KR102583263B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 상기 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되; 상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및 상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며, 상기 상부 전극 부재는 전극을 포함하는 전극 플레이트; 상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공될 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치 및 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법에 관한 발명이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다.
이러한 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에서 기판의 온도를 승온시키는 방법은 기판이 놓여지는 기판 지지부재의 가열 수단(열선)을 이용하여 기판의 온도를 승온시키고 있다. 기존의 히터를 이용하여 기판을 가열하는 방식의 경우, 승온 및 감온에 시간이 오래 걸리며, 기판 전체를 균일하게 가열하는데 어려움이 있다.
이를 해결하기 위해, 챔버의 상부에서 마이크로웨이브를 이용하여 기판을 어닐링하는 방법이 제시된다. 이와 같은 방법을 사용하는 경우, 가열에 필요한 시간은 단축되나, 기판에 불균일적인 열 전달이 일어나게 되어, 공정과정에서 기판의 에지부와 중심부의 온도에 상당한 차이가 발생하는 문제가 있고, 이는 곧 반도체 칩의 생산성의 감소의 문제와 연결된다.
따라서, 기판의 전면에 마이크로웨이브에 의한 균일한 열 분포 발생을 위해 챔버 내의 상부 윈도우 및 전극의 구조적 특성을 새롭게 설계할 필요성이 요구된다.
본 발명은 가열 및 플라즈마의 균일도를 개선시키기 위한 상부 윈도우 및 전극 구조를 제안하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 예시에 따른 기판 처리 장치가 개시된다.
상기 장치는 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되; 상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및 상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며, 상기 상부 전극 부재는 전극을 포함하는 전극 플레이트; 상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 상부 전극 부재의 두께는 중심부와 에지부가 동일하게 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 전극 플레이트, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 투명 소재로 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제1 플레이트는 쿼츠 소재로 제공되며, 상기 제2 플레이트는 내식각성 소재로 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 전극 플레이트는 투명도를 유지하는 투명전극으로써, 상기 투명 전극은, ITO, AZO, FTO,　ATO, SnO2, ZnO, IrO2, RuO2, 그래핀, metal nanowire, CNT 중 어느 하나 이거나 그 이상의 혼합물질, 또는 다중 중첩에 의하여 이루어질 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제1 플레이트의 중심부와 에지부의 두께, 상기 제2 플레이트의 중심부와 에지부의 두께, 상기 전극 플레이트의 중심부와 에지부의 두께가 동일하게 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 전극 플레이트는 상기 제2 플레이트의 상부에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치가 개시된다.
상기 장치는 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되; 상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및 상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며, 상기 상부 전극 부재는 전극을 포함하는 전극 플레이트; 상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공되고, 상기 상부 전극 부재의 중심부의 두께와 상기 상부 전극 부재의 에지부의 두께는 상이할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 전극 플레이트의 중심부의 두께와 상기 전극 플레이트의 에지부의 두께는 상이할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제1 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제1 플레이트의 에지부의 두께는 상이할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 전극 플레이트의 중심부의 두께와 상기 전극 플레이트의 에지부의 두께가 상이하고, 상기 제1 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제1 플레이트의 에지부의 두께가 상이할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제2 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제2 플레이트의 에지부의 두께는 상이할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기판 처리 장치가 개시된다.
상기 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되; 상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및 상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며, 상기 상부 전극 부재는 전극을 포함하는 전극 플레이트; 상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며, 상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공되고, 상기 상부 전극 부재의 중심부의 제1 두께와 상기 상부 전극 부재의 에지부의 제2 두께는 상이하게 제공되며, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차이는 상기 제2 두께의 기준으로 500% 이내이거나 제 1두께 기준으로 500% 이내일 수 있다.
본 발명에 따르면 가열 및 플라즈마의 균일도가 기판 전면에서 향상될 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 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극 부재를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 전극 부재를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징은 이에 한정되지 않으며 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상부에 놓여진 기판을 플라즈마 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 생성 유닛(400), 그리고 가열 유닛(500)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다.
공정 챔버(100)는 내부에 공정 수행을 위한 공간을 가진다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(103)이 형성된다. 배기홀(103)은 펌프(122)가 장착된 배기 라인(121)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 배기홀(103)로 배기된다. 따라서, 공정 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부공간은 소정 압력으로 감압된다. 일 예로, 배기홀(103)은 후술하는 라이너 유닛(130)의 관통홀(158)과 직접 통하는 위치에 제공될 수 있다.
공정 챔버(100)의 측벽에는 개구(104)가 형성된다. 개구(104)는 공정 챔버(100) 내부로 기판이 출입하는 통로로 기능한다. 개구(104)는 도어 어셈블리(미도시됨)에 의해 개폐된다. 일 예에 의하면, 도어 어셈블리(미도시됨)는 외측 도어, 내측 도어, 그리고 연결판을 가진다. 외측 도어는 공정 챔버의 외벽에 제공된다. 내측 도어는 공정 챔버의 내벽에 제공된다. 외측 도어와 내측 도어는 연결판에 의해 서로 고정 결합된다. 연결판은 개구를 통해 공정 챔버의 내측에서 외측까지 연장되게 제공된다. 도어 구동기은 외측 도어를 상하 방향으로 이동시킨다. 도어 구동기는 유공압 실린더나 모터를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)의 내부 중 아래 영역에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 정전기력에 의해 기판(W)을 지지한다. 이와 달리 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
지지 유닛(200)은 지지판(210), 링 어셈블리(260), 그리고 가스 공급 라인부(270)를 포함할 수 있다. 지지판(210)에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(210)은 베이스(220)와 정전 척(240)을 가진다. 정전 척(240)은 정전기력에 의해 기판(W)을 그 상면에 지지한다. 정전 척(240)은 베이스(220) 상에 고정 결합된다.
링 어셈블리(260)는 링 형상으로 제공된다. 링 어셈블리(260)는 지지판(210)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 일 예로, 링 어셈블리(260)는 정전 척(240)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리(260)는 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하면, 링 어셈블리(260)는 포커스 링(262)과 절연 링(264)을 가진다. 포커스 링(262)은 정전 척(240)을 감싸도록 제공되며 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 절연 링(264)는 포커스 링(262)을 감싸도록 제공된다. 선택적으로 링 어셈블리(260)는 플라즈마에 의해 정전 척(240)의 측면이 손상되는 것을 방지하도록 포커스 링(262)의 둘레에 밀착되게 제공되는 에지 링(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 달리 링 어셈블리(260)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
가스 공급 라인부(270)는 가스 공급원(272)과 가스 공급 라인(274)을 포함한다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)와 지지판(210) 사이에 제공된다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)의 상면 또는 지지판(210)의 가장자리 영역에 잔류하는 이물질을 제거하도록 가스를 공급한다. 일 예로, 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다. 선택적으로, 다른 가스 또는 세정제를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(274)은 지지판(210) 내부에서 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 공급 라인(274)은 포커스 링(262) 내부에서 제공되어, 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 절곡되는 구조일 수 있다.
일 예에 의하면, 정전 척(240)은 세라믹 재질로 제공되고, 포커스 링(262)은 실리콘 재질로 제공되고, 절연 링(264)은 쿼츠 재질로 제공될 수 있다. 정전 척(240) 또는 베이스(220) 내에는 공정 진행 중 기판(W)을 공정 온도로 유지하도록 하는 가열 부재(282) 및 냉각 부재(284)가 제공될 수 있다. 가열 부재(282)는 열선으로 제공될 수 있다. 냉각 부재(284)는 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(282)는 정전 척(240)에 제공되고, 냉각 부재(284)는 베이스(220)에 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 유입 포트(330)를 포함한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)와 가스 유입 포트(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)에 저장된 공정 가스를 가스 유입 포트(330)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 그 통로를 개폐하거나, 그 통로를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 밸브(322)가 설치될 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(400)은 방전 공간에 머무르는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 방전 공간은 공정 챔버(100) 내에서 지지 유닛(200)의 상부 영역에 해당된다. 플라즈마 생성 유닛(400)은 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스를 가질 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(400)은 상부 전극 부재(420), 하부 전극 부재(440), 그리고 고주파 전원(460)을 포함할 수 있다. 상부 전극 부재(420)와 하부 전극 부재(440)는 서로 상하 방향으로 대향되게 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 상부 전극 부재(420)에 대해서는 도 2 내지 도 6에서 후술한다. 본 발명에 따른 플라즈마 생성 유닛(400)는 상부 전극 부재(420)와 하부 전극 부재(440) 간에 전계를 발생시키기 위해 상부 전극 부재(420)와 하부 전극 부재(440) 중 적어도 하나에 RF 전압을 인가함으로써 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상부 전극 부재(420)는 후술할 가열 유닛(500)에서 인가되는 마이크로웨이브가 기판으로 손실 없이 전달될 수 있도록 제1 플레이트와 전극 플레이트, 제2 플레이트를 포함하는 구조로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 상부 전극 부재(420)의 구체적인 구조에 대해서는 도 2 내지 도 6을 통해 후술한다.
본 발명에 따른 플라즈마 생성 유닛(400)은 샤워 헤드 및 링 어셈블리를 포함할 수 있다. 이는 후술할 상부 전극 부재의 제2 플레이트 구조에 형성될 수 있다. 샤워 헤드는 정전 척(240)과 대향되게 위치되고, 정전 척(240)보다 큰 직경으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드에는 가스를 분사하는 홀들이 형성될 수 있다. 링 어셈블리는 샤워 헤드를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리는 샤워 헤드에 밀착되게 제공될 수 있다. 하부 전극(440)은 정전 척(240) 내에 제공될 수 있다.
일 예에 의하면, 상부 전극 부재(420)는 접지(429)되고, 하부 전극 부재(440)에는 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 선택적으로 상부 전극 부재(420)에 고주파 전원(460)이 연결되고 하부 전극 부재(440)가 접지될 수 있다. 또한, 선택적으로 상부 전극 부재(420) 및 하부 전극 부재(440) 모두에 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 일 예에 의하면, 고주파 전원(460)은 상부 전극 부재(420) 또는 하부 전극 부재(440)에 연속적으로 전력을 인가하거나 펄스로 전력을 인가할 수 있다.
가열 유닛(500)은 지지 유닛(200) 상의 기판의 어닐링 처리를 위해 마이크로웨이브를 인가할 수 있다. 마이크로웨이브의 파장은 반도체 칩의 금속 배선층 두께 및 간격보다 훨씬 길기 때문에 마이크로웨이브가 금속물질로 침투하는 깊이는 수 ㎛ 미만이다. 일 예시에 따르면, 마이크로웨이브 열처리에 의해 기판 또는 다이의 표면을 발열시켜, 표면 온도를 목표 온도로 급속하게 승온시킬 수 있는 효과가 있다.
가열 유닛(500)은 챔버(100) 내에 마이크로웨이브를 인가하는 도파관을 포함할 수 있다. 가열 유닛(500)은 1 내지 5 GHz 주파수의 마이크로웨이브를 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 마이크로웨이브에 의해 기판의 표면이 선택적으로 가열되므로, 승온 속도 및 냉각 속도가 빠르고, 짧은 시간내에 기판의 표면을 목표 온도로 가열할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있다.
일 예시에 따르면 본 발명에 따른 가열 유닛(500)은 마이크로웨이브를 이용하는 열처리 유닛으로 제공될 수 있다. 또는 본 발명에 따른 가열 유닛(500)은 레이저를 이용하는 열처리 유닛으로 제공될 수 있다. 본 발명에서는 마이크로웨이브 및 레이저와 같은 열원이 상부 전극 부재(420)를 통과하여 기판을 히팅시킬 수 있다. 상부 전극 부재(420)는 빛이 투과될 수 있도록 투명한 소재로 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 전극 부재(420)를 나타내는 도면이다.
본 발명에서는, 기판의 열 및 플라즈마 균일도를 개선시키기 위한, 투명전극을 포함하는 상부 전극 부재(420)를 제안한다. 본 발명에 따른 상부 전극 부재(420)는, 전극을 포함하는 전극 플레이트(422), 전극 플레이트(422)와 상이한 재질의 제1 플레이트(421) 및 제2 플레이트(423)를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면, 상부 전극 부재(420)는 제2 플레이트(423), 전극 플레이트(422)와 제1 플레이트(421)가 적층되어 제공될 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면 상부 전극 부재(420)가 제2 플레이트(423), 전극 플레이트(422) 및 제1 플레이트(421)의 순서로 적층되어 제공되는 일 예시가 도시된다. 그러나 적층되는 순서는 이에 한정되지 아니하며 제2 플레이트(423), 제1 플레이트(421) 및 전극 플레이트(422)의 순서로 적층될 수도 있으며, 다른 순서로 조합된 상부 전극 부재(420)가 제공될 수도 있다.
이하에서는, 제2 플레이트(423), 전극 플레이트(422) 및 제1 플레이트(421)의 순서로 적층 된 상부 전극 부재(420)를 기준으로 하여 설명한다.
본 발명에 따른 상부 전극 부재(420)는 상부 전극의 역할을 수행하는 전극 플레이트(422)를 포함할 수 있다. 전극 플레이트(422)에는 접지 혹은 고주파 전원이 연결될 수 있다. 전극 플레이트(422)는 투명 전극을 포함할 수 있다. 제2 플레이트(423)는 내식각성 소재로 제공되어, 플라즈마 처리 과정에서 소재의 식각을 방지할 수 있다. 일 예시에 따르면 제2 플레이트(423)는 샤워헤드를 포함하는 구조로 제공될 수도 있다. 그러나 이는 예시에 불과하고 제2 플레이트(423)는 샤워헤드를 포함하지 않는 내식각성 소재로 제공될 수도 있다. 제1 플레이트(421)는 유전체 윈도우와 같은 역할을 수행할 수 있다. 제1 플레이트(421)는 투명성을 가지는 나노 와이어일 수 있다. 일 예시에 따르면 상부 전극 부재(420)가 포함하는 전극 플레이트(422)와 제1 플레이트(421) 및 제2 플레이트(423)는, 가열 유닛(500)으로부터 제공되는 에너지가 통과할 수 있도록 투명한 소재로 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 전극 플레이트(422)는 산화인듐과 산화주석으로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 물질로 형성된 투명 전극일 수 있다. 일 예시에 따르면, 전극 플레이트(422)는 ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), SnO2, IrO2, RuO2, dielectric/metal/dielectric multilayer(SnO2/Ag/SnO2), 그래핀, carbon nano tube(CNT) 중 어느 하나일 수 있다. 또는 이들의 혼합 물질로 제공될 수 있다. 즉 전극 플레이트(422)는 투명 전도성 소재로 제공될 수 있다. 이를 통해 마이크로웨이브의 투과율을 높일 수 있다.
일 예시에 따르면 제1 플레이트(421)는 쿼츠 소재로 제공될 수 있다. 일 예시에 따르면 제1 플레이트(421)는 SiO2일 수 있다. 일 예시에 따르면 제2 플레이트(423)는 내식각성 소재로 제공될 수 있다. 일 예시에 따르면 제2 플레이트(423)는 Y2O3, YSZ(Yttria-stabilized zirconia, ZrO2/Y2O3), YAG(yttrium aluminum garnet, Y3Al5O12), Al2O3, Cr2O3, Nb2O5, Si3N3 중 어느 하나일 수 있다. 또는 이들의 혼합 물질로 제공될 수 있다. 제2 플레이트(423)는 투명성을 가지면서, 내플라즈마성 및 내식각성을 가지는 소재로 제공될 수 있다. 이를 통해 우수한 전도성 및 전극 플레이트(422)의 보호를 수행할 수 있다.
도 2의 일 실시예에 따르면, 상부 전극 부재(420)의 두께는 중심부와 에지부가 동일하게 제공될 수 있다. 중심부의 두께를 tb, 에지부의 두께를 ta로 표시하여 설명한다. 도 2에 따르면 중심부의 두께와 에지부의 두께는 동일할 수 있다. 일 예시에 따르면 제1 플레이트(421)의 두께(t421)와, 제2 플레이트(423)의 두께(t422)와, 전극 플레이트(422)의 두께(t423)는 동일하게 제공될 수 있다. 일 예시에 따르면, 제1 플레이트(421)의 중심부와 에지부의 두께, 제2 플레이트(423)의 중심부와 에지부의 두께, 전극 플레이트(422)의 중심부와 에지부의 두께가 동일하게 제공될 수 있다.
도 2와 같이 3중으로 배치된 상부 전극 부재(420)를 이용하여, 상부에서 인가되는 열원을 챔버 내로 용이하게 인가할 수 있으며, 하나의 층으로만 제공되는 전극 부재에 비해 외부 환경으로부터 보호받을 수 있는 효과가 있다.
일 예시에 따르면, 전극 플레이트(422)는 제2 플레이트(423)의 상부에 배치되어, 플라즈마로부터 식각되지 않도록 보호될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상부 전극 부재(420)를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6의 실시예에서 도 2의 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 도 3 내지 도 6의 일 실시예에 따르면, 제1 플레이트(421), 제2 플레이트(423) 및 전극 플레이트(422)의 소재는 도 2에서 설명한 바와 동일하다. 도 3 내지 도 6의 실시예에서 상이한 부분은, 상부 전극 부재(420)의 중심부와 에지부의 두께 차이일 수 있다.
도 3 내지 도 6에 따르면, 상부 전극 부재(420)의 중심부의 두께 tb와 에지부의 두께 ta는 상이하게 제공된다.
도 3의 실시예에 따르면 제1 플레이트(421)의 중심부의 두께와 에지부의 두께가 상이하게 제공될 수 있다.
도 4의 실시예에 따르면, 전극 플레이트(422)의 중심부의 두께와 에지부의 두께는 상이하게 제공될 수 있다.
도 5의 실시예에 따르면, 전극 플레이트(422)의 중심부의 두께와 전극 플레이트(422)의 에지부의 두께가 상이하고, 제1 플레이트(421)의 중심부의 두께와 제1 플레이트(421)의 에지부의 두께가 상이하게 제공될 수 있다.
도 6의 실시예에 따르면, 제2 플레이트(423)의 중심부의 두께와 제2 플레이트(423)의 에지부의 두께는 상이하게 제공될 수 있다.
일 예시에 따르면, 상부 전극 부재(420)의 중심부의 제1 두께와 상부 전극 부재(420)의 에지부의 제2 두께는 상이하게 제공되며, 제1 두께와 제2 두께의 차이는 상기 제2 두께의 기준으로 500% 이내 이거나 제1 두께 기준으로 500% 이내로 제공될 수 있다. 이를 통해 구조를 크게 바꾸지 아니하면서 열 전달을 균일하게 수행할 수 있다.
즉 본 발명에 따르면 상부 전극 부재(420)의 중심부의 두께와 에지부의 두께가 상이하게 제공되도록 함으로써 도 2의 실시예에 비해 기판 전체에 균일한 열 전달이 가능한 효과가 있다. 보다 상세하게는, 도 3 내지 도 6의 실시예의 경우, 중심부의 두께와 에지부의 두께를 상이하도록 함으로써, 열전도도가 중심부와 에지부에서 상이하게 되도록 함으로써 기판 전체에 균일한 열전달이 될 수 있도록 할 수 있다. 또한 중심부의 두께와 에지부의 두께를 상이하게 함으로써, 유전상수가 중심부와 에지부에서 상이하게 되도록 하여 기판 전체에 균일한 플라즈마가 여기 될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면 도 2의 실시예를 사용함으로써 열의 손실 없이 온전히 기판에 마이크로웨이브를 전달하는 것이 가능할 수 있다. 일 예시에 따르면 도 2의 실시예의 경우, 마이크로웨이브를 인가할 때 위치마다 동일한 열 전달이 불가하여 기판의 위치별로 열전달 효율이 다를 수도 있다.
본 발명에 따르면 도 3 내지 도 6의 실시예를 통해 중심부와 에지부의 두께를 다르게 함으로써 열 전달 및 플라즈마의 균일도를 확보할 수 있는 효과가 있다. 이를 통해, 상부 전극 부재(420)의 하부에 균일한 전달을 유도함으로써, 균일한 열 전달이 가능하도록 할 수 있고, 이를 통해 반도체 칩의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 상부 전극 부재(420)의 구조는 도 2 내지 도 6의 실시예에 한정되지 아니한다. 도 2 내지 도 6에서는 두께에 대해서만 변수로 설정한 예시가 도시되었으나, 두께 외에 전극 플레이트(422)의 위치나 소재도 상이하게 설정할 수 있다. 또한 도 2 내지 도 6에서는 중심부가 에지부에 비해 더 두꺼운 일 예시가 도시되었으나 열전달 상황에 따라 에지부가 중심부에 비해 더 두껍게 제공될 수도 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
420: 상부 전극 부재
421: 제1 플레이트
422: 전극 플레이트
423: 제2 플레이트

Claims (23)

  1. 기판 처리 장치에 있어서:
    내부에 처리 공간을 갖는 챔버;
    상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛; 및
    상기 챔버의 외측 상부에 배치되어 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되;
    상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및
    상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며,
    상기 상부 전극 부재는
    전극을 포함하는 전극 플레이트;
    상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며,
    상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공되고,
    상기 가열 유닛은 마이크로파웨이브 또는 레이저를 이용하여 기판을 가열하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극 부재의 두께는 중심부와 에지부가 동일하게 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 플레이트, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 투명 소재로 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 쿼츠 소재로 제공되며,
    상기 제2 플레이트는 내식각성 소재로 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극 플레이트는 투명도를 유지하는 투명전극으로써,
    상기 투명 전극은, ITO, AZO, FTO,　ATO, SnO2, ZnO, IrO2, RuO2, 그래핀, metal nanowire, CNT 중 어느 하나 이거나 그 이상의 혼합물질, 또는 다중 중첩에 의하여 이루어진 기판 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 중심부와 에지부의 두께, 상기 제2 플레이트의 중심부와 에지부의 두께, 상기 전극 플레이트의 중심부와 에지부의 두께가 동일하게 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극 플레이트는 상기 제2 플레이트의 상부에 배치되는 기판 처리 장치.
  8. 기판 처리 장치에 있어서:
    내부에 처리 공간을 갖는 챔버;
    상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛; 및
    상기 챔버의 외측 상부에 배치되어 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되;
    상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및
    상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며,
    상기 상부 전극 부재는
    전극을 포함하는 전극 플레이트;
    상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며,
    상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공되고,
    상기 상부 전극 부재의 중심부의 두께와 상기 상부 전극 부재의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하고,
    상기 가열 유닛은 마이크로파웨이브 또는 레이저를 이용하여 기판을 가열하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전극 플레이트의 중심부의 두께와 상기 전극 플레이트의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제1 플레이트의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 전극 플레이트의 중심부의 두께와 상기 전극 플레이트의 에지부의 두께가 상이하고,
    상기 제1 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제1 플레이트의 에지부의 두께가 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제2 플레이트의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 플레이트, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 투명 소재로 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 쿼츠 소재로 제공되며,
    상기 제2 플레이트는 내식각성 소재로 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전극 플레이트는 투명도를 유지하는 투명전극으로써,
    상기 투명 전극은, ITO, AZO, FTO,　ATO, SnO2, ZnO, IrO2, RuO2, 그래핀, metal nanowire, CNT 중 어느 하나 이거나 그 이상의 혼합물질, 또는 다중 중첩에 의하여 이루어진 기판 처리 장치.
  16. 기판 처리 장치에 있어서:
    내부에 처리 공간을 갖는 챔버;
    상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛; 및
    상기 챔버의 외측 상부에 배치되어 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되;
    상기 플라즈마 생성 유닛은 하부 전극 부재; 및
    상기 하부 전극과 대향되게 배치되는 상부 전극 부재;를 포함하며,
    상기 상부 전극 부재는
    전극을 포함하는 전극 플레이트;
    상기 전극 플레이트와 상이한 재질의 제1 플레이트; 및 제2 플레이트;를 포함하며,
    상기 제2 플레이트, 상기 전극 플레이트와 상기 제1 플레이트는 적층되어 제공되고,
    상기 상부 전극 부재의 중심부의 제1 두께와 상기 상부 전극 부재의 에지부의 제2 두께는 상이하게 제공되며,
    상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차이는 상기 제2 두께의 기준으로 500% 이내 이거나 제1 두께 기준으로 500% 이내이고,
    상기 가열 유닛은 마이크로파웨이브 또는 레이저를 이용하여 기판을 가열하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전극 플레이트의 중심부의 두께와 상기 전극 플레이트의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제1 플레이트의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 전극 플레이트의 중심부의 두께와 상기 전극 플레이트의 에지부의 두께가 상이하고,
    상기 제1 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제1 플레이트의 에지부의 두께가 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제2 플레이트의 중심부의 두께와 상기 제2 플레이트의 에지부의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 플레이트, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 투명 소재로 제공되는 기판 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 쿼츠 소재로 제공되며,
    상기 제2 플레이트는 내식각성 소재로 제공되는 기판 처리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전극 플레이트는 투명도를 유지하는 투명전극으로써,
    상기 투명 전극은, ITO, AZO, FTO,　ATO, SnO2, ZnO, IrO2, RuO2, 그래핀, metal nanowire, CNT 중 어느 하나 이거나 그 이상의 혼합물질, 또는 다중 중첩에 의하여 이루어진 기판 처리 장치.
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