KR20170025459A

KR20170025459A - 필터, 그를 포함하는 정전척 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20170025459A
Application number: KR1020150121921A
Authority: KR
Inventors: 멜리키안; 미쉬라 아누라그
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2017-03-08
Also published as: KR102201880B1

Abstract

본 발명은 필터, 그를 포함하는 정전척 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 필터는, 고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부; 상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및 상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;를 포함할 수 있다.

Description

필터, 그를 포함하는 정전척 및 기판 처리 장치{FILTER, ELECTROSTATIC CHUCK AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 필터, 그를 포함하는 정전척 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

기판 처리 장치에서 챔버 내 기판 지지대 위에 놓인 기판을 고정시키기 위해 정전척이 사용된다. 기판 지지대에 기판이 놓이면, 기판 지지대에 구비된 정전척에 직류 전류가 공급되어 정전기를 발생시키고, 정전척은 이 정전기로 기판 지지대에 기판을 부착시킨다.

정전척은 공정 중 기판의 온도를 조절하기 위해 히터를 더 포함한다. 히터는 교류 전류를 공급받아 열을 발생시켜 기판을 일정 온도로 유지시킨다. 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정은 기판의 온도가 기판 위 플라즈마 형성에 큰 영향을 미치므로, 기판을 적절한 온도로 유지시키기 위한 정전척의 히터 제어는 공정의 생산성에 있어서 중요한 역할을 담당한다.

그러나, 종래의 정전척은 플라즈마 또는 그를 제어하기 위해 기판 지지대에 인가되는 RF 바이어스 신호에 기인하여 히터에 교류 전류를 공급하는 교류 전원에 노이즈 신호가 유입되는 문제가 있었다. 이러한 노이즈 신호는 히터의 정밀한 제어를 방해하여 기판 처리 공정에 있어서 장치의 플라즈마 제어 능력을 저하시켜 공정의 생산성을 떨어뜨린다.

본 발명의 실시예는 정전척의 히터 회로와 같은 전기 회로에서 부하 측으로부터 전원 측으로 유입되는 노이즈 신호를 차단하는 필터, 그를 포함하는 정전척 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예는 차단 주파수가 낮아 저주파의 노이즈 신호도 효과적으로 차단시킬 수 있는 필터, 그를 포함하는 정전척 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 필터는, 고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부; 상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및 상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;를 포함할 수 있다.

상기 코어는 강자성체로 만들어질 수 있다.

상기 코어는 페라이트로 만들어질 수 있다.

상기 유도성 리액턴스부는: 상기 코어에 감겨 전원측 단자가 전원의 일 단자에 연결되고 부하측 단자가 부하의 일 단자에 연결되는 제 1 권선; 및 상기 코어에 감겨 전원측 단자가 상기 전원의 타 단자에 연결되고 부하측 단자가 상기 부하의 타 단자에 연결되는 제 2 권선;을 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 코어에 바이파일러(bifilar) 방식으로 감길 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 권선은 서로 평행하게 배열되어 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감길 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 권선은 서로 꼬여 결합된 채 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감길 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 권선 각각은 다수의 소선들이 꼬여서 만들어진 연선일 수 있다.

상기 제 1 용량성 리액턴스부는: 상기 제 1 권선에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 및 상기 제 2 권선에 병렬로 연결된 제 2 커패시터;를 포함할 수 있다.

상기 제 2 용량성 리액턴스부는: 상기 제 1 커패시터의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 3 커패시터; 및 상기 제 2 커패시터의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 4 커패시터;를 포함할 수 있다.

상기 제 3 및 제 4 커패시터는 각각 상기 제 1 및 제 2 커패시터의 전원측 단자와 접지 사이에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정전척은, 교류 신호를 제공하는 교류 전원; 상기 교류 신호를 공급받아 발열하는 히터; 및 상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 연결되어, 상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 흐르는 상기 교류 신호를 통과시키고, 상기 히터로부터 상기 교류 전원으로 흐르는 노이즈 신호를 차단시키는 필터를 포함하며, 상기 필터는: 고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부; 상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및 상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;를 포함할 수 있다.

상기 노이즈 신호는 상기 교류 신호보다 주파수가 높으며, 상기 필터는 저역 통과 필터일 수 있다.

상기 코어는 강자성체로 만들어질 수 있다.

상기 코어는 페라이트로 만들어질 수 있다.

상기 유도성 리액턴스부는: 상기 코어에 감겨 전원측 단자가 상기 교류 전원의 일 단자에 연결되고 부하측 단자가 상기 히터의 일 단자에 연결되는 제 1 권선; 및 상기 코어에 감겨 전원측 단자가 상기 교류 전원의 타 단자에 연결되고 부하측 단자가 상기 히터의 타 단자에 연결되는 제 2 권선;을 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감길 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버 내에서 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리; 상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 챔버 내의 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하며, 상기 기판 지지 어셈블리는: 교류 신호를 제공하는 교류 전원; 상기 교류 신호를 공급받아 발열하는 히터; 및 상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 연결되어, 상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 흐르는 상기 교류 신호를 통과시키고, 상기 히터로부터 상기 교류 전원으로 흐르는 노이즈 신호를 차단하는 필터;를 포함하는 정전척을 포함하며, 상기 필터는: 고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부; 상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및 상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기 회로에서 부하 측으로부터 전원 측으로 유입되는 노이즈 신호를 효과적으로 차단시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 필터를 정전척의 히터 회로에 적용하는 경우, 히터 측으로부터 전원 측으로 유입되는 저주파의 노이즈 신호도 대부분 차단시킬 수 있어 보다 안정적이고 정밀하게 히터를 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 히터 회로를 나타내는 예시적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 코어 및 그에 감긴 유도성 리액턴스부를 나타내는 예시적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 코어 및 그에 감긴 유도성 리액턴스부를 나타내는 예시적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 권선의 구조를 보여주는 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선의 구조를 보여주는 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권선의 구조를 보여주는 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)를 나타내는 예시적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 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. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 샤워 헤드(300), 가스 공급 유닛(400), 배플 유닛(500) 및 플라즈마 발생 유닛을 포함할 수 있다.

챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결될 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.

일 예에 의하면, 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 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 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.

챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)가 위치할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 어셈블리(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 기판 지지 어셈블리(200)에 대하여 설명한다.

기판 지지 어셈블리(200)는 정전 척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다.

정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 정전 척(210)은 기판(W)을 지지할 수 있다.

유전판(220)은 정전 척(210)의 상단에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에, 기판(W)의 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.

유전판(220)은 내부에 제 1 전극(223), 히터(225) 그리고 제 1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.

제 1 전극(223)은 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제 1 전극(223)과 제 1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 제 1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 제 1 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 제 1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제 1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.

히터(225)는 제 1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.

유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제 1 순환 유로(231), 제 2 순환 유로(232) 그리고 제 2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.

제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.

제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제 2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.

제 2 공급 유로(233)는 제 1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제 2 공급 유로(243)는 제 1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제 1 순환 유로(231)와 제 1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.

제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결될 수 있다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장될 수 있다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제 1 순환 유로(231)에 공급되며, 제 2 공급 유로(233)와 제 1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.

제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제 2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제 2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.

몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원을 포함할 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극으로서 기능할 수 있다.

포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 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 지지할 수 있다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(240)은 기판(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.

하부 커버(250)는 기판 지지 어셈블리(200)의 하단부에 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 상면이 개방된 공간(255)이 내부에 형성될 수 있다. 하부 커버(250)의 외부 반경은 몸체(230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척(210)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다. 리프트 핀 모듈(미도시)은 하부 커버(250)로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 하부 커버(250)의 저면은 금속 재질로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)은 공기가 제공될 수 있다. 공기는 절연체보다 유전율이 낮으므로 기판 지지 어셈블리(200) 내부의 전자기장을 감소시키는 역할을 할 수 있다.

하부 커버(250)는 연결 부재(253)를 가질 수 있다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면과 챔버(100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(253)는 기판 지지 어셈블리(200)를 챔버(100) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(253)는 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제 1 전원(223a)과 연결되는 제 1 전원라인(223c), 제 2 전원(225a)과 연결되는 제 2 전원라인(225c), 제 3 전원(235a)과 연결되는 제 3 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 공간(255)을 통해 하부 커버(250) 내부로 연장될 수 있다.

정전 척(210)과 하부 커버(250)의 사이에는 플레이트(270)가 위치할 수 있다. 플레이트(270)는 하부 커버(250)의 상면을 덮을 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)에 상응하는 단면적으로 제공될 수 있다. 플레이트(270)는 절연체를 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 플레이트(270)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)와 하부 커버(250)의 전기적 거리를 증가시키는 역할을 할 수 있다.

샤워 헤드(300)는 챔버(100) 내부에서 기판 지지 어셈블리(200)의 상부에 위치할 수 있다. 샤워 헤드(300)는 기판 지지 어셈블리(200)와 대향하도록 위치할 수 있다.

샤워 헤드(300)는 가스 분산판(310)과 지지부(330)를 포함할 수 있다. 가스 분산판(310)은 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치할 수 있다. 가스 분산판(310)과 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성될 수 있다. 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 복수 개의 분사홀(311)을 포함할 수 있다. 분사홀(311)은 가스 분산판(310)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통할 수 있다. 가스 분산판(310)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 가스 분산판(310)은 제 4 전원(351)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 4 전원(351)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 가스 분산판(310)은 전기적으로 접지될 수도 있다. 가스 분산판(310)은 제 4 전원(351)과 전기적으로 연결되거나, 접지되어 전극으로서 기능할 수 있다.

지지부(330)는 가스 분산판(310)의 측부를 지지할 수 있다. 지지부(330)는 상단이 챔버(100)의 상면과 연결되고, 하단이 가스 분산판(310)의 측부와 연결될 수 있다. 지지부(330)는 비금속 재질을 포함할 수 있다.

가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 노즐(410), 가스 공급 라인(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함할 수 있다. 가스 공급 노즐(410)은 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치될 수 있다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성될 수 있다. 분사구는 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(420)은 가스 공급 노즐(410)과 가스 저장부(430)를 연결할 수 있다. 가스 공급 라인(420)은 가스 저장부(430)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(410)에 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(420)에는 밸브(421)가 설치될 수 있다. 밸브(421)는 가스 공급 라인(420)을 개폐하며, 가스 공급 라인(420)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다.

배플 유닛(500)은 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 어셈블리(200)의 사이에 위치될 수 있다. 배플(510)은 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 배플(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성될 수 있다. 챔버(100) 내에 제공된 공정 가스는 배플(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기될 수 있다. 배플(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.

플라즈마 발생 유닛은 챔버(100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 상기 플라즈마 발생 유닛은 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma) 타입의 플라즈마 소스를 사용할 수 있다. CCP 타입의 플라즈마 소스가 사용되는 경우, 챔버(100)의 내부에 상부 전극 및 하부 전극이 포함될 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 수행될 수 있다. 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 수도 있다. 이로 인하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생될 수 있다. 발생된 전자기장은 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다.

이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하도록 한다.

기판 지지 어셈블리(200)에 기판(W)이 놓이면, 제 1 전원(223a)으로부터 제 1 전극(223)에 직류 전류가 인가될 수 있다. 제 1 전극(223)에 인가된 직류 전류에 의해 제 1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 정전 척(210)에 흡착될 수 있다.

기판(W)이 정전 척(210)에 흡착되면, 가스 공급 노즐(410)을 통하여 챔버(100) 내부에 공정 가스가 공급될 수 있다. 공정 가스는 샤워 헤드(300)의 분사홀(311)을 통하여 챔버(100)의 내부 영역으로 균일하게 분사될 수 있다. 제 3 전원(235a)에서 생성된 고주파 전력은 하부 전극으로 제공되는 몸체(230)에 인가될 수 있다. 상부 전극으로 제공되는 샤워 헤드의 분사판(310)은 접지될 수 있다. 상부 전극과 하부 전극 사이에는 전자기력이 발생할 수 있다. 전자기력은 기판 지지 어셈블리(200)와 샤워 헤드(300) 사이의 공정 가스를 플라즈마로 여기시킬 수 있다. 플라즈마는 기판(W)으로 제공되어 기판(W)을 처리할 수 있다. 플라즈마는 식각 공정을 수행할 수 있다.

도 1에 도시된 기판 처리 장치(10)는 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 타입의 플라즈마 소스(예컨대, 챔버 내에 설치된 전극)를 이용하여 챔버(100) 내에 전기장을 생성함으로써 플라즈마를 생성하였다. 하지만, 기판 처리 장치(10)는 이에 제한되지 않고 실시예에 따라 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입의 플라즈마 소스(예컨대, 챔버의 외부 또는 내부에 설치되는 코일)를 이용하여 전자기장을 유도함으로써 플라즈마를 생성할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척(210)의 히터 회로를 나타내는 예시적인 회로도이다.

도 2를 참조하면, 상기 정전척(210)은 교류 전원(610), 히터(620) 및 필터(630)를 포함할 수 있다.

상기 교류 전원(610)은 교류 신호를 제공한다. 도 2에 도시된 교류 전원(610)은 도 1에 도시된 제 2 전원(225a)에 대응한다.

일 실시예에 따르면, 상기 교류 전원(610)은 상기 히터(620)를 발열시키기 위해 50 내지 60 Hz의 교류 신호를 제공할 수 있으며, 일 예로 60 Hz의 교류 신호를 제공할 수 있다.

상기 히터(620)는 상기 교류 신호를 공급받아 발열한다. 도 2에 도시된 히터(620)는 도 1에 도시된 히터(225)를 저항 기호로 나타낸 것이다. 상기 히터(620)는 상기 정전척(210)에서 유전판(220) 내에 나선형의 코일로 제공될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 하나의 히터(620)는 유전판(220)의 일부 영역을 차지하도록 배치되고, 상기 유전판(220)의 전체 영역에 걸쳐 상기 히터(620)가 다수 개 제공되어 기판(W)의 전면을 가열할 수 있다.

상기 필터(630)는 상기 교류 전원(610)과 상기 히터(620) 사이에 연결되어, 상기 교류 전원(610)과 상기 히터(620) 사이에 흐르는 교류 신호를 통과시키고, 상기 히터(620)로부터 상기 교류 전원(610)으로 흐르는 노이즈 신호를 차단시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 필터(630)는 유도성 리액턴스부, 제 1 용량성 리액턴스부 및 제 2 용량성 리액턴스부를 포함할 수 있다.

상기 유도성 리액턴스부는 고리 모양의 코어에 감길 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 코어(6300) 및 그에 감긴 유도성 리액턴스부를 나타내는 예시적인 사시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 유도성 리액턴스부는 제 1 권선(6301)과 제 2 권선(6302)을 포함한다. 상기 제 1 권선(6301)은 상기 코어(6300)에 감겨 전원측 단자가 교류 전원(610)의 일 단자에 연결되고 부하측 단자가 부하, 즉 히터(620)의 일 단자에 연결될 수 있다. 상기 제 2 권선(6302)은 상기 코어(6300)에 감겨 전원측 단자가 교류 전원(610)의 타 단자에 연결되고 부하측 단자가 부하, 즉 히터(620)의 타 단자에 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 코어(6300)는 강자성체로 만들어질 수 있으며, 예를 들어 페라이트로 만들어질 수 있으나 상기 코어의 재질은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)은 상기 코어(6300)에 바이파일러(bifilar) 방식으로 감길 수 있다.

일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)은 서로 평행하게 배열되어 코어(6300)에 바이파일러 방식으로 감길 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 코어(6300) 및 그에 감긴 유도성 리액턴스부를 나타내는 예시적인 사시도이다.

다른 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)은 서로 꼬여 결합된 채 코어(6300)에 바이파일러 방식으로 감길 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 필터(630)는 유도성 리액턴스부가 고리 모양의 코어(6300)에 바이파일러 방식으로 감긴 두 권선들(6301, 6302)을 포함함으로써 높은 인덕턴스를 구현할 수 있다.

나아가, 도 4와 같이 코어(6300)에 바이파일러 방식으로 감기는 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)이 서로 꼬여서 결합되어 있으면, 도 3의 서로 평행하게 배열된 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)보다 결합계수가 증가하여 보다 높은 인덕턴스를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302) 각각은 다수의 소선들이 꼬여서 만들어진 연선이 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 권선의 구조를 보여주는 예시적인 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선의 구조를 보여주는 예시적인 도면이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권선의 구조를 보여주는 예시적인 도면이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유도성 리액턴스부에 포함되는 권선은 다수의 소선들(예컨대, 도 5에서는 7 개의 소선들)이 꼬여서 만들어진 연선일 수 있다.

실시예에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 권선을 구성하는 소선들의 개수는 변경될 수 있으며, 도 7을 참조하면 상기 권선은 다수의 소선들이 꼬여서 단위 연선을 구성하고 그 단위 연선이 다수 개 꼬여서 하나의 권선을 형성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 필터(630)는 유도성 리액턴스부에 포함되는 각각의 권선이 연선으로 이루어짐으로써 권선으로부터 전자장 커플링에 의한 기생 효과를 제거하여 보다 가는 권선으로 보다 높은 전력을 전달할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 제 1 용량성 리액턴스부는 상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 용량성 리액턴스부는 제 1 권선(6301)에 병렬로 연결된 제 1 커패시터(6311), 및 제 2 권선(6302)에 병렬로 연결된 제 2 커패시터(6312)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 용량성 리액턴스부는 상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 2 용량성 리액턴스부는 상기 제 1 커패시터(6311)의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 3 커패시터(6321), 및 상기 제 2 커패시터(6312)의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 4 커패시터(6322)를 포함할 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 3 및 제 4 커패시터(6321, 6322)는 각각 상기 제 1 및 제 2 커패시터(6311, 6312)의 양 단자들 중 전원측 단자와 접지 사이에 연결될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)이 고리 모양의 코어(6300)에 바이파일러 방식으로 감김으로써 필터(630)에 포함되는 유도성 리액턴스부는 변압기를 형성하게 되며, 상기 필터(630)는 상기 유도성 리액턴스부와 제 1 및 제 2 용량성 리액턴스부에 의해 차단 주파수보다 낮은 주파수의 신호는 통과시키면서 상기 차단 주파수 이상의 주파수를 갖는 신호는 차단시키는 저역 통과 필터로서 기능할 수 있다.

그리고, 상기 필터(630)는 교류 전원(610)과 히터(620) 사이에 구비됨으로써 상기 교류 전원(610)과 상기 히터(620) 사이에 흐르는 히터 구동용 교류 신호(예컨대, 60 Hz의 교류 신호)는 통과시키면서, 플라즈마 또는 플라즈마의 제어를 위해 정전척(210)에 인가되는 RF 바이어스 신호에 기인하여 상기 히터(620)로부터 상기 교류 전원(610)으로 유입되는 노이즈 신호는 차단시킬 수 있다.

나아가, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 필터(630)는 코어(6300)에 바이파일러 방식으로 권선들(6301, 6302)을 감아 높은 인덕턴스를 구현함으로써, 기존보다 낮은 수준의 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 얻을 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(630)의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.

예를 들어, 도 2의 회로에서 제 1 및 제 2 권선(6301, 6302)의 인덕턴스 L1, L2가 1.3 mH가 되도록 유도성 리액턴스부를 구성하고, 제 1 및 제 2 커패시터(6311, 612)의 커패시턴스 C1, C2가 10 pF이 되도록 제 1 용량성 리액턴스부를 구성하고, 제 3 및 제 4 커패시터(6321, 6322)의 커패시턴스 C3, C4가 10 nF이 되도록 제 2 용량성 리액턴스부를 구성하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 필터(630)는 도 8과 같은 주파수 응답 특성을 가질 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 필터(630)는 저역 통과 필터로 동작하며 그 차단 주파수는 1 KHz보다 낮게 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 히터 회로에 본 발명의 실시예에 따른 필터(630)를 구비하는 정전척(210)은 KHz 대역의 저주파 노이즈 신호도 대부분 차단시킴으로써, 부하 측에서 발생되는 노이즈 신호가 전원 측에 미치는 영향을 제거하여 보다 안정적이고 정밀하게 히터를 제어할 수 있다.

이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.

10: 기판 처리 장치
100: 챔버
200: 기판 지지 어셈블리
300: 샤워 헤드
400: 가스 공급 유닛
500: 배플 유닛
610: 교류 전원
620: 히터
630: 필터
6300: 코어
6301: 제 1 권선
6302: 제 2 권선
6311: 제 1 커패시터
6312: 제 2 커패시터
6321: 제 3 커패시터
6322: 제 4 커패시터

Claims

고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부;
상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및
상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;
를 포함하는 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 코어는 강자성체로 만들어진 필터.
제 2 항에 있어서,
상기 코어는 페라이트로 만들어진 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 유도성 리액턴스부는:
상기 코어에 감겨 전원측 단자가 전원의 일 단자에 연결되고 부하측 단자가 부하의 일 단자에 연결되는 제 1 권선; 및
상기 코어에 감겨 전원측 단자가 상기 전원의 타 단자에 연결되고 부하측 단자가 상기 부하의 타 단자에 연결되는 제 2 권선;
을 포함하는 필터.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 코어에 바이파일러(bifilar) 방식으로 감기는 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선은 서로 평행하게 배열되어 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감기는 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선은 서로 꼬여 결합된 채 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감기는 필터.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선 각각은 다수의 소선들이 꼬여서 만들어진 연선인 필터.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 용량성 리액턴스부는:
상기 제 1 권선에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 및
상기 제 2 권선에 병렬로 연결된 제 2 커패시터;
를 포함하는 필터.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 용량성 리액턴스부는:
상기 제 1 커패시터의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 3 커패시터; 및
상기 제 2 커패시터의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 4 커패시터;
를 포함하는 필터.
제 10 항에 있어서,
상기 제 3 및 제 4 커패시터는 각각 상기 제 1 및 제 2 커패시터의 전원측 단자와 접지 사이에 연결되는 필터.
교류 신호를 제공하는 교류 전원;
상기 교류 신호를 공급받아 발열하는 히터; 및
상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 연결되어, 상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 흐르는 상기 교류 신호를 통과시키고, 상기 히터로부터 상기 교류 전원으로 흐르는 노이즈 신호를 차단시키는 필터를 포함하며,
상기 필터는:
고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부;
상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및
상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;
를 포함하는 정전척.
제 12 항에 있어서,
상기 노이즈 신호는 상기 교류 신호보다 주파수가 높으며,
상기 필터는 저역 통과 필터인 정전척.
제 12 항에 있어서,
상기 코어는 강자성체로 만들어진 정전척.
제 14 항에 있어서,
상기 코어는 페라이트로 만들어진 정전척.
제 12 항에 있어서,
상기 유도성 리액턴스부는:
상기 코어에 감겨 전원측 단자가 상기 교류 전원의 일 단자에 연결되고 부하측 단자가 상기 히터의 일 단자에 연결되는 제 1 권선; 및
상기 코어에 감겨 전원측 단자가 상기 교류 전원의 타 단자에 연결되고 부하측 단자가 상기 히터의 타 단자에 연결되는 제 2 권선;
을 포함하는 정전척.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감기는 정전척.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선은 서로 평행하게 배열되어 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감기는 정전척.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선은 서로 꼬여 결합된 채 상기 코어에 바이파일러 방식으로 감기는 정전척.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 권선 각각은 다수의 소선들이 꼬여서 만들어진 연선인 정전척.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 용량성 리액턴스부는:
상기 제 1 권선에 병렬로 연결된 제 1 커패시터; 및
상기 제 2 권선에 병렬로 연결된 제 2 커패시터;
를 포함하는 정전척.
제 21 항에 있어서,
상기 제 2 용량성 리액턴스부는:
상기 제 1 커패시터의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 3 커패시터; 및
상기 제 2 커패시터의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 4 커패시터;
를 포함하는 정전척.
제 22 항에 있어서,
상기 제 3 및 제 4 커패시터는 각각 상기 제 1 및 제 2 커패시터의 전원측 단자와 접지 사이에 연결되는 정전척.
기판이 처리되는 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버 내에서 상기 기판을 지지하는 기판 지지 어셈블리;
상기 챔버 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 챔버 내의 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 발생 유닛을 포함하며,
상기 기판 지지 어셈블리는:
교류 신호를 제공하는 교류 전원;
상기 교류 신호를 공급받아 발열하는 히터; 및
상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 연결되어, 상기 교류 전원과 상기 히터 사이에 흐르는 상기 교류 신호를 통과시키고, 상기 히터로부터 상기 교류 전원으로 흐르는 노이즈 신호를 차단하는 필터;
를 포함하는 정전척을 포함하며,
상기 필터는:
고리 모양의 코어에 감긴 유도성 리액턴스부;
상기 유도성 리액턴스부에 병렬로 연결된 제 1 용량성 리액턴스부; 및
상기 제 1 용량성 리액턴스부의 일 단자와 접지 사이에 연결된 제 2 용량성 리액턴스부;
를 포함하는 기판 처리 장치.