KR20150009322A - 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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김동욱
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버, 상기 처리 공간으로 반송되는 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은 상기 기판이 놓이는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트로부터 아래로 연장되고, 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지축을 포함하되, 상기 지지 플레이트는 중앙에서 기판을 지지하는 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되는 돌출 영역을 포함하되, 상기 돌출 영역은 그 내측면으로부터 외측면까지 연장되는 제1 배출홀이 제공된다.

Description

지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{SUPPORTING UNIT AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.
이러한 플라즈마는 반도체 소자를 제조하기 위하여 포토레지스트(photoresist)를 사용하는 리소그래피(lithography) 공정에서 다양하게 활용된다. 일 예로, 기판상에 라인(line) 또는 스페이스(space) 패턴 등과 같은 각종의 미세 회로 패턴들을 형성하거나 이온 주입(ion implantation) 공정에서 마스크(mask)로 이용된 포토레지스트막을 제거하는 애싱(ashing) 공정에서 활용도가 점점 높아지고 있다.
한국등록특허 제10-1165725호에는 애싱 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 개시된다. 플라즈마 소스 가스는 반응기 내부에 작용하는 유도 자기장에 의해 플라즈마 상태로 방전되고, 방전된 가스는 기판으로 제공되어 포토레지스트막을 제거한다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 공정은 공정 챔버 내에서 이루어진다. 기판은 공정 챔버 외부에서 공정 챔버 내부로 반송된다. 기판은 공정 챔버 내부에서 리프트 핀에 의해 지지된 채, 지지 유닛으로 하강한다. 기판이 지지 유닛으로 하강하면서 기판과 지지 유닛 사이에 존재하던 기체로부터 기판 저면에 압력이 제공된다. 이로 인하여 기판은 지지 유닛 상면의 기설정된 위치에 제공되지 못할 수 있다. 지지 유닛 상의 기판의 위치가 일정하게 제공되지 않으면 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정이 일정하게 제공되지 못하고, 제품의 신뢰도가 떨어질 수 있다.
한국등록특허 제10-1165725호
본 발명은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버, 상기 처리 공간으로 반송되는 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은 상기 기판이 놓이는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트로부터 아래로 연장되고, 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지축을 포함하되, 상기 지지 플레이트는 중앙에서 기판을 지지하는 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되는 돌출 영역을 포함하되, 상기 돌출 영역은 그 내측면으로부터 외측면까지 연장되는 제1 배출홀이 제공된다.
상기 제1 배출홀은 그 길이 방향이 상기 지지 영역의 상면과 수평하게 제공될 수 있다.
상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역을 감싸도록 배열될 수 있다.
상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역보다 높게 제공될 수 있다.
상기 제1 배출홀은 복수개 제공되고, 복수개의 상기 제1 배출홀은 서로 일정한 간격으로 제공될 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 지지 영역보다 높은 위치에 제공되고, 그 내측면은 상부로 갈수록 상기 지지 영역의 중심으로부터 멀어지게 제공될 수 있다.
상기 기판 플레이트는 상기 지지 영역과 상기 돌출 영역 사이에 위치하는 오목 영역을 더 포함하되, 상기 오목 영역은 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되고, 상기 지지 영역보다 낮은 위치에 제공될 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 지지 플레이트의 상면으로부터 저면까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 배출홀을 더 포함할 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 제1 홈을 더 포함하되, 상기 제2 배출홀은 상기 홈의 내부에 위치할 수 있다.
상기 제1 홈은 환형으로 제공되고, 상기 제1 홈은 서로 동심을 가지고 복수개 제공되고, 상기 제2 배출홀은 상기 복수개의 제1 홈에 위치할 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 지지 영역의 중심으로부터 상기 오목 영역까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 홈을 더 포함하되, 상기 제2 배출홀은 상기 복수개의 제2 홈에 위치할 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 기판을 상기 지지 플레이트로부터 승강 또는 하강시키는 리프트 핀이 삽입되는 핀 홀을 더 포함하되, 상기 제2 배출홀은 상기 핀 홀보다 작은 크기로 제공될 수 있다.
상기 지지 플레이트는 내부에 위치하는 냉각 라인을 더 포함하고, 상기 제2 배출홀은 상기 냉각 라인과 겹쳐지지 않는 위치에 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 지지 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지지 유닛은, 반송되는 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서, 상기 기판이 놓이는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트로부터 아래로 연장되고, 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지축을 포함하되, 상기 지지 플레이트는 중앙에서 기판을 지지하는 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되는 돌출 영역을 포함하되, 상기 돌출 영역은 그 내측면으로부터 외측면까지 연장되는 제1 배출홀이 제공된다.
상기 제1 배출홀은 그 길이 방향이 상기 지지 영역의 상면과 수평하게 제공될 수 있다.
상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역을 감싸도록 배열될 수 있다.
상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역보다 높게 제공될 수 있다.
상기 기판 플레이트는 상기 지지 영역과 상기 돌출 영역 사이에 위치하는 오목 영역을 더 포함하되, 상기 오목 영역은 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되고, 상기 지지 영역보다 낮은 위치에 제공될 수 있다.
상기 돌출 영역은 상기 지지 영역보다 높은 위치에 제공되고, 그 내측면은 상부로 갈수록 상기 지지 영역의 중심으로부터 멀어지게 제공될 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 지지 플레이트의 상면으로부터 저면까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 배출홀을 더 포함할 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 제1 홈 및 상기 지지 영역의 중심으로부터 상기 오목 영역까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 홈을 더 포함하되, 상기 제2 배출홀은 상기 복수개의 제1 홈 또는 상기 복수개의 제2 홈에 위치할 수 있다.
상기 제1 홈은 환형으로 제공되고, 상기 제1 홈은 서로 동심을 가지고 복수개 제공될 수 있다.
상기 지지 플레이트는 상기 기판을 상기 지지 플레이트로부터 승강 또는 하강시키는 리프트 핀이 삽입되는 핀 홀을 더 포함하되, 상기 제2 배출홀은 상기 핀 홀보다 작은 크기로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정의 신뢰도를 향상시킬 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 실시예에 따른 기판 처리 설비를 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 지지 유닛의 일 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 지지 유닛을 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 선 X-X'에서 바라보는 지지 유닛의 단면도이다.
도 6은 도 5의 지지 유닛의 일 실시예의 단면 일부분을 확대한 단면도이다.
도 7은 도 2의 지지 유닛의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 일반적인 지지 유닛에서 기판이 지지 유닛에 지지되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 유닛에 기판이 지지되는 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM, 10)과 공정 처리실(20)를 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(EFEM, 10)과 공정 처리실(20)은 일 방향으로 배치된다. 이하, 설비 전방 단부 모듈(EFEM, 10)과 공정 처리실(20)이 배열된 방향을 제1방향(X)이라 정의하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(X)에 수직인 방향을 제2방향(Y)이라 정의한다.
설비 전방 단부 모듈(10)은 공정 처리실(20) 전방에 장착되며, 기판이 수납된 캐리어(16)와 공정 처리실(20) 간에 기판(W)을 이송한다. 설비 전방 단부 모듈(10)은 로드 포트(12)와 프레임(14)을 포함한다.
로드 포트(12)는 프레임(14) 전방에 배치되며, 복수 개 제공된다. 로드 포트(12)들은 서로 이격하여 제2방향(2)을 따라 일렬로 배치된다. 캐리어(16)(예를 들어, 카세트, FOUP 등)는 로드 포트(12)들에 각각 안착된다. 캐이어(16)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납된다.
프레임(14)은 로드 포트(12)와 로드락 챔버(22) 사이에 배치된다. 프레임(14) 내부에는 로드 포트(12)와 로드락 챔버(22)간에 기판(W)을 이송하는 이송로봇(18)이 배치된다. 이송로봇(18)은 제2방향(Y)으로 구비된 이송레일(19)을 따라 이동가능하다.
공정처리실(20)은 로드락 챔버(22), 트랜스퍼 챔버(24), 그리고 복수 개의 기판 처리 장치(30)를 포함한다.
로드락 챔버(22)는 트랜스퍼 챔버(24)와 프레임(14) 사이에 배치되며, 공정에 제공될 기판(W)이 기판 처리 장치(30)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 캐리어(16)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다. 로드락 챔버(22)는 하나 또는 복수 개 제공될 수 있다. 실시예에 의하면, 로드락 챔버(22)는 두 개 제공된다. 하나의 로드락 챔버(22)에는 공정 처리를 위해 기판 처리 장치(30)로 제공되는 기판(W)이 수납되고, 다른 하나의 로드락 챔버(22)에는 기판 처리 장치(30)에서 공정이 완료된 기판(W)이 수납될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(24)는 제1방향(X)을 따라 로드락 챔버(22)의 후방에 배치되며, 상부에서 바라볼 때 다각형의 몸체(25)를 갖는다. 몸체(25)의 외측에는 로드락 챔버(22)들과 복수 개의 기판 처리 장치(30)들이 몸체(25)의 둘레를 따라 배치된다. 실시예에 의하면, 트랜스퍼 챔버(24)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 설비 전방 단부 모듈(10)과 인접한 두 측벽에는 로드락 챔버(22)가 각각 배치되고, 나머지 측벽에는 기판 처리 장치(30)들이 배치된다. 몸체(25)의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성된다. 통로는 트랜스퍼 챔버(24)와 로드락 챔버(22) 간에, 또는 트랜스퍼 챔버(24)와 기판 처리 장치(30) 간에 기판(W)이 출입하는 공간을 제공한다. 각 통로에는 통로를 개폐하는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(24)는 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(24)의 내부에는 반송로봇(26)이 배치된다. 반송로봇(26)은 로드락 챔버(22)에서 대기하는 미처리 기판(W)을 기판 처리 장치(30)로 이송하거나, 기판 처리 장치(30)에서 공정처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(22)로 이송한다. 반송 로봇(26)은 기판 처리 장치(30)들에 순차적으로 기판(W)을 제공할 수 있다.
기판 처리 장치(30)는 플라스마 상태의 가스를 기판으로 공급하여 공정 처리를 수행한다. 플라스마 가스는 반도체 제작 공정에서 다양하게 사용될 수 있다. 이하에서는 기판 처리 장치(30)가 기판상에 도포된 포토레지스트 막을 제거하는 애싱(Ashing) 공정을 수행하는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 않으며 에칭(etching) 공정과 증착(deposition) 공정 등 플라스마 가스를 이용한 다양한 공정에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(30)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 박막을 식각한다. 박막은 폴리 실리콘막, 실리콘 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 또한, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
기판 처리 장치(30)는 공정 챔버(process chamber, 100), 지지 유닛(support unit, 200), 가스 공급 유닛(300)(gas supply unit), 플라즈마 소스(400, plasma source), 그리고 배플(500, baffle)을 가진다.
공정 챔버(100)는 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140)을 가진다. 처리실(120)은 플라즈마에 의해 기판(W)이 처리되는 공간(121)을 제공한다. 플라즈마 발생실(140)은 공정 가스로부터 플라즈마가 발생되는 공간(149)을 제공한다.
처리실(120)은 내부에 상부가 개방된 공간(121)을 가진다. 처리실(120)은 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 처리실(120)의 측벽에는 개구(도시되지 않음)가 형성된다. 기판(W)은 개구를 통하여 처리실(120) 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 처리실(120)의 바닥면에는 배기 홀(122)이 형성된다. 배기 홀(122)에는 배기 라인(126)이 연결된다. 배기 라인(126)에는 펌프(128)가 설치된다. 펌프(128)는 처리실(120) 내 압력을 공정 압력으로 조절한다. 처리실(120) 내 잔류 가스 및 반응 부산물은 배기 라인(126)을 통해 처리실(120) 외부로 배출된다. 처리실(120)의 외측에 월 히터(129)가 제공될 수 있다. 월 히터(129)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 월 히터(129)는 공정 챔버(100)의 외벽 내부에 제공될 수 있다.
플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 외부에 위치한다. 일 예에 의하면, 플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 상부에 위치되며 처리실(120)에 결합된다. 플라즈마 발생실(140)은 가스 포트(142), 방전실(144), 그리고 확산실(146)을 가진다. 가스 포트(142), 방전실(144), 그리고 확산실(146)은 위에서부터 아래를 향하는 방향으로 순차적으로 제공된다. 가스 포트(142)는 외부로부터 가스를 공급받는다. 방전실(144)은 중공의 원통 형상을 가진다. 상부에서 바라볼 때 방전실(144) 내 공간(149)은 처리실(120) 내 공간(121)보다 좁게 제공된다. 방전실(144) 내에서 가스로부터 플라즈마가 발생된다. 확산실(146)은 방전실(144)에서 발생된 플라즈마를 처리실(120)로 공급한다. 확산실(146) 내 공간은 아래로 갈수록 점진적으로 넓어지는 부분을 가진다. 확산실(146)의 하단은 처리실(120)의 상단과 결합되며, 이들 사이에는 외부와의 밀폐를 위해 실링 부재(도시되지 않음)가 제공된다.
공정 챔버(100)는 도전성 재질로 제공된다. 공정 챔버(100)는 접지라인(123)을 통해 접지될 수 있다.
도 3은 도 2의 지지 유닛의 일 실시예를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 지지 유닛을 보여주는 평면도이고, 도 5는 도 4의 선 X-X' 에서 바라보는 지지 유닛의 단면도이고, 도 6은 도 5의 지지 유닛의 일 실시예의 단면 일부분을 확대한 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 지지 플레이트(220)와 지지축(240)을 가진다. 지지 플레이트(220)는 공간(121) 내에 위치되며 원판 형상으로 제공된다. 지지 플레이트(220)은 지지축(240)에 의해 지지된다. 기판(W)은 지지 플레이트(220)의 상면에 놓인다. 지지 플레이트(220)의 내부에는 전극(미도시)이 제공되고, 기판(W)은 정전기력에 의해 기판(W)에 지지 될 수 있다. 지지 플레이트(220)의 내부에는 가열 부재(222)가 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(222)는 열선으로 제공될 수 있다. 또한, 지지 플레이트(220)의 내부에는 냉각 부재(224)가 제공될 수 있다. 냉각 부재(224)는 냉각수가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 가열 부재(222)는 기판(W)을 기 설정된 온도로 가열하고, 냉각 부재(224)는 기판(W)을 강제 냉각시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지지 플레이트(2000)는 지지 영역(2100), 오목 영역(2300), 그리고 돌출 영역(2500)을 가진다.
지지 영역(2100)은 지지 플레이트(2000)의 상면 중앙 영역으로 정의된다. 지지 영역(2100)은 상부에서 바라볼 때 지지 플레이트(2000)의 중심으로부터 일정한 반경을 가지는 원 모양의 영역으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 지지 영역(2100)의 직경은 기판(W)의 직경과 동일하게 제공될 수 있다. 이와 달리, 지지 영역(2100)의 직경은 기판(W)의 직경보다 크게 제공될 수도 있다.
일 예에 의하면, 지지 영역(2100)은 제 1 홈(2110), 제 2 홈(2130), 제 2 배출홀(2150), 그리고 핀 홀(2170)을 포함할 수 있다.
제 1 홈(2110)은 지지 영역(2100)의 상면에 위치한다. 제 1 홈(2110)은 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 제 1 홈(2110)은 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 제 1 홈(2110)들은 서로 동심을 가지고 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다.
제 2 홈(2130)은 지지 영역(2100)의 상면에 위치한다. 제 2 홈(2130)은 상부에서 바라볼 때 지지 영역(2100)의 중심으로부터 방사형으로 연장되도록 제공된다. 일 예에 의하면, 제 2 홈(2130)은 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 제 2 홈(2130)들은 지지 영역(2100)의 중심으로부터 오목 영역(2300)까지 연장될 수 있다. 복수개의 제 2 홈(2130)들은 서로 일정한 간격으로 위치할 수 있다.
제 2 배출홀(2150)은 지지 영역(2100)의 상면에 위치한다. 일 예에 의하면, 제 2 배출홀(2150)은 제 1 홈(2110) 또는 제 2 홈(2130)에 위치할 수 있다. 제 2 배출홀(2150)은 지지 플레이트(2000)의 상면으로부터 저면까지 연장될 수 있다. 이와 달리, 제 2 배출홀(2150)은 지지 플레이트(2000)의 상면으로부터 측면으로 연장될 수도 있다. 제 2 배출홀(2150)은 지지 플레이트(2000)의 내부에 위치하는 냉각 라인()과 겹쳐지지 않는 위치에 제공된다. 일 예에 의하면, 제 2 배출홀(2150)은 핀 홀(2170)보다 작은 크기로 제공될 수 있다.
핀 홀(2170)은 지지 영역(2100)의 상면에 위치한다. 핀 홀(2170)은 플레이트(2000)의 상면으로부터 리프트 핀(2190)이 위치하는 위치까지 연장될 수 있다. 핀 홀(2170)은 리프트 핀(2190)이 상승하고 하강하는 공간을 제공한다. 리프트 핀(2190)은 핀 홀(2170)내부에서 상승 및 하강한다. 리프트 핀(2190)은 반송되는 기판(W)을 지지하고, 지지 플레이트(2000)로 기판(W)을 승강 또는 하강시킨다. 핀 홀(2170)은 복수개 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 3개의 핀 홀(2170)들이 지지 플레이트(2000)의 중심으로부터 일정한 거리에 위치하고, 핀 홀(2170)들 상호간에도 일정한 거리를 유지하도록 위치할 수 있다. 이와 달리, 핀 홀(2170)은 3개 이상이 제공될 수도 있다.
오목 영역(2300)은 지지 영역(2100)을 둘러싸는 링 형상으로 제공된다. 오목 영역(2300)은 그 상면이 지지 영역(2100)의 상면보다 낮은 위치에 제공될 수 있다.
돌출 영역(2500)은 오목 영역(2300)을 둘러싸는 링 형상으로 제공된다. 돌출 영역(2500)은 그 상면이 지지 영역(2100)의 상면보다 높은 위치에 제공된다. 일 예에 의하면, 돌출 영역(2500)은 그 내측면이 상부로 갈수록 지지 영역(2100)의 중심으로부터 멀어지게 제공될 수 있다. 또한, 돌출 영역(2500)은 상부로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 제공될 수 있다. 이와 달리, 돌출 영역(2500)은 그 내측면과 외측면이 평행하게 제공될 수도 있다.
돌출 영역(2500)은 제1 배출홀(2550)을 가진다. 제1 배출홀(2550)은 돌출 영역(2500)의 내측면으로부터 외측면까지 연장되도록 제공된다. 제1 배출홀(2550)은 그 길이 방향이 지지 영역(2100)의 상면과 수평하게 제공될 수 있다. 제1 배출홀(2550)은 지지 영역(2100)보다 높게 제공될 수 있다. 제1 배출홀(2550)은 슬릿 형상으로 제공될 수 있다. 제1 배출홀(2550)은 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 제1 배출홀(2550)들은 서로 일정한 간격으로 지지 영역(2100)을 감싸도록 배열될 수 있다.
도 7은 도 2의 지지 유닛의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제1 배출홀(2590)은 돌출 영역(2500)의 내측면에서 외측면까지 연장되도록 제공되고, 내측면과 외측면에서의 제1 배출홀(2590)의 높이가 상이하게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 배출홀(2590)은 돌출 영역(2500)의 내측면에서 외측면으로 갈수록 상향 경사지도록 제공될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 가스 공급 유닛(300)은 제 1 가스 공급 부재(320)와 제 2 가스 공급 부재(340)를 가진다.
제 1 가스 공급 부재(320)는 제 1 가스 공급라인(322) 및 제 1 가스 저장부(324)를 가진다. 제 1 가스 공급라인(322)은 가스 포트(142)에 결합된다. 가스 포트(142)를 통해 공급된 제 1 가스는 방전실(144)로 유입되고, 방전실(144)에서 플라즈마로 여기된다. 제 1 가스는 이불화메탄(CH2F2, Difluoromethane), 질소(N2), 그리고 산소(O2)를 포함할 수 있다. 선택적으로 제 1 가스는 사불화탄소(CF4, Tetrafluoromethane) 등 다른 종류의 가스를 더 포함할 수 있다.
제 2 가스 공급 부재(340)는 제 2 가스 공급라인(342) 및 제 2 가스 저장부(344)를 가진다. 제 2 가스는 제 1 가스로부터 발생된 플라즈마가 처리실(120)로 흐르는 경로 상에 공급된다. 일 예에 의하면, 제 2 가스 공급라인(342)은 후술하는 안테나(420)보다 아래 영역에서 방전실(144)에 결합된다. 제 2 소스 가스는 삼불화질소(NF3, Nitrogen trifluoride)를 포함할 수 있다.
상술한 구조로 인해 제 1 가스는 전력에 의해 직접 플라즈마로 여기되고, 제 2 가스는 제 1 가스와의 반응에 의해 플라즈마로 여기된다.
상술한 예에서 제 1 가스와 제 2 가스의 종류는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 제 2 가스 공급 부재(340)의 제공 없이 제 1 가스 공급 부재(320)만 제공될 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 방전실(144)에서 제 1 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 일 예에 의하면, 플라즈마 소스(400)는 유도 결합형 플라즈마 소스(400)일 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나(420)와 전원(440)을 가진다. 안테나(420)는 방전실(144)의 외부에 제공되며 방전실(144)을 복수 회 감싸도록 제공된다. 안테나(420)의 일단은 전원(440)에 연결되고, 타단은 접지된다. 전원(440)은 안테나(420)에 전력을 인가한다. 일 예에 의하면, 전원(440)은 안테나(420)에 고주파 전력을 인가할 수 있다.
배플(500)은 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140) 사이에 위치된다. 배플(500)은 플라즈마가 기판(W)에 공급될 때 처리실(120) 내 전체 영역에서 플라즈마의 밀도와 흐름을 균일하게 유지한다. 배플(500)은 접지된다. 일 예에 의하면, 배플(500)은 공정 챔버(100)에 접촉되도록 제공되어, 공정 챔버(100)를 통해 접지될 수 있다. 선택적으로 배플(500)은 별도의 접지 라인에 직접 연결될 수 있다. 따라서 배플(500)에 의해 라디칼은 처리실(120)로 공급되고, 이온과 전자는 처리실(120) 내로 유입이 방해된다. 배플(500)은 공정 챔버(100)에 고정된다. 일 예에 의하면, 배플(500)은 플라즈마 발생실(140)의 하단에 결합될 수 있다.
이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판이 공정 챔버 외부로부터 반송되어, 공정 챔버 내부의 지지 유닛의 상면에 제공되는 과정을 설명하도록 한다.
도 8 내지 도 10은 일반적인 지지 유닛에서 기판이 지지 유닛에 지지되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 기판(W)은 공정 챔버 내부로 반송되고, 지지 플레이트(5100)로부터 상승된 리프트 핀(5200)에 의해 지지된다. 기판(W)은 리프트 핀(5200)에 의해 지지되어 지지 플레이트(5100)로 하강한다. 기판(W)이 하강할 때, 기판(W)과 지지 플레이트(5100) 사이에 위치하던 기체 중 일부는 기판(W)과 지지 플레이트(5100) 사이 공간으로부터 벗어난다. 그러나, 기체 중 다른 일부는 기판(W)과 지지 플레이트(5100) 사이 공간으로부터 벗어나지 못한다. 따라서, 기체 중 다른 일부는 기판(W)과 함께 하강하다 지지 플레이트(5100)에 막혀 다시 기판(W) 방향으로 상승하게 된다. 상승되는 기체는 기판(W)의 저면에 압력을 제공할 수 있다. 이러한 압력은 리프트 핀(5200)에 지지된 기판(W)의 위치를 이동시킬 수 있다. 이로 인하여, 기판(W)은 지지 플레이트(5100) 상부의 기설정된 위치에 제공되지 못할 수 있다. 기판(W)이 지지 플레이트(5100) 상부의 일정한 위치에 제공되지 못하면, 플라즈마로 인한 기판 처리 공정마다 일정한 기판 처리가 수행되지 못할 수 있다. 이로 인하여 제품의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 또한, 기판()의 위치를 수정하기 위하여 공정을 중지하는 경우 기판 처리 공정의 효율성이 저하될 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 유닛에 기판이 지지되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 기판(W)은 공정 챔버(100) 내부로 반송되고, 지지 플레이트(2000)로부터 상승된 리프트 핀(2190)에 의해 지지된다. 기판(W)은 리프트 핀(2190)에 의해 지지되어 지지 플레이트(2000)로 하강한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지지 유닛은 지지 플레이트(2000)에 제 1 홈(2110), 제 2 홈(2130), 제 1 배출홀(2550), 그리고 제 2 배출홀(2150)을 포함한다. 제 1 홈(2110), 제 2 홈(2130), 제 1 배출홀(2550), 그리고 제 2 배출홀(2150)은 기판(W)과 함께 하강하는 기체가 기판(W)과 지지 플레이트(2000) 사이에서 외부로 이동되는 통로를 제공한다. 기판(W)과 함께 하강하는 기체는 제 1 홈(2110), 제 2 홈(2130), 제 1 배출홀(2550), 그리고 제 2 배출홀(2150)을 통해 기판(W)과 지지 플레이트(2000) 사이에서 외부로 이동된다. 이로 인하여 리프트 핀(2190)에 지지되어 지지 플레이트(2000)로 하강하는 기판(W)이 기체의 영향으로 지지 플레이트(2000)에 안착되는 위치가 일정하게 제공될 수 있다. 따라서 플라즈마로 인한 기판 처리 공정이 기판(W)마다 일정하게 수행될 수 있다. 또한, 기판 처리 공정이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있으므로, 기판 처리 공정의 효율성을 향상시킬 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 기판 처리 설비 10 : 설비 전방 단부 모듈
20 : 공정 처리실 30 : 기판 처리 장치
100 : 공정 챔버 200 : 지지 유닛
2000 : 지지 플레이트 2100 : 지지 영역
2300 : 오목 영역 2500 : 돌출 영역
2000 : 제 1 홈 2100 : 제 2 홈
2000 : 제 1 배출홀 2100 : 제 2 배출홀
300 : 가스 공급 유닛 400 : 플라즈마 소스
500 : 배플

Claims (23)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
    상기 처리 공간으로 반송되는 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;를 포함하되,
    상기 지지 유닛은
    상기 기판이 놓이는 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트로부터 아래로 연장되고, 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지축;을 포함하되,
    상기 지지 플레이트는
    중앙에서 기판을 지지하는 지지 영역; 및
    상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되는 돌출 영역;을 포함하되,
    상기 돌출 영역은 그 내측면으로부터 외측면까지 연장되는 제1 배출홀이 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 그 길이 방향이 상기 지지 영역의 상면과 수평하게 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역을 감싸도록 배열되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역보다 높게 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 복수개 제공되고, 복수개의 상기 제1 배출홀은 서로 일정한 간격으로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출 영역은 상기 지지 영역보다 높은 위치에 제공되고, 그 내측면은 상부로 갈수록 상기 지지 영역의 중심으로부터 멀어지게 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 플레이트는 상기 지지 영역과 상기 돌출 영역 사이에 위치하는 오목 영역을 더 포함하되,
    상기 오목 영역은 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되고, 상기 지지 영역보다 낮은 위치에 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상기 지지 플레이트의 상면으로부터 저면까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 배출홀;을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 제1 홈;을 더 포함하되,
    상기 제2 배출홀은 상기 홈의 내부에 위치하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 홈은 환형으로 제공되고,
    상기 제1 홈은 서로 동심을 가지고 복수개 제공되고,
    상기 제2 배출홀은 상기 복수개의 제1 홈에 위치하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상기 지지 영역의 중심으로부터 상기 오목 영역까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 홈;을 더 포함하되,
    상기 제2 배출홀은 상기 복수개의 제2 홈에 위치하는 기판 처리 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상기 기판을 상기 지지 플레이트로부터 승강 또는 하강시키는 리프트 핀이 삽입되는 핀 홀;을 더 포함하되,
    상기 제2 배출홀은 상기 핀 홀보다 작은 크기로 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 내부에 위치하는 냉각 라인;을 더 포함하고,
    상기 제2 배출홀은 상기 냉각 라인과 겹쳐지지 않는 위치에 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 반송되는 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    상기 기판이 놓이는 지지 플레이트; 및
    상기 지지 플레이트로부터 아래로 연장되고, 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지축;을 포함하되,
    상기 지지 플레이트는
    중앙에서 기판을 지지하는 지지 영역; 및
    상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되는 돌출 영역;을 포함하되,
    상기 돌출 영역은 그 내측면으로부터 외측면까지 연장되는 제1 배출홀이 제공되는 지지 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 그 길이 방향이 상기 지지 영역의 상면과 수평하게 제공되는 지지 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역을 감싸도록 배열되는 지지 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 배출홀은 상기 지지 영역보다 높게 제공되는 지지 유닛.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판 플레이트는 상기 지지 영역과 상기 돌출 영역 사이에 위치하는 오목 영역을 더 포함하되,
    상기 오목 영역은 상기 지지 영역을 둘러싸는 링 형상으로 제공되고, 상기 지지 영역보다 낮은 위치에 제공되는 지지 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 돌출 영역은 상기 지지 영역보다 높은 위치에 제공되고, 그 내측면은 상부로 갈수록 상기 지지 영역의 중심으로부터 멀어지게 제공되는 지지 유닛.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상기 지지 플레이트의 상면으로부터 저면까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 배출홀;을 더 포함하는 지지 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 제1 홈; 및
    상기 지지 영역의 중심으로부터 상기 오목 영역까지 연장되는 하나 또는 복수개의 제2 홈;을 더 포함하되,
    상기 제2 배출홀은 상기 복수개의 제1 홈 또는 상기 복수개의 제2 홈에 위치하는 지지 유닛.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 홈은 환형으로 제공되고,
    상기 제1 홈은 서로 동심을 가지고 복수개 제공되는 지지 유닛.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는
    상기 기판을 상기 지지 플레이트로부터 승강 또는 하강시키는 리프트 핀이 삽입되는 핀 홀;을 더 포함하되,
    상기 제2 배출홀은 상기 핀 홀보다 작은 크기로 제공되는 지지 유닛.
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KR20180035263A (ko) * 2016-09-28 2018-04-06 삼성전자주식회사 링 어셈블리 및 이를 포함하는 척 어셈블리

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