KR20180003781A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징 및 상기 처리 공간의 상부를 밀폐하고 내부에 공정 가스가 흐르는 공정 가스 유로가 형성된 유전판을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 공정 가스 유로 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간 내에서 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키도록 상기 챔버의 외부에 제공되는 플라스마 소스를 포함하되, 상기 유전판의 내부에는 상기 유전판의 온도를 조절하는 유체가 흐르는 온도 조절 유로가 형성되고, 상기 유전판의 저면에는 상기 공정 가스 유로와 연통되는 가스 공급 홀이 형성되며, 상기 가스 공급 홀은 복수개가 서로 이격되게 제공된다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용한 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. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다.
플라스마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
이 경우, 높은 수율을 위해, 기판 표면 전체에 대한 플라스마의 균일한 반응이 요구된다. 또한, 기판 처리 장치의 기판에 대한 공정이 수행되는 처리 공간 및 공정 가스를 플라스마로 여기시키는 플라스마 소스 사이에 제공되는 유전판 등의 기판 처리 장치 내의 부품들의 경우, 장치 가동 후, 전체적으로 공정에 적절한 일정 온도로 상승시키는데 많은 시간이 소요된다. 또한, 유전판의 온도 분포는 공정에 영향을 미친다.
본 발명은 기판 처리 장치 내 영역별 가스의 공급을 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 유전판의 온도를 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판을 균일하게 처리할 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 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징 및 상기 처리 공간의 상부를 밀폐하고 내부에 공정 가스가 흐르는 공정 가스 유로가 형성된 유전판을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 공정 가스 유로 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간 내에서 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키도록 상기 챔버의 외부에 제공되는 플라스마 소스를 포함하되, 상기 유전판의 내부에는 상기 유전판의 온도를 조절하는 유체가 흐르는 온도 조절 유로가 형성되고, 상기 유전판의 저면에는 상기 공정 가스 유로와 연통되는 가스 공급 홀이 형성되며, 상기 가스 공급 홀은 복수개가 서로 이격되게 제공된다.
상기 유전판은, 상기 저면에 상기 가스 공급 홀이 형성되는 제 1 플레이트; 상기 제 1 플레이트의 상부에 제공되는 제 2 플레이트; 및 상기 제 2 플레이트의 상부에 제공되는 제 3 플레이트를 포함한다.
상기 공정 가스 유로는, 상기 제 1 플레이트에 형성된 제 1 가스 유로; 및 상기 제 2 플레이트에 형성된 제 2 가스 유로를 포함한다.
상기 가스 공급 홀은 제 1 가스 공급 홀 및 제 2 가스 공급 홀을 포함하되, 상기 제 1 가스 공급 홀은 상기 제 2 가스 공급 홀 보다 상기 유전판의 중심에 인접하게 형성된다.
상기 제 1 가스 유로는, 서로 이격된 제 1 서브 유로, 제 2 서브 유로 및 제 3 서브 유로를 포함하고, 상기 제 2 가스 유로는, 서로 이격된 제 4 서브 유로 및 제 5 서브 유로를 포함하되, 상기 제 1 서브 유로는 상기 가스 공급 유닛으로부터 직접 상기 공정 가스가 공급되고, 상기 제 5 서브 유로와 연통되고, 상기 제 2 서브 유로는 상기 제 4 서브 유로 및 상기 제 1 가스 공급 홀과 연통되고, 상기 제 3 서브 유로는 상기 제 5 서브 유로 및 상기 제 2 가스 공급홀과 연통되고, 상기 제 4 서브 유로는 상기 가스 공급 유닛으로부터 직접 상기 공정 가스가 공급된다.
상기 제 1 서브 유로 중 일부는 복수개의 상기 제 5 서브 유로와 연통된다.
상기 제 2 서브 유로는 각각 복수개의 상기 제 1 가스 공급 홀과 연통된다.
상기 제 3 서브 유로는 각각 복수개의 상기 제 2 가스 공급 홀과 연통된다.
상기 제 1 가스 유로는 상기 제 1 플레이트의 상면에 내측으로 만입되어 형성되고, 상기 제 2 가스 유로는 상기 제 2 플레이트의 상면에 내측으로 만입되어 형성된다.
상부에서 바라볼 때, 상기 제 2 플레이트의 저면의 상기 제 2 서브 유로 및 상기 제 4 서브 유로가 중첩되는 영역에는 상기 제 2 서브 유로 및 상기 제 4 서브 유로를 연통시키는 연통홀이 형성된다.
상부에서 바라볼 때, 상기 제 2 플레이트의 저면의 상기 제 3 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로가 중첩되는 영역에는 상기 제 3 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로를 연통시키는 연통홀이 형성된다.
상부에서 바라볼 때, 상기 제 2 플레이트의 저면의 상기 제 1 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로가 중첩되는 영역에는 상기 제 1 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로를 연통시키는 연통홀이 형성된다.
상기 온도 조절 유로는 상기 제 2 플레이트에 제공된다.
상기 유체는 가열된 공기를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 장치 내 영역별 가스의 공급을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 유전판의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 균일하게 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 제 1 플레이트를 보여주는 저면도이다.
도 3은 도 1의 제 1 플레이트를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 1의 제 2 플레이트를 보여주는 평면도이다.
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.
본 발명의 실시 예에서는 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 공정 가스의 영역별 공급 조절 및 유전판의 온도 조절이 요구되는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 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), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400) 그리고 배기 유닛(500)을 포함한다.
챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 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 소정 압력으로 감압된다.
도 2는 도 1의 제 1 플레이트(1000)를 보여주는 저면도이다. 도 3은 도 1의 제 1 플레이트(1000)를 보여주는 평면도이다. 도 4는 도 1의 제 2 플레이트(2000)를 보여주는 평면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮음으로써, 하우징(110) 내의 처리 공간의 상부를 밀폐한다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance)로 제공된 유전판(120)을 포함할 수 있다. 유전판(120)의 저면에는 공정 가스 유로(2100)와 연통되는 가스 공급 홀(1100)이 형성된다. 유전판(120)의 내부에는 공정 가스 유로(2100) 및 온도 조절 유로(2200)가 형성된다. 유전판(120)은 제 1 플레이트(1000), 제 2 플레이트(2000) 및 제 3 플레이트(3000)를 포함한다. 제 2 플레이트(2000)는 제 1 플레이트(1000)의 상부에 제공된다. 제 3 플레이트(3000)는 제 2 플레이트(2000)의 상부에 제공된다. 공정 가스 유로(2100) 및 가스 공급 홀(1100)은 도시할 경우, 도면이 과도하게 복잡해질 우려가 있으므로, 공정 가스 유로(2100) 및 가스 공급 홀(1100)은 도 1에는 도시하지 않았다.
일 실시 예에 따르면, 가스 공급 홀(1100)은 제 1 플레이트(1000)의 저면에 형성된다. 가스 공급 홀(1100)은 복수개가 서로 이격되게 제공된다. 가스 공급 홀(1100)은 제 1 가스 공급 홀(1110) 및 제 2 가스 공급 홀(1120)을 포함한다. 제 1 가스 공급 홀(1110)은 제 2 가스 공급 홀(1120) 보다 유전판(120)의 중심에 인접하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 가스 공급 홀(1110)은 유전판(120)의 중앙 영역(a1)에 형성되고, 제 2 가스 공급 홀(1120)은 유전판(120)의 가장 자리 영역(a2)에 형성될 수 있다.
공정 가스 유로(2100)에는 공정 가스가 흐른다. 공정 가스 유로(2100)는 제 1 가스 유로(2110) 및 제 2 가스 유로(2120)를 포함한다.
제 1 가스 유로(2110)는 제 1 플레이트(1000)에 형성된다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 가스 유로(2110)는 제 1 플레이트(1000)의 상면에 내측으로 만입되어 형성된다. 제 1 가스 유로(2110)는 제 1 서브 유로(2111), 제 2 서브 유로(2112) 및 제 3 서브 유로(2113)를 포함한다. 제 1 가스 유로(2110)는 제 1 서브 유로(2111), 제 2 서브 유로(2112) 및 제 3 서브 유로(2113)는 서로 이격되게 제공된다.
제 1 서브 유로(2111)는 가스 공급 유닛(300)으로부터 직접 공정 가스가 공급된다. 제 1 서브 유로(2111)는 제 5 서브 유로(2125)와 연통된다. 예를 들면, 상부에서 바라볼 때, 제 2 플레이트의 저면의 제 1 서브 유로(2111) 및 제 5 서브 유로(2125)가 중첩되는 영역에는 제 1 서브 유로(2111) 및 제 5 서브 유로(2125)를 연통시키는 연통홀(2300)이 형성된다. 제 1 서브 유로(2111) 중 일부는 복수개의 제 5 서브 유로와 연통된다. 제 1 서브 유로(2111) 중 일부는 복수개의 제 5 서브 유로와 연통될 수 있다.
제 2 서브 유로(2112)는 제 4 서브 유로(2124) 및 제 1 가스 공급 홀(1110)과 연통된다. 예를 들면, 상부에서 바라볼 때, 제 2 플레이트의 저면의 제 2 서브 유로(2112) 및 제 4 서브 유로(2124)가 중첩되는 영역에는 제 2 서브 유로(2112) 및 제 4 서브 유로(2124)를 연통시키는 연통홀(2300)이 형성된다. 제 2 서브 유로(2112)는 각각 또는 일부가 복수개의 제 1 가스 공급 홀(1110)과 연통될 수 있다.
제 3 서브 유로(2113)는 제 5 서브 유로(2125) 및 제 2 가스 공급 홀(1120)과 연통된다. 예를 들면, 상부에서 바라볼 때, 제 2 플레이트의 저면의 제 3 서브 유로(2113) 및 제 5 서브 유로(2125)가 중첩되는 영역에는 제 3 서브 유로(2113) 및 제 5 서브 유로(2125)를 연통시키는 연통홀(2300)이 형성된다. 제 3 서브 유로(2113)는 각각 또는 일부가 복수개의 제 2 가스 공급 홀(1120)과 연통될 수 있다.
제 2 가스 유로(2120)는 제 2 플레이트(2000)에 형성된다. 일 실시 예에 따르면, 제 2 가스 유로(2120)는 제 2 플레이트(2000)의 상면에 내측으로 만입되어 형성된다. 제 2 가스 유로(2120)는 제 4 서브 유로(2124) 및 제 5 서브 유로(2125)를 포함한다. 제 4 서브 유로(2124) 및 제 5 서브 유로(2125)는 서로 이격되게 제공된다.
제 4 서브 유로(2124)에는 가스 공급 유닛(300)으로부터 직접 공정 가스가 공급된다.
제 1 내지 제 5 서브 유로(2125)는 선택적으로, 각각 한 개 또는 복수개로 제공될 수 있다. 예를 들면, 제 1 내지 제 5 서브 유로(2125) 중 일부는 각각 복수개가 서로 이격되게 제공될 수 있다.
상술한 유전판(120) 및 공정 가스 유로(2100)의 구조 및 형상은 공정 가스 유로(2100)의 일 예이다. 따라서, 상술한 바와 달리, 유전판(120) 및 공정 가스 유로(2100)는 유전판(120) 내에서 공정 가스가 분배되어 챔버(100) 내의 처리 공간의 영역별로 공급될 수 있는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
온도 조절 유로(2200)에는 유전판(120)의 온도를 조절하는 유체가 흐른다. 온도 조절 유로(2200)는 제 2 플레이트(2000)에 제공된다. 온도 조절 유로(2200)는 제 2 플레이트(2000)의 내부에 제공될 수 있다. 이와 달리, 온도 조절 유로(2200)는 제 2 플레이트(2000)의 상면에 내측으로 만입되어 제공될 수 있다. 이와 달리, 온도 조절 유로(2200)는 제 1 플레이트(1000) 또는 제 3 플레이트(3000)에 제공될 수 있다. 또는 온도 조절 유로(2200)은 선택적으로 제 1 내지 제 3 플레이트(3000) 중 복수개의 플레이트에 제공될 수 있다.
유체는 가열된 공기로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 온도 조절 유로(2200)에는 온도 조절 유로(2200) 내로 공기를 공급하고, 순환시키는 공기 공급 부재(2210)가 연결될 수 있다. 공기 공급 부재(2210) 및 온도 조절 유로(2200)를 연결하는 공기 공급 라인에는 온도 조절 유로(2200)로 공급되는 공기를 가열하는 가열 부재(2220)가 제공될 수 있다. 유전판(120) 내에 온도 조절 유체가 흐르도록 제공됨으로써, 유전판(120)을 적정 온도로 가열하는 시간을 절감할 수 있다. 그리고, 유전판(120)의 온도를 조절할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 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. 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 반응 부산물이 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.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척은 바디 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 바디는 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.
내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 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. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 유전판(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 내부 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 코일을 포함한다. 내부 유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
지지판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 지지판(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.
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. 실시예에 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 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
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 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 내부 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)은 상부 가장자리 영역이 링 형상으로 돌출되게 제공됨으로써, 플라스마가 기판(W)상으로 집중되도록 유도한다. 포커스 링(240)의 표면은 유전체 재질로 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)의 표면은 산화이트륨(Y2O3) 재질로 코팅되어 제공될 수 있다. 공정 시간이 증가 될수록 포커스 링(240)의 표면은 식각되어 표면의 유전체 재질로 제공된 층의 두께가 변화된다. 변화된 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께는 공정에 영향을 미친다. 예를 들면, 기판 처리 장치(10)가 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 장치인 경우, 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께가 얇아지면 애칭률이 감소될 수 있다. 따라서, 포커스 링(240)은 표면의 유전체 층의 두께가 일정 두께 이하가 되는 경우, 새로운 포커스 링(240)으로 교체된다.
지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(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 척으로 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 복수개 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 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 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(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 공정 가스 유로(2100) 내로 공정 가스를 공급한다. 공정 가스는 공정 가스 유로(2100), 연통홀(2300) 및 가스 공급 홀(1100)을 통해 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공급된다. 가스 공급 유닛(300)은 제 1 서브 유로(2111), 제 2 서브 유로(2112), 제 3 서브 유로(2113), 제 4 서브 유로(2124) 및 제 5 서브 유로(2125)에 서로 동일한 종류의 공정 가스를 공급할 수 있다. 이와 달리, 가스 공급 유닛(300)은 제 1 서브 유로(2111), 제 2 서브 유로(2112), 제 3 서브 유로(2113), 제 4 서브 유로(2124) 및 제 5 서브 유로(2125)에 서로 동일한 종류의 공정 가스를 공급할 수 있다. 공정 가스가 직접 공급되는 각 서브 유로(2111, 2112, 2113, 2124, 2125) 별 공정 가스의 공급 여부 및 공급 양의 조절은 가스 공급 유닛(300)에 제공된 밸브를 조절하여 제어될 수 있다.
플라스마 소스(400)는 처리 공간 내에 공급된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 플라스마 소스(400)는 챔버(100)의 외부에 제공된다. 플라스마 소스(400)는 전력이 인가되고 챔버(100)의 처리 공간에 전자기장을 형성하는 안테나(420)를 포함하도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 플라스마 소스(400)는 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라스마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라스마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 유전판(120) 내부로부터 가스를 분배하고, 가스 공급 홀(1100) 별로 공정 가스의 공급 여부 및 공급량을 조절할 수 있도록 챔버(100)의 처리 공간으로 공급 유전판(120)에 가스 공급 홀(1100) 및 공정 가스 유로(2100)를 제공한다. 그리고, 유전판(120)의 온도를 조절할 수 있도록 온도 조절 유로(2200)를 제공한다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)는 기판 처리 장치(10) 내 영역별 가스의 공급을 조절할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(10)는 유전판(120)의 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치는 기판(W)을 균일하게 처리할 수 있고, 유전판(120)을 적정 온도로 가열하는 시간을 절감할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 110: 하우징
120: 유전판 200: 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 배기 유닛 1000: 제 1 플레이트
1100: 가스 공급 홀 2000: 제 2 플레이트
2100: 공정 가스 유로 2200: 온도 조절 유로
3000: 제 3 플레이트

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 하우징 및 상기 처리 공간의 상부를 밀폐하고 내부에 공정 가스가 흐르는 공정 가스 유로가 형성된 유전판을 가지는 챔버와;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 공정 가스 유로 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 처리 공간 내에서 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키도록 상기 챔버의 외부에 제공되는 플라스마 소스를 포함하되,
    상기 유전판의 내부에는 상기 유전판의 온도를 조절하는 유체가 흐르는 온도 조절 유로가 형성되고,
    상기 유전판의 저면에는 상기 공정 가스 유로와 연통되는 가스 공급 홀이 형성되며,
    상기 가스 공급 홀은 복수개가 서로 이격되게 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전판은,
    상기 저면에 상기 가스 공급 홀이 형성되는 제 1 플레이트;
    상기 제 1 플레이트의 상부에 제공되는 제 2 플레이트; 및
    상기 제 2 플레이트의 상부에 제공되는 제 3 플레이트를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 가스 유로는,
    상기 제 1 플레이트에 형성된 제 1 가스 유로; 및
    상기 제 2 플레이트에 형성된 제 2 가스 유로를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 공급 홀은 제 1 가스 공급 홀 및 제 2 가스 공급 홀을 포함하되,
    상기 제 1 가스 공급 홀은 상기 제 2 가스 공급 홀 보다 상기 유전판의 중심에 인접하게 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 유로는, 서로 이격된 제 1 서브 유로, 제 2 서브 유로 및 제 3 서브 유로를 포함하고,
    상기 제 2 가스 유로는, 서로 이격된 제 4 서브 유로 및 제 5 서브 유로를 포함하되,
    상기 제 1 서브 유로는 상기 가스 공급 유닛으로부터 직접 상기 공정 가스가 공급되고, 상기 제 5 서브 유로와 연통되고,
    상기 제 2 서브 유로는 상기 제 4 서브 유로 및 상기 제 1 가스 공급 홀과 연통되고,
    상기 제 3 서브 유로는 상기 제 5 서브 유로 및 상기 제 2 가스 공급홀과 연통되고,
    상기 제 4 서브 유로는 상기 가스 공급 유닛으로부터 직접 상기 공정 가스가 공급되는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 유로 중 일부는 복수개의 상기 제 5 서브 유로와 연통되는 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 서브 유로는 각각 복수개의 상기 제 1 가스 공급 홀과 연통되는 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 서브 유로는 각각 복수개의 상기 제 2 가스 공급 홀과 연통되는 기판 처리 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제 1 가스 유로는 상기 제 1 플레이트의 상면에 내측으로 만입되어 형성되고,
    상기 제 2 가스 유로는 상기 제 2 플레이트의 상면에 내측으로 만입되어 형성되는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 상기 제 2 플레이트의 저면의 상기 제 2 서브 유로 및 상기 제 4 서브 유로가 중첩되는 영역에는 상기 제 2 서브 유로 및 상기 제 4 서브 유로를 연통시키는 연통홀이 형성되는 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 상기 제 2 플레이트의 저면의 상기 제 3 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로가 중첩되는 영역에는 상기 제 3 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로를 연통시키는 연통홀이 형성되는 기판 처리 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 상기 제 2 플레이트의 저면의 상기 제 1 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로가 중첩되는 영역에는 상기 제 1 서브 유로 및 상기 제 5 서브 유로를 연통시키는 연통홀이 형성되는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 온도 조절 유로는 상기 제 2 플레이트에 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 유체는 가열된 공기를 포함하는 기판 처리 장치.
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KR20200005769A (ko) * 2018-07-09 2020-01-17 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

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