KR20210151308A - 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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KR20210151308A
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강현인
김다솔
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 그리고,가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 소스를 포함하되,지지 유닛은,기판이 놓이며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와;유전 플레이트의 아래에 배치되며, 고주파 전력이 인가되는 하부 전극을 포함하는 전극 플레이트; 그리고,전극 플레이트 아래에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고,전극 플레이트와 접촉되는 접촉 위치와 전극 플레이트와 이격되는 분리 위치 간에 이동 가능하며, 도전성 재질로 제공되고 접촉 위치에서 접지되도록 제공되는 핀부재를 포함할 수 있다.

Description

지지 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Support unit, Apparatus and method for treating a substrate}
본 발명은 기판을 지지하는 지지 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용하는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다. 식각 공정은 공정 챔버 내부에서 수행된다. 공정 챔버 내부로 처리 가스가 공급되고, 공정 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
도 1은 기판 처리 장치에서의 일반적인 지지 유닛을 보여준다. 기판(W)을 지지하는 제1 유전체 플레이트(1)와 그 하부에는 전도성 재질의 전극층(2), 그리고, 제2 유전체 플레이트(3)가 순차적으로 제공되어 있다. 제1 유전체 플레이트(1)에는 기판을 지지하는 리프트핀(미도시)이 제공될 수 있다. 제2 유전체 플레이트(3) 내부에는 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로(4)가 형성된다. 냉각 유체가 흐르게 되면 냉각 유체와 냉각 유로 외벽의 마찰에 의해 정전기력이 발생한다.
냉각 유로(4) 외벽의 전하들은 상기 전극층 및 플레이트들(1, 2, 3)의 내부에 존재하는 전하들에 대해 전자기 유도 현상을 연쇄적으로 일으키게 된다. 일 예로, 도 1을 참조하면, 냉각 유로의 외벽에 발생하는 음전하들로 인하여 제2 유전체 플레이트(3)의 상부에는 양전하가 분포한다. 또한, 전극층(2)의 하부에는 음전하가 분포하며, 전극층(2)의 상부에는 양전하가 분포한다. 또한, 전자기 유도현상으로 제1 유전체 플레이트(1)의 하부에는 음전하가 분포하고, 상부에는 양전하가 분포한다. 실리콘 재질의 기판의 하부에는 음전하가 분포하게 되어, 결과적으로, 기판은 제1 유전체 플레이트(1)에 척킹된다.
공정을 종료하고, 기판을 제1 유전체 플레이트(1)로부터 언로딩하고자 할 때에는 기판(W)이 제1 유전체 플레이트(1)에 척킹되지 않아야 한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 전자기 유도에 의해 의도하지 않은 척킹력에 의해 기판이 척킹되어, 기판을 언로딩하는 과정에서 기판에 손상이 발생한다. 또한, 기판을 언로딩한 이후에도 기판에 잔존하는 정전기에 의해 기판을 이송할 때에 기판을 원하는 위치에 놓는 것이 어렵다.
본 발명은 기판을 언로딩할 때, 기판의 척킹 현상을 방지하여 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있는 지지 유닛, 기판 처리 장치 및 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 그리고,가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 소스를 포함하되,지지 유닛은,기판이 놓이며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와;유전 플레이트의 아래에 배치되며, 고주파 전력이 인가되는 하부 전극을 포함하는 전극 플레이트; 그리고,전극 플레이트 아래에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고,전극 플레이트와 접촉되는 접촉 위치와 전극 플레이트와 이격되는 분리 위치 간에 이동 가능하며, 도전성 재질로 제공되고 접촉 위치에서 접지되도록 제공되는 핀부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지지 유닛은, 절연 플레이트 아래에 배치되며 도전성 재질로 제공되는 베이스 플레이트를 더 포함하고, 베이스 플레이트는 접지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 핀부재는, 전극 플레이트에 선택적으로 접촉되는 복수의 핀과; 접촉 위치와 분리 위치 간에 핀을 이동시키는 핀 구동기; 그리고, 핀 구동기를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 핀은 도전성 재질로 제공되고 접촉 위치에서 베이스 플레이트와 핀은 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 핀부재는, 핀의 하부에 제공되어 핀과 베이스 플레이트를 연결하는 연결 부재를 더 포함하고, 연결 부재는 도전성 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가스 공급 유닛은, 가스공급원으로부터 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 라인; 그리고, 가스 공급 라인에 설치되어 처리 공간 내로 유입되는 처리 가스의 공급 여부 또는 공급 유량을 조절하는 밸브를 더 포함하며, 제어기는, 밸브가 개방될 시에 핀이 분리 위치에 위치하도록 핀 구동기를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 플레이트는 핀이 삽입되는 복수의 삽입홀이 형성되고, 절연 플레이트는 핀이 통과하는 복수의 관통홀이 형성되며, 접촉 위치는 핀이 전극 플레이트의 저면에 접촉되는 위치이고, 분리 위치는 핀이 삽입홀 또는 관통홀 내부에 삽입되는 위치일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어기는, 기판이 지지 유닛으로부터 제거되기 직전에, 핀이 접촉 위치에 위치되도록 핀 구동기를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 지지 유닛은, 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극을 가지는 지지판과; 지지판의 하부에 도전성 재질로 제공되는 베이스 플레이트와; 지지판과 베이스 플레이트 사이에 절연체로 제공되는 하부 플레이트와; 지지판을 선택적으로 접지시키는 핀 부재를 포함할 수 있다.
기판이 놓이며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와; 유전 플레이트의 아래에 배치되며, 고주파 전력이 인가되는 하부 전극을 포함하는 전극 플레이트; 그리고, 전극 플레이트 아래에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고, 전극 플레이트와 접촉되는 접촉 위치와 전극 플레이트와 이격되는 분리 위치 간에 이동 가능하며, 도전성 재질로 제공되고 접촉 위치에서 접지되도록 제공되는 핀부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 절연 플레이트 아래에 배치되며 도전성 재질로 제공되는 베이스 플레이트를 더 포함하고, 베이스 플레이트는 접지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 핀부재는, 전극 플레이트에 선택적으로 접촉되는 복수의 핀과; 접촉 위치와 분리 위치 간에 핀을 이동시키는 핀 구동기; 그리고, 핀 구동기를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 핀은 도전성 재질로 제공되고 접촉 위치에서 베이스 플레이트와 핀은 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 핀부재는, 핀의 하부에 제공되어 핀과 베이스 플레이트를 연결하는 연결 부재를 더 포함하고, 연결 부재는 도전성 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어기는, 기판이 처리되는 동안 핀이 분리 위치에 위치하도록 핀 구동기를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 플레이트는 핀이 삽입되는 복수의 삽입홀이 형성되고, 절연 플레이트는 핀이 통과하는 복수의 관통홀이 형성되며, 접촉 위치는 핀이 지지판의 저면에 접촉되는 위치이고, 분리 위치는 핀이 삽입홀 또는 관통홀 내부에 삽입되는 위치일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어기는, 기판이 지지 유닛으로부터 제거되기 직전에, 핀이 접촉 위치에 위치되도록 핀 구동기를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법은, 챔버 내부로 처리 가스를 공급하고, 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 기판을 처리하되, 챔버 내부로 처리 가스가 공급되는 동안에는 핀을 분리 위치로 이동시키며, 기판이 지지 유닛으로부터 제거되기 직전에 핀을 접촉 위치로 이동시킬 수 있다.
본 발명은 기판을 언로딩할 때, 기판의 척킹 현상을 방지하여 기판이 손상되는 것을 방지할 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 기판 처리 장치의 지지 유닛에서의 전자기 유도 현상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀 부재를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 기판 처리 장치에서 기판 처리 공정이 진행되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 기판 처리 장치에서 기판 처리 공정이 종료된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 기판 처리 장치의 변형예를 보여주는 도면이다.
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 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각 처리하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기판을 지지하는 지지 유닛에 정전기가 발생되는 다양한 공정에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 플라즈마 소스(300), 가스 공급 유닛(400), 라이너 유닛(500), 베플 유닛(600) 그리고 지지 유닛(200)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간(110)을 제공한다. 공정 챔버(100)는 내부에 처리 공간(110)을 가진다. 공정 챔버(100)는 밀폐된 형상으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 일 예에서, 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 접지될 수 있다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 배기 라인(151)은 펌프(미도시)와 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압된다.
공정 챔버(100)의 벽에는 히터(미도시)가 제공된다. 히터(미도시)는 공정 챔버(100)의 벽을 가열한다. 히터(미도시)는 가열 전원과 전기적으로 연결된다. 히터(미도시)는 가열 전원(미도시)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 히터(미도시)에서 발생된 열은 내부 공간으로 전달된다. 히터(미도시)에서 발생된 열에 의해서 처리 공간(110)은 소정 온도로 유지된다. 일 예에서, 히터(미도시)는 코일 형상의 열선으로 제공된다. 일 예에서, 히터(미도시)는 공정 챔버(100)의 벽에 복수 개 제공될 수 있다.
플라즈마 소스(300)는 공정 챔버(100) 내에 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 일 예로 플라즈마 소스(300)는 공정 챔버(100) 상부에 제공되는 상부전극과 상부 전극에 고주파 전력을 인가하는 상부 전원(370)을 포함한다. 일 예에서, 상부 전극은 도전성 재질로 제공되는 샤워 헤드 유닛(350)일 수 있다.
샤워 헤드 유닛(350)은 공정 챔버(100) 내부에서 지지 유닛(200)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드 유닛(350)은 지지 유닛(200)과 대향되게 위치한다. 샤워 헤드 유닛(350)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320), 히터(323), 냉각 플레이트(340), 그리고 절연판(390)을 포함한다.
샤워 헤드(310)는 공정 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 샤워 헤드(310)는 지지 유닛(200)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드(310)와 공정 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성된다. 샤워 헤드(310)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(310)의 저면은 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 그 표면이 양극화 처리될 수 있다. 샤워 헤드(310)의 단면은 지지 유닛(200)과 동일한 형상과 단면적을 가지도록 제공될 수 있다. 샤워 헤드(310)는 복수개의 분사홀(311)을 포함한다. 분사홀(311)은 샤워 헤드(310)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다.
가스 분사판(320)은 샤워 헤드(310)의 상부에 위치한다. 가스 분사판(320)은 공정 챔버(100)의 상면에서 일정거리 이격되어 위치한다. 가스 분사판(320)은 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다.
가스 분사판(320)의 가장자리 영역(A2)에는 히터(323)가 제공된다. 히터(323)는 가스 분사판(320)을 가열한다. 가스 분사판(320)에는 확산 영역(322)과 분사홀(321)이 제공된다. 확산 영역(322)과 분사홀(321)은 가스 분사판의 중앙 영역에 위치한다. 확산 영역(322)은 상부에서 공급되는 가스를 분사홀(321)로 고루게 퍼지게 한다. 확산 영역(322)은 하부에 분사홀(321)과 연결된다. 인접하는 확산 영역(322)은 서로 연결된다. 분사홀(321)은 확산 영역(322)과 연결되여, 하면을 수직 방향으로 관통한다. 분사홀(321)은 샤워 헤드(310)의 분사홀(311)과 대향되게 위치한다. 가스 분사판(320)은 금속 재질로 제공될 수 있다.
냉각 플레이트(340)는 가스 분사판(320)의 상부에 위치한다. 냉각 플레이트(340)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(340)는 중앙에 공급홀(341)이 형성된다. 공급홀(341)은 가스가 통과한다. 공급홀(341)을 통과한 가스는 가스 분사판(320)의 확산 영역(322)에 공급된다. 냉각 플레이트(340)의 내부에는 냉각 유로(343)가 형성된다. 냉각 유로(343)에는 냉각 유체가 공급될 수 있다. 일 예로 냉각 유체는 냉각수일 수 있다.
냉각 플레이트(340)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(340)에는 전력이 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(340)는 상부 전원(370)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 전원(370)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 냉각 플레이트(340)는 전기적으로 접지될 수도 있다. 냉각 플레이트(340)는 상부 전원(370)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와는 달리 냉각 플레이트(340)는 접지되어 전극으로서 기능할 수 있다.
절연판(390)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320), 그리고 냉각 플레이트(330)의 측부를 지지한다. 절연판(390)은 공정 챔버(100)의 측벽과 연결된다. 절연판(390)은 샤워 헤드(310), 가스 분사판(320), 그리고 냉각 플레이트(340)를 감싸며 제공된다. 절연판(390)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 절연판(390)은 비금속 재질로 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(400)은 공정 챔버(100) 내부에 처리 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 공급 노즐(410), 가스 공급 라인(420), 그리고 가스 저장부(430)를 포함한다. 가스 공급 노즐(410)은 공정 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 공정 챔버(100) 내부로 처리 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(420)은 가스 공급 노즐(410)과 가스 저장부(430)를 연결한다. 가스 공급 라인(420)은 가스 저장부(430)에 저장된 처리 가스를 가스 공급 노즐(410)에 공급한다. 가스 공급 라인(420)에는 밸브(421)가 설치된다. 밸브(421)는 가스 공급 라인(420)을 개폐하여 가스 공급 라인(420)을 통해 공급되는 처리 가스의 공급 여부와 처리 가스의 유량을 조절한다.
라이너 유닛(500)은 공정 중 공정 챔버(100)의 내벽 및 지지 유닛(200)이 손상되는 것을 방지한다. 라이너 유닛(500)은 공정 중에 발생한 불술물이 내측벽 및 지지 유닛(200)에 증착되는 것을 방지한다. 라이너 유닛(500)은 내측 라이너(510)와 외측 라이너(530)를 포함한다.
외측 라이너(530)는 공정 챔버(100)의 내벽에 제공된다. 외측 라이너(530)는 상면 및 하면이 개방된 공간을 가진다. 외측 라이너(530)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 외측 라이너(530)는 공정 챔버(100)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 외측 라이너(530)는 공정 챔버(100)의 내측면을 따라 제공된다.
외측 라이너(530)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 외측 라이너(530)는 몸체(510) 내측면을 보호한다. 처리 가스가 여기되는 과정에서 공정 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 공정 챔버(100)를 손상시킨다. 외측 라이너(530)는 몸체(510)의 내측면을 보호하여 몸체(510)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다.
내측 라이너(510)는 지지 유닛(200)을 감싸며 제공된다. 내측 라이너(510)는 링 형상으로 제공된다. 내측 라이너(510)는 유전 플레이트(210), 전극 플레이트(220) 그리고 하부 플레이트(240) 전부를 감싸도록 제공된다. 내측 라이너(510)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 내측 라이너(510)는 지지 유닛(200)의 외측면을 보호한다.
배플 유닛(600)은 공정 챔버(100)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배플은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플에는 복수의 관통홀들이 형성된다. 공정 챔버(100) 내에 제공된 공정가스는 배플의 관통홀들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배플의 형상 및 관통홀들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
공정 챔버(100)의 내부에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 일 예에서, 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척 형태로 제공될 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 지지 유닛(200)이 정전 척 형태로 제공되는 것으로 설명한다.
지지 유닛(200)은 유전 플레이트(210), 전극 플레이트(220), 절연 플레이트(250) 하부 플레이트(240), 베이스 플레이트(260), 링부재(280) 그리고 핀 부재(800)를 포함한다.
유전 플레이트(210)에는 기판(W)이 놓인다. 일 예에서, 유전 플레이트(210)는 원판 형상으로 제공된다. 유전 플레이트(210)는 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전 플레이트(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 기판(W)이 유전 플레이트(210)의 상에 놓일 때, 기판(W)의 가장자리 영역은 유전 플레이트(210)의 외측에 위치한다. 유전 플레이트(210)는 외부로부터 전원을 공급받아 기판(W)에 정전기력을 작용시킨다. 유전 플레이트(210)에는 정전 전극(211)이 제공된다. 정전 전극(211)은 정전 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 정전 전원(미도시)은 직류 전원을 포함한다. 정전 전극(211)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(211)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용한다. 기판(W)은 정전기력에 의해 유전 플레이트(210)에 흡착된다.
유전 플레이트(210)의 내부에는 히터(230)가 제공된다. 히터(230)는 가열 전원(미도시)과 연결된다. 히터(230)는 가열 전원(미도시)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전 플레이트(210)를 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 일 예에서, 히터(230)는 코일 형상의 열선으로 제공된다.
전극 플레이트(220)는 유전 플레이트(210)의 아래에 제공된다. 전극 플레이트(220)의 상부면은 유전 플레이트(210)의 하부면과 접촉한다. 일 예에서, 전극 플레이트(220)는 유전 플레이트와 마찬가지로 원판 형상으로 제공된다. 일 예에서, 전극 플레이트(220)의 상면은 유전 플레이트(210)의 저면과 상응하는 면적을 가진다. 전극 플레이트(220)은 도전성 재질로 제공된다. 전극 플레이트(220)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 전극 플레이트(220)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다.
전극 플레이트(220)은 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에서, 전극 플레이트(220)는 하부 전극을 포함한다. 전극 플레이트(220)에 제공되는 하부 전극은 하부 전원(227)과 스위치(228)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 전원(227)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. RF전원은 하이 바이어스 파워 알에프(High Bias Power RF) 전원으로 제공될 수 있다. 하부 전극은 하부 전원(227)으로부터 고주파 전력을 인가받는다. 선택적으로, 전극 플레이트(220)은 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 하부 전원(227)과 스위치(228)는 전극 플레이트(220)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전극 플레이트(220)의 하부에는 하부 플레이트(240)가 제공된다. 하부 플레이트(240)는 원형의 판형상으로 제공될 수 있다. 하부 플레이트(240)는 전극 플레이트(220)와 상응하는 면적으로 제공될 수 있다. 하부 플레이트(240) 내부에는 냉각 유로(242)가 제공된다. 냉각 유로(242)에는 냉각 유체가 공급된다. 하부 플레이트(240)는 절연체로 제공될 수 있다. 일 예로 하부 플레이트(240)는 유전체로 제공될 수 있다.
절연 플레이트(250)는 하부 플레이트(220)의 하부에 위치한다. 일 예에서, 졀연 플레이트(250)는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공된다. 일 예에서, 절연 플레이트(250)의 상면은 하부 플레이트(240)의 저면과 접촉된다. 절연 플레이트(250)는 절연체로 제공된다. 예컨대, 절연 플레이트(250)는 세라믹일 수 있다. 절연 플레이트(250)는 하부 플레이트(240) 그리고 전극 플레이트(220)를 베이스 플레이트(260)로부터 전기적으로 차단한다.
베이스 플레이트(260)은 절연 플레이트(250)의 하부에 위치한다. 일 예에서, 베이스 플레이트(260)는 상부에서 바라볼 때, 원형으로 제공된다. 일 예에서, 베이스 플레이트(260)의 상면과 절연 플레이트(250)의 저면은 접촉된다. 베이스 플레이트(260)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(260)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 유전 플레이트(210)로 이동시키는 리프트 핀(미도시) 등이 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(260)는, 접지 라인(222)에 의해 접지된다. 접지 라인(222)은 베이스 플레이트(260)로부터 전하를 방출한다. 접지 라인(222)의 일단은 베이스 플레이트(260)에 연결된다. 접지 라인(222)의 타단은 접지된다.
링부재(280)는 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 링부재(280)는 링 형상을 가진다. 링부재(280)는 유전 플레이트(210)의 상부를 환형으로 감싸도록 제공된다. 일 예로 링부재(280)는 포커스링으로 제공될 수 있다. 링부재(280)는 내측부(282)와 외측부(281)를 포함한다. 내측부(282)는 링부재(280)의 안쪽에 위치한다. 내측부(282)는 외측부(281)보다 낮게 제공된다. 내측부(282)의 상면은 유전 플레이트(210)의 상면과 동일한 높이로 제공된다. 내측부(282)는 유전 플레이트(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 외측부(281)는 내측부(282)의 외측에 위치한다. 외측부(281)는 유전 플레이트(210)에 기판(W)이 놓일 시 기판(W)의 측부와 마주보며 위치한다. 외측부(281)는 기판(W) 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 핀 부재(800)에 대해 설명한다. 핀 부재(800)는 전극 플레이트(220)의 아래에 제공된다. 핀(810)은 전극 플레이트(220)를 선택적으로 접지 시킨다. 핀 부재(800)는 복수의 핀(810), 핀 구동기(830) 그리고 연결 부재(820)를 포함한다. 핀(810)은 복수 개 제공된다. 핀(810)은 핀 구동기(830)에 의해 접촉 위치와 분리 위치 간을 이동한다. 일 예에서, 핀 구동기(830)는 실린더 또는 모터로 제공될 수 있다.
도 2를 참조하면, 하부 플레이트(240), 절연 플레이트(250) 그리고 베이스 플레이트(260)에는 핀(810)의 이동 경로를 제공하는 홀이 형성된다. 일 예에서, 하부 플레이트(240)에는 핀(810)이 통과하는 복수의 핀홀(241)이 형성되고, 절연 플레이트(250)는 핀(810)이 통과하는 복수의 관통홀(251)이 형성되며, 베이스 플레이트(260)는 핀(810)이 삽입되는 복수의 삽입홀(261)이 형성된다. 핀홀(241), 관통홀(251) 그리고 삽입홀(261)은 전체로서 핀(810)이 접촉 위치 또는 분리 위치로 이동되는 이동 경로를 제공한다. 핀홀(241), 관통홀(251) 그리고 삽입홀(261)은 상부에서 바라봤을 때 그 위치가 중첩되도록 제공된다. 일 예에서, 핀홀(241), 관통홀(251) 그리고 삽입홀(261)은 각각 세 개씩 제공된다. 핀홀(241), 관통홀(251) 그리고 삽입홀(261)은 리프트 핀(810)의 이동 경로를 제공하는 리프트 핀 홀(243, 253, 263)과 중첩되지 않는 위치에 제공된다. 또한, 핀홀(241), 관통홀(251) 그리고 삽입홀(261)은 하부 전극, 히터 등에 전원을 제공하기 위한 라인 홀과 중첩되지 않는 위치에 제공된다.
여기서 접촉 위치는 핀(810)이 전극 플레이트(220)와 접촉되는 위치이고, 분리 위치는 전극 플레이트(220)와 이격되는 위치이다. 일 예에서, 접촉 위치에서 핀(810)은 전극 플레이트(220)의 저면에 접촉되고, 분리 위치에서 핀(810)은 삽입홀(261) 또는 관통홀(251)에 삽입된다. 핀(810)은 도전성 재질로 제공된다. 예컨대, 핀(810)은 알루미늄으로 제공된다. 일 예에서, 전극 플레이트(220)의 저면에 접촉되는 핀(810)의 단부는 평평하게 제공된다. 일 예에서, 핀(810)은 기둥 형상으로 제공되고 핀(810)의 횡단면은 접촉 위치에서 핀(810)이 전극 플레이트(220)와 전기적으로 연결될 수 있을 만한 충분한 넓이를 가진다.
일 예에서, 핀(810)은 연결 부재(820)에 의해 베이스 플레이트(260)와 연결된다. 연결 부재(820)는 핀(810)의 하부에 제공된다. 일 예에서, 연결 부재(820)는 도전성 재질로 제공되어 핀(810)과 베이스 플레이트(260)를 전기적으로 연결한다. 일 예에서, 연결 부재(820)는 밸로우즈 형태로 제공된다. 예컨대, 밸로우즈 자체가 도전성 재질로 제공된다. 선택적으로, 밸로우즈의 내부에 제공되는 전선에 의해 핀(810)과 베이스 플레이트(260)가 전기적으로 연결될 수 있다. 선택적으로, 연결 부재(820)는 도전성 재질로 제공되는 스프링일 수 있다. 연결 부재(820)는 바닥(821)에 고정된다. 일 예에서, 바닥(821)은 베이스 플레이트(260)의 일부로 제공된다. 선택적으로, 바닥(821)은 베이스 플레이트(260)에 전기적으로 연결된다.
이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본원 발명의 기판 처리 방법에 대해 설명한다. 도 5 내지 도 6은 본원 발명의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 순서대로 나타낸 도면이다. 제어기(700)는 본원 발명의 기판 처리 방법을 수행하기 위해 기판 처리 장치를 제어한다.
도 5를 참조하면, 공정이 시작되면 밸브(421)가 개방되어 처리 공간(110)으로 처리 가스가 유입된다. 밸브(421)가 개방되면 제어기(700)는 핀(810)이 분리 위치에 위치되도록 핀 구동기(830)를 제어한다. 처리 공간(110)으로 처리 가스가 유입된 직후나 또는 처리 공간(110)으로 처리 가스가 유입되는 동시에 플라즈마 발생을 위해 스위치(228)는 닫히고 전극 플레이트(220)에 고주파 전력이 인가된다. 처리 공간(110)으로 처리 가스가 공급되어 기판(W)이 처리되는 동안에는 핀(810)이 분리 위치에 위치한다. 지지 유닛(200)에는 절연 플레이트(250)가 제공되는 바, 분리 위치에서 절연 플레이트(250) 상부에 놓이는 하부 플레이트(240), 전극 플레이트(220), 유전판 플레이트(220)는 접지된 베이스 플레이트(260)와는 전기적으로 차단된 상태이다.
처리 가스로 기판(W)을 식각 처리하고 난 이후에 기판(W)은 지지 유닛(200)으로부터 제거된다. 도 6을 참조하면, 밸브(421)가 폐쇄된다. 또한, 공정이 종료되면 플라즈마를 발생시킬 필요가 없으므로, 스위치(228)가 열리고 전극 플레이트(220)에는 고주파 전력이 인가되지 않는다. 다만, 기판(W)이 처리되는 동안 냉각 유체가 냉각 유로(242)를 지날 때 외벽과의 마찰에 의해 지지 유닛(200)에 정전기력이 발생한다. 이에, 기판(W)을 식각 처리하고 난 이후에 기판(W)을 지지 유닛(200)으로부터 제거할 때, 지지 유닛(200)에 존재하는 전하들에 대해 전자기 유도 현상이 발생한다. 따라서, 정전기력에 의한 의도하지 않은 기판(W)의 척킹 현상이 발생된다.
이와 같은 척킹 현상을 방지하기 위해 본원 발명은, 기판(W)을 언로딩하기 이전에, 기판(W)과 지지 유닛(200)에 존재하는 전하를 외부로 방출시킨다. 기판(W)이 지지 유닛(200)으로부터 제거되기 직전에, 핀(810)을 접촉 위치에 위치시킨다. 접촉 위치에서, 도전성 재질로 제공되는 전극 플레이트(220), 핀(810), 베이스 플레이트(260)는 전기적으로 연결된다. 이에, 지지 유닛(200)과 기판(W)에 존재하던 전하는 전극 플레이트(220), 핀(810) 그리고 베이스 플레이트(260)를 거쳐 접지 라인(222)을 통해 외부로 방출된다. 이후, 기판(W)의 손상 없이 기판(W)을 지지 유닛(200)으로부터 언로딩할 수 있다.
상술한 예에서는, 베이스 플레이트(260)는 핀(810)의 위치와 상관없이 항상 접지되는 것으로 설명하였다. 그러나, 베이스 플레이트(260)는 도 7에 도시된 바와 같이 핀(810)이 접촉 위치에 제공될 때 접지되고, 핀(810)이 분리 위치에 제공될 때 접지되지 않도록 스위치(225)가 제공될 수 있다.
상술한 실시예에서는 플라즈마 소스(300)로 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma)를 예로 들었으나, 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스도 가능하다.
상술한 예에서는, 처리 공간(110)으로 처리 가스가 공급된 이후에 처리 가스가 플라즈마 상태로 여기되는 것으로 설명하였다. 그러나, 다른 예에서, 처리 가스는 플라즈마 상태로 처리 공간(110)에 공급될 수 있다.
상술한 예에서는, 상부 전극은 샤워 헤드 유닛(350)로 제공되고, 하부 전극은 전극 플레이트(220)에 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 다른 예에서, 상부 전극 또는 하부 전극 중 어느 하나만이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판을 언로딩할 시에 척킹 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 다르면, 지지 유닛(200)에 절연 플레이트(250)를 제공하여, 절연 플레이트(250) 상부에 놓이는 지지 유닛(200)의 구성을 선택적으로 접지 시킬 수 있는 바, 지지 유닛(200)에 제공되는 각각의 구성을 접지 시키기 위한 구성일 구비할 필요가 없는 이점이 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 처리 장치
100: 공정 챔버
110: 처리 공간
200: 지지 유닛
210: 유전 플레이트
220: 전극 플레이트
240: 하부 플레이트
250: 절연 플레이트
260: 베이스 플레이트
800: 핀 부재

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 그리고,
    상기 가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    상기 기판이 놓이며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와;
    상기 유전 플레이트의 아래에 배치되며, 고주파 전력이 인가되는 하부 전극을 포함하는 전극 플레이트; 그리고,
    상기 전극 플레이트 아래에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고,
    상기 전극 플레이트와 접촉되는 접촉 위치와 상기 전극 플레이트와 이격되는 분리 위치 간에 이동 가능하며, 도전성 재질로 제공되고 상기 접촉 위치에서 접지되도록 제공되는 핀부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    상기 절연 플레이트 아래에 배치되며 도전성 재질로 제공되는 베이스 플레이트를 더 포함하고,
    상기 베이스 플레이트는 접지되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핀부재는,
    상기 전극 플레이트에 선택적으로 접촉되는 복수의 핀과;
    상기 접촉 위치와 상기 분리 위치 간에 상기 핀을 이동시키는 핀 구동기; 그리고,
    상기 핀 구동기를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 핀은 도전성 재질로 제공되고 상기 접촉 위치에서 상기 베이스 플레이트와 상기 핀은 전기적으로 연결되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 핀부재는,
    상기 핀의 하부에 제공되어 상기 핀과 상기 베이스 플레이트를 연결하는 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 연결 부재는 도전성 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은,
    가스공급원으로부터 상기 처리 공간 내로 상기 처리 가스를 공급하는 가스 공급 라인; 그리고,
    상기 가스 공급 라인에 설치되어 상기 처리 공간 내로 유입되는 상기 처리 가스의 공급 여부 또는 공급 유량을 조절하는 밸브를 더 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 밸브가 개방될 시에 상기 핀이 분리 위치에 위치하도록 상기 핀 구동기를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 핀이 삽입되는 복수의 삽입홀이 형성되고,
    상기 절연 플레이트는 상기 핀이 통과하는 복수의 관통홀이 형성되며,
    상기 접촉 위치는 상기 핀이 상기 전극 플레이트의 저면에 접촉되는 위치이고,
    상기 분리 위치는 상기 핀이 상기 삽입홀 또는 상기 관통홀 내부에 삽입되는 위치인 기판 처리 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 기판이 상기 지지 유닛으로부터 제거되기 직전에,
    상기 핀이 접촉 위치에 위치되도록 상기 핀 구동기를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    상기 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극을 가지는 지지판과;
    상기 지지판의 하부에 도전성 재질로 제공되는 베이스 플레이트와;
    상기 지지판과 상기 베이스 플레이트 사이에 절연체로 제공되는 하부 플레이트와;
    상기 지지판을 선택적으로 접지시키는 핀 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
    상기 기판이 놓이며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와;
    상기 유전 플레이트의 아래에 배치되며, 고주파 전력이 인가되는 하부 전극을 포함하는 전극 플레이트; 그리고,
    상기 전극 플레이트 아래에 배치되는 절연 플레이트를 포함하고,
    상기 전극 플레이트와 접촉되는 접촉 위치와 상기 전극 플레이트와 이격되는 분리 위치 간에 이동 가능하며, 도전성 재질로 제공되고 상기 접촉 위치에서 접지되도록 제공되는 핀부재를 포함하는 지지 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절연 플레이트 아래에 배치되며 도전성 재질로 제공되는 베이스 플레이트를 더 포함하고,
    상기 베이스 플레이트는 접지되는 지지 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핀부재는,
    상기 전극 플레이트에 선택적으로 접촉되는 복수의 핀과;
    상기 접촉 위치와 상기 분리 위치 간에 상기 핀을 이동시키는 핀 구동기; 그리고,
    상기 핀 구동기를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 핀은 도전성 재질로 제공되고 상기 접촉 위치에서 상기 베이스 플레이트와 상기 핀은 전기적으로 연결되는 지지 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 핀부재는,
    상기 핀의 하부에 제공되어 상기 핀과 상기 베이스 플레이트를 연결하는 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 연결 부재는 도전성 재질로 제공되는 지지 유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 기판이 처리되는 동안 상기 핀이 분리 위치에 위치하도록 상기 핀 구동기를 제어하는 지지 유닛.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 핀이 삽입되는 복수의 삽입홀이 형성되고,
    상기 절연 플레이트는 상기 핀이 통과하는 복수의 관통홀이 형성되며,
    상기 접촉 위치는 상기 핀이 상기 지지판의 저면에 접촉되는 위치이고,
    상기 분리 위치는 상기 핀이 상기 삽입홀 또는 상기 관통홀 내부에 삽입되는 위치인 지지 유닛.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 기판이 상기 지지 유닛으로부터 제거되기 직전에,
    상기 핀이 접촉 위치에 위치되도록 상기 핀 구동기를 제어하는 지지 유닛.
  15. 제1항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 챔버 내부로 상기 처리 가스를 공급하고, 상기 챔버 내부에 고주파 전력을 인가하여 상기 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 상기 기판을 처리하되,
    상기 챔버 내부로 처리 가스가 공급되는 동안에는 상기 핀을 상기 분리 위치로 이동시키며,
    상기 기판이 상기 지지 유닛으로부터 제거되기 직전에 상기 핀을 상기 접촉 위치로 이동시키는 기판 처리 방법.
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