KR20130007393A

KR20130007393A - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130007393A
Application number: KR1020110101968A
Authority: KR
Inventors: 노재민
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-01-18
Also published as: KR101272779B1

Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 기판 처리가 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버와 연결되며, 상기 공정 챔버 내의 가스가 외부로 배기되는 통로를 제공하는 배기관; 상기 배기관에 설치되는 펌프; 및 상기 공정 챔버와 상기 펌프 사이 구간에서 상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관의 통로를 개폐하는 밸브를 포함하되, 상기 밸브는 배기 홀들이 형성된 제1플레이트; 및 상기 배기 홀들이 상기 배기관의 통로 상에 또는 상기 통로의 외측에 위치하도록 상기 플레이트를 이동시키는 제1구동기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 챔버의 내부 압력을 조절할 수 있는 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정은 공정 챔버 내에서 수행된다. 공정이 수행되는 동안 공정 챔버의 내부는 배기관에 설치된 펌프에 의해 소정 압력으로 제어된다. 공정 챔버의 압력 제어는 배기관에 설치된 밸브의 개폐 조절을 통해 이루어진다.

도 1을 참조하면, 밸브(30)는 배기관(20)에 설치된 플레이트(31)를 이동시켜 공정 챔버(10)의 내부 압력을 조절한다. 플레이트(31)는 공정 압력 조건에 따라 배기관 통로(21)를 전부 또는 일부 개방할 수 있다.

플레이트(11)가 배기관 통로(21)를 일부 개방할 경우, 통로(21)의 개방된 영역(21a)으로만 가스의 흐름이 발생되고, 개방되지 않은 통로 영역(21b)은 플레이트(31)에 의해 흐름이 차단된다. 공정 챔버(10)로부터 배기되는 가스는 개방 영역(21a)으로 편향되므로, 공정 챔버(10) 내부에는 가스 흐름이 불균일하게 발생한다. 이러한 가스 흐름은 공정 챔버(10) 내부에 위치한 기판 영역에 따라 공정 처리를 불균일하게 한다.

본 발명의 실시예들은 기판 처리를 균일하게 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리가 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버와 연결되며, 상기 공정 챔버 내의 가스가 외부로 배기되는 통로를 제공하는 배기관; 상기 배기관에 설치되는 펌프; 및 상기 공정 챔버와 상기 펌프 사이 구간에서 상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관의 통로를 개폐하는 밸브를 포함하되, 상기 밸브는 배기 홀들이 형성된 제1플레이트; 및 상기 배기 홀들이 상기 배기관의 통로 상에 또는 상기 통로의 외측에 위치하도록 상기 플레이트를 이동시키는 제1구동기를 포함한다.

또한, 상기 제1플레이트는 상기 배기 홀들이 형성되며, 상기 배기 홀들을 통해 상기 가스가 흐를 수 있는 개방 영역; 및 상기 개방 영역으로부터 연장되며, 상기 배기관의 통로 내에서 가스의 흐름을 차단할 수 있는 차단 영역을 가지며, 상기 차단 영역의 면적은 상기 배기관의 통로 면적보다 넓을 수 있다.

또한, 상기 개방 영역의 면적은 상기 배기관의 통로 면적보다 좁을 수 있다.

또한, 상기 밸브는 상기 공정 챔버와 상기 제1플레이트 사이 구간에서 상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관의 통로를 개폐하는 제2플레이트를 더 포함하되, 상기 제2플레이트에는 상기 배기 홀들이 형성되지 않을 수 있다.

또한, 상기 제1플레이트는 상기 배기관의 통로에 상응하는 면적을 가지며 상기 배기 홀들이 균일하게 형성된 개방 영역을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버 내부에 가스를 공급하여 기판을 처리하고, 상기 공정 챔버와 연결된 배기관을 개방하여 상기 가스를 상기 공정 챔버 외부로 배기하되, 상기 배기되는 가스는 상기 배기관의 통로에 위치된 제1플레이트의 배기 홀들을 통과한다.

또한, 상기 제1플레이트는 상기 배기 홀들이 형성되며 상기 배기관의 통로보다 작은 면적을 갖는 개방 영역을 가지며, 상기 가스가 배기되는 동안, 상기 배기관의 통로 상에는 상기 개방 영역이 위치하며 상기 배기되는 가스 중 일부는 상기 배기 홀들을 통해 흐를 수 있다.

또한, 상기 공정 챔버 내부에 가스가 공급되기 전, 상기 배기관은 차단되되, 상기 배기관의 차단은 상기 배기 홀들이 형성되지 않으며 상기 배기관의 통로보다 큰 면적을 갖는 상기 제1플레이트의 차단영역이 상기 배기관의 통로 상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 배기관의 영역 중 상기 제1플레이트와 상기 공정 챔버의 사이 구간에는 상기 배기관의 통로를 개폐가능한 제2플레이트가 제공되며, 상기 가스가 배기되는 동안, 상기 제2플레이트는 상기 배기관의 통로를 개방하고, 상기 가스가 상기 공정 챔버 내부로 공급되기 전, 상기 제2플레이트는 상기 배기관의 통로를 차단할 수 있다.

또한, 상기 제1플레이트는 상기 배기 홀들이 형성되며 상기 배기관의 통로에 상응하는 면적을 갖는 개방 영역을 가지며, 상기 가스가 배기되는 동안, 상기 개방 영역은 상기 배기관의 통로 상에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 공정 챔버에서 배기되는 가스 흐름이 균일하게 발생되므로, 기판 영역에 따라 공정 처리가 균일하게 일어날 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 밸브가 배기관의 통로를 개방한 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 4는 밸브가 배기관의 통로를 차단하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 밸브가 배기관의 통로를 개방하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기부재를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 밸브가 배기관의 통로를 개방하는 모습을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지부(200), 가스 공급부(300), 플라스마 생성부(400), 배기부재(500)를 포함한다.

공정 챔버(100)는 기판(W) 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 몸체(110), 밀폐 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.

몸체(110)에는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 몸체(110)의 내부 공간은 기판(W) 처리 공정이 수행되는 공간으로 제공된다. 몸체(110)는 금속 재질로 제공된다. 몸체(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 몸체의 내부 공간에 머무르는 가스가 몸체(110) 외부로 배기되는 통로를 제공한다.

밀폐 커버(120)는 몸체(110)의 개방된 상면을 덮는다. 밀폐 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 몸체(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 밀폐 커버(120)는 몸체(110)와 상이한 재질로 제공될 수 있다. 밀폐 커버(120)는 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다.

라이너(130)는 몸체(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 몸체(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 몸체(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 몸체(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 몸체(110)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 몸체(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 공정 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 몸체(110)의 내측면을 보호하여 몸체(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 몸체(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)이 손상될 경우, 새로운 라이너로 교체할 수 있다.

몸체(110)의 내부에는 기판 지지부(200)가 위치한다. 기판 지지부(200)는 기판(W)을 지지한다. 기판 지지부(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함한다.

정전 척(200)은 유전판(210), 하부 전극(220), 히터(230), 지지판(240), 그리고 절연판(270)을 포함한다.

유전판(210)은 정전 척(200)의 상단부에 위치한다. 유전판(210)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리영역은 유전판(210)의 외측에 위치한다. 유전판(210)에는 제1공급 유로(211)가 형성된다. 제1공급 유로(211)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1공급 유로(211)는 서로 이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.

유전판(210)의 내부에는 하부 전극(220)과 히터(230)가 매설된다. 하부 전극(220)은 히터(230)의 상부에 위치한다. 하부 전극(220)은 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 외부 전원은 직류 전원을 포함한다. 하부 전극(220)에 인가된 직류 전류에 의해 하부 전극(220)과 기판(W) 사이에는 전기력이 작용하며, 전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착된다.

히터(230)는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터(230)는 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(210)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 히터(230)는 균일한 간격으로 유전판(210)에 매설될 수 있다.

유전판(210)의 하부에는 지지판(240)이 위치한다. 유전판(210)의 저면과 지지판(240)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(240)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(240)의 상면은 중심 영역이 가장자리영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(240)의 상면 중심 영역은 유전판(210)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(210)의 저면과 접착된다. 지지판(240)에는 제1순환 유로(241), 제2순환 유로(242), 그리고 제2공급 유로(243)가 형성된다.

제1순환 유로(241)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1순환 유로(241)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1순환 유로(241)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1순환 유로(241)들은 서로 연통될 수 있다. 제1순환 유로(241)들은 동일한 높이에 형성된다.

제2공급 유로(243)는 제1순환 유로(241)부터 상부로 연장되며, 지지판(240)의 상면으로 제공된다. 제2공급 유로(243)는 제1공급 유로(211)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1순환 유로(241)와 제1공급 유로(211)를 연결한다. 제1순환 유로(241)를 순환하는 열전달 매체는 제2공급 유로(243)와 제1공급 유로(211)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 열전달 매체는 플라스마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(200)으로 전달되는 매개체 역할을 한다. 플라스마에 함유된 이온 입자들은 정전 척(200)에 형성된 전기력에 끌려 정전 척(200)으로 이동하며, 이동하는 과정에서 기판(W)과 충돌하여 식각 공정을 수행한다. 이온 입자들이 기판(W)에 충돌하는 과정에서 기판(W)에는 열이 발생한다. 기판(W)에서 발생된 열은 기판(W) 저면과 유전판(210)의 상면 사이 공간에 공급된 열전달 가스를 통해 정전 척(200)으로 전달된다. 이에 의해, 기판(W)은 설정온도로 유지될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다.

제2순환 유로(242)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 유체는 제2순환 유로(242)를 따라 순환하며 지지판(240)을 냉각한다. 지지판(240)의 냉각은 유전판(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다. 제2순환 유로(242)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2순환 유로(242)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2순환 유로(242)들은 서로 연통될 수 있다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2순환 유로(242)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)의 하부에 위치될 수 있다.

지지판(240)의 하부에는 절연판(270)이 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)에 상응하는 크기로 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)과 챔버(100)의 바닥면 사이에 위치한다. 절연판(270)은 절연 재질로 제공되며, 지지판(240)과 챔버(100)를 전기적으로 절연시킨다.

포커스 링(280)은 정전 척(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(200)은 링 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(280)의 상면은 유전판(210)과 인접한 내측부가 외측부보다 낮도록 단차질 수 있다. 포커스 링(280)의 상면 내측부는 유전판(210)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(280)의 상면 내측부는 유전판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 포커스 링(280)의 외측부는 기판(W) 가장자리영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(280)은 플라스마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라스마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.

가스 공급부(300)는 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급부(300)는 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 밀폐 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 밀폐 커버(120)의 하부에 위치하며, 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.

플라스마 생성부(400)는 공정 챔버(100) 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정 챔버(100) 내부에 공급된 공정 가스를 여기시킨다. 플라스마 생성부(400)는 하우징(410), 상부 전원(420), 그리고 안테나(430)를 포함한다.

하우징(410)은 저면이 개방되며, 내부에 공간이 형성된다. 하우징(410)은 밀폐 커버(120)의 상부에 위치하며, 밀폐 커버(120)의 상면에 놓인다. 하우징(410)의 내부는 안테나(430)가 위치하는 공간으로 제공된다. 상부 전원(420)은 고주파 전류를 발생시킨다. 발생된 고저파 전류는 안테나(430)에 인가된다. 안테나(430)는 공정 챔버(100) 내부에 고주파 전력을 인가한다. 안테나(430)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 코일들이 동일한 중심에 위치되도록 배치될 수 있다.

배기 부재(500)는 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 공정 가스(이하, '가스'라고 함)를 공정 챔버(100) 외부로 배기한다. 배기 부재(510)는 배기관(510), 펌프(520), 그리고 밸브(530)를 포함한다.

배기관(510)은 공정 챔버(100) 하부에 위치하며, 공정 챔버(100)의 하단과 연결된다. 배기관(510)은 그 내부에 통로(511)가 형성되며, 통로(511)는 공정 챔버(100)의 내부와 연결된다. 배기관(510)에는 펌프(520)가 설치된다. 펌프(520)는 배기관(510)을 통하여 공정 챔버(100)의 내부 압력을 조절한다. 펌프(520)는 공정 챔버(100)에서 기판(W) 처리 공정이 수행되는 동안, 공정 챔버(100) 내부를 상압보다 낮은 압력으로 감압할 수 있다.

배기관(510)과 펌프(520) 사이 구간에는 밸브(530)가 설치된다. 밸브(530)는 배기관(510)의 통로(511)를 개폐한다. 또한, 밸브(530)는 배기관 통로(511)의 개방 정도를 조절하여 배기관(510)을 통해 배기되는 유체의 유량을 조절할 수 있다. 배기되는 유체의 유량에 따라 공정 챔버(100) 내부 압력이 조절될 수 있다. 밸브(530)는 제1수용부(531), 제2수용부(533), 플레이트(540), 구동기(550), 그리고, 실링부재(561, 562, 563)를 포함한다.

제1수용부(531)는 배기관(510)의 일측에 위치한다. 제1수용부(531)의 내부에는 제1수용 공간(532)이 형성된다. 제1수용 공간(532)은 배기관(510)의 통로(511)와 연결된다. 제2수용부(533)는 배기관(510)의 타측에 위치한다. 제2수용부(533)는 배기관(510)을 중심으로 제1수용부(531)에 대칭되도록 위치한다. 제2수용부(533)의 내부에는 제2수용 공간(534)이 형성된다. 제2수용 공간(534)은 배기관(510)의 통로(511)와 연결된다. 제1 및 제2수용 공간(532, 534)은 플레이트(540)가 이동할 수 있는 공간을 제공한다.

플레이트(540)는 제2수용 공간(534)에 위치한다. 도 3을 참조하면, 플레이트(540)는 대체로 원형 형상의 판으로 제공되며, 배기관의 통로(511)가 개방되는 정도를 조절한다. 플레이트(540)는 배기관의 통로(511) 면적보다 큰 면적을 가진다. 플레이트(540)는 개방 영역(541)과 차단 영역(545)을 가진다. 개방 영역(541)은 플레이트(540)의 선단에 인접한 영역으로, 배기관의 통로(511) 면적보다 좁은 면적을 가질 수 있다. 개방 영역(541)에는 복수개의 배기 홀(542)들이 형성된다. 배기 홀(542)들은 배기관(510)을 흐르는 가스가 지나가는 통로를 제공한다. 차단 영역(545)은 개방 영역(541)으로부터 연장되며, 배기관의 통로(511) 면적보다 넓은 면적을 가진다. 차단 영역(545)에는 상기 배기 홀(542)들이 형성되지 않는다. 차단 영역(545)은 배기관의 통로(511) 내에서 가스의 흐름을 차단할 수 있다.

구동기(550)는 제1 및 제2수용 공간(532, 534) 내에서 플레이트(540)를 이동시킨다. 구동기(550)는 개방 영역(541)이 제1수용 공간(532) 내에 위치하고, 차단 영역(545)이 배기관의 통로(511)에 위치하도록 플레이트(540)를 이동시킬 수 있다. 그리고, 구동기(550)는 개방 영역(541)이 배기관의 통로(511)에 위치하고, 차단 영역(545)이 제2수용 공간(534)에 위치하도록 플레이트(540)를 이동시킬 수 있다. 구동기(550)는 전후방향으로 플레이트(540)를 직선이동시킬 수 있다. 이와 달리, 구동기(550)는 플레이트(540)의 중심으로부터 편심된 회전축을 중심으로 플레이트(540)를 회전이동시킬 수 있다.

실링 부재(561, 562, 563)는 플레이트(540)가 배기관의 통로(511)를 차단하는 과정에서, 배기되는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지한다. 실링 부재(561, 562, 563)는 실링 링(561), 구동 로드(562), 그리고 탄성부재(563)를 포함한다.

실링 링(561)은 링 형상을 가지며, 배기관의 통로(511) 내에 위치한다. 실링 링(561)은 배기관의 통로(511)에 대응하는 반경을 가지며, 플레이트(540)의 상부에 위치한다. 실링 링(561)의 외측면에는 돌출부(561a)가 형성된다. 돌출부(561a)는 실링 링(561)의 둘레를 따라 형성된다. 구동 로드(562)는 배출관(510)의 수용 공간(512)에 위치하며, 그 끝단이 실링 링의 돌출부(561a)와 연결된다. 탄성 부재(563)는 수용 공간(512) 내에 위치하며, 구동 로드(562)에 탄성력을 제공한다. 플레이트(540)가 배기관의 통로(511)를 차단하는 경우, 외부 구동부의 구동력이 실링 링(561)에 제공되어 실링 링(561)이 하강한다. 실링 링(561)의 저면은 플레이트(540)의 차단 영역(545) 상면과 접촉한다. 실링 링(561)에 의해, 배기관의 통로(511)를 흐르는 가스가 제1 및 제2수용 공간(532, 534)으로 누출되는 것이 방지되어, 배기관의 통로(511)가 차단될 수 있다. 실링 링(561)에 외부 구동력의 구동력 전달이 해제되면, 탄성 부재(563)의 탄성력에 의해 구동 로드(562)와 실링 링(561)은 상부로 이동한다. 이에 의해, 실링 링(561)과 플레이트(540)의 접촉이 해제된다. 탄성 부재(563)은 스프링이 제공될 수 있다.

도 4는 밸브가 배기관의 통로를 차단하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 구동기(550)의 구동에 의해 플레이트(540)는 개방 영역(541)이 제1수용 공간(532)에 위치하고, 차단 영역(545)이 배기관의 통로(511) 내에 위치한다. 외부 구동부에 의해 실링 링(561)이 하강하여 플레이트(540)와 접촉된다. 이에 의하여, 배기관의 통로(511)에서 가스(G)의 흐름이 차단될 수 있다.

밸브(530)는 공정 압력 조건에 따라 배기관의 통로(511)를 전부 또는 일부 개방할 수 있다. 밸브(530)는 배기관 통로(511)의 개방 정도를 조절하여 공정 챔버(100)의 압력 조건을 조절할 수 있다.

도 5는 밸브가 배기관의 통로를 개방하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 구동기(550)의 구동에 의해 플레이트(540)는 선단부가 배기관의 통로(511) 중심영역에 위치되어 배기관의 통로(511) 일부가 개방된다. 플레이트(540)의 개방 영역(541)은 배기관의 통로(511) 내에 위치한다. 배기관의 통로(511)를 흐르는 가스는 일부(G1)가 배기관 통로(511)의 개방된 영역(511a)으로 흐르고, 나머지(G2)는 플레이트(540)의 개방 영역(541)에 형성된 배기 홀(542)들을 통해 흐른다. 가스는 배기관(510)의 개방된 영역(511a)뿐만 아니라 플레이트(540)의 개방 영역(541)으로 흐르므로, 배기관 통로(511) 내에서 가스의 흐름이 한쪽으로 편향되지 않는다. 가스가 배기관(510)의 개방된 영역으로만 흐를 경우, 공정 챔버(100) 내의 가스는 배기관(510)으로 유입되는 과정에서 배기관(510)의 개방된 영역으로 편향되어 흐른다. 이는 공정 챔버(100) 내부에서 가스 흐름을 불균일하게 하여 기판 처리가 영역에 따라 달라진다. 본 발명은 배기관 통로(511) 내에서 가스의 흐름이 일측으로 편향되지 않으므로, 공정 챔버(100) 내의 가스는 균일하게 배기관(510)으로 유입될 수 있다.

이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다.

다시 도 2를 참조하면, 공정 챔버(100)의 내부는 상압 상태로 유지된다. 밸브(530)가 배기관 통로(511)를 차단함으로써 공정 챔버(100)의 내부 압력은 상압 상태로 유지될 수 있다. 구동기(550)는 도 4와 같이, 플레이트(540)의 차단 영역(545)이 배기관 통로(511)에 위치되도록 플레이트(540)를 이동시킨다. 펌프(520)의 진공압은 플레이트(540)에 의해 차단되어 공정 챔버(100) 내부로 전달되지 않는다. 공정 챔버(100)의 내부 압력이 상압 상태를 유지하는 동안, 공정 챔버(100) 내부에는 기판(W)이 이송된다. 이송된 기판(W)은 정전 척(200)에 지지된다.

기판(W)이 정전 척(200)에 지지되면, 가스 공급부(300)를 통해 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스가 공급된다. 밸브(530)는 배기관 통로(511)를 개방한다. 밸브(540)는 공정 압력 조건에 따라 배기관 통로(511)의 개방 정도를 달리한다. 밸브(540)는 배기관 통로(511)를 전부 개방하거나, 배기관 통로(511)를 일부 개방할 수 있다. 배기관 통로(511)의 개방으로 펌프(520)의 진공압은 공정 챔버(100) 내부로 전달되고, 공정 챔버(100)의 내부 압력이 감압된다. 안테나(430)는 공정 챔버(100) 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 여기된 공정 가스는 기판(W) 처리에 제공된 후, 배기관 통로(511)를 통해 공정 챔버(100) 외부로 배기된다.

도 5와 같이, 플레이트(540)가 배기관 통로(511)를 일부 개방할 경우, 배기되는 가스는 일부가 배기관 통로(511)의 개방된 영역(511a)을 따라 흐르고, 나머지는 배기관의 통로(511)에 위치된 플레이트의(540) 배기 홀(542)들을 따라 흘러 외부로 배기된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 부재를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 배기관(510)에는 도 2의 밸브와 달리, 두 개에 플레이트(540a, 540b)가 설치된다. 제1플레이트(540a)는 공정 챔버(100)와 펌프(520) 사이 구간에서 배기관(510)에 설치된다. 제1플레이트(540a)는 개방 영역(541)을 가진다. 개방 영역(541)에는 배기관의 통로(511)에 상응하는 면적을 가지며, 배기 홀(542)들이 형성된다. 배기 홀(542)들은 개방 영역(541)에 균일하게 형성된다. 제1구동기(550a)는 개방 영역(541)이 배기관의 통로(511) 상에 위치하거나, 제1수용 공간(531)에 위치하도록 제1플레이트(540a)를 이동시킨다.

제2플레이트(540b)는 공정 챔버(100)와 제1플레이트(540a) 사이 구간에서 배기관(510)에 설치된다. 제2플레이트(540b)는 배기관의 통로(511)보다 큰 면적을 가진다. 제2플레이트(540b)에는 배기 홀(542)들이 형성되지 않는다. 제2구동기(550b)는 제2플레이트(540b)가 배기관의 통로(511) 상에 위치하거나, 제2수용 공간(532)에 위치하도록 제2플레이트(540b)를 이동시킨다. 제2구동기(550b)의 구동에 의해, 제2플레이트(540b)는 배기관의 통로(511)를 개폐한다.

제2플레이트(540b)의 상부에는 실링 링(561)이 위치한다. 제2플레이트(540b)가 배기관의 통로(511)를 차단하는 경우, 실링 링(561)은 하강하여 제2플레이트(540b)와 접촉한다. 실링 링(561)은 배기관 통로(511) 내의 가스가 외부로 누출되는 것을 차단한다. 배기관의 통로(511) 차단이 해제되는 경우, 탄성 부재(563)의 탄성력에 의해 실링 링(561)은 상부로 이동한다.

상술한 제1 및 제2플레이트(540a, 540b)에 의하여 배기관의 통로(511)가 개폐되거나, 배기관의 통로(511)를 통해 배기되는 가스의 유량이 조절될 수 있다.

도 6과 같이, 제2플레이트(540b)가 배기관(510)의 통로 내에 위치하는 경우, 배기관의 통로(511)는 차단될 수 있다. 그리고, 제1플레이트(540a)가 제1수용 공간 (531)내에 위치하고, 제2플레이트(540b)가 제2수용 공간(532) 내에 위치하는 경우, 배기관의 통로(511)는 개방될 수 있다.

또한, 도 7과 같이, 제2플레이트(540b)가 제2수용 공간(532) 내에 위치하고, 제1플레이트(540a)의 개방영역(541)이 배기관의 통로(511) 내에 위치되어, 가스가 외부로 배기될 수 있다. 배기관 통로(511) 내의 가스는 개방영역(541)의 배기 홀(542)들을 따라 흐른다. 가스는 제1플레이트(540a)의 개방영역(541) 전체를 균일하게 흐르므로, 배기관의 통로(511) 내에서 가스가 편향되게 흐르지 않는다.

또한, 제1플레이트(540a)는 개방 영역(541)의 일부가 제1수용 공간(531) 내에 위치하고 나머지가 배기관의 통로(511) 내에 위치되어, 배기관의 통로(511) 일부가 개방될 수 있다. 이 경우, 배기관 통로(511) 내의 가스는 도 5와 같이, 일부가 배기관의 개방된 영역(511)으로 흐르고, 나머지는 배기 홀(542)들을 통해 흘러 가스의 흐름이 한쪽으로 편향되지 않을 수 있다.

상기 실시예에서는 플레이트(540)가 원형 형상의 판으로 설명하였으나, 플레이트의 형상은 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.

상기 실시예에서는 기판 지지부(200)가 정전 척인 것으로 설명하였으나, 이와 달리 기판 지지부는 다양한 방법으로 기판을 지지할 수 있다. 예컨대, 기판 지지부(200)는 기판을 진공으로 흡착 유지하는 진공 척으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정등에도 적용될수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 공정 챔버 200: 기판 지지부
300: 가스 공급부 400: 플라스마 생성부
500: 배기부재 510: 배기관
520: 펌프 530: 밸브
540: 플레이트 550: 구동기

Claims

기판 처리가 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 공정 챔버와 연결되며, 상기 공정 챔버 내의 가스가 외부로 배기되는 통로를 제공하는 배기관;
상기 배기관에 설치되는 펌프; 및
상기 공정 챔버와 상기 펌프 사이 구간에서 상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관의 통로를 개폐하는 밸브를 포함하되,
상기 밸브는
배기 홀들이 형성된 제1플레이트; 및
상기 배기 홀들이 상기 배기관의 통로 상에 또는 상기 통로의 외측에 위치하도록 상기 플레이트를 이동시키는 제1구동기를 포함하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1플레이트는
상기 배기 홀들이 형성되며, 상기 배기 홀들을 통해 상기 가스가 흐를 수 있는 개방 영역; 및
상기 개방 영역으로부터 연장되며, 상기 배기관의 통로 내에서 가스의 흐름을 차단할 수 있는 차단 영역을 가지며,
상기 차단 영역의 면적은 상기 배기관의 통로 면적보다 넓은 기판 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 개방 영역의 면적은 상기 배기관의 통로 면적보다 좁은 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브는
상기 공정 챔버와 상기 제1플레이트 사이 구간에서 상기 배기관에 설치되며, 상기 배기관의 통로를 개폐하는 제2플레이트를 더 포함하되,
상기 제2플레이트에는 상기 배기 홀들이 형성되지 않는 기판 처리 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제1플레이트는 상기 배기관의 통로에 상응하는 면적을 가지며 상기 배기 홀들이 균일하게 형성된 개방 영역을 가지는 기판 처리 장치.
공정 챔버 내부에 가스를 공급하여 기판을 처리하고,
상기 공정 챔버와 연결된 배기관을 통해 상기 공정 챔버 내부에 머무르는 가스를 외부로 배기하되,
상기 배기되는 가스는 상기 배기관의 통로에 위치된 제1플레이트의 배기 홀들을 통과하는 기판 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1플레이트는 상기 배기 홀들이 형성되며 상기 배기관의 통로보다 작은 면적을 갖는 개방 영역을 가지며,
상기 가스가 배기되는 동안, 상기 배기관의 통로 상에는 상기 개방 영역이 위치하며 상기 배기되는 가스 중 일부는 상기 배기 홀들을 통해 흐르는 기판 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 공정 챔버 내부에 가스가 공급되기 전, 상기 배기관은 차단되되,
상기 배기관의 차단은
상기 배기 홀들이 형성되지 않으며 상기 배기관의 통로보다 큰 면적을 갖는 상기 제1플레이트의 차단영역이 상기 배기관의 통로 상에 위치하는 기판 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 배기관의 영역 중 상기 제1플레이트와 상기 공정 챔버의 사이 구간에는 상기 배기관의 통로를 개폐가능한 제2플레이트가 제공되며,
상기 가스가 배기되는 동안, 상기 제2플레이트는 상기 배기관의 통로를 개방하고,
상기 가스가 상기 공정 챔버 내부로 공급되기 전, 상기 제2플레이트는 상기 배기관의 통로를 차단하는 기판 처리 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제1플레이트는 상기 배기 홀들이 형성되며 상기 배기관의 통로에 상응하는 면적을 갖는 개방 영역을 가지며,
상기 가스가 배기되는 동안, 상기 개방 영역은 상기 배기관의 통로 상에 위치하는 기판 처리 방법.