KR20180006524A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정 중 발생하는 파티클 생성을 억제하는 표면 개질 방법 및 그를 이용한 링부재, 그리고 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하며, 상기 지지 유닛은: 상기 기판이 놓이는 지지판; 및 상기 지지판을 감싸는 링부재를 포함하고, 상기 링부재는 상면에 소수성 물질로 코팅된 영역을 포함할 수 있다.

Description

링부재, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 표면 개질 방법{RING MEMBER, APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE, AND METHOD FOR REFORMING SURFACE}
본 발명은 링부재, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 표면 개질 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 공정 중 에칭 공정은 플라즈마를 이용하여 기판상의 박막을 제거할 수 있다.
플라즈마를 이용한 에칭 공장과 같은 기판 처리 공정에 있어서, 원치 않는 파티클(particle)이 발생할 수 있다. 이러한 파티클은 장치의 유지보수 작업 주기 단축 및 부품 교체의 주기 단축을 불러와 생산량을 감소시키고 원가 상승에 막대한 영향을 줄 수 있다.
파티클 유발 방지를 위해, 에칭 장치 내부의 기판 지지대를 감싸는 링부재와 같은 경우 외곽에 경사면을 형성하는 등의 방안이 모색되었으나, 파티클 억제가 효율적이지는 않은 문제가 있다.
본 발명의 일 실시 예는 반도체 제조 공정 중 발생하는 파티클이 생성되는 것을 감소시키기 위한 부품 표면 개질 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예는 반도체 처리 장비에 있어서 파티클 유발을 방지하여 공정 불량률을 감소시키고 부품의 수명을 연장시킬 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하며, 상기 지지 유닛은: 상기 기판이 놓이는 지지판; 및 상기 지지판을 감싸는 링부재를 포함하고, 상기 링부재는 상면에 소수성 물질로 코팅된 영역을 포함할 수 있다.
상기 링부재의 상면은 상기 지지판에 가까운 내측 영역 및 상기 지지판에서 먼 외측 영역으로 구분되며, 상기 소수성 물질로 코팅된 영역은 상기 외측 영역에 포함될 수 있다.
상기 링부재는 세라믹 또는 쿼츠 재질로 제공될 수 있다.
상기 링부재는 이트리아(Y2O3) 재질로 제공될 수 있다.
상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 링부재는 포커스 링일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 지지판을 감싸는 링부재는, 상면에 소수성 물질로 코팅된 영역을 포함할 수 있다.
상기 링부재의 상면은 상기 지지판에 가까운 내측 영역 및 상기 지지판에서 먼 외측 영역으로 구분되며, 상기 소수성 물질로 코팅된 영역은 상기 외측 영역에 포함될 수 있다.
상기 링부재는 세라믹 또는 쿼츠 재질로 제공될 수 있다.
상기 링부재는 이트리아(Y2O3) 재질로 제공될 수 있다.
상기 링부재는 포커스 링일 수 있다.
상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 상에 플라즈마 공정을 수행하도록 제공되는 기판 처리 장치 내 부품의 표면 개질 방법은, 상기 부품의 표면 영역 중 플라즈마 공정에 따라 폴리머 용착(polymer deposition)이 발생할 폴리머 용착 영역을 결정하는 단계; 및 상기 폴리머 용착 영역에 소수성 물질을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부품은 세라믹 또는 쿼츠 재질일 수 있다.
상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 부품은 플라즈마 공정 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 지지판을 감싸는 링부재일 수 있다.
상기 링부재는 포커스 링일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 반도체 제조 공정 중 발생하는 파티클이 생성되는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 반도체 처리 장비에 있어서 파티클 유발을 방지하여 공정 불량률을 감소시키고 부품의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과로 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 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 링부재를 나타내는 예시적인 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링부재의 일부를 나타내는 예시적인 단면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 개질 방법이 적용되기 전 후의 특성을 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 개질 방법의 예시적인 흐름도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
본 발명은 기판 처리 공정 중 발생하는 파티클을 감소시키기 위한 부품의 표면 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 공정 수행 중 부품의 외부면에 폴리머 용착(polymer deposition) 영역이 발생할 수 있으며, 이러한 폴리머 용착 영역은 파티클 발생의 원인이 된다. 따라서 본 발명의 일 실시 예는 이러한 폴리머 용착 영역에 소수성 물질로 코팅막을 형성하여 이를 미연에 방지하고 파티클 유발을 줄일 수 있는 표면 개질 방법, 그를 이용한 링부재와 기판 처리 장치를 제공한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 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(620), 기판 지지 어셈블리(200), 샤워 헤드(300), 가스 공급 유닛(400), 배플 유닛(500) 그리고 플라즈마 발생 유닛(600)을 포함할 수 있다.
챔버(620)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 챔버(620)는 내부에 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 챔버(620)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 챔버(620)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(620)는 접지될 수 있다. 챔버(620)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(620)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 챔버(620) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(620)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(620)의 내측벽을 보호하여 챔버(620)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(620)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.
챔버(620)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(620) 내부에서 챔버(620)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다.
정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 링부재(240)를 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 제1 전극(223), 가열 유닛(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격되어 복수 개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
제1 전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제1 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 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 인가될 수 있다. 제1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.
가열 유닛(225)는 제1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 가열 유닛(225)는 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 가열 유닛(225)는 제2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생한 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달될 수 있다. 가열 유닛(225)에서 발생한 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 가열 유닛(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 위치할 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 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 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 형성될 수 있다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 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 형성될 수 있다. 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 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(243)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.
제1 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. 일 실시 예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 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 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.
제2 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 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 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.
링부재(240)는 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 링부재40)는 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 링부재(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 위치할 수 있다. 링부재(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 링부재(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 링부재(240)의 외측부(240a)는 기판(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 링부재(240)는 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.
일 예에 따라, 상기 링부재(240)는 포커스 링일 수 있다.
하부 커버(250)는 기판 지지 어셈블리(200)의 하단부에 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 챔버(620)의 바닥면에서 상부로 이격하여 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 이격하여 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(620)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(620) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(253)는 챔버(620)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제1 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 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(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(620) 내부에서 기판 지지 어셈블리(200)의 상부에 위치할 수 있다. 샤워 헤드(300)는 기판 지지 어셈블리(200)와 대향하게 위치할 수 있다.
샤워 헤드(300)는 가스 분산판(310)과 지지부(330)를 포함할 수 있다. 가스 분산판(310)은 챔버(620)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치할 수 있다. 가스 분산판(310)과 챔버(620)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.
지지부(330)는 가스 분산판(310)의 측부를 지지할 수 있다. 지지부(330)는 상단이 챔버(620)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(620) 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(620)의 상면 중앙부에 설치될 수 있다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성될 수 있다. 분사구는 챔버(620) 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(620)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(620) 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 유닛(600)은 챔버(620) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라즈마 발생 유닛(600)은 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 타입으로 구성될 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생 유닛(600)은 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(610), 고주파 전원에 전기적으로 연결되어 고주파 전력을 인가받는 제1 코일(621) 및 제2 코일(622)을 포함할 수 있다.
제1 코일(621) 및 제2 코일(622)은 기판(W)에 대향하는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(621) 및 제2 코일(622)은 챔버(620)의 상부에 설치될 수 있다. 제1 코일(621)의 직경은 제2 코일(622)의 직경보다 작아 챔버(620) 상부의 안쪽에 위치하고, 제2 코일(622)은 챔버(620) 상부의 바깥쪽에 위치할 수 있다. 제1 코일(621) 및 제2 코일(622)은 고주파 전원(610)으로부터 고주파 전력을 인가받아 챔버에 시변 자기장을 유도할 수 있으며, 그에 따라 챔버(620)에 공급된 공정 가스는 플라즈마로 여기될 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 인가될 수 있다. 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 흡착될 수 있다.
기판(W)이 정전 척(210)에 흡착되면, 가스 공급 노즐(410)을 통하여 챔버(620) 내부에 공정 가스가 공급될 수 있다. 공정 가스는 샤워 헤드(300)의 분사홀(311)을 통하여 챔버(620)의 내부 영역으로 균일하게 분사될 수 있다. 고주파 전원에서 생성된 고주파 전력은 플라즈마 소스에 인가될 수 있으며, 그로 인해 챔버(620) 내에 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 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 링부재(240)를 나타내는 예시적인 상면도이다.
도 2를 참조하면, 링부재(240)는 기판을 지지하는 지지판(상술된 예시에서는 유전판)에 가까운 내측 영역 및 지지판에서 먼 외측 영역으로 구분될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 링부재(240)는 포커스 링일 수 있다.
지지판 상에 지지된 기판에 플라즈마 공정을 수행함에 따라, 링부재의 내측 영역의 위에는 플라즈마가 발생할 확률이 높으나, 링부재의 외측 영역의 위에는 플라즈마가 존재하지 않을 확률이 높다. 외측 영역에는 플라즈마 공정으로 인하여 발생된 폴리머가 용착될 가능성이 높다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따라 외측 영역을 소수성 물질로 코팅하여 폴리머 용착을 미연에 방지할 수 있다. 그러나, 코팅 영역은 이에 제한되지 않으며 링부재의 상면 전체를 소수성 물질로 코팅할 수도 있다.
상기 링부재(240)는 세라믹 또는 쿼츠 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 링부재(240)는 이트리아(Y2O3) 재질로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링부재의 일부를 나타내는 예시적인 단면도이다.
상술한 바와 같이, 링부재의 외측 영역에 도 3에 나타난 것처럼 소수성 물질을 코팅할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 이거나 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 개질 방법이 적용되기 전 후의 특성을 비교하기 위한 도면이다.
도 4a 및 4b는 각각 유리 상에 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)을 이용하여 코팅막을 형성하기 전 후로, 유리의 상면에 물방울을 떨어뜨렸을 때 모습을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 소수성 물질로 코팅막을 형성하기 전에는 물방울과 표면이 이루는 접촉각이 상대적으로 작다.
그러나, 도 4b를 참조하면, 소수성 물질로 코팅막을 형성한 후 물방울과 표면이 이루는 접촉각이 상대적으로 커진다. 상술된 예시적인 물질들 이외에도 소수성 물질이 적용될 수 있다.
소수성 물질로 코팅된 소수성 표면과 물방울의 접촉각은 140도 이상이 될 수 있다. 따라서 소수성 표면에 물방울을 떨어뜨리는 경우 물방울은 상대적으로 높은 표면 에너지를 가져 표면 위에서 쉽게 굴러다닐 수 있다.
이러한 소수성 표면의 특성을 이용하여, 본 발명의 일 실시 예에 따라 공정 부품의 표면에 소수성 물질을 코팅하는 경우 물방울들이 표면을 굴러다니면서 자가 세정(self-cleaning)할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 개질 방법(700)의 예시적인 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 개질 방법(700)은, 기판 상에 플라즈마 공정을 수행하도록 제공되는 기판 처리 장치 내 부품의 표면을 개질하기 위해 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 개질 방법(700)은, 상기 부품의 표면 영역 중 플라즈마 공정에 따라 폴리머 용착이 발생할 폴리머 용착 영역을 결정하는 단계(S710), 및 상기 폴리머 용착 영역에 소수성 물질을 코팅하는 단계(S720)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 부품은 세라믹 또는 쿼츠 재질일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 부품은 플라즈마 공정 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 지지판을 감싸는 링부재일 수 있다. 예를 들어, 상기 링부재는 포커스 링으로 제공될 수 있다.
상기 폴리머 용착 영역을 결정하는 단계(S710)에 있어서, 상기 폴리머 용착 영역은 처리되는 공정의 종류나 강도에 따라 정해질 수 있다. 예를 들면, 링부재에 있어서 기판으로부터 먼 링부재의 외측 영역이 폴리머 용착 영역으로 결정될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 소수성 물질을 코팅하는 단계(S720)에 있어서, 상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 소수성 물질은 본 명세서에 기재된 것들로 제한되지 않으며, 통상의 기술자에게 알려진 다른 종류의 소수성 물질이 사용될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합 되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10 : 기판 처리 장치
240 : 링부재
700 : 표면 개질 방법

Claims (17)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하며,
    상기 지지 유닛은:
    상기 기판이 놓이는 지지판; 및
    상기 지지판을 감싸는 링부재를 포함하고,
    상기 링부재는 상면에 소수성 물질로 코팅된 영역을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 링부재의 상면은 상기 지지판에 가까운 내측 영역 및 상기 지지판에서 먼 외측 영역으로 구분되며,
    상기 소수성 물질로 코팅된 영역은 상기 외측 영역에 포함되는 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 링부재는 세라믹 또는 쿼츠 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 링부재는 이트리아(Y2O3) 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 링부재는 포커스 링인 기판 처리 장치.
  7. 플라즈마 공정 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 지지판을 감싸는 링부재로,
    상면에 소수성 물질로 코팅된 영역을 포함하는 링부재.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 링부재의 상면은 상기 지지판에 가까운 내측 영역 및 상기 지지판에서 먼 외측 영역으로 구분되며,
    상기 소수성 물질로 코팅된 영역은 상기 외측 영역에 포함되는 링부재.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 링부재는 세라믹 또는 쿼츠 재질로 제공되는 링부재.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 링부재는 이트리아(Y2O3) 재질로 제공되는 링부재.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 링부재는 포커스 링인 링부재.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함하는 링부재.
  13. 기판 상에 플라즈마 공정을 수행하도록 제공되는 기판 처리 장치 내 부품의 표면 개질 방법으로,
    상기 부품의 표면 영역 중 플라즈마 공정에 따라 폴리머 용착(polymer deposition)이 발생할 폴리머 용착 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 폴리머 용착 영역에 소수성 물질을 코팅하는 단계를 포함하는 표면 개질 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 부품은 세라믹 또는 쿼츠 재질인 표면 개질 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 소수성 물질은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 중 적어도 하나를 포함하는 표면 개질 방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 부품은 플라즈마 공정 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 지지판을 감싸는 링부재인 표면 개질 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 링부재는 포커스 링인 표면 개질 방법.
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