 밸브박스(220)의 제2 공급밸브(222s) 및 제1 회수밸브(221r)에 연결될 수 있다.
순방향 흐름으로서, 냉매는 제1 순방향라인(255a)을 통해 제1 밸브박스(210)로부터 및/또는 제2 순방향라인(255b)을 통해 제2 밸브박스(220)로부터 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 공급될 수 있다. 냉매는 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로부터 제1 역방향라인(257a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 및/또는 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 배출될 수 있다. 이 경우, 냉매는 기판(90)의 센터로부터 에지로 향하는 원심성의 나선 형태로 흐를 수 있다.
역방향 흐름으로서, 냉매는 제1 역방향라인(257a)을 통해 제1 밸브박스(210)로부터 및/또는 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 밸브박스(220)로부터 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 공급될 수 있다. 냉매는 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로부터 제1 순방향라인(255a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 및/또는 제2 순방향라인(255b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 배출될 수 있다. 이 경우, 냉매는 기판(90)의 에지로부터 센터로 향하는 구심성의 나선 형태로 흐를 수 있다.
<냉매의 순방향 흐름의 예>
도 6b는 도 6a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 순방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 6b를 참조하면, 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 스위치-온 상태이고 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 스위치-오프 상태로 설정할 수 있다. 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r)는 스위치-온 상태이고 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)는 스위치-오프 상태로 설정할 수 있다. 상기 밸브 스위칭 상태에 의해 냉매는 순방향 흐름을 가질 수 있다.
제1 칠러(230)로부터 제공된 냉매는 제1 공급라인(251a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 공급될 수 있다. 제1 밸브박스(210)로 공급된 냉매는 제1 공급밸브(211s)를 경유하여 제1 순방향라인(255a)을 통해 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 유입될 수 있다.
제2 칠러(240)로부터 제공된 냉매는 제2 공급라인(251b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 공급될 수 있다. 제2 밸브박스(220)로 공급된 냉매는 제1 공급밸브(221s)를 경유하여 제2 순방향라인(255b)을 통해 채널(112)의 제1 오프닝(112a)으로 유입될 수 있다.
제1 순방향라인(255a) 및 제2 순방향라인(255b)을 통해 제1 오프닝(112a)으로 유입된 냉매는 채널(112)을 따라 흘러 제2 오프닝(112b)으로부터 배출될 수 있다. 제2 오프닝(112b)으로부터 배출된 냉매는 제1 역방향라인(257a) 및 제2 역방향라인(257b)으로 흐를 수 있다.
제1 역방향라인(257a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 유입된 냉매는 제1 회수밸브(211r)를 경유하여 제1 회수라인(253a)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 유입된 냉매는 제1 회수밸브(221r)를 경유하여 제2 회수라인(253b)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 제1 회수라인(253a)을 통해 흐르는 냉매와 제2 회수라인(253b)을 통해 흐르는 냉매가 혼합되어 칠러(230)로 회수될 수 있다.
냉매의 순방향 흐름 경로는 굵은 실선으로 표시된다. 스위치-온된 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r) 그리고 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r)는 도팅 해칭(dotted hatching)으로 표시된다.
<냉매의 역방향 흐름의 예>
도 6c는 도 6a의 정전척 어셈블리를 이용한 냉매의 역방향 흐름을 도시한 구성도이다.
도 6c를 참조하면, 제1 밸브박스(210)의 제1 공급밸브(211s)와 제1 회수밸브(211r)는 스위치-오프 상태이고 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r)는 스위치-온 상태로 설정할 수 있다. 제2 밸브박스(220)의 제1 공급밸브(221s)와 제1 회수밸브(221r)는 스위치-오프 상태이고 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)는 스위치-온 상태로 설정할 수 있다. 상기 밸브 스위칭 상태에 의해 냉매는 역방향 흐름을 가질 수 있다.
제1 칠러(230)로부터 제공된 냉매는 제1 공급라인(251a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 공급될 수 있다. 제1 공급라인(251a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 공급된 냉매는 제2 공급밸브(212s)를 경유하여 제1 역방향라인(257a)을 통해 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 유입될 수 있다.
제2 칠러(240)로부터 제공된 냉매는 제2 공급라인(251b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 공급될 수 있다. 제2 공급라인(251b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 공급된 냉매는 제2 공급밸브(222s)를 경유하여 제2 역방향라인(257b)을 통해 채널(112)의 제2 오프닝(112b)으로 유입될 수 있다.
제1 역방향라인(257a) 및 제2 역방향라인(257b)을 통해 제2 오프닝(112b)으로 유입된 냉매는 채널(112)을 따라 흘러 제1 오프닝(112a)으로부터 배출될 수 있다. 제1 오프닝(112a)으로부터 배출된 냉매는 제1 순방향라인(255a) 및 제2 순방향라인(255b)으로 흐를 수 있다.
제1 순방향라인(255a)을 통해 제1 밸브박스(210)로 유입된 냉매는 제2 회수밸브(212r)를 경유하여 제1 회수라인(253a)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 제2 순방향라인(255b)을 통해 제2 밸브박스(220)로 유입된 냉매는 제2 회수밸브(222r)를 경유하여 제2 회수라인(253b)을 통해 칠러(230)로 회수될 수 있다. 제1 회수라인(253a)을 통해 흐르는 냉매와 제2 회수라인(253b)을 통해 흐르는 냉매가 혼합되어 칠러(230)로 회수될 수 있다.
냉매의 역방향 흐름 경로는 굵은 실선으로 표시된다. 스위치-온된 제1 밸브박스(210)의 제2 공급밸브(212s)와 제2 회수밸브(212r) 그리고 제2 밸브박스(220)의 제2 공급밸브(222s)와 제2 회수밸브(222r)는 도팅 해칭(dotted hatching)으로 표시된다.
도 6b 및 6c를 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220)의 동시 구동에 의한 냉매의 양방향 흐름을 이용하여 기판(90)을 냉각할 수 있다. 다른 예로, 제1 밸브박스(210)와 제2 밸브박스(220) 중 제1 밸브박스(210) 및 제1 칠러(230)의 구동에 의한 냉매의 양방향 흐름을 이용하여 기판(90)을 냉각할 수 있다. 이 경우 제2 밸브박스(220)와 제2 칠러(240)는 스탠바이 상태에 있을 수 있다.
<반도체 제조장치의 예>
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정전척 어셈블리를 구비하는 반도체 제조장치를 도시한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 반도체 제조장치(1000)는 용량성 결합 방식으로 발생되는 플라즈마(CCP)를 이용하여 정전척(100)에 탑재되는 기판(90)을 플라즈마 처리(예: 플라즈마 에칭)하는 용량성 결합형 플라즈마 처리장치일 수 있다. 정전척(100)은 유도 결합 방식으로 발생되는 플라즈마(ICP)를 이용한 유도 결합형 플라즈마 처리장치에 사용될 수 있음은 물론이다.
반도체 제조장치(1000)는 지지부(1700)에 의해 지지되는 정전척 어셈블리(1)를 포함할 수 있다. 정전척 어셈블리(1)는 도 1a에 도시된 바와 같이 정전척(1000)과 냉매 순환 시스템(200)을 가질 수 있다. 정전척(100)은 하부전극 역할을 할 수 있다.
정전척 어셈블리(1) 대신에 도 5a의 정전척 어셈블리(2) 또는 도 6a의 정전척 어셈블리(3)가 반도체 제조장치(1000)에 설비될 수 있다. 정전척 어셈블리들(1,2,3)에 대해서는 이미 설명하였으므로 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
정전척(100)은 기판(90)의 둘레를 따라 연장되어 기판(90)을 고리 형태로 감싸는 포커스링(190)을 더 포함할 수 있다. 포커스링(190)은 기판(90)의 플라즈마 처리(예: 플라즈마 에칭)의 균일성을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 포커스링(190)은 가령 석영, Al2O3, Y2O3, Si, SiC, C, SiO2 등으로 구성될 수 있다.
반도체 제조장치(1000)는 정전척 어셈블리(1)와, 정전척 어셈블리(1)와의 사이에 플라즈마 한정 영역(1111)을 형성하는 샤워헤드 전극 어셈블리(1101)와, 그리고 챔버 측벽(1800)을 포함할 수 있다. 가스 공급기(1450)로부터 공급된 처리 가스(예: 에칭 가스)가 플라즈마 한정 영역(1111)에 도입되어 기판(90)에 대한 플라즈마 처리 공정이 진행될 수 있다.
샤워헤드 전극 어셈블리(1101)는 냉각 플레이트(1100), 열초크(1200: thermal choke), 히터 플레이트(1300), 샤워헤드(1400) 및 상부전극(1510,1520)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 상부전극(1510,1520)은 냉각 플레이트(1100)와 히터 플레이트(1300)에 의해 열적 제어될 수 있다.
냉각 플레이트(1100)는 가령 알루미늄으로 구성되고, 그 내부에는 가령 냉각수가 흐르는 채널(1110)이 형성되어 있을 수 있다. 열초크(1200)는 히터 플레이트(1300)와 냉각 플레이트(1100) 사이의 열전도를 제어하기 위해 제공될 수 있다. 열초크(1200)는 히터 플레이트(1300) 및/또는 냉각 플레이트(1100)와 동일 유사한 물질로 구성될 수 있다. 히터 플레이트(1300)는 가령 알루미늄으로 구성되고, 그 내부에 원형이나 동심원 형태의 히터 전극(1310)을 가질 수 있다.
샤워헤드(1400)는 가령 알루미늄으로 구성되고, 플라즈마 한정영역(1111)으로 처리 가스를 분배하는 가스통로(1410)를 가질 수 있다. 상부전극(1510,1520)은 원형의 내부전극(1510), 내부전극(1510)을 둘러싸는 고리형의 외부전극(1520)으로 구분될 수 있다. 내부전극(1510) 및/또는 외부전극(1520)은 Si 혹은 SiC으로 구성될 수 있다. 가스통로(1410)는 내부전극(1510)을 관통하는 가스통로(1420)와 이어질 수 있다.
샤워헤드 전극 어셈블리(1101)는 상부전극(1510,1520) 및 정전척(100)에 연결되어 플라즈마 한정영역(1111)을 정의하는 슈라우드(1600: shroud)를 포함할 수 있다.
상부전극(1510,1520) 및/또는 정전척(100)에 고주파(RF) 파워가 인가되므로써 플라즈마 한정영역(1111) 내에 플라즈마가 발생되어 기판(90)에 대해 플라즈마 처리 공정이 진행될 수 있다. 정전척 어셈블리(1)는 도 2a 및 2b를 참조하여 전술한 바와 같이 냉매의 양방향 흐름이 가능하므로 기판(90)의 온도 산포가 줄어들어간 없어질 수 있다. 이에 따라 기판(90)에 대한 플라즈마 처리 균일성이 향상될 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판을 탑재하는 정전척;
    상기 정전척의 내부에서의 냉매의 흐름 경로로 제공되며, 상기 정전척에 탑재되는 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 양단에 갖는 채널, 상기 채널은 전체적으로 상기 정전척의 상부면으로부터 동일한 높이에 위치하고; 및
    상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 제1 밸브박스를 포함하고,
    상기 제1 밸브박스는:
    상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제1 공급밸브;
    상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제1 회수밸브;
    상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제2 공급밸브;
    상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제2 회수밸브;
    상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 제2 밸브박스;
    상기 제1 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받는 제1 칠러; 및
    상기 제 2 밸브 박스와 상기 냉매를 주고 받으며, 상기 제1 칠러와 독립적으로 제어되는 제2 칠러; 및
    상기 제1 및 제2 밸브박스들 및 상기 제1 및 제2 칠러들과 각각 전기적으로 연결되어 상기 제1 및 제2 밸브박스들 및 상기 제1 및 제2 칠러들의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 정전척 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서,
    상기 냉매는:
    상기 개방된 제1 공급밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고
    상기 개방된 제1 회수밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는 정전척 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서,
    상기 냉매는:
    상기 개방된 제2 공급밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고
    상기 개방된 제2 회수밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되어, 상기 기판의 에지로부터 상기 기판의 센터를 향하는 방향으로 흐르는 정전척 어셈블리.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1칠러로부터 상기 제1밸브박스로의 상기 냉매의 공급경로를 제공하는 공급라인; 및
    상기 제1밸브박스로부터 상기 제1칠러로의 상기 냉매의 회수경로를 제공하는 회수라인을 더 포함하고,
    상기 공급라인은 일단은 상기 제1칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 공급밸브에 연결되고, 그리고
    상기 회수라인은 일단은 상기 제1칠러에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 회수밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결되는 정전척 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 칠러는 제 1 온도로 설정되고,
    상기 제2 칠러는 상기 제 1 온도와 다른 제 2 온도로 설정되는 정전척 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정전척의 내부에서 상기 채널 상에 배치되는 정전 전극을 더 포함하되,
    상기 정전 전극은 원형의 내부 전극과, 상기 내부 전극을 둘러싸되 상기 내부전극과 이격되는 고리형의 외부전극을 포함하는,
    정전척 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내부전극은 상기 제 1 오프닝과 중첩되고,
    상기 외부전극은 상기 제 1 오프닝 및 상기 제 2 오프닝 모두와 중첩되지 않는 정전척 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 채널에서의 상기 냉매의 순환 방향을 제어하는 제2 밸브박스를 더 포함하고,
    상기 제2 밸브박스는:
    상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제3 공급밸브;
    상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제3 회수밸브;
    상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제4 공급밸브; 및
    상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제4 회수밸브를 포함하는 정전척 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 공급밸브들 및 상기 제1 및 제3 회수밸브들이 개방되고 상기 제2 및 제4 공급밸브들 및 상기 제2 및 제4 회수밸브들이 폐쇄된 상태에서,
    상기 냉매는:
    상기 개방된 제1 및 제3 공급밸브들에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고
    상기 개방된 제1 및 제3 회수밸브들에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는 정전척 어셈블리.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 공급밸브들 및 상기 제1 및 제3 회수밸브들이 폐쇄되고 상기 제2 및 제4 공급밸브들 및 상기 제2 및 제4 회수밸브들이 개방된 상태에서,
    상기 냉매는:
    상기 개방된 제2 및 제4 공급밸브들에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고, 그리고
    상기 개방된 제2 및 제4 회수밸브들에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는
    정전척 어셈블리.
  12. 기판을 탑재하는 정전척;
    상기 정전척의 내부에서의 냉매의 흐름 경로로 제공되며, 상기 정전척에 탑재되는 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 가지며, 상기 제1 오프닝을 중심으로 상기 제2 오프닝을 향해 나선형으로 연장된 채널;
    상기 정전척의 내부에서 상기 채널 상에 배치되는 정전 전극;
    상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 제1 밸브박스;
    상기 채널에서의 상기 냉매의 흐름 방향을 제어하는 제2 밸브박스;
    상기 제1 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받으며 제1 온도로 설정되는 제1 칠러; 및
    상기 제2 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받으며 제2 온도로 설정되되, 상기 제1 칠러와 독립적으로 제어되는 제2 칠러를 포함하고,
    상기 제1 밸브박스는:
    상기 제1 오프닝으로부터 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 원심성 흐름을 설정하는 제1 밸브 그룹;
    상기 제2 오프닝으로부터 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 구심성 흐름을 설정하는 제2 밸브 그룹을 포함하고,
    상기 제1 밸브 그룹의 개방 동작과 상기 제2 밸브 그룹의 폐쇄 동작에 의해 상기 냉매의 원심성 흐름이 허용되고, 그리고
    상기 제1 밸브 그룹의 폐쇄 동작과 상기 제2 밸브 그룹의 개방 동작에 의해 상기 냉매의 구심성 흐름이 허용되고,
    상기 정전 전극은 원형의 내부 전극과, 상기 내부 전극을 둘러싸되 상기 내부전극과 이격되는 고리형의 외부전극을 포함하는 정전척 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 밸브 그룹은:
    상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제1 공급밸브; 및
    상기 제2 오프닝으로부터의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제1 회수밸브를 포함하고,
    상기 제2 밸브 그룹은:
    상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제2 공급밸브; 및
    상기 제1 오프닝으로부터의 상기 냉매의 흐름을 단속하는 제2 회수밸브를 포함하는 정전척 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 공급밸브와 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브와 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 냉매는 상기 원심성 흐름을 가지며,
    상기 제1 공급밸브와 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브와 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서 상기 냉매는 상기 구심성 흐름을 갖는 정전척 어셈블리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 밸브박스와 상기 채널 사이에서의 상기 냉매의 흐름 경로를 제공하는 라인들을 더 포함하고,
    상기 라인들은:
    일단은 상기 제1 오프닝과 연결되고 타단은 분기되어 상기 제1 공급밸브와 상기 제2 회수밸브에 연결된, 상기 제1 밸브박스로부터 상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 순방향 제공 경로를 제공하는 순방향라인; 및
    일단은 상기 제2 오프닝에 연결되고 타단은 분기되어 상기 제2 공급밸브와 상기 제1 회수밸브에 연결된, 상기 제1 밸브박스로부터 상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 역방향 제공 경로를 제공하는 역방향라인을 포함하는 정전척 어셈블리.
  16. 삭제
  17. 처리 가스를 분배하는 샤워헤드 전극 어셈블리;
    기판이 탑재되는 정전척 어셈블리; 및
    상기 샤워헤드 전극 어셈블리와 상기 정전척 어셈블리 사이에 정의되는 플라즈마 한정영역을 포함하고,
    상기 정전척 어셈블리는:
    상기 기판의 센터에 대응하는 제1 오프닝과 상기 기판의 에지에 대응하는 제2 오프닝을 양단에 갖는 채널이 임베딩된 정전척;
    상기 채널에서의 냉매의 순환 방향을 제어하는 제1밸브박스와 제2 밸브박스;
    상기 제1 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받으며 제1 온도로 설정되는 제1 칠러; 및
    상기 제2 밸브박스와 상기 냉매를 주고 받으며 제2 온도로 설정되되, 상기 제1 칠러와 독립적으로 제어되는 제2 칠러를 포함하는 냉매 순환 시스템을 포함하고,
    상기 제1밸브박스는:
    상기 제1 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제1 공급밸브;
    상기 제1 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제2 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제1 회수밸브;
    상기 제2 오프닝으로의 상기 냉매의 공급을 제어하는 제2 공급밸브; 및
    상기 제2 오프닝으로 제공된 상기 냉매의 상기 제1 오프닝으로부터의 배출을 제어하는 제2 회수밸브를 포함하는 반도체 제조장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 개방되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 폐쇄된 상태에서,
    상기 냉매는, 상기 개방된 제1 공급밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고 상기 개방된 제1 회수밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는 순방향 흐름으로 상기 채널을 순환하는 반도체 제조장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 공급밸브 및 상기 제1 회수밸브가 폐쇄되고 상기 제2 공급밸브 및 상기 제2 회수밸브가 개방된 상태에서,
    상기 냉매는, 상기 개방된 제2 공급밸브에 의해 상기 제2 오프닝을 통해 상기 채널로 제공되고 상기 개방된 제2 회수밸브에 의해 상기 제1 오프닝을 통해 상기 채널로부터 배출되는 역방향 흐름으로 상기 채널을 순환하는 반도체 제조장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 채널은 전체적으로 상기 정전척의 상부면으로부터 동일한 높이에 위치하는
    반도체 제조장치.
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