KR20200129613A - Unit for supporting substrate and Apparatus for treating substrate with the unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판을 지지하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for supporting a substrate.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 패턴을 형성하기 위해 사진 공정, 식각 공정, 애싱 공정, 이온주입 공정, 그리고 박막 증착 공정 등의 다양한 공정들을 수행한다. 이러한 공정들 중 식각 공정, 이온 주입 공정, 그리고 박막 증착 공정은 진공 분위기에서 기판을 플라즈마 처리한다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 플라즈마를 기판에 집중시키는 링 어셈블리가 제공된다. In order to manufacture a semiconductor device, various processes such as a photo process, an etching process, an ashing process, an ion implantation process, and a thin film deposition process are performed to form a pattern on a substrate. Among these processes, the etching process, the ion implantation process, and the thin film deposition process plasma-process the substrate in a vacuum atmosphere. This plasma processing apparatus is provided with a ring assembly for concentrating plasma on a substrate.
일반적으로 링 어셈블리는 기판을 둘러싸도록 제공되며, 기판이 놓여지는 척에 체결된다. 도 1은 일반적인 링 어셈블리를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판이 놓여지는 척은 측부가 단차진 형상을 가지며, 링 어셈블리는 척의 단차 영역에 위치된다. 링 어셈블리는 내측링(2), 볼트링(4), 하부링(6), 그리고 외측링(8)을 포함한다. 내측링(2)은 외측링(8)에 비해 기판에 더 가깝게 위치된다. 하부링(6)은 내측링(2)의 외측에서 내측링(2)을 지지하고, 볼트링(4)은 내측링이 고정되도록 내측링(2)을 위에서 아래 방향으로 가압하도록 위치된다. 상부에서 바라볼 때 볼트링(4)은 일부가 내측링에 중첩되고, 다른 일부가 하부링(6)에 중첩되게 위치된다. 체결홀은 볼트링(4)에서 하부링(6)까지 연장되게 제공되며, 이 체결홀에는 볼트가 체결된다. 이에 따라 내측링(2), 볼트링(4), 그리고 하부링(6)은 서로 간에 고정 결합될 수 있다. 외측링(8)은 볼트링(4) 및 하부링(6)이 플라즈마에 노출되는 영역을 감싸도록 제공된다.Typically, the ring assembly is provided to surround the substrate, and is fastened to a chuck on which the substrate is placed. 1 is a cross-sectional view showing a general ring assembly. Referring to FIG. 1, a chuck on which a substrate is placed has a stepped shape, and a ring assembly is positioned in a stepped region of the chuck. The ring assembly includes an inner ring (2), a bolt ring (4), a lower ring (6), and an outer ring (8). The
그러나 볼트링(4) 및 볼트는 내측링(2)과 하부링(6)을 고정시키기 위한 필수 구성이며, 외측링(8)의 체적은 볼트링(4)의 체적만큼 감소하게 된다. 이로 인해 볼트링(2)과 마주하는 외측링(8)의 두께(h)는 일정 두께 이상으로 늘리기 어려우며, 플라즈마로 인한 식각으로 인해 잦은 유지보수를 수행해야한다.However, the
본 발명은 플라즈마 장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a device capable of improving the durability of a plasma device.
또한 본 발명은 신규한 구조의 플라즈마 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a plasma device having a novel structure.
본 발명의 실시예는 기판을 지지하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 공정챔버, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 그리고 상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은, 내부에 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공된 유전판, 상기 유전판의 아래에 위치되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각판, 상기 냉각판의 아래에 위치되며, 상기 냉각판보다 큰 직경을 가지는 절연판, 그리고 상기 유전판 및 상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸는 링 어셈블리를 포함하되, 상기 링 어셈블리는 상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링, 상기 절연판 상에 위치되며, 상기 냉각판을 감싸도록 제공되는 하부링, 그리고 상기 하부링에 결합되며, 상기 포커스링의 외측을 클램핑하는 클램프 링을 포함한다. An embodiment of the present invention provides an apparatus for supporting a substrate. The apparatus for processing a substrate includes a process chamber having a processing space therein, a substrate supporting unit supporting a substrate in the processing space, a gas supply unit supplying gas to the substrate supporting unit, and a plasma source generating plasma from the gas. Including, wherein the substrate support unit, a dielectric plate provided with an electrode for adsorbing a substrate by electrostatic force therein, a cooling plate located under the dielectric plate and having a cooling passage through which a refrigerant flows, and a lower portion of the cooling plate An insulating plate having a diameter larger than that of the cooling plate, and a ring assembly surrounding the dielectric plate and a substrate placed on the dielectric plate, wherein the ring assembly is provided to surround the substrate placed on the dielectric plate. And a ring, a lower ring positioned on the insulating plate and provided to surround the cooling plate, and a clamp ring coupled to the lower ring and clamping the outside of the focus ring.
상기 포커스링은 외주면에 홈이 형성되는 제1링과 상기 제1링의 아래에 위치되는 제2링을 포함하되, 상기 클램프 링은 상기 홈과 상기 제2링의 저면을 클램핑할 수 있다. The focus ring may include a first ring having a groove formed on an outer circumferential surface thereof, and a second ring positioned below the first ring, and the clamp ring may clamp the groove and a bottom surface of the second ring.
상기 클램프 링은 상기 홈에 삽입되는 상부 바디, 상기 제2링의 저면을 지지하는 하부 바디, 그리고 상기 상부 바디와 상기 하부를 서로 연결시키는 연결 바디를 포함하되, 상기 연결 바디는 상기 상부 바디와 상기 하부 바디를 서로 가까워지는 방향으로 밀착시킬 수 있다. 상기 연결 바디는 상기 상부 바디와 상기 하부 바디의 이동 방향을 안내하는 가이드와 상기 상부 바디와 상기 하부 바디에 밀착력을 제공하는 탄성 부재를 포함할 수 있다. 상기 가이드는 상단이 상기 상부 바디에 결합되고, 하단이 상기 하부 바디에 결합되며, 상기 상단과 상기 하단을 잇는 길이가 가변될 수 있다. 상기 가이드는 상기 상단을 가지는 제1부분과 상기 하단을 가지는 제2부분을 포함하되, 상기 제1부분과 상기 제2부분 중 하나는 다른 하나에 일부가 삽입된 채로 길이 방향을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다,The clamp ring includes an upper body inserted into the groove, a lower body supporting a bottom surface of the second ring, and a connection body connecting the upper body and the lower surface to each other, wherein the connection body comprises the upper body and the The lower body can be brought into close contact with each other. The connection body may include a guide for guiding the movement direction of the upper body and the lower body, and an elastic member providing adhesion to the upper body and the lower body. The guide may have an upper end coupled to the upper body, a lower end coupled to the lower body, and a length connecting the upper end and the lower end may be variable. The guide includes a first part having the upper end and a second part having the lower end, wherein one of the first part and the second part is provided to be movable along the length direction while a part is inserted into the other Can be,
상기 링 어셈블리는 상기 클램프 링의 외측에서 상기 하부링의 상면에 형성된 고정홈에 삽입되며, 상기 클램프링의 이동을 제한하는 록킹링(locking ring)을 더 포함할 수 있다,The ring assembly may further include a locking ring that is inserted into a fixing groove formed on an upper surface of the lower ring from the outside of the clamp ring, and restricts movement of the clamp ring.
상기 링 어셈블리는 상기 하부링, 상기 록킹링, 그리고 클램프링을 상기 처리 공간의 플라즈마로부터 보호하는 보호 부재를 더 포함하되, 상기 보호 부재는The ring assembly further includes a protection member for protecting the lower ring, the locking ring, and the clamp ring from plasma in the processing space, the protection member
상기 절연 부재는 상기 하부링의 외주면을 감싸는 절연링과 상기 절연링에 체결되며, 상기 록킹링 및 상기 클램프링이 상기 처리 공간에 노출되는 면을 감싸는 누름링을 더 포함할 수 있다,The insulating member may further include an insulating ring surrounding an outer circumferential surface of the lower ring and a pressing ring fastened to the insulating ring, and surrounding a surface where the locking ring and the clamp ring are exposed to the processing space.
상기 누름링은 상기 록킹링의 위에서 상기 록킹링의 상면을 향하는 방향으로 가압하여 상기 록킹링을 고정시킬 수 있다,The pressing ring may be pressed in a direction from the top of the locking ring toward the upper surface of the locking ring to fix the locking ring.
상기 누름링은 절연 재질로 제공될 수 있다,The pressing ring may be provided with an insulating material,
또한 기판을 지지하는 장치는 내부에 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공된 유전판, 상기 유전판의 아래에 위치되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각판, 상기 냉각판의 아래에 위치되며, 상기 냉각판보다 큰 직경을 가지는 절연판, 그리고 상기 유전판 및 상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸는 링 어셈블리를 포함하되, 상기 링 어셈블리는 상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링, 상기 절연판 상에 위치되며, 상기 냉각판을 감싸도록 제공되는 하부링, 그리고 상기 하부링에 결합되며, 상기 포커스링의 외측을 클램핑하는 클램프 링을 포함한다.In addition, the device for supporting the substrate includes a dielectric plate provided with an electrode for adsorbing the substrate by electrostatic force therein, a cooling plate having a cooling path through which a refrigerant flows, and a cooling plate provided below the dielectric plate. , An insulating plate having a diameter larger than that of the cooling plate, and a ring assembly surrounding the dielectric plate and a substrate placed on the dielectric plate, wherein the ring assembly is provided to surround a substrate placed on the dielectric plate, the And a lower ring disposed on the insulating plate and provided to surround the cooling plate, and a clamp ring coupled to the lower ring and clamping the outside of the focus ring.
상기 포커스링은 외주면에 홈이 형성되는 제1링과 상기 제1링의 아래에 위치되는 제2링을 포함하되, 상기 클램프 링은 상기 홈과 상기 제2링의 저면을 클램핑할 수 있다,The focus ring includes a first ring having a groove formed on an outer circumferential surface thereof, and a second ring positioned below the first ring, wherein the clamp ring may clamp the groove and a bottom surface of the second ring.
상기 클램프 링은 상기 홈에 삽입되는 상부 바디, 상기 제2링의 저면을 지지하는 하부 바디, 그리고 상기 상부 바디와 상기 하부 바디를 서로 밀착시키는 밀착력을 제공하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.The clamp ring may include an upper body inserted into the groove, a lower body supporting a bottom surface of the second ring, and an elastic member providing a close contact force between the upper body and the lower body.
본 발명의 실시예에 의하면, 포커스링은 클램핑되어 고정된다. 이로 인해 별도의 나사없이 포커스링을 안정적으로 체결 가능하다.According to an embodiment of the present invention, the focus ring is clamped and fixed. This makes it possible to stably fasten the focus ring without a separate screw.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 나사없이 포커스링의 체결이 가능하므로, 누름링의 두께를 늘려, 누름링의 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since it is possible to fasten the focus ring without screws, the thickness of the pressing ring can be increased, and durability of the pressing ring can be improved.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 클램프링은 탄성 부재를 통해 제1링과 제2링을 밀착시키는 동시에 하부링에 고정 결합시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the clamp ring may be fixedly coupled to the lower ring while at the same time being in close contact with the first ring and the second ring through the elastic member.
도 1은 일반적인 링 어셈블리를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 링 어셈블리를 보다 확대해 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 클램프링을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 클램프링을 보여주는 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a general ring assembly.
2 is a plan view schematically showing a substrate processing facility according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the substrate processing apparatus of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view showing an enlarged view of the ring assembly of FIG. 3.
5 is a cross-sectional view showing the clamp ring of FIG. 4.
6 is an exploded perspective view showing the clamp ring of FIG. 5.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 가스를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다. In an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus for etching a substrate using plasma will be described. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied to various types of devices for processing a substrate using gas.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.2 is a plan view schematically showing a substrate processing facility according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10), 로딩 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)을 포함한다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 버퍼 유닛(300)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 로딩 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다. Referring to FIG. 2, the
로드 포트(120)에는 복수 개의 기판들(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 3 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 따라 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.A
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18), 버퍼 유닛(300), 그리고 로딩 모듈(30) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암들(144c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암들(144c) 중 일부는 공정 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. The
버퍼 유닛(300)은 공정 모듈(20)에서 처리된 기판(W)을 임시 보관한다. 버퍼 유닛(300)은 기판(W) 상에 잔류되는 공정 부산물은 제거된다. 버퍼 유닛(300)에서의 공정 부산물 제거는 버퍼 유닛(300)의 내부를 가압하거나 감압함으로써 이루어진다. 버퍼 유닛(300)은 복수 개로 제공될 수 있다. 예컨대, 버퍼 유닛(300)은 2개가 제공될 수 있다. 2개의 버퍼 유닛(300)은 이송 프레임(140)의 양측에 각각 제공되어, 이송 프레임(140)을 사이에 두고 서로 대향되게 위치될 수 있다. 선택적으로 버퍼 유닛(300)은 이송 프레임(140)의 일측에 1개만 제공될 수 있다.The
로딩 모듈(30)은 이송 프레임(140)과 반송 챔버(242) 사이에 배치된다. 로딩 모듈(30)은 반송 챔버(242)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 로딩 모듈(30)은 복수 개의 로드락 챔버들(32,34)을 포함한다. 로드락 챔버(32,34)는 각각 그 내부가 진공 분위기와 상압 분위기 간에 전환 가능하도록 제공된다.The
로드락 챔버(32,34)는 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 간에 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 로드락 챔버(32,34)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 로드락 챔버(32)의 내부 공간을 상압 분위기 또는 진공 분위기로 전환하고, 인덱스 모듈(10)과 공정 모둘(20) 중 어느 하나에 대해 밀폐가 유지된 상태에서 다른 하나에 대해 개방된다.In the
예컨대, 기판이 인덱스 모듈(10)에서 공정 모듈(20)로 반송될 때, 로드락 챔버(32,34)는 내부 공간을 상압 분위기에서 진공 분위기로 전환한 후에, 인덱스 모듈(10)에 대해 밀폐를 유지한 상태에서 공정 모듈(20)에 대해 개방될 수 있다.For example, when the substrate is transferred from the
이와 반대로, 기판이 공정 모듈(20)에서 인덱스 모듈(10)로 반송될 때, 로드락 챔버(32,34)는 내부 공간을 진공 분위기에서 상압 분위기로 전환한 후에, 공정 모듈(20)에 대해 밀폐를 유지한 상태에서 인덱스 모듈(10)에 대해 개방될 수 있다.Conversely, when the substrate is transferred from the
선택적으로, 로드락 챔버(32,34) 중 어느 하나는 기판을 인덱스 모듈(10)에서 공정 모듈(20)로 반송될 때에 사용되고, 다른 하나는 기판을 공정 모듈(20)에서 인덱스 모듈(10)로 반송될 때 사용될 수 있다.Optionally, one of the
공정 모듈(20)은 반송 챔버(242) 및 복수 개의 공정 유닛들(260)을 포함한다. The
반송 챔버(242)는 로드락 챔버(32,34) 및 복수 개의 공정 유닛들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 챔버(242)는 상부에서 바라볼 때 육각의 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 반송 챔버(242)는 직사각 또는 오각의 형상으로 제공될 수 있다. 반송 챔버(242)의 둘레에는 로드락 챔버(32,34) 및 복수 개의 공정 유닛들(260)이 위치된다. 반송 챔버(242) 내에 반송 로봇(250)이 제공된다. 반송 로봇(250)은 반송 챔버(242)의 중앙부에 위치될 수 있다. 반송 로봇(250)은 수평, 수직 방향으로 이동할 수 있고, 수평면 상에서 전진, 후진 또는 회전이 가능한 복수 개의 핸드들(252)을 가질 수 있다. 각 핸드(252)는 독립 구동이 가능하며, 기판(W)은 핸드(252)에 수평 상태로 안착될 수 있다. The
아래의 공정 유닛(260)은 기판을 가스 처리하는 기판 처리 장치(1000)로 설명한다. 기판 처리 장치는 기판(W)을 식각 또는 증착 처리한다. 일 예에 의하면, 각각의 기판 처리 장치는 서로 다른 종류의 가스로 기판을 처리할 수 있다. 가스 처리 공정에 사용되는 가스는 메탄(CH4) 일 수 있다The
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1000)는 챔버(1100), 기판 지지 유닛(1200), 가스 공급 유닛(1300), 플라즈마 소스(1400), 그리고 배기 배플(1500)을 포함한다.3 is a cross-sectional view of the substrate processing apparatus of FIG. 2. Referring to FIG. 3, the
챔버(1100)는 기판(W)이 처리되는 처리 공간(1106)을 가진다. 챔버(1100)는 원형의 통 형상으로 제공된다. 챔버(1100)는 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 챔버(1100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 챔버(1100)의 일측벽에는 개구가 형성된다. 개구는 기판(W)이 반출입되는 입구로 기능한다. 개구는 도어(1120)에 의해 개폐된다. 챔버(1100)의 바닥면에는 하부홀(1150)이 형성된다. 하부홀(1150)에는 감압 부재(미도시)가 연결된다. 챔버(1100)의 처리 공간(1106)은 감압 부재에 의해 배기 가능하며, 공정 진행시 감압 분위기로 유지될 수 있다.The
기판 지지 유닛(1200)은 처리 공간(1106)에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(1200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(1200)으로 제공될 수 있다. 선택적으로 기판 지지 유닛(1200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.The
정전척(1200)은 유전판(1210), 냉각판(1220), 절연판(1230), 그리고 링 어셈블리(1250)를 포함한다. 유전판(1210)은 유전체 재질로 제공될 수 있다. 유전판(1210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(1210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(1210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판(1210)의 내부에는 척킹용 전극(1212)이 설치된다. 척킹용 전극(1212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력이 인가되며, 기판(W)은 정전기력에 의해 유전판(1210)에 흡착된다. 유전판(1210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(1214)가 설치된다. 히터(1214)는 척킹용 전극(1212)의 아래에 위치된다. 히터(1214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. The
냉각판(1220)은 유전판(1210)에 놓인 기판(W)의 온도를 조절한다. 냉각판은 유전판의 아래에 위치된다. 냉각판(1220)은 유전판(1210) 및 이에 놓인 기판(W)의 온도를 낮추는 기능을 수행한다. 냉각판(1220)은 히터(1214)에 의해 과열된 기판(W) 온도를 낮출 수 있다. 냉각판(1220)의 내부에는 냉각 유로(1222)가 형성된다. 냉각 유로(1222)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 유로(1222)는 냉각판의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 냉각판(1220)은 유전판(1210)보다 큰 직경을 가지는 판 형상으로 제공된다. 냉각판(1220)은 유전판(1210)과 동심원을 가지도록 위치될 수 있다.The
절연판(1230)은 냉각판(1220)의 아래에 위치된다. 절연판(1230)은 냉각판(1220) 및 유전판(1210)을 지지한다. 절연판(1230)은 냉각판(1220)에 비해 큰 직경의 판 형상을 가진다. 따라서 유전판(1210), 냉각판(1220), 그리고 절연판(1230)이 조합되어 측부가 복수 회 단차진 원통 형상을 가질 수 있다. 절연판(1230)은 절연성 재질로 제공될 수 있다. The insulating
링 어셈블리(2000)는 플라즈마를 유전판(1210)에 놓인 기판(W)으로 집중시킨다. 도 4는 도 3의 링 어셈블리를 보다 확대해 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 링 어셈블리(2000)는, 포커스 링(2100), 하부링(2200), 클램프 링(2300), 록킹링(2400, locking ring) 그리고 보호 부재(2500)를 포함한다. 포커스 링(2100)은 유전판(1210)에 놓인 기판(W)을 둘러싸는 링 형상으로 제공된다. 포커스 링(2100)은 처리 공간에 형성된 플라즈마를 기판(W)에 전달되도록 기판(W)의 이동 경로를 안내하는 역할을 수행한다. 포커스 링(2100)은 제1링(2120) 및 제2링(2140)을 포함한다. 제1링(2120)은 기판(W)과 대응되는 높이에 위치되고, 제2링(2140)은 냉각판(1220)에 놓여진다. 제1링(2120)은 제2링(2140)에 대해 상하 방향으로 마주하게 위치된다. 즉 제1링(2120)과 제2링(2140)은 중첩되게 위치된다. 제1링(2120)은 상면이 영역 별로 서로 다른 높이를 가진다. 제1링(2120)의 상면 내측은 상면 외측에 비해 낮은 높이를 가진다. 제1링(2120)의 상면 내측은 유전판(1210)과 동일한 높이를 가지도록 제공된다. 이에 따라 제1링(2120)의 상면 내측부는 기판(W)의 측단을 지지할 수 있다. 제1링(2120)의 상면 외측은 유전판(1210)에 놓인 기판(W)과 동일하거나 이보다 높은 높이를 가지도록 제공될 수 있다. 제1링(2120)의 외주면에는 홈(2122)이 형성된다. 홈(2122)은 후술하는 클램프 링(2300)에 의해 클램핑되는 영역으로 제공될 수 있다. 제1링(2120) 및 제2링(2140) 각각은 냉각판(1220)보다 크고 절연판(1230)보다 작은 외경을 가진다. 즉 제1링(2120) 및 제2링(2140) 각각의 측단은 상부에서 바라볼 때 냉각판(1220)을 제외한 절연판(1230)과 마주하게 위치될 수 있다.The
하부링(2200)은 절연판(1230) 상에서 냉각판(1220)을 감싸도록 제공된다. 하부링(2200)은 절연판(1230)에 고정 결합된다. 하부링(2200)은 포커스 링(2100), 클램프 링(2300) 그리고 록킹링(2400) 각각의 아래에서 이들을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 하부링(2200)은 절연판(1230)에 비해 조금 작은 외경을 가질 수 있다. 하부링(2200)의 상면에는 록킹링(2400)이 끼워지는 고정홈이 형성된다.The
클램프 링(2300)은 포커스 링(2100)의 위치를 고정시킨다. 클램프 링(2300)은 하부링(2200)의 상면에 결합되고, 포커스 링(2100)의 외측에서 포커스 링(2100)을 클램핑한다. 클램프 링(2300)은 복수 개로 제공되며, 하부링(2200) 상에서 하부링(2200)의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 선택적으로 클램프 링(2300)은 1 개로 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 클램프 링(2300)은 고정홈보다 내측에 위치된다. 도 5는 도 4의 클램프 링을 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 5의 클램프 링을 보여주는 분해 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 클램프 링(2300)은 상부 바디(2320), 하부 바디(2340), 그리고 연결 바디(2360)를 포함한다. 상부 바디(2320)는 상부 영역이 하부 영역에 비해 내측 방향으로 길게 돌출된 형상을 가진다. 상부 바디(2320)는 클램핑링에서 제1링(2120)을 클램핑하는 영역으로 제공된다. 상부 바디(2320)의 돌출부(2322)는 제1링(2120)의 외주면에 형성된 홈(2122)에 삽입되게 위치된다. 돌출부(2322)는 바닥면이 내측으로 갈수록 상향 경사진 방향으로 연장된다. 이로 인해 포커스 링(2100)은 상부 바디(2320)에 의해 클램핑되는 동시에, 포커스 링(2100)에는 내측 방향을 향하는 방향으로 가압되는 힘이 전달될 수 있다.The
하부 바디(2340)는 상부 바디(2320)의 아래에 위치된다. 하부 바디(2340)는 하부 영역이 상부 영역에 비해 내측 방향으로 길게 돌출된 형상을 가진다. 하부 바디(2340)는 클램핑 링(2300)에서 제2링(2140)을 클램핑하는 영역으로 제공된다. 하부 바디(2340)의 돌출부(2342)는 제2링(2140)의 저면을 지지하게 위치된다. 하부 바디(2340)의 돌출부(2342)가 제2링(2140)을 지지하는 면은 수평 방향으로 연장된다. 상부 바디(2320)와 하부 바디(2340)는 서로 마주하는 일면 각각에 연결홈(2324,2344)이 형성된다. 연결홈(2324,2344)은 연결 바디(2360)가 삽입되게 위치되는 공간으로 제공된다. 연결홈(2324,2344)은 상부 바디(2320)의 저면 및 하부 바디(2340)의 상면 각각에 형성될 수 있다. 일 예에 의하면, 클램프 링(2300)은 포커스 링(2100)을 클램핑한 상태로 하부링(2200)의 상면에 체결될 수 있다.The
연결 바디(2360)는 상부 바디(2320)와 하부 바디(2340)를 서로 연결한다. 연결 바디(2360)는 가이드(2370) 및 탄성 부재(2380)를 포함한다. 가이드(2370)는 상부 바디(2320)와 하부 바디(2340) 간의 이동 방향을 안내한다. 가이드(2370)는 양단이 상부 바디(2320)와 하부 바디(2340)에 연결되게 제공된다. 가이드(2370)는 양단을 잇는 길이 가변되게 제공된다. 일 예에 의하면, 가이드(2370)는 제1부분(2372) 및 제2부분(2374)을 가질 수 있다. 제1부분(2372)은 상부 바디(2320)에 결합되는 상단을 포함하는 영역이고, 제2부분(2374)은 하부 바디(2340)에 결합되는 하단을 포함하는 영역일 수 있다. 즉 제1부분(2372)의 상단은 상부 바디(2320)의 연결홈에 위치되고, 제2부분(2374)의 하단은 하부 바디(2340)의 연결홈에 위치될 수 있다. 제1부분(2372)은 제2부분(2374)보다 높게 위치될 수 있다. 제1부분(2372)과 제2부분(2374)은 어느 하나가 다른 하나에 삽입되게 위치될 수 있다. 제1부분(2372)은 상단을 제외한 영역, 그리고 제2부분(2374)은 하단을 제외한 영역은 다른 하나에 삽입된 채로 상하 방향으로 이동될 수 있다. The
탄성 부재(2380)는 상부 바디(2320)와 하부 바디(2340) 간에 탄성력을 제공한다. 탄성 부재(2380)는 상부 바디(2320)와 하부 바디(2340)가 서로 가까워지는 방향으로 밀착력을 제공한다. 탄성 부재(2380)는 연결홈(2324,2344)에 위치되며, 상단이 상부 바디(2320)에 결합되고, 하단이 하부 바디(2340)에 결합될 수 있다. 예컨대, 탄성 부재(2380)는 스프링일 수 있다.The
다시 도 4를 참조하면, 록킹링(2400)은 클램프 링(2300)의 이동을 제한한다. 록킹링(2400)은 하부링(2200)에 형성된 고정홈에 삽입되게 위치된다. 록킹링(2400)은 고정홈에 삽입됨으로써, 록킹링(2400)과 클램프 링(2300)이 강제 끼움 방식으로 고정시킨다. 이로 인해 포커스 링(2100) 및 클램프 링(2300)의 위치가 이탈되는 것을 1차 방지할 수 있다. Referring back to FIG. 4, the
보호 부재(2500)는 처리 공간(1106)에 제공된 플라즈마로부터 링 어셈블리(2000)의 일부 구성을 보호한다. 보호 부재(2500)는 하부링(2200), 록킹링(2400), 그리고 클램프 링(2300)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지한다. 보호 부재(2500)는 절연 재질로 제공될 수 있다. 보호 부재(2500)는 절연링(2520) 및 누름링(2540)을 포함한다. 절연링(2520)은 하부링(2200)의 외주면을 감싸도록 제공된다. 이에 따라 하부링(2200)의 외주면이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 누름링(2540)은 절연링(2520)의 상면에 결합되며, 포커스 링(2100)보다 조금 높은 높이의 상면을 가진다. 누름링(2540)은 록킹링(2400)의 노출면 및 클램프 링(2300)의 노출면을 감싸도록 제공된다. 이에 따라 록킹링(2400) 및 클램프 링(2300)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 또한 누름링(2540)은 절연링(2520)에 결합되며 록킹링(2400) 및 클램프 링(2300)을 위에서 아래를 향하는 방향으로 가압하고, 포커스 링(2100)을 내측 방향을 가압한다. 이로 인해 포커스 링(2100) 및 클램프 링(2300) 각각의 위치가 이탈되는 것을 2차 방지할 수 있다. 예컨대, 누름링(2540)은 석영 재질로 제공될 수 있다. The
본 발명의 실시예에 의하면, 포커스 링(2100) 및 록킹링(2400)은 강제 끼움 방식으로 무나사 체결된다. 이로 인해 나사가 위치되는 공간 및 나사가 체결되어야 하는 홀이 불필요하며, 록킹링(2400) 및 클램프 링(2300)에 마주하는 누름링(2540)의 두께(H)를 증가시킬 수 있다. 따라서 누름링(2540)은 플라즈마에 의해 식각 및 손상될지라도, 그 늘어난 두께(H)만큼 수명이 늘어나며, 유지보수의 빈도를 줄일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
다시 도 3을 참조하면, 가스 공급 유닛(1300)은 기판 지지 유닛(1200)에 지지된 기판(W) 상으로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(1300)은 가스 저장부(1350), 가스 공급 라인(1330), 그리고 가스 유입 포트(1310)를 포함한다. 가스 공급 라인(1330)은 가스 저장부(1350) 및 가스 유입 포트(1310)를 연결한다. 가스 저장부(1350)에 저장된 공정 가스는 가스 공급 라인(1330)을 통해 가스 유입 포트(1310)으로 공급한다. 가스 유입 포트(1310)는 챔버(1100)의 상부벽에 설치된다. 가스 유입 포트(1310)는 기판 지지 유닛(1200)과 대향되게 위치된다. 일 예에 의하면, 가스 유입 포트(1310)는 챔버(1100) 상부벽의 중심에 설치될 수 있다. 가스 공급 라인(1330)에는 밸브가 설치되어 그 내부 통로를 개폐하거나, 그 내부 통로에 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다. 예컨대, 공정 가스는 식각 가스일 수 있다.Referring back to FIG. 3, the
플라즈마 소스(1400)는 챔버(1100) 내에 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(1400)로는 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(1400)는 안테나(1410) 및 외부 전원(1430)을 포함한다. 안테나(1410)는 챔버(1100)의 외측 상부에 배치된다. 안테나(1410)는 복수 회 감기는 나선 형상으로 제공되고, 외부 전원(1430)과 연결된다. 안테나(1410)는 외부 전원(1430)으로부터 전력을 인가받는다. 전력이 인가된 안테나(1410)는 챔버(1100)의 내부 공간에 방전 공간을 형성한다. 방전 공간 내에 머무르는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.The
배기 배플(1500)은 처리 공간(1106)에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(1500)은 환형의 링 형상을 가진다. 배기 배플(1500)은 처리 공간(1106)에서 챔버(1100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(1200)의 사이에 위치된다. 배기 배플(1500)에는 복수의 배기홀들(1502)이 형성된다. 배기홀들(1502)은 상하 방향을 향하도록 제공된다. 배기홀들(1502)은 배기 배플(1500)의 상단에서 하단까지 연장되는 홀들로 제공된다. 배기홀들(1502)은 배기 배플(1500)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열된다. 각각의 배기홀(1502)은 슬릿 형상을 가지며, 반경 방향을 향하는 길이 방향을 가진다. The
2000: 링 어셈블리
2100: 포커스 링
2200: 하부링
2300: 클램프 링
2400: 록킹링
2500: 보호 부재2000: ring assembly 2100: focus ring
2200: lower ring 2300: clamp ring
2400: locking ring 2500: protection member
Claims (13)
내부에 처리 공간을 가지는 공정챔버와;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
상기 기판 지지 유닛으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 기판 지지 유닛은,
내부에 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공된 유전판과;
상기 유전판의 아래에 위치되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각판과;
상기 냉각판의 아래에 위치되며, 상기 냉각판보다 큰 직경을 가지는 절연판과;
상기 유전판 및 상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸는 링 어셈블리를 포함하되,
상기 링 어셈블리는,
상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링과;
상기 절연판 상에 위치되며, 상기 냉각판을 감싸도록 제공되는 하부링과;
상기 하부링에 결합되며, 상기 포커스링의 외측을 클램핑하는 클램프 링을 포함하는 기판 처리 장치.In the apparatus for processing a substrate,
A process chamber having a processing space therein;
A substrate support unit supporting a substrate in the processing space;
A gas supply unit supplying gas to the substrate support unit;
Including a plasma source for generating plasma from the gas,
The substrate support unit,
A dielectric plate provided with an electrode for adsorbing the substrate by electrostatic force therein;
A cooling plate positioned below the dielectric plate and having a cooling passage through which a refrigerant flows;
An insulating plate positioned below the cooling plate and having a larger diameter than the cooling plate;
Including a ring assembly surrounding the dielectric plate and a substrate placed on the dielectric plate,
The ring assembly,
A focus ring provided to surround a substrate placed on the dielectric plate;
A lower ring positioned on the insulating plate and provided to surround the cooling plate;
A substrate processing apparatus comprising a clamp ring coupled to the lower ring and clamping an outer side of the focus ring.
상기 포커스링은,
외주면에 홈이 형성되는 제1링과;
상기 제1링의 아래에 위치되는 제2링을 포함하되,
상기 클램프 링은 상기 홈과 상기 제2링의 저면을 클램핑하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The focus ring,
A first ring having a groove formed on the outer circumferential surface;
Including a second ring located below the first ring,
The clamp ring clamps the groove and the bottom surface of the second ring.
상기 클램프 링은,
상기 홈에 삽입되는 상부 바디와;
상기 제2링의 저면을 지지하는 하부 바디와;
상기 상부 바디와 상기 하부를 서로 연결시키는 연결 바디를 포함하되,
상기 연결 바디는 상기 상부 바디와 상기 하부 바디를 서로 가까워지는 방향으로 밀착시키는 기판 처리 장치.The method of claim 2,
The clamp ring,
An upper body inserted into the groove;
A lower body supporting the bottom surface of the second ring;
Including a connection body connecting the upper body and the lower portion to each other,
The connection body is a substrate processing apparatus for bringing the upper body and the lower body into close contact with each other.
상기 연결 바디는,
상기 상부 바디와 상기 하부 바디의 이동 방향을 안내하는 가이드와;
상기 상부 바디와 상기 하부 바디에 밀착력을 제공하는 탄성 부재를 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
The connection body,
A guide for guiding a movement direction of the upper body and the lower body;
A substrate processing apparatus comprising an elastic member that provides adhesion to the upper body and the lower body.
상기 가이드는 상단이 상기 상부 바디에 결합되고, 하단이 상기 하부 바디에 결합되며, 상기 상단과 상기 하단을 잇는 길이가 가변되는 기판 처리 장치.The method of claim 4,
The guide has an upper end coupled to the upper body, a lower end coupled to the lower body, and a length connecting the upper end and the lower end is variable.
상기 가이드는 상기 상단을 가지는 제1부분과 상기 하단을 가지는 제2부분을 포함하되, 상기 제1부분과 상기 제2부분 중 하나는 다른 하나에 일부가 삽입된 채로 길이 방향을 따라 이동 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.The method of claim 5,
The guide includes a first part having the upper end and a second part having the lower end, wherein one of the first part and the second part is provided to be movable along the length direction while a part is inserted into the other Substrate processing apparatus.
상기 링 어셈블리는,
상기 클램프 링의 외측에서 상기 하부링의 상면에 형성된 고정홈에 삽입되며, 상기 클램프링의 이동을 제한하는 록킹링(locking ring)을 더 포함하는 기판 처리 장치.The method according to any one of claims 2 to 6,
The ring assembly,
A substrate processing apparatus further comprising a locking ring that is inserted into a fixing groove formed on an upper surface of the lower ring from the outside of the clamp ring, and restricts movement of the clamp ring.
상기 링 어셈블리는,
상기 하부링, 상기 록킹링, 그리고 클램프링을 상기 처리 공간의 플라즈마로부터 보호하는 보호 부재를 더 포함하되,
상기 보호 부재는
상기 절연 부재는 상기 하부링의 외주면을 감싸는 절연링과;
상기 절연링에 체결되며, 상기 록킹링 및 상기 클램프링이 상기 처리 공간에 노출되는 면을 감싸는 누름링을 더 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 7,
The ring assembly,
Further comprising a protection member for protecting the lower ring, the locking ring, and the clamp ring from plasma in the processing space,
The protective member is
The insulating member includes an insulating ring surrounding an outer peripheral surface of the lower ring;
A substrate processing apparatus further comprising a pressing ring fastened to the insulating ring and surrounding a surface where the locking ring and the clamp ring are exposed to the processing space.
상기 누름링은 상기 록킹링의 위에서 상기 록킹링의 상면을 향하는 방향으로 가압하여 상기 록킹링을 고정시키는 기판 처리 장치.The method of claim 8,
The substrate processing apparatus for fixing the locking ring by pressing the pressing ring in a direction from above the locking ring toward an upper surface of the locking ring.
상기 누름링은 절연 재질로 제공되는 기판 처리 장치.The method of claim 9,
The press ring is a substrate processing apparatus provided with an insulating material.
내부에 기판을 정전기력으로 흡착하는 전극이 제공된 유전판과;
상기 유전판의 아래에 위치되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각판과;
상기 냉각판의 아래에 위치되며, 상기 냉각판보다 큰 직경을 가지는 절연판과;
상기 유전판 및 상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸는 링 어셈블리를 포함하되,
상기 링 어셈블리는,
상기 유전판에 놓인 기판을 둘러싸도록 제공되는 포커스 링과;
상기 절연판 상에 위치되며, 상기 냉각판을 감싸도록 제공되는 하부링과;
상기 하부링에 결합되며, 상기 포커스링의 외측을 클램핑하는 클램프 링을 포함하는 기판 지지 유닛.In the apparatus for supporting a substrate,
A dielectric plate provided with an electrode for adsorbing the substrate by electrostatic force therein;
A cooling plate positioned below the dielectric plate and having a cooling passage through which a refrigerant flows;
An insulating plate positioned below the cooling plate and having a larger diameter than the cooling plate;
Including a ring assembly surrounding the dielectric plate and a substrate placed on the dielectric plate,
The ring assembly,
A focus ring provided to surround a substrate placed on the dielectric plate;
A lower ring positioned on the insulating plate and provided to surround the cooling plate;
A substrate support unit including a clamp ring coupled to the lower ring and clamping an outer side of the focus ring.
상기 포커스링은,
외주면에 홈이 형성되는 제1링과;
상기 제1링의 아래에 위치되는 제2링을 포함하되,
상기 클램프 링은 상기 홈과 상기 제2링의 저면을 클램핑하는 기판 지지 유닛.The method of claim 11,
The focus ring,
A first ring having a groove formed on the outer circumferential surface;
Including a second ring located below the first ring,
The clamp ring is a substrate support unit for clamping the groove and the bottom surface of the second ring.
상기 클램프 링은,
상기 홈에 삽입되는 상부 바디와;
상기 제2링의 저면을 지지하는 하부 바디와;
상기 상부 바디와 상기 하부 바디를 서로 밀착시키는 밀착력을 제공하는 탄성 부재를 포함하는 기판 지지 유닛.
The method of claim 12,
The clamp ring,
An upper body inserted into the groove;
A lower body supporting the bottom surface of the second ring;
A substrate support unit comprising an elastic member providing an adhesive force for bringing the upper body and the lower body into close contact with each other.
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