KR20170087844A - 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는, 내부에 처리공간을 가지는 챔버와, 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과, 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과, 가스로부터 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스를 포함하되, 지지 유닛은, 기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과, 지지판 아래에 위치되고 지지판 보다 열전도율이 높은 소재로 마련되며 냉각 유체가 유동하는 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되, 냉각판은 기판의 영역에 따라 기판과 냉각판과의 거리가 상이하도록 제공되며, 냉각판은 기판의 가장자리 영역에 대향하는 영역의 높이가 기판의 중앙 영역에 대향하는 영역의 높이보다 높게 마련되어, 기판의 가장자리 영역과 냉각판 사이의 거리가 기판의 중앙 영역과 냉각판 사이의 거리보다 가깝게 마련되어, 기판의 중앙 영역 보다 기판의 가장자리 영역의 냉각 효율이 상승한다.

Description

지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{SUPPORT UNIT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 공정 중 에칭 공정은 플라즈마를 이용하여 기판 상의 박막을 제거할 수 있다.
기판 처리 공정에 플라즈마를 이용하기 위해, 공정 챔버에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 발생 유닛이 장착된다. 이 플라즈마 발생 유닛은 플라즈마 발생 방식에 따라 크게 용량결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, 이하 CCP) 타입과 유도결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, 이하 ICP) 타입으로 나뉜다.
CCP 타입의 소스는 챔버 내에 두 전극이 서로 마주보도록 배치되고, 두 전극 중 어느 하나 또는 둘 모두에 RF 신호를 인가하여 챔버 내에 전기장을 형성함으로써 플라즈마를 생성한다. 반면, ICP 타입의 소스는 챔버에 하나 또는 그 이상의 코일이 설치되고, 코일에 RF 신호를 인가하여 챔버 내에 전자장을 유도함으로써 플라즈마를 생성한다.
플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 진행되면, 챔버 내의 온도가 상승한다. 또한, 기판의 가장자리 영역에 공급되는 플라즈마 이온의 양이 기판의 중앙 영역에 공급되는 플라즈마 이온의 양보다 더 많다. 따라서, 기판의 가장 자리 영역의 온도가 기판의 중앙 영역의 온도보다 더 높아지게 되어, 기판의 전체 영역 간에 온도가 불균일해진다. 이로 인해, 기판의 식각율(Etching Rate)이 기판의 영역별로 불균일한 문제가 있다.
본 발명은 기판의 영역별 온도를 균일하게 하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판의 영역별 식각율을 균일하게 할 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 의하면, 내부에 처리공간을 가지는 챔버와; 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 가스로부터 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과; 상기 지지판 아래에 위치되며 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되, 상기 냉각판은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각판과의 거리가 상이하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각판과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각판과 상기 기판의 중앙 영역과의 거리와 상이하게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각판과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각판과 상기 기판의 중앙 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 라인은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각 라인의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 중양 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 기판의 가장자리 영역과 대향되도록 제공되는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭은 상기 기판의 중앙 영역과 대향되도록 제공되는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭보다 길게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각판과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각판과 상기 기판의 중앙 영역과의 거리보다 짧게 제공되고, 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 중양 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 기판의 가장자리 영역과 대향되도록 제공되는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭은 상기 기판의 중앙 영역과 대향되도록 제공되는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭보다 길게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 지지판의 내부에는 상기 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공되고, 상기 냉각판은 금속 재질로 제공된다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 처리공간을 가지는 챔버와; 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 가스로부터 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과; 상기 지지판 아래에 위치되며 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되, 상기 냉각 라인은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각 라인의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 중양 영역과의 거리와 상이하게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 중양 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 지지판의 내부에는 상기 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공되고, 상기 냉각판은 금속 재질로 제공된다.
본 발명은 지지 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과; 상기 지지판 아래에 위치되며 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되, 상기 냉각판은 상기 기판의 영역에 상기 기판과 상기 냉각판과의 거리가 상이하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각판과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각판과 상기 기판의 중앙 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 중양 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 기판의 가장자리 영역과 대향되도록 제공되는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭은 상기 기판의 중앙 영역과 대향되도록 제공되는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭보다 길게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 지지판의 내부에는 상기 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공되고, 상기 냉각판은 금속 재질로 제공된다.
본 발명은 지지 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과; 상기 지지판 아래에 위치되며 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되, 상기 냉각 라인은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각 라인의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 가장자리 영역 간의 거리는 상기 냉각 라인의 상단과 상기 기판의 중양 영역과의 거리보다 짧게 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 지지판의 내부에는 상기 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공되고, 상기 냉각판은 금속 재질로 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 영역별 온도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 영역별 식각률을 균일하게 할 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 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 지지 유닛의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 지지 유닛의 다른 실시예들을 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 상부에 놓여진 기판을 가열하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)를 예시적으로 나타내는 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 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 발생 유닛(400) 및 배플 유닛(500)을 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 하우징(110), 밀폐 커버(120) 및 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 갖는다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정의 압력으로 감압된다.
밀폐 커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 밀폐 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시킨다. 밀폐 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 공간의 내부에 형성된다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(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 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 즉, 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
하우징(110)의 내부에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척(210), 절연 플레이트(250) 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치될 수 있다.
도 2는 지지 유닛을 부분적으로 보여주는 도면이다. 아래에서는 도 2를 참조하여 지지 유닛을 설명한다. 정전 척(210)은 지지판(220), 전극(223), 히터(225), 냉각판(230) 및 포커스링(240)을 포함한다.
지지판(220)은 원판 형상으로 제공된다. 지지판(220)은 비금속 재질로 제공된다. 지지판(220)은 세라믹(ceramics) 재질로 제공될 수 있다. 지지판(220)은 산화알루미늄(Al2O3) 재질로 제공될 수 있다. 지지판(220)은 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 지지판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 기판(W) 가장자리 영역은 지지판(220)의 외측에 위치한다.
지지판(220)의 내부에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다. 전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 제1 하부 전원(223a)은 직류 전원을 포함한다. 전극(223)과 제1 하부 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치된다. 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프에 의해 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온 되면, 전극(223)에는 직류 전류가 인가된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다.
냉각판(230)은 지지판(220)의 아래에 위치한다. 지지판(220)의 저면과 냉각판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 냉각판(230)은 열전도율이 지지판(220)보다 높은 재질로 제공된다. 냉각판(230)은 금속 재질로 제공될 수 있다. 냉각판(230)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다.
냉각판(230)은 기판의 영역에 따라 기판과 냉각판(230)과의 거리가 상이하도록 제공된다. 냉각판(230)과 기판의 가장 자리 영역 간의 거리는 냉각판(230)과 기판의 중앙 영역과의 거리와 상이하게 제공된다. 일 예로, 냉각판(230)과 가장 자리 영역 간의 거리는 냉각판(230)과 기판의 중앙 영역과의 거리보다 짧게 제공될 수 있다. 따라서, 냉각판(230)의 상면은 가장자리 영역이 중심 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다.
냉각 라인(232)은 냉각판(230) 내부에 형성된다. 냉각 라인(232)은 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 라인(232)은 냉각판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 냉각 라인(232)은 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 냉각 라인(232)은 서로 연통될 수 있다.
냉각 라인(232)은 기판의 영역에 따라 기판과 냉각 라인(232)의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공된다. 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 가장 자리 영역 간의 거리는 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 중앙 영역 간의 거리와 상이하도록 제공된다. 일 예로, 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 가장 자리 영역 간의 거리는 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 중앙 영역 간의 거리보다 짧도록 제공될 수 있다.
기판의 가장 자리 영역과 대향되도록 제공되는 냉각 라인(232)의 상하 방향으로의 폭은, 기판의 중앙 영역과 대향되도록 제공되는 냉각 라인(232)의 상하 방향으로의 폭보다 길게 제공될 수 있다. 기판의 가장 자리 영역과 대향되도록 제공되는 냉각 라인(232)에 흐르는 냉각 유체의 양이, 기판의 중앙 영역과 대향되도록 제공되는 냉각 라인(232)에 흐르는 냉각 유체의 양보다 많도록 제공될 수 있다.
냉각 라인(232)은 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 냉각 라인(232)에 공급된 냉각 유체는 냉각 라인(232)를 따라 순환하며 냉각판(230)을 냉각한다. 냉각판(230)은 냉각되면서 지지판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스링(240)은 링 형상을 가지며, 지지판(220)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스링(240)의 상면 내측부(240b)는 지지판(220)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스링(240)의 상면 내측부(240b)는 지지판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스링(240)의 외측부(240a)는 기판(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스링(240)은 챔버(100) 내에서 플라즈마가 기판(W)과 마주하는 영역으로 집중되도록 한다.
절연 플레이트(250)는 냉각판(230)의 하부에 위치한다. 절연 플레이트(250)는 냉각판(230)에 상응하는 단면적으로 제공된다. 절연 플레이트(250)는 냉각판(230)과 하부 커버(270) 사이에 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 냉각판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서, 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)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(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원 라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b), 및 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c) 등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320) 및 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, 챔버(100) 내부의 처리공간으로 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.
플라즈마 발생 유닛(400)은 챔버(100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 발생 유닛(400)은 고주파 전원(420), 제1 안테나(411), 제2 안테나(413), 그리고 전력 분배기(430)를 포함할 수 있다. 고주파 전원(420)은 고주파 신호를 공급한다. 일 예로, 고주파 전원(420)은 RF 전원(420)일 수 있다. RF 전원(420)은 RF 전력을 공급한다.
제1 안테나(411) 및 제2 안테나(413)는 기판(W)에 대향하는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(411) 및 제2 안테나(413)는 공정 챔버(100)의 상부에 설치될 수 있다. 제1 안테나(411) 및 제2 안테나(413)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 이 때, 제1 안테나(411)의 반경은 제2 안테나(413)의 반경보다 작게 제공될 수 있다. 이 때, 제1 안테나(411)는 공정 챔버(100)의 상부 안쪽에 위치하고, 제2 안테나(413)은 공정 챔버(100)의 상부 바깥쪽에 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 안테나(411, 413)은 공정 챔버(100)의 측부에 배치될 수도 있다. 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 안테나(411, 413) 중 어느 하나는 공정 챔버(100)의 상부에 배치되고, 다른 하나는 공정 챔버(100)의 측부에 배치될 수도 있다. 복수의 안테나가 공정 챔버(100) 내에서 플라즈마를 생성하는 한, 코일의 위치는 제한되지 않는다. 제1 안테나(411) 및 제2 안테나(413)은 RF 전원(420)으로부터 RF 전력을 인가받아 챔버에 시변 전자장을 유도할 수 있으며, 그에 따라 공정 챔버(100)에 공급된 공정 가스는 플라즈마로 여기될 수 있다.
전력 분배기(430)는 고주파 전원(420)과 다수의 안테나(411, 413) 사이에 설치되어 RF 전원(420)으로부터 공급되는 전력을 각각의 안테나로 분배한다.
배플 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200) 사이에 위치된다. 배플 유닛(500)은 관통홀이 형성된 배플을 포함한다. 배플은 환형의 링 형상으로 제공된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배플의 관통홀들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배플의 형상 및 관통홀들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
아래에서는, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다.
플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 중에 기판의 온도가 상승한다. 포커스링(240)에 의해 플라즈마가 기판의 가장 자리 부근으로 집중된다. 기판을 처리하는 공정이 진행되면, 기판의 가장 자리 영역의 온도는 기판의 중앙 영역의 온도보다 상대적으로 높아진다.
공정 진행 중에는 냉각 라인(232)에 흐르는 냉각 유체에 의해 기판의 온도를 조절한다. 냉각 라인(232)에 냉각 유체가 흐르면, 냉각판(230)이 냉각된다. 냉각도기는 냉각판(230)에 의해 기판이 냉각될 수 있다. 상술한 바와 같이, 냉각판(230)은 지지판(220)보다 열전도율이 높은 재질로 제공된다. 그리고 냉각판(230)과 기판의 가장 자리 영역 간의 거리는 냉각판(230)과 기판의 중앙 영역 간의 거리보다 짧게 제공된다. 따라서, 기판의 가장 자리 영역에 대한 냉각 효과가 기판의 중앙 영역에 대한 냉각 효과보다 크다. 이로 인해, 기판의 중앙 영역 및 가장 자리 영역의 온도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 가장자리 영역 간의 거리가 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 중앙 영역 간의 거리보다 짧다. 냉각 라인(232)이 기판의 가장 자리 영역에 보다 가깝게 제공된다. 기판의 가장 자리 영역에 대한 냉각 효과가 기판의 중앙 영역에 대한 냉각 효과보다 크다. 따라서, 기판의 중앙 영역 및 가장 자리 영역의 온도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 기판의 가장 자리 영역에 대향되는 냉각 라인(232)의 상하 방향의 폭이 기판의 중앙 영역에 대향되는 냉각 라인(232)의 상하 방향의 폭보다 길게 제공될 수 잇다. 일 예로, 기판의 가장 자리 영역에 대향되는 냉각 라인(232)에 더 많은 냉각 유체가 흐를 수 있다. 또한, 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 가장 자리 영역의 거리가 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 중앙 영역의 거리보다 짧게 제공될 수 있다. 이로 인해, 냉각 라인(232)에 흐르는 냉각 유체에 의한 냉각 효과가 기판의 각 영역별로 달라진다. 구체적으로, 기판의 가장 자리 영역에 대한 냉각 효과가 기판의 중앙 영역에 대한 냉각 효과보다 높다. 따라서, 기판의 중앙 영역 및 가장 자리 영역의 온도를 균일하게 할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 냉각판(230)과 기판의 각 영역별 거리가 상이하면서도, 이와 함께 냉각 라인(232)의 상단과 기판의 각 영역별 거리가 상이한 것으로 설명하였다.
이와 달리 도 3을 참고하면, 냉각판(1230)과 기판의 각 영역별 거리는 동일하게 제공되고, 냉각 라인(1232)의 상단과 기판의 각 영역별 거리가 상이하게 제공될 수 있다.
또는 도 4를 참고하면, 냉각 라인(2232)의 상단과 기판의 각 영역별 거리는 동일하게 제공되고, 냉각판(2230)과 기판의 각 영역별 거리가 상이하게 제공될 수 있다.
도 3 및 도 4의 경우에도 기판의 가장 자리 영역에 대한 냉각 효과가 기판의 중앙 영역에 대한 냉각 효과보다 높다. 따라서, 기판의 각 영역별 온도를 균일하게 제어할 수 있다.
상술한 실시예에서는 플라즈마 소스를 ICP(Inductively Coupled Plasma)으로 설명하였으나, 이에 한하는 것은 아니고, CCP(Capacitively Coupled Plasma) 타입으로 제공될 수 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.
10: 기판 처리 장치 100: 챔버
200: 지지 유닛 220: 지지판
230: 냉각판 232: 냉각 라인

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리공간을 가지는 챔버와;
    상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 가스로부터 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과;
    상기 지지판 아래에 위치되고 상기 지지판 보다 열전도율이 높은 소재로 마련되며 냉각 유체가 유동하는 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되,
    상기 냉각판은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각판과의 거리가 상이하도록 제공되며,
    상기 냉각판은 상기 기판의 가장자리 영역에 대향하는 영역의 높이가 상기 기판의 중앙 영역에 대향하는 영역의 높이보다 높게 마련되어, 상기 기판의 가장자리 영역과 상기 냉각판 사이의 거리가 상기 기판의 중앙 영역과 상기 냉각판 사이의 거리보다 가깝게 마련되어, 상기 기판의 중앙 영역 보다 상기 기판의 가장자리 영역의 냉각 효율이 상승하는,
    기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각판은 상기 기판의 중앙 영역과 대향하는 영역의 높이보다 상기 기판의 가장자리 영역과 대향하는 영역의 높이가 더 높도록 단차가 형성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 라인은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각 라인의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공되며,
    상기 기판의 가장자리 영역과 이에 대향하는 상기 냉각 라인 사이의 거리는 상기 기판의 중앙 영역과 이에 대향하는 상기 냉각 라인 사이의 거리보다 가깝게 마련되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역에 대향하는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭은 상기 기판의 중앙 영역에 대향하는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭보다 길게 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지판의 내부에는 상기 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공되고,
    상기 냉각판은 금속 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지판은 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하고,
    상기 냉각판은 알루미늄(Al)을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리공간을 가지는 챔버와;
    상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 가스로부터 플라즈마를 형성하는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과;
    상기 지지판 아래에 위치되고 상기 지지판 보다 열전도율이 높은 소재로 마련되며 냉각 유체가 유동하는 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되,
    상기 냉각 라인은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각 라인의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공되며,
    상기 기판의 가장자리 영역과 이에 대향하는 상기 냉각 라인 사이의 거리는 상기 기판의 중앙 영역과 이에 대향하는 상기 냉각 라인 사이의 거리보다 가깝게 마련되어, 상기 기판의 중앙 영역 보다 상기 기판의 가장자리 영역의 냉각 효율이 상승하는,
    기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 영역에 대향하는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭은 상기 기판의 중앙 영역에 대향하는 상기 냉각 라인의 상하 방향으로의 폭보다 길게 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 냉각판은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각판과의 거리가 상이하도록 제공되며,
    상기 냉각판은 상기 기판의 가장자리 영역에 대향하는 영역의 높이가 상기 기판의 중앙 영역에 대향하는 영역의 높이보다 높게 마련되어, 상기 기판의 가장자리 영역과 상기 냉각판 사이의 거리가 상기 기판의 중앙 영역과 상기 냉각판 사이의 거리보다 가깝게 마련되어, 상기 기판의 중앙 영역 보다 상기 기판의 가장자리 영역의 냉각 효율이 상승하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각판은 상기 기판의 중앙 영역과 대향하는 영역의 높이보다 상기 기판의 가장자리 영역과 대향하는 영역의 높이가 더 높도록 단차가 형성되는 기판 처리 장치.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지판의 내부에는 상기 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공되고,
    상기 냉각판은 금속 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지판은 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하고,
    상기 냉각판은 알루미늄(Al)을 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과;
    상기 지지판 아래에 위치되고 상기 지지판 보다 열전도율이 높은 소재로 마련되며 냉각 유체가 유동하는 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되,
    상기 냉각판은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각판과의 거리가 상이하도록 제공되며,
    상기 냉각판은 상기 기판의 가장자리 영역에 대향하는 영역의 높이가 상기 기판의 중앙 영역에 대향하는 영역의 높이보다 높게 마련되어, 상기 기판의 가장자리 영역과 상기 냉각판 사이의 거리가 상기 기판의 중앙 영역과 상기 냉각판 사이의 거리보다 가깝게 마련되어, 상기 기판의 중앙 영역 보다 상기 기판의 가장자리 영역의 냉각 효율이 상승하는,
    지지 유닛.
  14. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    기판이 놓이는 비금속 재질의 지지판과;
    상기 지지판 아래에 위치되고 상기 지지판 보다 열전도율이 높은 소재로 마련되며 냉각 유체가 유동하는 냉각 라인이 형성된 냉각판을 구비하되,
    상기 냉각 라인은 상기 기판의 영역에 따라 상기 기판과 상기 냉각 라인의 상단까지의 거리가 상이하도록 제공되며,
    상기 기판의 가장자리 영역과 이에 대향하는 상기 냉각 라인 사이의 거리는 상기 기판의 중앙 영역과 이에 대향하는 상기 냉각 라인 사이의 거리보다 가깝게 마련되어, 상기 기판의 중앙 영역 보다 상기 기판의 가장자리 영역의 냉각 효율이 상승하는,
    지지 유닛.
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