KR20200057300A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20200057300A
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Abstract

본 발명은, 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대하여 증착, 식각 등 기판처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 플라즈마를 이용하는 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 챔버본체(110)와, 상기 챔버본체(110)의 상부를 복개하는 탑플레이트(120)를 포함하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되며, 플라즈마를 형성하기 위하여 고주파전력이 인가되는 전극부와; 상기 공정챔버(100) 내에서 상기 전극부에 대향하도록 설치되며, 외부 접지단(410)에 접속되는 접지부와; 상기 접지부와 통전되고, 상기 접지단(410)에 접속되는 외부 커패시터(400)에 연결되어, 상기 접지부의 영역별 접지레벨을 조절하는 복수의 접지조절부(300)들을 포함하는 것을 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은, 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대하여 증착, 식각 등 기판처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치는 밀폐된 처리공간에 전원을 인가하여 플라즈마를 형성함으로써 기판지지부 위에 안착된 기판의 표면을 증착, 식각하는 등 기판처리를 수행하는 장치를 말한다.
이때, 상기 기판처리장치는 서로 결합되어 처리공간을 형성하는 탑리드 및 챔버본체와, 탑리드에 설치되어 기판처리를 위한 가스를 처리공간으로 분사하는 샤워헤드조립체와, 챔버본체에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지부를 포함하여 구성된다.
종래 샤워헤드가 접지되고, 기판지지부에 RF가 인가되는 DCCP 타입 구조의 경우, 샤워헤드를 접지하기 위하여, 샤워헤드의 가장자리를 상부챔버와 단순결합 시킴으로써 통전하여, 접지상태의 상부챔버를 통해 샤워헤드를 접지하였다.
그러나, 기판의 대면적화에 따른 공정챔버 및 샤워헤드 등의 대면적화로 가장자리가 상부챔버와 결합되어 접지되는 샤워헤드가 균일하게 접지되지 못하는 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 샤워헤드 중 상부챔버와 직접 결합되는 가장자리의 경우 상대적으로 접지레벨이 높고, 샤워헤드의 중앙부는 상대적으로 접지레벨이 낮아 샤워헤드 내에서 접지레벨이 불균일한 문제점이 있다.
이러한 불균일한 접지레벨의 분포를 가지는 종래구조는 처리공간 내 플라즈마의 분포를 높은 정밀도로 제어하는 것을 방해하고, 이로써 플라즈마를 이용하는 기판처리가 균일하게 수행되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판처리장치 내 접지전극의 접지레벨을 조절할 수 있는 구조를 적용함으로써, 처리공간 내 플라즈마의 분포를 높은 정밀도로 제어할 수 있는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 플라즈마를 이용하는 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 챔버본체(110)와, 상기 챔버본체(110)의 상부를 복개하는 탑플레이트(120)를 포함하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되며, 플라즈마를 형성하기 위하여 고주파전력이 인가되는 전극부와; 상기 공정챔버(100) 내에서 상기 전극부에 대향하도록 설치되며, 외부 접지단(410)에 접속되는 접지부와; 상기 접지부와 통전되고, 상기 접지단(410)에 접속되는 외부 커패시터(400)에 연결되어, 상기 접지부의 영역별 접지레벨을 조절하는 복수의 접지조절부(300)들을 포함하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 커패시터(400)는, 커패시턴스 값이 조절 가능한 가변커패시터일 수 있다.
상기 접지조절부(300)는, 상기 공정챔버(100) 외부의 상기 커패시터(400)에 연결되는 로드부(310)와, 상기 로드부(310)의 끝단에서 상기 접지부와 통전되도록 상기 접지부와 접촉하는 접촉부(320)를 포함할 수 있다.
상기 전극부는, 상기 공정챔버(100) 내에 설치되어, 기판(10)이 안착되는 기판지지부(20)이며, 상기 접지부는, 상기 탑플레이트(120)의 하부에 설치되어, 상기 처리공간(S1)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 분사구(211)들이 형성된 분사플레이트(210)를 포함하는 샤워헤드조립체(200)일 수 있다.
상기 복수의 접지조절부(300)들은, 상기 탑플레이트(120)에 형성되는 제1관통공(121)들을 각각 관통하여, 상기 분사플레이트(210)에 접촉할 수 있다.
상기 분사플레이트(210)는, 접지상태인 상기 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 상기 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성할 수 있다.
상기 샤워헤드조립체(200)는, 상기 탑플레이트(120)와 상기 분사플레이트(210) 사이에 설치되며, 상기 제1관통공(121)들을 관통하는 상기 복수의 접지조절부(300)들이 접촉하는 접지플레이트(220)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 복수의 접지조절부(300)들은, 상기 접지플레이트(220)의 가상의 등분된 평면 상에 각각 접촉될 수 있다.
상기 분사플레이트(210)와 상기 접지플레이트(220)는 서로 통전되도록 접촉되며, 상기 분사플레이트(210) 및 상기 접지플레이트(220)는, 접지상태인 상기 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 상기 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성할 수 있다.
상기 샤워헤드조립체(200)는, 상기 접지플레이트(220) 및 상기 탑플레이트(120)와 절연되어 설치되며, 상기 접지플레이트(220)와 상기 분사플레이트(210) 사이의 제1가스확산공간(S2)에 가스를 분사하는 적어도 하나의 디퓨저부(250)를 포함할 수 있다.
상기 디퓨저부(250)는, 가스공급라인(254)과 연통되는 가스도입구(251)가 형성되는 디퓨저본체(253)와, 내부에 제2가스확산공간(S3)을 형성하도록 상기 디퓨저본체(253)에 결합되며, 확산된 가스를 상기 제1가스확산공간(S2)으로 분사하는 디퓨저분사부(252)를 포함할 수 있다.
상기 접지조절부(300)는, 상기 탑플레이트(120)에 형성되는 제2관통공(123)을 관통하여 상기 분사플레이트(210)에 결합되어, 상기 분사플레이트(210)를 지지하는 지지부재(212)에 접촉할 수 있다.
상기 분사플레이트(210)는, 접지상태인 상기 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 상기 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성할 수 있다.
상기 탑플레이트(120)와 상기 지지부재(212) 사이의 상기 제2관통공(123)에 설치되어, 상기 지지부재(212)와 상기 탑플레이트(120)를 전기적으로 절연시키는 절연스페이서(130)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 복수의 접지조절부(300)들은, 상기 분사플레이트(210)와 통전되며 상기 탑플레이트(120)의 상면에 영역별로 접촉할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 대면적 기판의 플라즈마를 이용한 기판처리 시, 전극인 샤워헤드조립체 및 기판지지부 중 접지의 영역에 따른 접지레벨을 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 샤워헤드조립체 및 기판지지부 중 접지의 영역에 따른 접지레벨을 조절함으로써, 기판 처리공간 내의 플라즈마 분포를 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판 처리공간 내의 플라즈마 분포를 영역별로 정밀하게 제어가능하며, 이를 통해, 각 영역별 기판처리 정도를 조절하여, 최적의 기판처리를 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 영역별 접지레벨과, 가스공급량을 정밀하게 제어하고 조절함으로써, 대면적 기판 전체에 걸쳐 균일한 기판처리 수행이 가능한 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치의 개략적인 모습을 보여주는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 기판처리장치 중 분사플레이트가 제거된 상태의 샤워헤드조립체의 모습을 보여주는 저면도이다.
도 3은, 도 1의 기판처리장치 중 샤워헤드조립체 및 접지조절부의 모습을 보여주는 A부분 확대단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 기판처리장치의 다른 실시예의 개략적인 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5는, 도 4의 기판처리장치 중 샤워헤드조립체 및 접지조절부의 모습을 보여주는 B부분 확대단면도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 플라즈마를 이용하는 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 챔버본체(110)와, 상기 챔버본체(110)의 상부를 복개하는 탑플레이트(120)를 포함하는 공정챔버(100)와; 상기 공정챔버(100) 내에 설치되며, 플라즈마를 형성하기 위하여 고주파전력이 인가되는 전극부와; 상기 공정챔버(100) 내에서 상기 전극부에 대향하도록 설치되며, 외부 접지단(410)에 접속되는 접지부와; 상기 접지부와 통전되고, 상기 접지단(410)에 접속되는 외부 커패시터(400)에 연결되어, 상기 접지부의 영역별 접지레벨을 조절하는 복수의 접지조절부(300)들을 포함한다.
여기서 기판처리의 대상인 기판(10)은, 식각, 증착 등 기판처리가 수행되는 구성으로서, 반도체 제조용기판, LCD 제조용기판, OLED 제조용기판, 태양전지 제조용기판, 투명 글라스기판 등 어떠한 기판도 가능하다.
특히 상기 기판(10)은, OLED 제조용기판으로서, 대면적 기판일 수 있다.
상기 공정챔버(100)는, 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 공정챔버(100)는, 상측이 개구된 챔버본체(110)와, 챔버본체(110)의 상부를 복개하여 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 탑플레이트(120)를 포함할 수 있다.
상기 챔버본체(110)는, 상부가 개방되고 기판처리를 위한 처리공간(S1)이 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 챔버본체(110)는, 후술하는 기판지지부(20) 등이 설치되며, 처리공간(S1)에 기판(10)의 도입 및 배출을 위한 내측벽에 하나 이상의 게이트(111)가 형성될 수 있다.
상기 게이트(111)는, 처리공간(S)에 기판(1)의 도입 및 배출을 위해 공정챔버(100) 중 챔버본체(110)에 형성되는 구조로서, 다양한 구조가 가능하다.
상기 탑플레이트(120)는, 챔버본체(110)의 상부를 복개하여 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 탑플레이트(120)는, 후술하는 기판지지부(20)에 플라즈마 형성을 위한 고주파전력이 인가되는 DCCP 타입의 경우, 접지상태를 유지할 수 있다.
상기 전극부는, 공정챔버(100) 내에 설치되며, 플라즈마를 형성하기 위하여 고주파전력이 인가되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 전극부는, 외부의 전원공급부에 의해 접속되어, 고주파 전원이 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전극부는, 탑플레이트(120) 하부에 설치되어 처리공간(S1)으로 가스를 분사하는 샤워헤드조립체(200)일 수 있으며, 이 경우, 후술하는 접지부는, 샤워헤드조립체(200)에 대향되도록 공정챔버(100) 내에 설치되어, 기판(10)이 안착되는 기판지지부(20)일 수 있다.
한편, 다른 예로서 상기 전극부는, 공정챔버(100) 내에 설치되어 기판(10)이 안착되는 기판지지부(20)일 수 있으며, 이 경우, 후술하는 접지부는, 기판지지부(20)에 대향되도록 탑플레이트(120) 하부에 설치되어, 처리공간(S1)으로 가스를 분사하는 샤워헤드조립체(200)일 수 있다.
상기 접지부는, 공정챔버(100) 내에서 전극부에 대향하도록 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 접지부는, 전술한 전극부와 대향되어 설치됨으로써, 고주파 전력이 인가되는 전극부와의 사이에 플라즈마가 형성될 수 있도록 설치된다.
상기 접지부는, 외부 접지단(410)에 접속됨으로써, 접지상태를 유지할 수 있다.
한편, 상기 접지부는 전술한 전극부와 같이, 전극부가 기판지지부(20)인 경우에는 접지부는 샤워헤드조립체(200)일 수 있으며, 전극부가 샤워헤드조립체(200)인 경우에는 접지부는, 기판지지부(20)일 수 있다.
상기 복수의 접지조절부(300)들은, 접지부의 영역별 접지레벨을 조절하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 복수의 접지조절부(300)들은, 접지부와 통전되고, 접지단(410)에 접속되는 외부 커패시터(400)에 연결되어, 접지부의 영역별 접지레벨을 조절할 수 있다.
상기 커패시터(400)는, 진공 가변 커패시터(VVC: Vacuum Variable Capacitor)로서, 진공상태에서 커패시터의 커패시턴스가 가변가능한 구성일 수 있다.
상기 커패시터(400)는, 전자식 가변, 기계식 가변 모두 가능하며, 특히, 모터와 커패시터가 축으로 연결되어, 모터의 구동에 따른 커패시터의 전진 또는 후진을 통해 서로 마주보는 도전체의 면적을 조절함으로써, 커패시턴스를 조절하는 기계식 진공 가변 커패시터일 수 있다.
따라서, 상기 커패시터(400)는, 커패시턴스 값을 조절함으로써, 교류전원의 임피던스값을 조절하고, 이를 통해 접지조절부를 통해 접촉하는 접지부 특정영역의 접지레벨인 전위값을 조절할 수 있다.
한편, 상기 커패시터(400)는, 다른 예로서 고정된 커패시턴스 값을 가지며, 복수의 접지조절부(300)들과 접지단(410) 사이에 서로 다른 커패시턴스 값을 가지고 각각 연결됨으로써, 접지부의 영역별 접지레벨을 조절하여 플라즈마의 균일도를 정밀 제어 할 수도 있다.
한편, 상기 접지조절부(300)는, 공정챔버(100) 외부의 커패시터(400)에 연결되는 로드부(310)와, 로드부(310)의 끝단에서 접지부와 통전되도록 접지부와 접촉하는 접촉부(320)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 복수의 접지조절부(300)들은, 공정챔버(100) 외부의 커패시터(400)에 접속되는 로드부(310)와, 로드부(310)의 끝단에서 접지부와 통전됨으로써, 커패시터(400)에 따른 접지부의 접지레벨을 조절하는 접촉부(320)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 접지조절부(300)들은, 대면적 기판에 따른 접지부의 대형화로 접지부의 복수의 영역들에 서로 이격되어 각각 설치됨이 바람직하다.
한편, 상기 복수의 접지조절부(300)들은, 접지부에 접속되는 바, 접지부가 기판지지부(20)인 경우, 기판지지부(20)에 접속될 수 있으며, 접지부가 샤워헤드조립체(200)인 경우, 샤워헤드조립체(200)에 접속될 수 있다.
접지부가 기판지지부(20)에 형성되는 경우, 외부의 커패시터(400)에 접속되는 복수의 접지조절부(300)들이 공정챔버(100)를 관통하여 기판지지부(20)에 접촉할 수 있으며, 이를 통해, 기판지지부(20)의 영역별로 접지레벨을 조절할 수 있다.
이 경우, 보다 높은 정밀도의 접지레벨 조절을 위해서는 접지상태인 공정챔버(100)와 공정챔버(100)를 관통하여 기판지지부(20)에 접촉하는 접지조절부(300)가 절연될 필요가 있다.
한편, 이하에서는 전극부가 기판지지부(20)이며, 접지부가 샤워헤드조립체(200)인 경우에 대하여 상세히 설명한다.
상기 전극부는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 공정챔버(100) 내에 설치되어, 기판(10)이 안착되는 기판지지부(20)이며, 접지부는, 탑플레이트(120)의 하부에 설치되어, 처리공간(S1)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 분사구(211)들이 형성된 분사플레이트(210)를 포함하는 샤워헤드조립체(200)일 수 있다.
또한, 이 경우, 상기 탑플레이트(120)는 외부 접지단과 접속되어 접지상태일 수 있다.
상기 기판지지부(20)는, 공정챔버(100) 내에 설치되어, 기판(10) 인착되며, 플라즈마 형성을 위한 고주파전력이 인가되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 기판지지부(20)는, 기판(10)이 안착되는 기판안착부(21)와, 기판안착부(210)가 상하이동 가능하도록 기판안착부(21)의 하측에 설치되는 지지축(22)을 포함할 수 있다.
상기 기판지지부(20)는, 플라즈마 형성을 위한 고주파전력이 인가될 뿐만아니라, 기판(10)의 도입 및 배출을 위하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있으며, 더 나아가, 기판(10)을 가열하거나, 냉각하는 등 온도제어를 위하여 히터 등 온도제어부재가 추가로 설치될 수 있다.
상기 샤워헤드조립체(200)는, 처리공간(S1)으로 가스를 분사하며, 플라즈마의 형성을 위하여 접지상태인 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 샤워헤드조립체(200)는, 탑플레이트(120)의 하부에 설치되어, 처리공간(S1)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 분사구(211)들이 형성된 분사플레이트(210)를 포함할 수 있다.
상기 분사플레이트(210)는, 탑플레이트(120)의 하부로부터 일정간격 이격되어 설치될 수 있으며, 가장자리에 단차가 형성되어, 탑플레이트(120)에 직접 볼트결합될 수 있으며, 다른 예로서 가장자리가 탑플레이트(120)와의 사이에 별도의 절연부재에 결합됨으로써, 설치될 수 있다.
즉, 상기 분사플레이트(210)는, 탑플레이트(120)와의 전기적 절연상태가 유지되도록 설치될 수 있으며, 이와는 반대로 탑플레이트(120)와 통전되도록 단순 결합될 수도 있다.
한편, 이 경우 본 발명의 제1실시예로서, 상기 복수의 접지조절부(300)들은, 탑플레이트(120)에 형성되는 제1관통공(121)들을 각각 관통하여, 분사플레이트(210)에 접촉함으로써, 분사플레이트(210)의 각 영역별 접지레벨을 조절할 수 있다.
즉, 상기 분사플레이트(210)는, 커패시터(400)에 접속되는 복수의 접지조절부(300)들과 접촉함으로써, 접지상태를 유지할 수 있으며, 더 나아가 복수의 접지조절부(300)들이 접촉되는 영역별 접지레벨이 조절될 수 있다.
이 경우, 보다 바람직하게는 복수의 접지조절부(300)들은 분사플레이트(210)의 가상의 등분된 평면 상에 각각 접촉될 수 있으며, 보다 구체적으로는 가상의 등분된 평면 중앙에 각각 위치할 수 있다.
한편, 상기 분사플레이트(210)는, 접지상태인 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성할 수 있다.
즉, 분사플레이트(210)를 탑플레이트(120)와 독립된 접지로 구성함으로써, 분사플레이트(210)의 접지조절부(300)들을 통한 영역별 접지레벨 제어를 보다 정밀하게 할 수 있다.
분사플레이트(210)와 탑플레이트(120)와의 전기적 절연을 위하여, 접지조절부(300) 중 로드부(310)의 직경이 탑플레이트(120)의 제1관통공(121)의 내경보다 크게하여, 로드부(310)와 탑플레이트(120)가 서로 접촉되지 않도록 할 수 있다.
더 나아가, 제1관통공(121)과 로드부(310) 사이에 별도의 절연부재를 설치함으로써, 접지조절부(300)와 탑플레이트(120) 사이의 전기적 절연을 유지할 수 있다.
또한, 분사플레이트(210)의 가장자리에서 탑플레이트(120)와의 결합 시, 절연부재(230)를 설치함으로써, 분사플레이트(210)와 탑플레이트(120) 사이를 절연할 수 있으며, 더 나아가 분사플레이트(210)의 대면적화로 인한, 중심부 쳐짐 방지를 위한 지지부재(212) 역시, 탑플레이트(120)와 절연부재를 통해 결합할 수 있다.
상기와 같은 제1실시예에도, 분사플레이트(210)에 형성되는 다수의 분사구(211)들이 접지조절부(300)의 접촉부(320)와의 접촉으로 인해, 가스가 원활히 분사되지 못하거나, 특정영역에 편중되어 분사되는 문제점이 있을 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 기판처리장치의 제2실시예에 대하여 이하 설명한다.
상기 샤워헤드조립체(200)는, 탑플레이트(120)와 분사플레이트(210) 사이에 설치되며, 제1관통공(121)들을 관통하는 복수의 접지조절부(300)들이 접촉하는 접지플레이트(220)를 포함할 수 있다.
이때, 분사플레이트(210)와 접지플레이트(220)는 서로 통전되도록 접촉될 수 있으며, 분사플레이트(210) 및 접지플레이트(220)는, 접지상태인 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성할 수 있다.
이를 위하여, 상기 샤워헤드조립체(200)는, 탑플레이트(120)의 가장자리 내측면과, 분사플레이트(210) 및 접지플레이트(220) 사이에 설치되는 절연부재(230)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 분사플레이트(210) 및 접지플레이트(220)가, 탑플레이트(120)와 이격되어 설치됨으로써, 탑플레이트(120)와 절연할 수 있음은 또한 물론이다.
또한 상기 샤워헤드조립체(200)는, 분사플레이트(210)의 가장자리와 탑플레이트(120)의 저면에 설치되어, 분사플레이트(210)와 탑플레이트(120) 사이로의 플라즈마 침투를 방지하는 쉴드부재(240)를 추가로 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 쉴드부재(240)는, 분사플레이트(210)와 탑플레이트(120) 사이의 틈으로 플라즈마가 침투하는 것을 방지하기 위한 구성으로서, 분사플레이트(210)와 탑플레이트(120) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
이때, 상기 쉴드부재(240)는, 절연이 가능한 재질이면 어떠한 재질도 가능하며, 보다 바람직하게는 세라믹 등으로 구성될 수 있다.
또한 상기 샤워헤드조립체(200)는, 접지플레이트(220) 및 탑플레이트(120)와 절연되어 설치되며, 접지플레이트(220)와 분사플레이트(210) 사이의 제1가스확산공간(S2)에 가스를 분사하는 적어도 하나의 디퓨저부(250)를 포함할 수 있다.
또한 상기 샤워헤드조립체(200)는, 디퓨저부(250)와 탑플레이트(120) 및 접지플레이트(220)를 절연하기 위하여, 접지플레이트(220)를 관통하며, 탑플레이트(120)의 저면에 삽입되어 설치되는 제1스페이서부(260)를 포함할 수 있다.
또한 상기 샤워헤드조립체(200)는, 디퓨저부(250)와, 접지플레이트(220)를 절연하기 위하여, 접지플레이트(220)의 저면에서 디퓨저부(250) 사이에 설치되는 제1절연부재(270)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 접지플레이트(220)는, 영역별로 접지레벨이 조절됨으로써 처리공간(S1)에 형성되는 플라즈마를 제어하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 접지플레이트(220)는, 탑플레이트(120)와 분사플레이트(210) 사이에 설치되며, 제1관통공(121)들을 관통하는 복수의 접지조절부(300)들이 접촉할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 접지플레이트(220)는, 가장자리에서 단차를 가지고 탑플레이트(120)와 분사플레이트(210) 사이에 단순 볼트결합을 통해 결합 설치될 수 있으며, 다른 예로서, 후술하는 절연부재(230)에 설치되어 탑플레이트(120)와 절연된 상태로 설치될 수 있다.
즉, 상기 접지플레이트(220)는, 커패시터(400)와 접지조절부(300)들을 통해 접속됨으로써, 접지레벨이 조절될 수 있으며, 이때, 접지상태인 탑플레이트(120)와 절연된 상태를 유지함으로써, 보다 정밀한 접지레벨의 조절이 가능하다.
또한 상기 접지플레이트(220)는, 분사플레이트(210)와 통전된 상태를 유지하고, 더 나아가 분사플레이트(210)와 근거리에 위치함으로써 분사플레이트(210)의 접지레벨에 영향을 줄 수도 있다.
한편, 이 경우, 상기 접지플레이트(220)는, 복수의 접지조절부(300)들이 접지플레이트(220)의 가상의 등분된 평면 상에 각각 접촉함으로써, 영역별 접지레벨 조절 및 전체적인 접지레벨이 가능하도록 할 수 있다.
상기 절연부재(230)는, 접지상태인 탑플레이트(120)와, 분사플레이트(210) 및 접지플레이트(220)를 전기적으로 절연하기 위하여 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 절연부재(230)는, 탑플레이트(120)의 가장자리 내측면과, 분사플레이트(210) 및 접지플레이트(220) 사이에 설치될 수 있으며, 전기적 절연이 가능한 소재로 구성될 수 있다.
상기 디퓨저부(250)는, 외부로부터 전달되는 가스를 처리공간(S1)에 분사하기 위하여 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
즉, 상기 디퓨저부(250)는, 접지플레이트(220)와 분사플레이트(210) 사이의 제1가스확산공간(S2)에 가스를 분사하는 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 디퓨저부(250)는, 외부로부터 공급되는 가스를 공정챔버(100) 내부로 전달하는 가스공급라인(254)과, 가스공급라인(254)과 연통되며, 끝단의 평면적이 확장되는 가스도입구(251)가 형성되는 디퓨저본체(253)와, 내부에 제2가스확산공간(S3)을 형성하도록 디퓨저본체(253)에 결합되며, 확산된 가스를 접지플레이트(220)와, 분사플레이트(210) 사이에 형성되는 제1가스확산공간(S2)으로 분사하는 디퓨저분사부(252)를 포함할 수 있다.
이때, 디퓨저분사부(252)는, 디퓨저본체(253)와 볼트(255)를 통해 결합할 수 있으며, 다수의 분사공(252a)을 통해 제2가스확산공간(S3)에 확산된 가스를 제1가스확산공간(S2)으로 분사할 수 있다.
또한, 상기 디퓨저부(250)는, 효과적인 가스확산을 위하여, 지지플레이트(220)의 가상의 등분된 평면 상에 각각 위치할 수 있으며, 접지조절부(300)와의 접촉을 피하기 위해 접지조절부(300) 주위에 설치될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 디퓨저부(250)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 설치되는 디퓨저부(250)의 주위에 복수개 설치될 수 있으며, 90도 간격으로 4개가 설치될 수 있다.
한편, 상기 디퓨저부(250)는, 플라즈마의 정밀한 제어를 위해서 접지플레이트(220) 및 탑플레이트(120)와 절연상태를 유지하는 것이 중요하며, 이를 위한 다양한 구성에 대하여 이하 설명한다.
상기 가스공급라인(254)은, 탑플레이트(120)를 관통하여 설치되며, 이때, 탑플레이트(120)의 가스도입관통공(122)의 내경을 가스공급라인(254)의 직경보다 크게 하여, 탑프레이트(120)와 디퓨저부(250)의 절연이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 상기 디퓨저부(250)와 접지플레이트(220) 및 탑플레이트(120)와의 절연을 위하여 제1스페이서부(260)가 설치될 수 있다.
상기 제1스페이서부(260)는, 디퓨저부(250)와 탑플레이트(120) 및 접지플레이트(220)를 절연하기 위한 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 제1스페이서부(260)는, 접지플레이트(220)를 관통하고, 탑플레이트(120)의 저면에 삽입되어 설치될 수 있으며, 이로써 디퓨저부(250)의 탑플레이트(120) 및 접지플레이트(220)와의 절연 뿐만아니라, 탑플레이트(120)와 접지플레이트(220) 사이의 이격거리를 유지할 수도 있다.
상기 제1스페이서부(260)는, 지지플레이트를 관통하여 탑플레이트(120)의 저면에 삽입되는 제1스페이서(261)와, 디퓨저본체(253) 및 제1스페이서(261)를 관통하여 탑플레이트(120)의 저면에 볼트결합되는 제1결합볼트(262)와, 제1결합볼트(262)와 디퓨저본체(253)와의 전기적 절연을 위해새 제1결합볼트(262) 및 디퓨저본체(253) 사이에 설치되는 제1결합볼트절연부재(263)를 포함할 수 있다.
상기 제1절연부재(270)는, 디퓨저부(250)와, 접지플레이트(220)를 절연하기 위하여 추가로 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 제1절연부재(270)는, 접지플레이트(220)의 저면에 형성되는 삽입홈(221)에 삽입되어, 디퓨저부(250)와 접지플레이트(220)가 직접 접촉하지 않도록 할 수 있으며, 전기적 절연이 가능한 소재로 구성될 수 있다.
상기 접지조절부(300)는, 탑플레이트(120)와의 전기적 절연을 위하여, 제2스페이서(331)를 포함할 수 있다.
상기 제2스페이서(331)는, 일부가 제1관통공(121)에 삽입되며, 탑플레이트(120)의 저면에 일부 삽입되도록 설치될 수 있다.
이때, 상기 제2스페이서(331)는, 제2결합볼트(332)를 통해 탑플레이트(120)의 저면에 볼트결합될 수 있다.
한편, 전술한 절연을 위한 각종 구성은, 전기적 절연이 가능한 재질이면 어떠한 재질도 가능하며, 보다 구체적으로는 PEEK, PTFE, SUS 재질 등이 이용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제3실시예로서, 상기 접지조절부(300)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 탑플레이트(120)에 형성되는 제2관통공(123)을 관통하여 분사플레이트(210)에 결합되어, 분사플레이트(210)를 지지하는 지지부재(212)에 접촉할 수 있다.
이때, 상기 분사플레이트(210)는, 접지상태인 탑플레이트(120)와 통전된 상태에서 접지조절부(300)과 접촉되어 영역별로 접지레벨이 조절될 수도 있으나, 보다 바람직하게는 정밀한 접지레벨 조절을 위하여, 접지상태인 탑플레이트(120)와 전기적으로 절연되어 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성할 수 있다.
즉, 상기 분사플레이트(210)는, 접지상태인 탑플레이트(120)와 전기적으로 절연되어 독립된 접지를 구성함으로써, 탑플레이트(120) 측 접지의 영향을 배제하여 영역별 정밀한 접지레벨 조절이 가능하다.
상기 지지부재(212)는, 탑플레이트(120)에 형성되는 제2관통공(123)을 관통하여 분사플레이트(210)에 결합함으로써, 분사플레이트(210)를 지지하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면, 상기 지지부재(212)는, 제2관통공(123)을 관통하여 분사플레이트(210)에 볼트체결되는 결합볼트일 수 있다.
이 경우, 상기 제2관통공(123)은, 결합볼트의 볼트부분(212b)이 관통하기 위하여 볼트부분(212b)의 직경보다 큰 내경을 가지는 부분(123a)과, 탑플레이트(120) 상단측에서 직경방향으로 확장되어 결합볼트의 머리부분(212a)이 지지될 수 있도록 단차를 가지고 확장되는 확장부분(123b)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 탑플레이트(120)와 지지부재(212) 사이의 제2관통공(123)에 설치되어, 지지부재(212)와 탑플레이트(120)를 전기적으로 절연시킴으로써, 탑플레이트(120)와 분사플레이트(210)를 전기적으로 절연시키는, 절연스페이서(130)를 포함할 수 있다.
상기 절연스페이서(130)는, 제2관통공(123)에 설치되어 지지부재(212)와 탑플레이트(120)를 전기적으로 절연시키는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
또한, 상기 머리부분(212a)와 절연스페이서(130) 사이에 설치되어, 제2관통공(123)을 통한 가스의 누출을 방지하고, 지지부재(212)를 탑플레이트(120)와 절연시키는 링형상의 실링부재(140)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부재(212)는, 분사플레이트(210)와 탑플레이트(120) 사이에 설치되어, 분사플레이트(210)의 쳐짐을 방지함과 동시에, 분사플레이트(210)와 탑플레이트(120) 사이의 이격거리를 조절할 수 있다.
한편, 이 경우, 상기 지지부재(212)는, 탑플레이트(120)를 관통하여 설치될 수 있으며, 접지조절부(300)가 탑플레이트(120)를 관통하여 설치되는 지지부재(212)에 접속됨으로써, 분사플레이트(210)의 영역별 접지레벨을 조절할 수 있다.
한편, 상기 지지부재(212)는, 지지플레이트(220)가 추가로 구비되는 기판처리장치에도 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 지지부재(212)가 탑플레이트(120)의 제2관통공(123)을 관통하고 더 나아가 지지플레이트(220)를 관통하여 분사플레이트(210)에 결합될 수 있다.
한편, 제4실시예로서, 상기 복수의 접지조절부(300)들은, 분사플레이트(210)와 통전되며 접지상태인 탑플레이트(120)의 상면에 영역별로 접촉할 수 있다.
즉, 분사플레이트(210)를 접지상태인 탑플레이트(120)와 통전되도록 가장자리에서 분사플레이트(210)를 탑플레이트(120)에 단순결합하고, 복수의 접지조절부(300)들을 탑플레이트(120)의 상면에 영역별로 접촉함으로써, 탑플레이트(120)의 영역별 접지레벨을 조절하여 분사플레이트(210)의 영역별 접지레벨을 조절할 수도 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 기판 20: 기판지지부
100: 공정챔버 200: 샤워헤드조립체
300: 접지조절부 400: 가변커패시터

Claims (15)

  1. 플라즈마를 이용하는 기판처리를 위한 처리공간(S1)을 형성하는 챔버본체(110)와, 상기 챔버본체(110)의 상부를 복개하는 탑플레이트(120)를 포함하는 공정챔버(100)와;
    상기 공정챔버(100) 내에 설치되며, 플라즈마를 형성하기 위하여 고주파전력이 인가되는 전극부와;
    상기 공정챔버(100) 내에서 상기 전극부에 대향하도록 설치되며, 외부 접지단(410)에 접속되는 접지부와;
    상기 접지부와 통전되고, 상기 접지단(410)에 접속되는 외부 커패시터(400)에 연결되어, 상기 접지부의 영역별 접지레벨을 조절하는 복수의 접지조절부(300)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커패시터(400)는,
    커패시턴스 값이 조절 가능한 가변커패시터인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지조절부(300)는,
    상기 공정챔버(100) 외부의 상기 커패시터(400)에 연결되는 로드부(310)와, 상기 로드부(310)의 끝단에서 상기 접지부와 통전되도록 상기 접지부와 접촉하는 접촉부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극부는,
    상기 공정챔버(100) 내에 설치되어, 기판(10)이 안착되는 기판지지부(20)이며,
    상기 접지부는,
    상기 탑플레이트(120)의 하부에 설치되어, 상기 처리공간(S1)으로 가스를 분사하기 위한 다수의 분사구(211)들이 형성된 분사플레이트(210)를 포함하는 샤워헤드조립체(200)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 접지조절부(300)들은,
    상기 탑플레이트(120)에 형성되는 제1관통공(121)들을 각각 관통하여, 상기 분사플레이트(210)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 분사플레이트(210)는,
    접지상태인 상기 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 상기 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 샤워헤드조립체(200)는,
    상기 탑플레이트(120)와 상기 분사플레이트(210) 사이에 설치되며, 상기 제1관통공(121)들을 관통하는 상기 복수의 접지조절부(300)들이 접촉하는 접지플레이트(220)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 접지조절부(300)들은,
    상기 접지플레이트(220)의 가상의 등분된 평면 상에 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 분사플레이트(210)와 상기 접지플레이트(220)는 서로 통전되도록 접촉되며,
    상기 분사플레이트(210) 및 상기 접지플레이트(220)는,
    접지상태인 상기 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 상기 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 샤워헤드조립체(200)는,
    상기 접지플레이트(220) 및 상기 탑플레이트(120)와 절연되어 설치되며, 상기 접지플레이트(220)와 상기 분사플레이트(210) 사이의 제1가스확산공간(S2)에 가스를 분사하는 적어도 하나의 디퓨저부(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 디퓨저부(250)는,
    가스공급라인(254)과 연통되는 가스도입구(251)가 형성되는 디퓨저본체(253)와, 내부에 제2가스확산공간(S3)을 형성하도록 상기 디퓨저본체(253)에 결합되며, 확산된 가스를 상기 제1가스확산공간(S2)으로 분사하는 디퓨저분사부(252)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 접지조절부(300)는,
    상기 탑플레이트(120)에 형성되는 제2관통공(123)을 관통하여 상기 분사플레이트(210)에 결합되어, 상기 분사플레이트(210)를 지지하는 지지부재(212)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 분사플레이트(210)는,
    접지상태인 상기 탑플레이트(120)와 절연됨으로써, 상기 탑플레이트(120)와 독립된 접지를 구성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 탑플레이트(120)와 상기 지지부재(212) 사이의 상기 제2관통공(123)에 설치되어, 상기 지지부재(212)와 상기 탑플레이트(120)를 전기적으로 절연시키는 절연스페이서(130)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 접지조절부(300)들은,
    상기 분사플레이트(210)와 통전되는 상기 탑플레이트(120)의 상면에 영역별로 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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