KR20140070049A - 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판을 처리하는 기판 처리 장치는, 상기 기판을 처리하는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버, 및 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지유닛을 포함한다. 상기 기판 지지유닛은 상기 기판의 하부에 배치되는 제1 유전체층, 및 다수의 돌기들을 포함하고, 상기 다수의 돌기들은 유전체 재료를 포함하고, 상기 다수의 돌기들은 상기 제1 유전체층 위에 배치되어 상기 기판과 접촉된다. 또한, 상기 다수의 돌기들은 서로 이격되고, 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 간의 간격은 0.01mm 내지 상기 기판의 두께의 2배이다.

Description

기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치{SUBSTRATE SUPPORTING UNIT AND APPARATUS OF TREATING SUBSTRATE HAVING THE SAME}
본 발명은 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상기 기판에 대해 공정이 진행될 때, 상기 기판의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
평판표시장치 및 반도체 장치를 제조하는 데 사용되는 여러 종류의 기판 처리 장치가 개발되고 있다. 일반적으로, 상기 기판 처리 장치는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 기판을 지지하는 기판 지지 유닛을 포함하고, 상기 공정 챔버의 내부로 제공되는 공정 가스를 이용하여 상기 기판에 대해 소정의 공정이 수행된다.
한편, 상기 기판에 대해 소정의 공정이 수행되는 동안에, 상기 기판은 상기 공정 챔버의 내부 분위기에 의해 승온될 수 있으므로, 상기 기판이 과열되는 것을 방지하기 위하여 상기 기판 지지 유닛의 하부에 상기 기판을 냉각하는 냉각 장치가 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 기판의 온도는 서로 다른 온도를 갖는 상기 공정 가스 및 상기 냉각 장치에 영향을 받아, 상기 기판에 영역별로 온도 편차가 발생할 수 있다.
상기 기판의 온도는 상기 기판에 대해 수행되는 공정의 품질에 영향을 줄 수 있으므로, 상술한 바와 같이, 상기 기판에 영역별로 온도 편차가 발생되는 경우에, 상기 공정의 품질, 예를 들면, 식각 공정 및 증착 공정의 정밀도가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 목적은, 기판에 대해 공정이 진행될 때, 상기 기판의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 기판 지지 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상술한 기판 지지 유닛을 포함하여 기판에 대해 정밀하게 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
기판 처리 장치의 기판을 지지하는 기판 지지유닛에 있어서, 상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 기판 지지 유닛은, 상기 기판의 하부에 배치되는 제1 유전체층, 및 다수의 돌기들을 포함한다. 상기 다수의 돌기들은 유전체 재료를 포함하고, 상기 다수의 돌기들은 상기 제1 유전체층 위에 배치되어 상기 기판과 접촉된다. 또한, 상기 다수의 돌기들은 서로 이격되고, 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 간의 간격은 0.01mm 내지 상기 기판의 두께의 2배이다.
기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 상기 기판을 처리하는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버, 및 상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지유닛을 포함한다.
상기 기판 지지유닛은 상기 기판의 하부에 배치되는 제1 유전체층, 및 다수의 돌기들을 포함하고, 상기 다수의 돌기들은 유전체 재료를 포함하고, 상기 다수의 돌기들은 상기 제1 유전체층 위에 배치되어 상기 기판과 접촉된다. 또한, 상기 다수의 돌기들은 서로 이격되고, 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 간의 간격은 0.01mm 내지 상기 기판의 두께의 2배이다.
상기 기판에 대해 소정의 공정이 수행되는 동안에, 기판 지지 유닛에서 기판을 지지하는 돌기들 간의 간격이 제어됨에 따라 상기 기판에 영역별로 온도 편차가 발생되는 것이 최소화될 수 있다. 따라서, 상기 기판에 영역별로 온도 편차가 발생되어 상기 기판에 대해 수행되는 공정의 품질, 예를 들면, 식각 공정 및 증착 공정의 정밀도가 저하되는 것이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 지지유닛을 확대한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 유전체층 및 다수의 돌기들을 나타내는 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d들은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다수의 돌기들을 나타내는 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지유닛을 확대한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 제1 유전체층 및 다수의 돌기들을 형성하는 방법을 나타내는 도면들이다.
도 7a 내지 도 7c들은 도 4b에 도시된 제1 유전체층 및 다수의 돌기들을 형성하는 다른 방법을 나타내는 도면들이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 살펴보기로 한다. 상기한 본 발명의 목적, 특징 및 효과는 도면과 관련된 실시예들을 통해서 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 다만, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 후술될 본 발명의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고, 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 범위가 후술될 실시예들에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 한편, 하기 실시예와 도면 상에 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 플라즈마(PM)를 이용하여 기판(SB)을 처리하는 장치로, 이 실시예에서는, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 기판(SB) 위에 형성된 박막(미도시)에 대해 식각 공정을 수행할 수 있고, 상기 식각 공정의 대상이 되는 상기 기판(SB)은 유리 기판일 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 기판 처리 장치(100)가 수행하는 공정의 종류 및 상기 기판(SB)의 종류에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 기판(SB)은 플라스틱 기판일 수도 있고, 상기 기판 처리 장치(100)는 상기 기판(SB)에 대해 화학기상증착 방식 또는 스퍼터링 방식의 증착 공정을 수행할 수도 있다.
상기 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(CB), 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 전원 발생부(30), 냉각 부재(CM), 냉각제 공급부(40), 가스 공급부(50), 가스 배기부(60), 및 기판 지지유닛(70)를 포함한다.
상기 공정 챔버(CB)는 상기 기판(SB)에 대해 상기 식각 공정이 수행되는 반응 공간(5)을 제공한다. 상기 공정 챔버(CB)의 일 측에는 개구부(8) 및 상기 개구부(8)를 개폐하는 개폐부(9)가 배치되고, 이에 따라, 상기 기판(SB)은 상기 개구부(8)를 통해 상기 공정 챔버(CB) 측으로 투입될 수 있고, 상기 공정 챔버(CB) 외측으로 반출될 수 있다.
상기 제1 전극(E1)은 상기 공정 챔버(CB)의 내부에서 상기 기판(SB)의 하부에 배치되고, 상기 제2 전극(E2)은 상기 공정 챔버(CB)의 내부에서 상기 반응공간(5)의 상부에 배치된다. 상기 제1 전극(E1)은 전원 공급 라인(31)을 통해 상기 전원 발생부(30)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 전원 발생부(30)로부터 발생되어 상기 제1 전극(E1) 측으로 제공되는 고주파 전원에 의해 상기 제1 전극(E1) 및 상기 제2 전극(E2) 사이에 전계가 형성될 수 있고, 상기 전계에 의해 상기 반응공간(5) 측으로 제공된 공정 가스가 여기되어 상기 플라즈마(PM)가 발생될 수 있고, 상기 플라즈마(PM)를 이용하여 상기 기판(SB)에 대해 상기 식각 공정이 수행될 수 있다.
상기 냉각 부재(CM)는 상기 제1 전극(E1)과 접촉되어 상기 제1 전극(E1)을 냉각시킨다. 상기 냉각제 공급부(40)는 냉각제 배관(41)을 통해 상기 냉각 부재(CM) 측으로 냉각 가스와 같은 냉각제를 공급한다. 따라서, 상기 반응 공간(5) 내에서 발생된 열에 의해 상기 기판(SB)이 과열되는 경우에, 상기 냉각 부재(CM)에 의해 상기 제1 전극(E1)이 냉각되어 상기 기판(SB)이 과열되는 것이 방지될 수 있다.
이 실시예에서, 상기 냉각 부재(CM)의 내부에는 상기 냉각제 배관(41)과 연결되어 상기 냉각제가 유동할 수 있는 유로가 형성될 수 있고, 상기 냉각 부재(CM)는 상기 제1 전극(E1)의 하부에 배치될 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 냉각 부재(CM)의 구조에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서는, 상기 제1 전극(E1)의 하부에 상기 냉각 부재(CM)를 배치하는 대신에, 상기 제1 전극(E1)의 내부에 상기 냉각제 배관(41)과 연결되어 상기 냉각제가 유동할 수 있는 유로가 형성될 수도 있다.
상기 가스 공급부(50)는 상기 플라즈마(PM)를 발생시키는 데 사용되는 공정가스를 상기 공정 챔버(CB) 측으로 제공한다. 이 실시예에서는, 상기 공정가스는 헬륨가스를 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 공정가스의 종류에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 실시예에서는, 상기 공정 가스는 산소가스, 질소가스, 불소가스, 수소가스, 및 아르곤 가스와 같은 다른 종류의 가스를 포함할 수도 있다. 상기 가스 공급 라인(55)은 상기 가스 공급부(50) 및 상기 공정 챔버(CB)를 연결하고, 유량계(58)는 상기 가스 공급 라인(55)과 결합되어 상기 가스 공급 라인(55)을 따라 흐르는 상기 공정 가스의 유량을 제어한다.
또한, 이 실시예에서, 상기 제2 전극(E2)은 상기 가스 공급 라인(55)과 상기 공정 챔버(CB)가 연결되는 부분에 인접하여 배치될 수 있고, 상기 제2 전극(E2)에는 다수의 홀들(HL)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 공정 가스는 상기 다수의 홀들(HL)을 통해 상기 반응 공간(5) 측으로 균일하게 제공될 수 있다.
상기 가스 배기부(60)는 배기 배관(61)을 통해 상기 공정 챔버(CB)와 연결된다. 이 실시예에서는, 상기 가스 배기부(60)는 진공 펌프(미도시)를 포함할 수 있으며, 이 경우에, 상기 진공 펌프에 의해 상기 반응 공간(5)의 압력이 조절될 수 있다.
상기 기판 지지유닛(70)은 상기 공정 챔버(100)의 내부에 배치되어 상기 기판(SB)을 지지한다. 이 실시예에 있어서, 상기 기판 지지유닛(70)은 척(CK), 제1 유전체층(L1), 및 다수의 돌기들(71)을 포함할 수 있다.
상기 척(CK)은 제2 유전체층(L2)을 사이에 두고 상기 제1 전극(E1) 위에 배치된다. 상기 척(CK)은 금속 전극을 포함하는 정전척일 수 있고, 이 경우에, 상기 척(CK)은 상기 금속 전극을 이용하여 정전력을 발생시키고, 상기 정전력을 이용하여 상기 기판(SB)을 수평한 상태로 고정시킨다.
상기 제1 유전체층(L1)은 상기 척(CK)을 커버한다. 상기 제1 유전체층(L1)은 유전체 재료를 포함할 수 있고, 이 실시예에서는, 상기 유전체 재료는 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명의 상기 유전체 재료의 종류에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 다른 실시예에서는, 상기 유전체 재료는 규소 산화물(SiO2), 지르코늄 산화물(Zr2O3), 및 규소 질화물(Si3N4)을 포함할 수 도 있다.
상기 다수의 돌기들(71)은 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배치되어 상기 기판(SB)의 배면과 접촉될 수 있다. 이 실시예에서는, 상기 다수의 돌기들(71)은 상기 제1 유전체층(L1)과 동일한 재료를 포함할 수 있고, 이 경우에, 상기 제1 유전체층(L1) 및 상기 다수의 돌기들(71)은 일체형의 형상을 가질 수 있다.
상기 다수의 돌기들(71)은 서로 이격되어 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배치될 수 있다. 또한, 상기 다수의 돌기들(71) 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 간의 간격은 0.01mm 보다 크고 상기 기판(SB)의 두께의 2배보다 작을 수 있고, 그 이유에 대해서는 도 2를 참조하여 설명된다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 지지유닛을 확대한 도면이다. 도 2에서는 기판 지지유닛(70)이 갖는 다수의 돌기들(도 1의 71) 중 서로 인접한 두 개의 돌기들이 도시되고, 상기 서로 인접한 두 개의 돌기들을 제1 돌기(71_1) 및 제2 돌기(71_2)로 정의한다.
도 2를 참조하면, 플라즈마(도 1의 PM)가 수용된 반응공간(5)에 기판(SB)이 노출되고, 기판 지지유닛(70)은 상기 기판(SB)을 지지한다. 상기 기판 지지 유닛(70)에 의해 상기 기판(SB)이 지지된 상태에서 상기 기판(SB) 상에 형성된 박막에 대해 식각 공정이 진행될 때, 상기 반응공간(5)에 발생된 열(HT)은 상기 기판(SB), 상기 기판 지지 유닛(70), 제1 전극 (E1) 및 냉각부재(CM) 측으로 순차적으로 전달된다.
상기 열(HT)이 상기 기판 지지유닛(70)으로부터 상기 냉각부재(CM) 측으로 전달되는 메커니즘을 상기 기판(SB)이 냉각되는 메커니즘으로 바꾸어 설명하면 다음과 같다. 상기 식각 공정이 수행되는 동안에 상기 기판(SB)이 과열되는 것을 방지하기 위하여 상기 냉각부재(CM)에 의해 상기 기판(SB)이 냉각되는 냉각효과가 발생되고, 이 경우에, 상기 냉각부재(CM)에 의해 상기 하부 전극(E1), 상기 기판 지지 유닛(70), 및 상기 기판(SB) 순으로 냉각된다.
한편, 상기 기판(SB) 및 상기 제1 유전체층(L1) 사이의 빈 공간에는 상기 플라즈마(PM)를 발생시키기 위하여 가스 공급부(도 1의 50)로부터 제공되는 공정 가스(GS)가 채워질 수 있다. 이 경우에, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2) 각각이 알루미늄 산화물을 포함하고, 상기 공정 가스(GS)가 헬륨 가스를 포함할 때, 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2) 각각의 열전도도는 약 26 Watt/meter·Kalvine이고, 상기 공정 가스(GS)의 열전도도는 약 0.16 Watt/meter·Kalvine이므로, 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2) 각각의 열전도도는 상기 공정 가스(GS)의 열전도도보다 약 100배 이상 크다.
따라서, 상기 냉각부재(CM)에 의해 상기 냉각효과가 발생될 때, 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2)의 열전도도와 상기 공정 가스(GS)의 열전도도의 차이에 따라 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2)의 온도는 상기 반응가스(GS)의 온도보다 낮다. 이에 따라, 상기 기판(SB)의 바닥면(BS)에서 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1, 71_2)과 접촉되는 부분은 상기 바닥면(BS)에서 상기 공정 가스(GS)에 노출되는 부분보다 상기 냉각효과가 크므로, 상기 기판(SB) 내에서 온도 차이가 발생될 수 있다. 상기 온도 차이를 최소화시키기 위한 상기 기판 지지 유닛(70)의 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 제1 돌기부(71_1)의 제1 접점(PT1)은 상기 공정가스(GS)에 노출된다. 상기 공정가스(GS)의 온도는 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2) 각각의 온도보다 높으므로, 상기 냉각효과가 발생되는 동안에 상기 공정가스(GS)로부터 상기 제1 접점(PT1) 측에 전달된 열은 상기 기판(SB)의 중심을 지나 상기 기판(SB)의 상부면(US) 측으로 전달된다. 이 때, 상기 기판(SB)은 비정질 특성을 갖는 유리 기판이므로, 상기 기판(SB)에서 상기 열이 전달되는 방향은 특정 방향을 따라 이동하지 않고, 상기 열은 대략적으로 제1 각도(a1) 범위 내에서 상기 제1 접점(PT1)으로부터 상기 상부면(US) 측으로 펼쳐져 전달된다. 상기 열이 펼쳐지는 각도는 상기 기판(SB)의 법선 방향인 제2 방향(D2)에 대해 대략적으로 ±45도이므로, 상기 제1 각도(a1)는 대략적으로 90도일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 공정 가스(GS)의 열이 상기 제1 접점(PT1)으로부터 상기 상부면(US) 측으로 전달될 때, 상기 상부면(US)에서 상기 공정 가스(GS)의 열이 도달되는 영역을 제1 영역(A1)으로 정의하고, 상기 상부면(US)에서 상기 공정 가스(GS)의 열이 도달되지 않는 영역을 제1 중앙 영역(MA1)으로 정의하면, 상기 제1 영역(A1)에서 상기 상부면(US)의 제1 온도는 상기 제1 중앙 영역(MA2)에서 상기 상부면(US)의 제2 온도보다 높다.
상기 제1 돌기(71_1)의 상기 제1 접점(71_1)과 마찬가지로, 상기 제2 돌기(71_2)의 상기 제2 접점(PT2)은 상기 공정가스(GS)에 노출된다. 따라서, 상기 냉각효과가 발생되는 동안에, 상기 공정가스(GS)로부터 상기 제2 접점(PT2) 측에 전달된 열은 상기 제1 각도(a1)와 동일한 제2 각도(a2) 범위 내에서 상기 상부면(US) 측으로 펼쳐져 전달되고, 이에 따라, 상기 상부면(US)에 실질적으로 상기 제1 온도와 동일한 온도를 갖는 제2 영역(A2)이 정의된다.
상기 제1 돌기(71_1)의 상기 제1 및 제2 접점들(71_1, 71_2)과 마찬가지로, 상기 제2 돌기(71_2)의 제3 접점(PT3)에 의해 상기 상부면(US)에 실질적으로 상기 제1 온도와 동일한 제3 영역(A3)이 정의될 수 있다. 또한, 상기 제2 돌기(71_2)의 제4 접점(PT4)에 의해 상기 상부면(US)에 실질적으로 상기 제1 온도와 동일한 제4 영역(A4)이 정의될 수 있고, 상기 제3 영역(A3) 및 상기 제4 영역(A4) 사이에 실질적으로 상기 제2 온도와 동일한 제2 중앙영역(MA2)이 정의될 수 있다.
그 결과, 상기 상부면(US)에는 상기 제1 영역(A1), 상기 제1 중간영역(MA1), 상기 제2 영역(A2), 상기 제3 영역(A3), 상기 제2 중간영역(MA2) 및 상기 제4 영역(A4)이 연속적으로 위치하고, 특히, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3)은 서로 접하게 된다. 이는 곧, 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1, 71_2)의 열전도도 및 상기 공정가스(GS)의 열전도도가 서로 다르더라도, 상기 상부면(US)은 전체 영역에 걸쳐 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도로 유지될 수 있음을 의미한다. 또한, 상기 제2 온도는 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1, 71_2)의 온도에 영향을 받고, 상기 제1 온도는 상기 공정가스(GS)의 온도뿐만 아니라 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1, 71_2)의 온도에 영향을 받으므로, 실질적으로, 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도의 차이는 상기 식각 공정의 품질을 저하시킬 만큼 크지 않다.
한편, 본 발명의 실시예와 달리, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3)이 벌어져 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3) 사이에 갭 영역이 형성될 때, 상기 갭 영역에 대응하는 상기 상부면(US)은 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1, 71_2)의 온도에 영향을 받지 않고, 상기 공정 가스(GS)에만 영향을 받는다. 따라서, 상기 갭 영역에 대응하는 상기 상부면(US)의 제3 온도는 상기 제1 및 제2 온도들보다 크다. 이 경우에, 상기 상부면(US)은 영역별로 서로 다른 상기 제1 내지 제3 온도들을 갖고, 그 결과, 상기 상부면(US)에서 상기 제1 내지 제3 온도들 중 가장 낮은 상기 제2 온도 및 가장 높은 상기 제3 온도차이에 의해 상기 식각 공정의 품질이 저하될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에서는, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3)이 접하여 상기 갭 영역이 발생되지 않으므로, 상기 상부면(US)에서 급격한 온도 차이에 의해 상기 식각 공정의 품질이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 상부면(US)에서 급격하게 온도 차이가 발생되는 것이 방지되기 위해서는 상기 제2 및 제3 영역들(A2, A3)의 위치를 정의하는 상기 제1 및 제2 돌기들(71_1 및 71_2) 간의 간격(D)이 중요한 팩터로 작용할 수 있고, 그 이유는, 상기 간격(D)이 어떤 값보다 큰 경우에 상기 갭 영역이 발생될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 상기 갭 영역이 발생되지 않도록 상기 간격(D)은 아래의 관계식으로 설정될 수 있다.
관계식
0.01mm < D < 2×T (T는 기판의 두께)
상기 관계식에 따르면, 예를 들어 상기 기판(SB)의 상기 두께(T)가 0.9mm인 경우에, 상기 간격(D)는 0.01mm 보다 크고, 1.8mm 보다 작을 수 있다. 상기 간격(D)이 상술한 관계식에 따라 정의되는 경우에, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A2)은 접하거나 서로 중첩되므로 상기 상부면(US)에서 상기 갭 영역이 발생되지 않는다.
또한, 도 1을 다시 참조하면, 이 실시예에 있어서, 상기 제1 유전체층(L1)이 상기 척(CK)과 접촉되는 면적에서 상기 다수의 돌기들(71)이 상기 기판(SB)과 접촉되는 면적의 비는 약 0.1% 내지 약 80%일 수 있고, 보다 상세하게는, 약 0.1% 내지 약 50%일 수 있다. 상기 면적의 비가 0.1% 미만인 경우에, 상기 다수의 돌기들(71)의 크기가 전체적으로 작아져 상기 간격(D)이 지나치게 감소되므로, 상기 다수의 돌기들(71)에 의해 상기 기판(SB)이 지지되는 효과가 감소될 수 있다. 또한, 상기 면적이 비가 80%를 초과하는 경우에, 상기 다수의 돌기들(71)의 크기가 전체적으로 커져 상기 간격(D)이 증가하고, 상기 다수의 돌기들(71)이 상기 기판(SB)과 접촉되는 면적이 지나치게 증가하므로, 상기 식각 공정에서 생성되는 파티클과 같은 부산물이 상기 다수의 돌기들(71) 위에 적층되어 상기 기판(SB)의 평평도를 저하시키는 문제점이 발생될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 유전체층 및 다수의 돌기들을 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 유전체층(L1) 위에 다수의 돌기들(71)이 서로 이격되어 배치된다. 이 실시예에서, 상기 다수의 돌기들(71) 각각은 평면상에 원형의 형상을 가질 수 있고, 상기 다수의 돌기들은 행 방향(D1) 및 열 방향(D3)으로 정렬된 매트릭스 형상으로 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배열될 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 다수의 돌기들(71) 각각은 평면상에서 타원형의 형상을 가질 수도 있다.
도 4a 내지 도 4d들은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다수의 돌기들을 나타내는 평면도들이다.
도 4a를 참조하면, 제1 유전체층(L1) 위에 다수의 돌기들(71)이 서로 이격되어 배치되고, 상기 다수의 돌기들(71) 각각은 평면상에서 원형의 형상을 갖는다. 이 실시예에서, 상기 다수의 돌기들(71)은 행 방향(D1) 및 열 방향(D3)으로 배열되되, 상기 다수의 돌기들(71) 중 어느 하나의 행 및 그 다음 행에 배열된 돌기들은 지그 재그 방식으로 배열될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 유전층(L1) 위에 다수의 돌기들(74)이 서로 이격되어 배치된다. 이 실시예에 있어서, 상기 다수의 돌기들(74) 각각은 평면상에서 육각형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 다수의 돌기들(74)은 행 방향(D1) 및 열 방향(D3)으로 배열되되, 상기 다수의 돌기들(74) 중 어느 하나의 행 및 그 다음 행에 배열된 돌기들은 지그 재그 방식으로 배열될 수 있다.
다른 실시예에서는, 상기 다수의 돌기들(74) 각각은 평면상에서 오각형 및 팔각형과 같은 다른 다각형의 형상을 가질 수도 있고, 상기 다수의 돌기들(74)은 상기 행 방향(D1) 및 상기 열 방향(D3)으로 정렬된 매트릭스 형상으로 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배열될 수 도 있다.
도 4c를 참조하면, 제1 유전층(L1) 위에 다수의 돌기들(75)이 서로 이격되어 배치된다. 이 실시예에 있어서, 상기 다수의 돌기들(75) 각각은 평면상에서 평행 사변형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 다수의 돌기들(75)은 행 방향(D1) 및 열 방향(D3)으로 배열되되, 상기 다수의 돌기들(75) 중 어느 하나의 행 및 그 다음 행에 배열된 돌기들은 지그 재그 방식으로 배열될 수 있다.
다른 실시예에서는, 상기 다수의 돌기들(75) 각각은 평면상에서 직사각형 및 정사각형과 같은 다른 형상의 사각형의 형상을 가질 수도 있고, 상기 다수의 돌기들(75)은 상기 행 방향(D1) 및 상기 열 방향(D3)으로 정렬된 매트릭스 형상으로 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배열될 수 도 있다.
도 4d를 참조하면, 제1 유전층(L1) 위에 다수의 돌기들(76)이 서로 이격되어 배치된다. 이 실시예에 있어서, 상기 다수의 돌기들(76) 각각은 평면상에서 정삼각형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 다수의 돌기들(76)은 행 방향(D1) 및 열 방향(D3)으로 배열되되, 상기 다수의 돌기들(76) 중 어느 하나의 행 및 그 다음 행에 배열된 돌기들은 지그 재그 방식으로 배열될 수 있다.
다른 실시예에서는, 상기 다수의 돌기들(76) 각각은 평면상에서 직삼각형과 같은 다른 형상의 사각형의 형상을 가질 수도 있고, 상기 다수의 돌기들(76)은 상기 행 방향(D1) 및 상기 열 방향(D3)으로 정렬된 매트릭스 형상으로 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배열될 수 도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지유닛 및 냉각 부재를 확대한 도면이다. 도 5를 설명함에 있어서, 앞서 도 1 및 도 2에서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.
도 5를 참조하면, 기판 지지유닛(70_1)은 제1 유전체층(L1) 및 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배치되는 다수의 돌기들을 포함하고, 도 5에서는 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 제1 돌기(72_1) 및 제2 돌기(72_2)가 도시된다.
이 실시예에서, 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2) 각각은 단면상에서 장방형 또는 정방형의 형상을 가질 수 있고, 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2)은 기판(SB)의 하부면(BS)과 접촉된다.
또한, 이 실시예에서, 상기 기판 지지유닛(70_1)은 상기 제1 유전체층(L1) 위에 배치되는 다수의 보조 돌기들(72_0)을 더 포함한다. 상기 다수의 보조 돌기들(72_0)은 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 사이에 배치된다. 예를 들면, 상기 다수의 보조 돌기들(72_0) 중 일부는 상기 제1 돌기(72_1) 및 상기 제2 돌기(72_2) 사이에 배치된다.
또한, 상기 다수의 보조 돌기들(72_0) 각각이 상기 제1 유전체층(L1)으로부터 돌출된 높이는 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2) 각각이 상기 제1 유전체층(L1)으로부터 돌출된 높이보다 작다. 따라서, 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2)과 달리, 상기 다수의 보조 돌기들(72_0)은 상기 기판(SB)과 접촉되지 않는다.
상기 제1 유전체층(L1) 위에, 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2) 외에, 상기 보조 돌기들(72_0)이 더 배치됨에 따라, 상기 보조 돌기들(72_0)에 의해 상기 기판(SB)에서 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2) 사이에 대응하는 부분이 냉각되는 효과가 보다 향상된다. 따라서, 상기 기판(SB)에서 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2) 각각과 대응하는 부분이 냉각되는 효과 및 상기 제1 및 제2 돌기들(72_1, 72_2) 사이에 대응하는 부분이 냉각되는 효과의 차이가 감소될 수 있으므로, 상기 보조 돌기들(72_0)에 의해 상기 기판(SB)이 보다 균일하게 냉각되어 앞서 도 2를 참조하여 설명된 갭 영역이 발생되는 것이 방지될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 제1 유전체층 및 다수의 돌기들을 형성하는 방법을 나타내는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 예비 유전체층(L0) 위에 마스크 패턴(MP)을 형성한다. 그 이후에, 샌드 블라스트 방법을 이용하여 상기 마스크 패턴(MP)에 의해 가려지지 않는 상기 예비 유전체층(L0)을 식각한다. 보다 상세하게는, 상기 샌드 블라스트 방법은 상기 예비 유전체층(L0)을 식각하기 위하여 식각액 또는 식각가스를 이용하지 않는 방법으로, 상기 샌드 블라스트 방법에 따르면, 샌드(SD)가 고압으로 상기 예비 유전체층(L0)에 제공되어 상기 샌드(SD)가 상기 예비 유전체층(L0)에 가하는 물리적인 충격에 의해 상기 예비 유전체층(L0)이 식각된다.
그 이후에, 상기 마스크 패턴(MP)을 제거하면, 제1 유전체층(L1) 및 상기 제1 유전체층(L1) 위에 상기 마스크 패턴(MP)의 위치에 대응하는 다수의 돌기들(71)이 형성된다.
다른 실시예에서는, 상기 샌드 블라스트 방법을 대신하여 일반적인 포토 리소그래피 방법을 이용하여 상기 예비 유전체층(L0)이 상기 제1 유전체층(L1) 및 상기 다수의 돌기들(71)로 패터닝될 수도 있다.
도 7a 내지 도 7c들은 도 4b에 도시된 제1 유전체층 및 다수의 돌기들을 형성하는 다른 방법을 나타내는 도면들이다.
도 7a 내지 도 7c들을 참조하면, 숫돌과 같은 그라인딩 부재(GM)를 준비한다. 상기 그라인딩 부재(GM)는 롤러 형상을 가져 상기 예비 유전체층(10) 위에서 롤링될 수 있다. 또한, 상기 그라인딩 부재(GM)는 다수의 돌출부들(P1)을 포함하고, 상기 다수의 돌출부들(P1)은 서로 이격되어 상기 다수의 돌출부들(P1) 중 서로 인접한 두 개의 돌출부들 사이에 홈(P2)이 형성된다.
그 이후에, 상기 그라인딩 부재(GM)를 상기 예비 유전체층(10) 위에서 롤링하면, 상기 다수의 돌출부들(P1)에 의해 상기 예비 유전체층(10)이 그라인딩 되어 상기 예비 유전체층(L0)에 그루브 패턴들(GV)이 형성된다. 따라서, 평면상에서 상기 다수의 돌출부들(P1)의 위치를 제1 라인들(LN1)의 위치와 일대일 대응시킨 후에, 상기 그라인딩 부재(GM)를 이용하여 상기 예비 유전체층(L0)에 대해 제1 차 그라인딩 작업을 수행한다. 그 이후에, 평면상에서 상기 다수의 돌출부들(P1)의 위치를 제2 라인들(LN2)의 위치들과 일대일 대응시킨 후에, 상기 그라인딩 부재(GM)를 이용하여 상기 예비 유전체층(L0)에 대해 제2 차 그라인딩 작업을 수행한다. 그 이후에, 평면상에서 상기 다수의 돌출부들(P1)의 위치를 제3 라인들(LN3)의 위치들과 일대일 대응시킨 후에, 상기 그라인딩 부재(GM)를 이용하여 상기 예비 유전체층(L0)에 대해 제3 차 그라인딩 작업을 수행한다.
상술한 상기 예비 유전체층(L0)에 대해 상기 제1 내지 제3 차 그라인딩 작업이 완료되면, 상기 제1 라인들(LN1), 상기 제2 라인들(LN2) 및 상기 제3 라인들(LN3)을 따라 각각이 상기 다수의 돌출부들(P1) 각각의 폭과 동일한 폭을 갖는 상기 그루브 패턴들(GV)이 형성되고, 상기 예비 유전체층(L0)에서 그라인딩되지 않은 부분이 남겨져 상기 예비 유전체층(L0)이 상기 제1 유전체층(L1) 및 그 위에 배치된 다수의 돌기들(74)로 패터닝될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
CM: 냉각부재 E1: 제1 전극
L1: 제1 유전체층 L2: 제2 유전체층
70: 기판 지지유닛 71: 다수의 돌기들
GS: 공정 가스 SB: 기판
CK: 척 100: 기판처리장치

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지유닛을 포함하고,
    상기 기판 지지유닛은,
    상기 기판의 하부에 배치되는 제1 유전체층; 및
    유전체 재료를 포함하고, 상기 제1 유전체층 위에 배치되어 상기 기판과 접촉되는 다수의 돌기들을 포함하고,
    상기 다수의 돌기들은 서로 이격되고, 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 간의 간격은 0.01mm 내지 상기 기판의 두께의 2배인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층을 사이에 두고 상기 기판을 고정하는 척을 더 포함하고,
    상기 다수의 돌기들이 상기 기판과 접촉되는 면적은 상기 제1 유전체층이 상기 척과 접촉되는 면적의 0.1% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은,
    상기 공정 챔버의 내부에 배치되고, 상기 척을 사이에 두고 상기 제1 유전체층과 대향하는 제1 전극;
    상기 척 및 상기 제1 전극 사이에 배치되는 제2 유전체층;
    상기 제1 전극을 냉각하는 냉각부재; 및
    상기 공정 챔버의 내부에 배치되어 상기 제1 전극과 함께 상기 반응 공간에 전계를 형성하는 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반응 공간 측으로 공정가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하고,
    상기 공정가스는 상기 전계에 의해 플라즈마로 변환되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유전체 재료의 열전도도는 상기 공정 가스의 열전도도보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기판은 비정질의 유리 기판이고, 상기 기판 및 상기 제1 유전체층 사이에 상기 공정 가스가 채워지고,
    상기 기판의 하부면, 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들, 및 상기 서로 인접한 두 개의 돌기들 사이에 채워지는 상기 공정가스가 서로 접하는 접점들이 정의되고, 상기 접점들로부터 상기 공정 가스의 열이 상기 기판의 상부면에 전달되는 영역들은 서로 접하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 영역들은 서로 벌어지지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 유전체 재료는 산화 알루미늄을 포함하고, 상기 공정가스는 헬륨가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들 각각은 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들 각각은 원형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들은 행 방향 및 열 방향으로 배열되고, 상기 다수의 돌기들 중 어느 하나의 행과 다음 행에 배열된 돌기들은 지그 재그 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들은 행 방향 및 열 방향으로 정렬된 매트릭스 형상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 위에서 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 사이에 배치되는 다수의 보조 돌기들을 더 포함하고,
    상기 다수의 보조 돌기들 각각이 상기 제1 유전체층으로부터 돌출된 높이는 상기 다수의 돌기들 각각이 상기 제1 유전체층으로부터 돌출된 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 기판 처리 장치의 기판을 지지하는 기판 지지유닛에 있어서,
    상기 기판의 하부에 배치되는 제1 유전체층; 및
    유전체 재료를 포함하고, 상기 제1 유전체층 위에 배치되어 상기 기판과 접촉되는 다수의 돌기들을 포함하고,
    상기 다수의 돌기들은 서로 이격되고, 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 간의 간격은 0.01mm 내지 상기 기판의 두께의 2배인 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층을 사이에 두고 상기 기판을 고정하는 척을 더 포함하고,
    상기 다수의 돌기들이 상기 기판과 접촉되는 면적은 상기 제1 유전체층이 상기 척과 접촉되는 면적의 0.1% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
  16. 제 14 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들 각각은 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
  17. 제 14 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들 각각은 원형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
  18. 제 14 항에 있어서, 평면상에서 상기 다수의 돌기들은 행 방향 및 열 방향으로 배열되고, 상기 다수의 돌기들 중 어느 하나의 행과 다음 행에 배열된 돌기들은 지그 재그 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 기판은 비정질의 유리 기판이고, 상기 기판 처리 장치는 공정 가스를 이용하여 상기 기판을 처리하고, 상기 유전체 재료의 열전도도는 상기 공정가스의 열전도도보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 위에서 상기 다수의 돌기들 중 서로 인접한 두 개의 돌기들 사이에 배치되는 다수의 보조 돌기들을 더 포함하고,
    상기 다수의 보조 돌기들 각각이 상기 제1 유전체층으로부터 돌출된 높이는 상기 다수의 돌기들 각각이 상기 제1 유전체층으로부터 돌출된 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 지지 유닛.
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