KR20080076432A - Plasma processing appratus - Google Patents
Plasma processing appratus Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080076432A KR20080076432A KR1020070016333A KR20070016333A KR20080076432A KR 20080076432 A KR20080076432 A KR 20080076432A KR 1020070016333 A KR1020070016333 A KR 1020070016333A KR 20070016333 A KR20070016333 A KR 20070016333A KR 20080076432 A KR20080076432 A KR 20080076432A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon electrode
- cooling plate
- electrostatic chuck
- plasma processing
- processing apparatus
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
- H01J37/32724—Temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/3255—Material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
- H05H1/4645—Radiofrequency discharges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐소드를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus including a cathode according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 캐소드의 부분 확대 단면도이다.FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a cathode of the plasma processing apparatus of FIG. 1.
도 3은 도 2의 실리콘 전극을 나타내는 사시도이다.3 is a perspective view illustrating the silicon electrode of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 캐소드의 부분 확대 단면도이다.4 is a partially enlarged cross-sectional view of a cathode of the plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 실리콘 전극과 스페이서를 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view illustrating the silicon electrode and the spacer of FIG. 4.
도 6은 그루브 형성 전의 실리콘 전극을 150℃까지 가열하는 동안의 시간 경과에 대한 냉각판의 평탄도 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the change in flatness of the cooling plate with respect to the passage of time while heating the silicon electrode before groove formation to 150 ° C.
도 7은 그루브 형성 후의 실리콘 전극을 150℃까지 가열하는 동안의 시간 경과에 대한 냉각판의 평탄도 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing a change in flatness of the cooling plate with respect to the passage of time during heating of the silicon electrode after groove formation to 150 ° C.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 챔버 110: 정전척100: chamber 110: electrostatic chuck
120, 220: 실리콘 전극 122, 124, 126: 그루브120, 220:
121, 221: 볼트 공 128, 228: 제1 분사공121, 221:
148, 248: 제2 분사공 130, 230: 볼트148 and 248:
140, 240: 냉각판 222, 224, 226: 스페이서140, 240:
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각판과 접촉하는 실리콘 전극에 그루브 또는 스페이서가 형성되어, 실리콘 전극과 냉각판 사이의 열 전달을 제어할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus in which grooves or spacers are formed in a silicon electrode in contact with a cooling plate to control heat transfer between the silicon electrode and the cooling plate.
일반적으로 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정은 크게 플라즈마를 이용한 건식 식각과 플라즈마를 이용한 박막 증착을 예로 들 수 있다. 그 밖에도 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etch; RIE) 또는 이온 밀링(ion milling)과 같은 다양한 방법이 있는데, 이와 같은 기술들은 반도체 기판의 화학적 처리 방법과 관련한 다양한 한계를 극복하기 위하여 개발되어 왔다.In general, a process of treating a substrate using plasma may include dry etching using plasma and thin film deposition using plasma. In addition, there are various methods such as reactive ion etching (RIE) or ion milling, which have been developed to overcome various limitations related to the chemical treatment method of semiconductor substrates.
이처럼, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 크게 하부구조물과 상부구조물로 구분될 수 있다. 예컨대, 하부구조물은 기판 안착부인 정전척을 포함하며 장치 내에서 하부에 위치하고, 상부구조물은 정전척의 상부에 위치한다. 상부구조물은 실리콘 전극을 포함하는데, 이러한 실리콘 전극은 그라파이트(graphite)와 실리콘을 엘라스토머 본딩(elastomer bonding)으로 결합시켜 사용한다.As such, an apparatus for processing a substrate using plasma may be classified into a lower structure and an upper structure. For example, the substructure includes an electrostatic chuck that is a substrate seat and is located at the bottom within the device, and the superstructure is located at the top of the electrostatic chuck. The superstructure includes a silicon electrode, which is used by combining graphite and silicon with elastomer bonding.
그런데, 실리콘 전극으로 그라파이트와 실리콘을 엘라스토머 본딩으로 결합시켜서 사용하는 경우에는 공정 진행 시 플라즈마에 의해 엘라스토머가 녹을 수 있고, 엘라스토머 및 그라파이트로부터 파티클이 발생되어 공정불량을 유발한다.However, in the case where the graphite electrode and the silicon are combined by the elastomer bonding as the silicon electrode, the elastomer may be melted by the plasma during the process, and particles are generated from the elastomer and the graphite to cause a process defect.
한편, 플라즈마를 이용한 기판의 처리 공정 시, 플라즈마에 노출되는 실리콘 전극으로부터 발생한 열은 실리콘 전극의 상부에 부착된 지지판 등을 통하여 방출된다. 이때, 지지판과 실리콘 전극은 열팽창율이 서로 다르고, 열팽창시 서로 다른 방향성을 가져서 서로 반대 방향으로 휘어질 수 있다. 이러한 경우, 실리콘 전극이 파손되고, 그에 따라 공정불량이 발생된다.On the other hand, in the process of processing the substrate using the plasma, heat generated from the silicon electrode exposed to the plasma is released through the support plate attached to the upper portion of the silicon electrode. In this case, the support plate and the silicon electrode have different thermal expansion coefficients, and may have different directions in thermal expansion, and thus may be bent in opposite directions. In this case, the silicon electrode is broken, resulting in process defects.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플라즈마 처리 장치에서 실리콘 전극과 냉각판 사이의 열 전달을 제어함으로써 냉각판의 평탄도 변화를 최소화하고, 실리콘 전극의 파손을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a plasma processing apparatus capable of minimizing change in flatness of a cooling plate and preventing breakage of the silicon electrode by controlling heat transfer between the silicon electrode and the cooling plate in the plasma processing apparatus. It is.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 설치되고 상면에 기판이 안착되는 정전척, 상기 정전척의 상부에 상기 정전척과 이격되어 설치되며, 상면에 다수의 그루브가 형성되어 있는 실리콘 전극, 및 상기 실리콘 전극의 상기 그루브를 제외한 상면과 접촉하며, 상기 실리콘 전극의 열을 외부로 방출하는 냉각판을 포함한다.Plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is a chamber, an electrostatic chuck installed in the chamber and the substrate is mounted on the upper surface, spaced apart from the electrostatic chuck on the top of the electrostatic chuck, the upper surface A silicon electrode in which a plurality of grooves are formed, and a cooling plate in contact with the upper surface of the silicon electrode, except for the groove, and discharges heat of the silicon electrode to the outside.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 설치되고 상면에 기판이 안착되는 정전척, 상기 정전척의 상부에 상기 정전척과 이격되어 설치되는 실리콘 전극, 상기 실리콘 전극의 상면에 위치하는 다수의 스페이서, 및 상기 스페이서의 상면과 접촉하며, 상기 실리콘 전극의 열을 외부로 방출하는 냉각판을 포함한다.Plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention for achieving the technical problem is a chamber, an electrostatic chuck installed in the chamber and the substrate is mounted on the upper surface, a silicon electrode spaced apart from the electrostatic chuck on the top of the electrostatic chuck, A plurality of spacers located on the upper surface of the silicon electrode, and a cooling plate in contact with the upper surface of the spacer, and discharges the heat of the silicon electrode to the outside.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims. In each of the drawings shown in the present invention, each component may be shown to be somewhat enlarged or reduced in view of the convenience of description. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐소드를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus including a cathode according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10)는 챔버(100), 정전척(110), 실리콘 전극(120) 및 냉각판(140)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the
챔버(100)는 기판(w)의 처리가 이루어지는 공간을 제공한다. 챔버(100)는 진공이 유지되는 진공챔버일 수 있다. 이와 같은 챔버(100)내에서는 플라즈마를 이용한 건식 식각 또는 플라즈마를 이용한 박막 증착 공정이 수행될 수 있다. The
정전척(110)은 챔버(100)의 하부에 위치하며, 정전척(110)의 상면에는 기판(w)이 안착된다. 이러한 정전척(110)은 기판(w)의 안착부인 동시에, 플라즈마 처리 장치(10)의 애노드(Anode)이다. 정전척(110)의 하부에는 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원 공급부(117)가 설치될 수 있다. 또한, 정전척(110)의 하부에는 정전척(110)의 온도를 조절하는 기능을 하는 냉각장치(115)가 설치될 수 있다. 이와 같은, 정전척(110), 정전척(110) 하부의 냉각장치(115) 및 고주파 전원 공급부(117)에 관한 내용은 본 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 회피하기 위하여 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The
실리콘 전극(120)은 정전척(110)의 상부에 정전척(110)과 이격되어 설치된다. 이러한 실리콘 전극(120)은 플라즈마 처리 장치(10)의 캐소드(Cathode)를 구성하며, 실리콘 단일 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 실리콘 전극(120)의 상면에는 다수의 그루브(122, 124, 126)가 형성되어 있다. 이때, 그루브(122, 124, 126)의 적어도 일부는 링 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 원형의 링 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 그루브(122, 124, 126)는 다각의 링 형상 또는 플레이트의 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 실리콘 전극(120)의 상면과 이하에서 설명될 냉각판(140)의 하면을 부분적으로 접촉시키는 다양한 형태의 변형 그루브가 적용될 수 있다. 또한, 실리콘 전극(120)에는 반응가스를 분사하는 다수의 제1 분사공(128)이 형성되어 있다.The
다음으로, 냉각판(140)은 실리콘 전극(120)의 상부에 위치하며, 실리콘 전극(120)을 열적으로 안정시켜 준다. 이와 같은 냉각판(140)은 예컨대, 아노다이징(anodizing) 처리된 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또한, 냉각판(140)은 실리콘 전극(120)의 상면에 형성되어 있는 그루브(122, 124, 126)에 의한 공간을 제외한 실리콘 전극(120)의 상면과 접촉된다. 이때, 냉각판(140)의 하면은 평평한 플레이트의 형태이다. 따라서, 플라즈마를 이용한 기판(w)의 처리 시, 실리콘 전극(120)에 발생되는 열은 실리콘 전극(120)과 냉각판(140) 사이의 접촉면을 통해 냉각판(140)으로 전달될 수 있다. 한편, 냉각판(140)은 내부에 냉매가 순환될 수 있는 관로(미도시)를 구비할 수 있다. 이때, 냉매는 가스 또는 액체일 수 있다. 이러한 냉매의 관로(미도시)는 예컨대, 1개의 라인으로 구성될 수도 있고, 2이상의 라인으로 구성될 수도 있다. 여기서, 냉각판(140)은 일측에는 냉매의 유입구(147)를 구비하고, 타측에는 냉매의 배출구(149)를 구비한다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 냉매는 냉각판(140)의 내부에서 관로(미도시)를 따라 순환하며 실리콘 전극(120)으로부터 전달되는 열을 흡수한 후, 배출구(149)를 통해 배출된다. 또한, 냉각판(140)에는 실리콘 전극(120)의 제1 분사공(128)에 대응하는 다수의 제2 분사공(148)이 형성되어 있다. 따라서, 가스 공급부(145)를 통해 공급되는 반응가스는 제1 분사공(128) 및 제2 분사공(148)을 통과하여 분사될 수 있다.Next, the
이어서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처 리 장치를 보다 구체적으로 설명한다.Next, referring to Figures 2 and 3, the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 캐소드를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 실리콘 전극을 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a cathode of the plasma processing apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view illustrating the silicon electrode of FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 캐소드(150)는 실리콘 전극(120) 및 냉각판(140)을 포함한다.2 and 3, the
실리콘 전극(120)은 반응가스를 분사하는 다수의 제1 분사공(128)을 포함한다. 이러한 제1 분사공(128)은 실리콘 전극(120)의 중앙으로부터 에지부에 이르기까지 균일한 간격으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 분사공(128)은 실리콘 전극의 중앙부를 중심으로 방사상 구조 또는 바둑판식 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 전극(120)의 상면에는 링 형상의 그루브(122, 124, 126)가 형성될 수 있고, 각각의 그루브(122, 124, 126)에 의해 리세스 되어 있는 실리콘 전극(120)의 상면에도 균일한 간격으로 제1 분사공(128)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 분사공(128)은 반응가스의 분사를 위하여 실리콘 전극(120)을 관통하도록 형성된다. 한편, 냉각판(140)과 접하는 실리콘 전극(120)의 상부에는 다수의 볼트공(121)이 형성된다. 여기서, 볼트공(121)은 제1 분사공(128)과는 달리, 실리콘 전극(120)을 관통하도록 형성되는 것이 아니라 소정의 깊이로만 형성된다. 그리고, 실리콘 전극(120)과 냉각판(140)은 다수의 볼트(130)에 의해 결합된다.The
냉각판(140)은 실리콘 전극(120)에 형성되어 있는 다수의 제1 분사공(128)에 대응하는 다수의 제2 분사공(148)을 포함한다. 이때, 다수의 제2 분사공(148)은 냉각판(140)의 내부에 배치되어 있는 냉매의 관로(미도시)와는 겹치지 않도록 형성된 다. 즉, 냉매의 관로(미도시)는 일정한 간격으로 형성되어 있는 다수의 제2 분사공(148)들 사이에 배치될 수 있고, 반응가스의 분사에는 영향을 주지 않는다. 그러면, 챔버(100) 내부로 주입되는 반응가스는 냉각판(140)의 제2 분사공(148)과 실리콘 전극(120)의 제1 분사공(128)을 차례로 통과하여 분사된 후, 정전척(110)과 실리콘 전극(120) 사이의 공간에서 고주파 전원 공급부(117)로부터 공급되는 고주파 전원에 의해 플라즈마화 될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 분사공(128, 148)은 도 2에서 설명의 편의를 위하여 크기는 다소 확대하고 숫자는 축소하여 도시하였으나, 제1 분사공(128)은 도 3에서와 같이 다수로 형성될 수 있고, 제2 분사공(148)은 제1 분사공(128)에 대응하여 형성될 수 있다.The
이하에서는, 상술한 바와 같은 플라즈마 처리 장치(10)에서 실리콘 전극(120)과 냉각판(140) 사이에 전달되는 열을 조절하는 방법에 대해 개략적으로 설명한다.Hereinafter, a method of controlling heat transferred between the
상기한 바와 같은 실리콘 전극(120)은 플라즈마를 이용한 기판(w)의 처리 시, 플라즈마에 직접 노출된다. 이때, 실리콘 전극(120)에는 고온의 열이 전달되고, 이러한 열은 실리콘 전극(120)의 상부에 결합되어 있는 냉각판(140)으로 전달된다. 예를 들어, 냉각판(140)이 아노다이징 처리된 알루미늄으로 이루어진 경우, 냉각판(140)은 실리콘 전극(120) 보다 더 큰 열팽창율을 갖는다. 따라서, 실리콘 전극(120)과 냉각판(140)은 실리콘 전극(120)으로부터 냉각판(140)으로 열이 전달될 때, 서로 다른 열팽창율에 의해 휘는 정도 및 방향이 각각 다를 수 있다. 예를 들어, 냉각판(140)은 아래로 볼록한 형상으로 휠 수 있고, 실리콘 전극(120)은 위 로 볼록한 형상으로 휠 수 있다. 물론, 그 반대인 경우도 포함될 수 있다.As described above, the
이 때, 실리콘 전극(120)의 상면에 다수의 그루브(122, 124, 126)를 형성함으로써, 실리콘 전극(120)으로부터 냉각판(140)으로 전달되는 열을 제어할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 전극(120) 상면에 형성되는 그루브(122, 124, 126)의 크기, 위치, 점유면적 또는 형태를 조절하여, 실리콘 전극(120)과 냉각판(140) 사이의 접촉면적을 조절함으로써, 실리콘 전극(120)으로부터 냉각판(140)으로 전달되는 열을 제어할 수 있다. 물론, 실리콘 전극(120)과 냉각판(140) 사이의 접촉면적을 조절하되, 실리콘 전극(120)으로부터 냉각판(140)으로 충분한 열의 전달이 이루어지도록 한다. 즉, 실리콘 전극(120)의 상면에 형성되는 그루브(122, 124, 126)는 실리콘 전극(120)과 냉각판(140) 사이에 전달되는 열을 조절함으로써, 냉각판(140)의 휘는 정도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 다시 말해, 그루브(122, 124, 126)는 실리콘 전극(120)과 냉각판(140) 사이에 전달되는 열을 제어함으로써, 냉각판(140)의 평탄도 변화를 감소시킬 수 있다. 따라서, 실리콘 전극(120)과 냉각판(140)이 서로 다른 방향으로 휘어져서, 또는 서로 휘는 정도가 달라서 발생될 수 있는 실리콘 전극(120)의 파손을 방지할 수 있다.At this time, by forming a plurality of
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 캐소드의 부분 확대 단면도이고, 도 5는 도 4의 실리콘 전극과 스페이서를 나타내는 사시도이다. 본 실시예에서 도 1 내지 도 3의 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하며, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.4 is a partially enlarged cross-sectional view of a cathode of the plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view illustrating the silicon electrode and the spacer of FIG. 4. In the present embodiment, the same components as in the embodiments of FIGS. 1 to 3 will be omitted or simplified, and will be described based on differences.
도 4 및 도 5를 참조하면, 캐소드(250)는 실리콘 전극(220), 스페이서(222, 224, 226) 및 냉각판(240)을 포함한다. 본 실시예에 따른 실리콘 전극(220)은 상면이 평평하다는 점에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 실리콘 전극(120)과 차이가 있다. 즉, 본 실시예에 따른 실리콘 전극(220)의 상면에는 그루브가 없을 뿐, 실리콘 전극(220)은 다수의 제1 분사공(228) 및 볼트공(221)을 포함한다. 4 and 5, the
다수의 스페이서(222, 224, 226)는 실리콘 전극(220)의 상면에 위치한다. 이러한 스페이서(222, 224, 226)는 실리콘 전극(220)의 제1 분사공(228) 및 볼트공(221)에 대응하는 다수의 분사공(223) 및 볼트공(225)을 포함한다. 이와 같은 스페이서(222, 224, 226)의 적어도 일부는 링 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 원형의 링 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스페이서(222, 224, 226)는 다각의 링 형상 또는 플레이트의 형상으로 이루어질 수 있다.The plurality of
냉각판(240)은 스페이서(222, 224, 226)의 상부에 위치한다. 이때, 스페이서(222, 224, 226)의 상면과 접촉하는 냉각판(240)의 하면은 평평한 플레이트의 형태이다. 또한, 냉각판(240)은 실리콘 전극(220)의 제1 분사공(228)에 대응하는 다수의 제2 분사공(248)을 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 분사공(228, 248)은 도 4에서 설명의 편의를 위하여 크기는 다소 확대하고 숫자는 축소하여 도시하였으나, 제1 분사공(228)은 도 5에서와 같이 다수로 형성될 수 있고, 제2 분사공(248)은 제1 분사공(228)에 대응하여 형성될 수 있다. 한편, 냉각판(240)의 구조는 본 발명의 일 실시예에서 설명한 냉각판(140)의 구조와 실질적으로 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.The
상술한 바와 같은 실리콘 전극(220), 스페이서(222, 224, 226) 및 냉각판(240)은 볼트(230)로 결합된다. 이때, 각각의 분사공(223, 228, 248) 또한 정렬되어, 반응가스는 냉각판(240)으로부터 스페이서(222, 224, 226)를 거쳐 실리콘 전극(220)을 통과하여 실리콘 전극(220)의 하부에서 플라즈마화 될 수 있음은 물론이다. As described above, the
이와 같은 구조의 캐소드(250)를 포함하는 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 플라즈마를 이용한 기판(w)의 처리 시, 실리콘 전극(220)은 플라즈마에 노출된다. 따라서, 실리콘 전극(220)에는 고온의 열이 전달되고, 실리콘 전극(220) 상부의 스페이서(222, 224, 226)를 통해 냉각판(240)으로 열이 전달된다. 이때, 스페이서(222, 224, 226)는 실리콘 전극(220)으로부터 냉각판(240)으로 효과적으로 열을 전달하기 위해 예컨대, 실리콘 전극(220)과 같은 재료물질 또는 냉각판(240)과 같은 재료물질로 형성될 수 있다. 그러나, 스페이서(222, 224, 226)의 재료물질이 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스페이서(222, 224, 226)는 열전도율은 우수하면서도, 열팽창율은 실리콘 전극(220) 및 냉각판(240)의 열팽창율 사이의 값을 갖는 다양한 물질이 적용될 수 있다.Also in the plasma processing apparatus including the
한편, 실리콘 전극(220)으로부터 냉각판(240)으로 전달되는 열은 스페이서(222, 224, 226)를 통해 조절될 수 있다. 예컨대, 스페이서(222, 224, 226)의 크기, 위치, 점유면적 또는 형태에 따라 스페이서(222, 224, 226)를 통한 실리콘 전극(220)과 냉각판(240)의 접촉면적을 조절할 수 있고, 그에 따라 실리콘 전극(220)으로부터 스페이서(222, 224, 226)를 통해 냉각판(240)으로 전달되는 열을 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의해서도 냉각판(240)의 평탄도 변화를 감소시킬 수 있고, 실리콘 전극(220)의 파손을 방지할 수 있다.Meanwhile, heat transferred from the
본 발명에 관한 보다 상세한 내용은 다음의 구체적인 실험예를 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다. More detailed information about the present invention will be described through the following specific experimental examples, and details not described herein will be omitted because it is sufficiently technically inferred by those skilled in the art.
실험예Experimental Example
실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성하지 않은 경우와 그루브를 형성한 경우에 대하여 각각 실리콘 전극을 가열하는데 따른 냉각판의 평탄도 변화를 조사하였다. 도 6은 그루브 형성 전의 실리콘 전극을 150℃까지 가열하는 동안의 시간 경과에 대한 냉각판의 평탄도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 7은 그루브 형성 후의 실리콘 전극을 150℃까지 가열하는 동안의 시간 경과에 대한 냉각판의 평탄도 변화를 나타내는 그래프이다.In the case where no groove was formed on the upper surface of the silicon electrode and when the groove was formed, the flatness change of the cooling plate according to the heating of the silicon electrode was investigated. FIG. 6 is a graph showing a change in the flatness of the cooling plate with respect to the elapse of time during heating the silicon electrode before groove formation to 150 ° C, and FIG. 7 is a time elapsed while heating the silicon electrode after groove formation to 150 ° C. It is a graph showing the change in flatness of the cooling plate.
도 6 및 도 7을 참조하면, 냉각판의 하면과 접촉하는 실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성하여, 실리콘 전극과 냉각판을 부분적으로 접촉시켰을 경우, 냉각판의 평탄도 변화가 현저하게 감소함을 알 수 있다. 즉, 실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성하지 않은 경우, 냉각판은 초기상태를 기준으로 전체적 또는 국부적으로 약 0.15㎜까지 휘어졌다. 반면, 실리콘 전극의 상면에 다수의 그루브를 형성한 경우, 냉각판은 초기상태를 기준으로 약 0.02㎜ 미만으로, 실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성하지 않은 경우와 비교하여 아주 미세하게 휘는 정도에 그쳤다. 따라서, 실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성함으로써 냉각판의 평탄도 변화를 현저하 게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 이와 마찬가지로, 실리콘 전극과 냉각판 사이에 스페이서를 개재한 경우에도 동등한 효과를 얻을 수 있다. 6 and 7, when grooves are formed on the upper surface of the silicon electrode in contact with the lower surface of the cooling plate, and the silicon electrode and the cooling plate are partially contacted, the change in the flatness of the cooling plate is significantly reduced. Able to know. That is, when no groove is formed on the upper surface of the silicon electrode, the cooling plate is bent to about 0.15 mm in whole or locally based on the initial state. On the other hand, in the case where a plurality of grooves were formed on the upper surface of the silicon electrode, the cooling plate was less than about 0.02 mm based on the initial state, and was only slightly bent as compared to the case where no groove was formed on the upper surface of the silicon electrode. . Therefore, it can be seen that by forming a groove on the upper surface of the silicon electrode it is possible to significantly reduce the flatness change of the cooling plate. Similarly, the same effect can be obtained even when a spacer is interposed between the silicon electrode and the cooling plate.
따라서, 실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성하거나, 또는 실리콘 전극과 냉각판 사이에 스페이서를 개재함으로써, 실리콘 전극과 냉각판 사이의 열전달을 조절하여 냉각판의 평탄도 변화를 최소화시킬 수 있고, 그에 따라 냉각판의 휨으로 인해 발생될 수 있는 실리콘 전극의 파손을 방지할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, by forming a groove on the upper surface of the silicon electrode, or by interposing a spacer between the silicon electrode and the cooling plate, it is possible to control the heat transfer between the silicon electrode and the cooling plate to minimize the flatness change of the cooling plate, accordingly It can be seen that it is possible to prevent breakage of the silicon electrode, which may occur due to the bending of the cooling plate.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 처리 장치에 의하면, 실리콘 전극의 상면에 그루브를 형성한 후 냉각판을 결합시키거나, 실리콘 전극과 냉각판 사이에 스페이서를 개재함으로써, 파티클에 의한 공정불량을 방지함은 물론, 실리콘 전극과 냉각판 사이의 열 전달을 효과적으로 제어하여 냉각판의 평탄도 변화를 최소화시킬 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 공정 진행 시, 실리콘 전극이 과열되는 것을 방지함과 동시에, 실리콘 전극과 냉각판의 열팽창율 차이에 의해서, 또는 열팽창시 서로 다른 방향성을 가짐으로써 발생될 수 있는 실리콘 전극의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 나아가, 공정효율이 증대되고, 반도체 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to the embodiments of the present invention, by forming a groove on the upper surface of the silicon electrode by bonding a cooling plate, or by interposing a spacer between the silicon electrode and the cooling plate, to prevent process defects caused by particles. In addition, it is possible to effectively control the heat transfer between the silicon electrode and the cooling plate to minimize the flatness change of the cooling plate. Therefore, during the plasma treatment process, the silicon electrode is prevented from being overheated, and at the same time, the breakage of the silicon electrode, which may be caused by a difference in thermal expansion rate between the silicon electrode and the cooling plate, or by having different directions in thermal expansion, is effectively prevented. You can prevent it. Furthermore, process efficiency can be increased and the yield of a semiconductor wafer can be improved.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070016333A KR20080076432A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Plasma processing appratus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070016333A KR20080076432A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Plasma processing appratus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080076432A true KR20080076432A (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=39879688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070016333A KR20080076432A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Plasma processing appratus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20080076432A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013162973A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Applied Materials, Inc. | Distributed electro-static chuck cooling |
KR101420162B1 (en) * | 2012-02-13 | 2014-07-21 | 주식회사 선익시스템 | Apparatus for Cooling Substrates |
-
2007
- 2007-02-16 KR KR1020070016333A patent/KR20080076432A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101420162B1 (en) * | 2012-02-13 | 2014-07-21 | 주식회사 선익시스템 | Apparatus for Cooling Substrates |
WO2013162973A1 (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Applied Materials, Inc. | Distributed electro-static chuck cooling |
US10537013B2 (en) | 2012-04-23 | 2020-01-14 | Applied Materials, Inc. | Distributed electro-static chuck cooling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8910591B2 (en) | Apparatus and methods for capacitively coupled plasma vapor processing of semiconductor wafers | |
US8500952B2 (en) | Plasma confinement rings having reduced polymer deposition characteristics | |
JP4493932B2 (en) | Upper electrode and plasma processing apparatus | |
US8198567B2 (en) | High temperature vacuum chuck assembly | |
JP4971365B2 (en) | Electrode assembly for a plasma reaction chamber | |
US8183502B2 (en) | Mounting table structure and heat treatment apparatus | |
US8555810B2 (en) | Plasma dry etching apparatus having coupling ring with cooling and heating units | |
US7718007B2 (en) | Substrate supporting member and substrate processing apparatus | |
JP5255936B2 (en) | Focus ring, substrate mounting table, and plasma processing apparatus including the same | |
US20100122774A1 (en) | Substrate mounting table and substrate processing apparatus having same | |
US20090223932A1 (en) | Electrode unit, substrate processing apparatus, and temperature control method for electrode unit | |
US20100116436A1 (en) | Ring-shaped member and method for manufacturing same | |
JP2012500470A (en) | Temperature controlled hot edge ring assembly | |
TW200809007A (en) | Apparatus for an optimized plasma chamber grounded electrode assembly | |
US20080236746A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate mounting stage on which focus ring is mounted | |
JP2006257495A (en) | Substrate holding member and substrate treatment device | |
KR100861261B1 (en) | Heat transfer structure and substrate processing apparatus | |
JPH10223621A (en) | Vacuum treating apparatus | |
KR20180021301A (en) | Electrostatic chuck assembly and substrate treating apparatus including the assembly | |
JP4471848B2 (en) | Substrate holding device | |
JP5777656B2 (en) | Substrate support apparatus and substrate processing apparatus | |
KR20080076432A (en) | Plasma processing appratus | |
US20100240154A1 (en) | Temperature control device, temperature control method, and substrate processing apparatus | |
US11605551B2 (en) | Chuck assembly, semiconductor device fabricating apparatus including the same, and method of fabricating semiconductor device | |
KR20110083979A (en) | Plasma processing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |