KR20160145865A - 정전 척 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전 척 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치되어 기판을 지지하는 정전 척; 상기 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 정전 척은, 상기 정전 척의 상부에 위치되는 유전판; 상기 유전판의 둘레에 위치되는 포커스 링; 및 상기 유전판 및 상기 포커스 링을 지지하되, 상기 포커스 링의 하부 온도를 감지하는 센서들을 갖는 몸체를 포함한다.

Description

정전 척 및 기판 처리 장치{ELECTROSTATIC CHUCK AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS}
본 발명은 정전 척 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 기판의 처리에는 플라즈마가 사용될 수 있다.
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. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
기판의 처리가 수행되는 동안 기판은 정전 척에 지지될 수 있다. 정전 척은 정전기 력으로 기판을 흡착하는 유전판과 유전판의 둘레에 위치되는 포커스 링을 포함한다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 정전 척을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 처리된 기판의 불량률이 감소될 수 있는 기판 처리 장치 및 정전 척을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 처리 장치는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치되어 기판을 지지하는 정전 척; 상기 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 정전 척은, 상기 정전 척의 상부에 위치되는 유전판; 상기 유전판의 둘레에 위치되는 포커스 링; 및 상기 유전판 및 상기 포커스 링을 지지하되, 상기 포커스 링의 하부 온도를 감지하는 센서들을 갖는 몸체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서들은 상기 포커스 링의 아래쪽에 위치되도록 상기 몸체의 외측 둘레를 따라 위치될 수 있다.
또한, 상기 센서들은 상기 몸체의 중심을 기준으로 서로 마주 보도록 배열될 수 있다.
또한, 상기 센서들은 상기 몸체의 둘레를 따라 등 간격으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 정전기력으로 기판을 흡착하는 유전 판; 상기 유전판의 둘레에 위치되는 포커스 링; 및 상기 유전판 및 상기 포커스 링을 지지하되, 상기 포커스 링의 하부 온도를 감지하는 센서들을 갖는 몸체를 포함하는 정전 척이 제공될 수 있다.
또한, 상기 센서들은 상기 포커스 링의 아래쪽에 위치되도록 상기 몸체의 외측 둘레를 따라 위치될 수 있다.
또한, 상기 포커스 링은 상기 센서들에서 감지된 온도에 기초하여 교체될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 정전 척이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 처리된 기판의 불량률이 감소될 수 있는 기판 처리 장치 및 정전 척이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 센서들의 위치를 나타낸 몸체의 개략적인 평면도이다.
도 3은 포커스 링의 마모 정도와 포커스 링 하부의 온도와의 관계를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 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 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 가스 공급 유닛(400) 및 플라즈마 소스를 포함한다.
기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 챔버(100)는 내부의 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공된다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압된다.
일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가진다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 라이너(130)는 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 선택적으로, 라이너(130)는 생략될 수 있다.
챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)가 위치한다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전 척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함한다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다.
정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함한다. 정전 척(210)은 기판(W)을 지지한다.
유전판(220)은 정전 척(210)의 상부에 위치한다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치한다.
유전판(220)은 내부에 제1 전극(223), 히터(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함한다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.
제1 전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 제1 전원(223a)은 직류 전원을 포함한다. 제1 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치된다. 제1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON) 되면, 제1 전극(223)에는 직류 전류가 인가된다. 제1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제1 전극(223)의 아래쪽에 위치될 수 있다. 히터(225)는 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 전원(225a)이 인가하는 전류에 의해 저항열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.
포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(W) 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(240)은 기판(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어한다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 처리될 수 있다.
포커스 링(240)은 사용과정에서, 기판(W)과의 접촉 또는 포커스 링(240)에 작용하는 전자기력에 의해 마모될 수 있다. 포커스 링(240)의 마모도가 증가하면, 플라즈마의 밀도 분포를 조절하는 성능이 저하되어 처리된 기판(W)의 불량률이 증가될 수 있다. 따라서, 처리된 기판(W)의 불량 발생 방지를 위해 어느 정도 사용된 포커스 링(240)은 교체 되어야 한다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치한다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차 질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면이 위치될 수 있다. 몸체(230)의 가장자리 영역에는 포커스 링(240)이 위치될 수 있다.
몸체(230)는 내부에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 몸체(230)의 상면으로 제공된다. 제2 공급 유로(223)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 일 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 한다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각한다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가 받는다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극으로서 기능할 수 있다.
도 2는 센서들의 위치를 나타낸 몸체의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 몸체(230)에는 센서(235)들이 제공된다. 센서(235)들은 포커스 링(240) 하부의 온도를 감지한다. 센서(235)들은 포커스 링(240)의 아래쪽에 위치되도록, 몸체(230)의 외측 둘레에 위치된다. 일 예로, 몸체(230)의 둘레에는 수용홈(234)들이 형성되고, 센서(235)는 수용홈에 위치될 수 있다. 그리고, 센서(235)들은 포커스 링(240)의 하부에서 방사되는 복사파를 통해 비접촉식으로 포커스 링(240)의 온도를 감지 가능하게 제공될 수 있다. 또한, 센서(235)들은 포커스 링(240)의 하부와 직접 접촉되어 포커스 링(240)의 온도를 감지할 수 있도록, 몸체(230)의 상면에 위치될 수 도 있다.
센서(235)들은 링 형상으로 배열될 수 있다. 센서(235)들은 2개의 센서(235)가 몸체의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 배열될 수 있다. 또한, 센서(235)들은 몸체(230)의 둘레를 따라 등 간격으로 배열될 수 있다. 일 예로, 센서(235)들은 4개가 90도의 중심각을 가지고 배열될 수 있다.
포커스 링(240)은 기판(W)의 처리 과정에서 가열될 수 있다. 이는 기판(W) 처리 과정 중에 기판(W)과 포커스 링(240) 사이에 작용하는 전자기적 힘 또는 플라즈마와 포커스 링 사이에 작용하는 전자기적 힘에 기인 할 수 있다. 이와 같은 가열은 포커스 링(240)이 기판(240) 또는 플라즈마와 접하는 상부에서 주로 발생되어, 하부로 전달된다.
도 3은 포커스 링의 마모 정도와 포커스 링 하부의 온도와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 포커스 링(240)의 마모 정도가 증가함에 따라 포커스 링 (240)하부의 온도는 증가된다. 이는, 포커스 링(240)의 상부가 마모됨에 따라 열이 전달되는 경로가 짧아 지는데 기인할 수 있다. 또한, 기판(W)과 접하는 부분의 거칠기가 증가하여, 기판(W)과 포커스 링(240) 사이에 작용하는 전자기력의 증가에 기인할 수 있다. 또한, 플라즈마와 접하는 부분의 거칠기가 증가하여, 플라즈마와 포커스 링(240) 사이에 작용하는 전자기력의 증가에 기인할 수 있다.
포커스 링(240)은 센서(235)들에서 감지된 온도를 기초로 교체될 수 있다.
일 예로, 포커스 링(240)은 센서(235)들에서 감지된 온도들 가운데 하나의 온도가 기준 온도에 도달하면 교체될 수 있다. 기준 온도는 센서(235)에서 감지된 온도와 처리된 기판(W)의 불량률의 상관 관계를 고려하여 설정될 수 있다. 즉, 처리된 기판(W)의 불량률은 포커스 링(240)의 마모 정도가 기준 마모도에 도달되면 급격히 증가될 수 있고, 기준 온도는 포커스 링(240)의 마모 정도가 기준 마모도일 때 센서(235)에서 감지되는 온도일 수 있다. 또한, 포커스 링(240)은 센서(235)들에서 감지된 온도들 모두가 설정 온도에 도달하면 교체될 수 도 있다. 또한, 포커스 링(240)은 센서(235)들에서 감지된 온도들의 평균이 설정 온도에 도달하면 교체될 수 도 있다.
다른 실시 예로, 포커스 링(240)은 포커스 링(240)의 두께 불균형 정도를 고려하여 교체될 수 있다. 포커스 링(240)에서 위치에 따라 마모의 정도가 상이할 경우, 이는 포커스 링(240)의 두께 불균형을 야기한다. 이는, 포커스 링(240) 상부의 높이 불균형을 야기하고, 일로 인해 플라즈마의 밀도 분포를 조절하는 성능이 저하된다. 따라서, 포커스 링(240)은 센서(235)들에서 감지된 온도의 표준 편차가 설정 값에 도달하면 교체될 수 있다.
하부 커버(250)는 기판 지지 어셈블리(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(250)는 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(250)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(250)의 외부 반경은 몸체(230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척(210)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다. 하부 커버(250)의 저면은 금속 재질로 제공될 수 있다.
하부 커버(250)는 연결 부재(253)를 갖는다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면과 챔버(100)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(253)는 기판 지지 어셈블리(200)를 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(253)는 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(250)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 제3 전원(235a)과 연결되는 제3 전원라인(235c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(253)의 내부 공간을 통해 하부 커버(250) 내부로 연장된다.
정전 척(210)과 하부 커버(250)의 사이에는 플레이트(270)가 위치한다. 플레이트(270)는 하부 커버(250)의 상면을 덮는다. 플레이트(270)는 몸체(230)에 상응하는 단면적으로 제공된다. 플레이트(270)는 절연체를 포함할 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)와 하부 커버(250)를 전기적으로 절연시킨다.
챔버(100) 내부에서 기판 지지 어셈블리(200)의 상부에는 샤워 헤드(300)가 위치될 수 있다. 샤워 헤드(300)는 기판 지지 어셈블리(200)와 대향 하도록 위치한다.
샤워 헤드(300)는 가스 분산판(310)과 지지부(330)를 포함한다. 가스 분산판(310)은 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 가스 분산판(310)과 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성된다. 가스 분산판(310)은 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 가스 분산판(310)의 저면은 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 그 표면이 양극화 처리될 수 있다. 가스 분산판(310)의 단면은 기판 지지 어셈블리(200)와 동일한 형상과 단면적을 가지도록 제공될 수 있다. 가스 분산판(310)은 복수개의 분사홀(311)을 포함한다. 분사홀(311)은 가스 분산판(310)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다. 가스 분산판(310)은 금속 재질을 포함한다. 가스 분산판(310)은 제4 전원(351)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 전원(351)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 가스 분산판(310)은 전기적으로 접지될 수도 있다. 가스 분산판(310)은 제4 전원(351)과 전기적으로 연결되거나, 접지되어 전극으로서 기능할 수 있다.
지지부(330)는 가스 분산판(310)의 측부를 지지한다. 지지부(330)는 상단은 챔버(100)의 상면과 연결되고, 하단은 가스 분산판(310)의 측부와 연결된다. 지지부(330)는 비금속 재질을 포함할 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 노즐(410), 가스 공급 라인(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함한다. 가스 공급 노즐(410)은 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(420)은 가스 공급 노즐(410)과 가스 저장부(430)를 연결한다. 가스 공급 라인(420)은 가스 저장부(430)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(410)에 공급한다. 가스 공급 라인(420)에는 밸브(421)가 설치된다. 밸브(421)는 가스 공급 라인(420)을 개폐하며, 가스 공급 라인(420)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라즈마 소스는 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 일 예로, 플라즈마 소스는 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma) 소스가 제공될 수 있다. 용량 결합형 플라즈마 소스는 챔버(100)의 내부에 상부 전극 및 하부 전극을 포함할 수 있다. 상부 전극 및 하부 전극은 챔버(100)의 내부에서 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 양 전극 중 어느 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고, 다른 전극은 접지될 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다. 일 예에 의하면, 상부 전극은 샤워 헤드(300)로 제공되고, 하부 전극은 몸체(230)로 제공될 수 있다. 하부 전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상부 전극은 접지될 수 있다. 이와 달리, 상부 전극과 하부 전극에 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이로 인하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생된다. 발생된 전자기장은 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
또한, 플라즈마 소스는 유도 결합형 플라즈마(IPC: inductively coupled plasma)소스로 제공되거나, 리모트 타입 플라즈마 소스로 제공될 수 도 있다.
챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 어셈블리(200)의 사이에 배플(500)이 위치될 수 있다. 배플(500)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(500)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 챔버(100) 내에 제공된 공정 가스는 배플(500)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배플(500)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하도록 한다.
기판 지지 어셈블리(200)에 기판(W)이 놓이면, 제1 전원(223a)으로부터 제1 전극(223)에 직류 전류가 인가된다. 제1 전극(223)에 인가된 직류 전류에 의해 제1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 정전 척(210)에 흡착된다.
기판(W)이 정전 척(210)에 흡착되면, 가스 공급 노즐(410)을 통하여 챔버(100) 내부에 공정 가스가 공급된다. 공정 가스는 샤워 헤드(300)의 분사홀(311)을 통하여 챔버(100)의 내부 영역으로 균일하게 분사된다. 제3 전원(235a)에서 생성된 고주파 전력은 하부 전극으로 제공되는 몸체(230)에 인가된다. 상부 전극으로 제공되는 샤워 헤드의 분사판(310)은 접지된다. 상부 전극과 하부 전극 사이에는 전자기력이 발생한다. 전자기력은 기판 지지 어셈블리(200)와 샤워 헤드(300) 사이의 공정 가스를 플라즈마로 여기시킨다. 플라즈마는 기판(W)으로 제공되어 기판(W)을 처리한다. 플라즈마는 식각 공정을 수행할 수 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.
100: 챔버 102: 배기홀
200: 기판 지지 어셈블리 210: 정전 척
220: 유전판 230: 몸체
240: 포커스 링 400: 가스 공급 유닛

Claims (7)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 위치되어 기판을 지지하는 정전 척;
    상기 챔버의 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 정전 척은,
    상기 정전 척의 상부에 위치되는 유전판;
    상기 유전판의 둘레에 위치되는 포커스 링; 및
    상기 유전판 및 상기 포커스 링을 지지하되, 상기 포커스 링의 하부 온도를 감지하는 센서들을 갖는 몸체를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서들은 상기 포커스 링의 아래쪽에 위치되도록 상기 몸체의 외측 둘레를 따라 위치되는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서들은 상기 몸체의 중심을 기준으로 서로 마주 보도록 배열되는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서들은 상기 몸체의 둘레를 따라 등 간격으로 배열되는 기판 처리 장치.
  5. 정전기력으로 기판을 흡착하는 유전 판;
    상기 유전판의 둘레에 위치되는 포커스 링; 및
    상기 유전판 및 상기 포커스 링을 지지하되, 상기 포커스 링의 하부 온도를 감지하는 센서들을 갖는 몸체를 포함하는 정전 척.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서들은 상기 포커스 링의 아래쪽에 위치되도록 상기 몸체의 외측 둘레를 따라 위치되는 정전 척.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 포커스 링은 상기 센서들에서 감지된 온도에 기초하여 교체되는 정전 척.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11967517B2 (en) 2019-02-12 2024-04-23 Lam Research Corporation Electrostatic chuck with ceramic monolithic body

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