KR20220007269A - 기판 처리 장치 및 기판 지지 유닛 - Google Patents

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KR20220007269A
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 형성하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 챔버 내부에 도입된 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛과; 상기 처리 공간에 제공되며 기판을 지지하는 기판 지지 유닛을 포함하고, 상기 기판 지지 유닛은, 제1 플레이트와; 상기 제1 플레이트와 인접하는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극이 이루는 공간에 기체를 공급하는 공급관을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 지지 유닛{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND UNIT FOR SUPPORTING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 기판을 처리하는 장치에서 기판을 지지하는 유닛에 관한 것이다.
플라즈마를 이용하여 기판에 정해진 처리를 행하는 처리 장치에서는, 처리되는 기판이 정해진 온도로 제어된다. 기판은 플라즈마에 의해 가열되기 때문에, 플라즈마를 이용한 프로세스 중의 반도체 웨이퍼의 온도를 정해진 온도로 유지하기 위해서는, 반도체 웨이퍼를 냉각할 필요가 있다. 예를 들면, 기판이 지지되는 기판 지지 유닛의 내부에 실온보다 저온의 냉매를 유통시킴으로써, 지지된 기판이 냉각된다.
그런데 기판 지지 유닛은 내부를 유통하는 냉매에 의해 실온보다 저온이 되기 때문에, 외기에 접촉하는 부분의 부품에 결로가 발생하는 경우가 있다. 처리 시스템의 부품에 결로가 발생하면, 결로에 의해 발생한 수분에 의해, 전기 부품이 고장나는 등 설비 운영에 심각한 문제를 발생시킨다.
-30℃ 이하의 극저온 환경에서 플라즈마 처리를 수행하는 극저온 플라즈마 장치는 상술한 결로 현상에 특히 취약하다.
본 발명은 기판 지지 유닛을 이루는 구성에 있어서 대기에 노출되는 구성의 결로를 효과적으로 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 지지 유닛을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 비교적 단순한 구성으로 기판 지지 유닛을 이루는 구성 중 대기에 노출되는 구성의 결로를 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 지지 유닛을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 형성하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 챔버 내부에 도입된 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛과; 상기 처리 공간에 제공되며 기판을 지지하는 기판 지지 유닛을 포함하고, 상기 기판 지지 유닛은, 제1 플레이트와; 상기 제1 플레이트와 인접하는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극이 이루는 공간에 기체를 공급하는 공급관을 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 플레이트는, 지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와, 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 포함하여 이루어지고, 상기 제2 플레이트는, 상기 제1 플레이트의 하부에 제공되는 절연체 플레이트일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와; 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 더 포함하고, 상기 제1 플레이트는, 상기 전극 플레이트의 하부에 제공되는 절연체 플레이트이고, 상기 제2 플레이트는, 상기 절연체 플레이트의 하부에 제공되는 베이스 플레이트일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 공급관은, 상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이의 간극 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이의 간극 중 어느 하나 이상에 상기 기체를 공급할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공급관을 이루는 측면의 일부 영역은, 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이의 간극에 노출되도록 제공되고, 상기 일부 영역에 하나 이상의 분배홀이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 간극은 상기 절연체 플레이트에 형성된 상기 단차에 의해 정의된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 간극은 상기 제1 플레이트 또는 상기 제2 플레이트 중 어느 하나 이상에 형성된 홈에 의해 정의되는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상부에서 바라볼 때 상기 홈의 최대 직경은 웨이퍼의 직경과 같거나 더 클 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기체는, 드라이 에어 또는 불활성가스일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 극저온 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 것일 수 있다.
본 발명은 기판을 지지하는 유닛을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 지지 유닛은, 상부 플레이트와; 상기 상부 플레이트의 하부에 제공되는 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극이 이루는 공간에 기체를 공급하는 공급관을 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 상부 플레이트는, 지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와, 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 포함하여 이루어지고, 상기 하부 플레이트는, 상기 절연체 플레이트일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와; 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 더 포함하고, 상기 상부 플레이트는, 상기 전극 플레이트의 하부에 제공되는 절연체 플레이트이고, 상기 하부 플레이트는, 베이스 플레이트일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 공급관은, 상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이의 간극 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이의 간극 중 어느 하나 이상에 상기 기체를 공급할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공급관은, 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이의 간극에 노출된 측면에 하나 이상의 분배홀이 형성된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 간극은 상기 절연체 플레이트에 형성된 홈에 의해 정의되는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 간극은, 상기 상부 플레이트의 하부면 또는 하부 플레이트의 상부면 중 어느 하나 이상에 형성된 홈에 의해 정의된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극 플레이트에는 냉매가 유통되는 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하고, 처리 공간을 형성하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 챔버 내부에 도입된 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛과; 상기 처리 공간에 제공되며 기판을 지지하는 기판 지지 유닛을 포함하고, 상기 기판 지지 유닛은, 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극이 내장된 유전체 플레이트와; 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되고 내부에 냉매가 유통되는 유로가 형성된 전극 플레이트와; 상기 유전체 플레이트의 둘레에 제공되는 환형의 포커스 링과; 상기 전극 플레이트의 하부에 제공되며 절연체로 이루어지는 절연체 플레이트와; 상기 절연체 플레이트의 하부에 제공되며 접지되는 베이스 플레이트를 포함하고, 상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이 중 어느 하나 이상에는 간극이 형성되고, 상기 간극에 드라이 에어 또는 불활성 가스를 공급하는 공급관을 포함한다.
일 실시 예에 있어서. 상기 간극은, 상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이에 형성된 제1 간극 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이에 형성된 제2 간극을 포함하고, 상기 공급관의 상단부는 제1 간극에 위치되고, 상기 공급관을 이루는 측면의 일부 영역은 상기 제2 간극에 노출되며, 상기 공급관의 상기 측면의 상기 일부 영역에는 하나 이상의 분배홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 기판 지지 유닛을 이루는 구성에 있어서 대기에 노출되는 구성의 결로가 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 비교적 단순한 구성으로 기판 지지 유닛을 이루는 구성 중 대기에 노출되는 구성의 결로를 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 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 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 절연체 플레이트를 상부에서 바라본 사시도를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 절연체 플레이트를 하부에서 바라본 사시도를 나타내는 도면이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 단면도에서 간극에 저습도 기체를 공급하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 단면도에서 간극에 저습도 기체를 공급하는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 제3 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 단면도에서 간극에 저습도 기체를 공급하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치의 운용 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
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 의미가 있다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미가 있는 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 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 나타내는 예시적인 도면이다. 도시된 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(10)는 플라즈마　처리 장치(유도 결합형　플라즈마　처리 장치)이다. 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리한다. 기판의 일 예로 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼(W)」라고 함)가 제공된다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 웨이퍼(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 플라즈마 발생 유닛(300), 가스 공급 유닛(400), 배플 유닛(500) 그리고 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간(101)을 제공한다. 처리 공간(101)은 대기압 보다 낮은 압력의 공정압으로 유지될 수 있으며, 밀폐된 공간으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)의 표면은 양극 산화 처리될 수 있다. 공정 챔버(100)는 전기적으로 접지될 수 있다. 공정 챔버(100)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 공정 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압될 수 있다.
일 예에 의하면, 공정 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 라이너(130)는 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간에 노출되어 제1 세정 가스와 반응할 수 있으며, 이트리아(Y2O3) 재질을 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)의 상부에는 윈도우(140)가 제공된다. 윈도우(140)는 판 형상으로 제공된다. 윈도우(140)는 공정 챔버(100)의 개방된 상면을 덮어 처리 공간(101)을 밀폐시킨다. 윈도우(140)는 유전체(dielectric substance)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)의 내부에는 기판 지지 유닛(200)이 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 기판 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면으로부터 상부로 소정 거리 이격되어 위치할 수 있다. 기판 지지 유닛(200)은 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(200)는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 흡착하는 정전 전극(223)을 포함하는 정전척(ESC)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 유닛(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 웨이퍼(W)를 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척(ESC)을 포함하는 기판 지지 유닛(200)을 일 예로 설명한다.
기판 지지 유닛(200)은 유전체 플레이트(220), 전극 플레이트(230), 베이스 플레이트(250). 절연체 플레이트(270) 그리고 공급관(280)을 포함할 수 있다.
유전체 플레이트(220) 그리고 전극 플레이트(230)는 정전척(ESC)를 이룰 수 있다. 유전체 플레이트(220)는 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 유전체 플레이트(220)는 포커스 링(240)에 의해 그 둘레가 감싸질 수 있다. 유전체 플레이트(220)은 전극 플레이트(230)의 상단에 위치할 수 있다. 유전체 플레이트(220)는 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전체 플레이트(220)의 상면에는 웨이퍼(W)가 놓일 수 있다. 유전체 플레이트(220)의 상면은 웨이퍼(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역은 유전체 플레이트(220)의 외측에 위치할 수 있다. 웨이퍼(W)의 가장자리는 포커스 링(240)의 상면에 놓일 수 있다.
유전체 플레이트(220)는 내부에 정전 전극(223), 히터(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 유전체 플레이트(220)의 상면으로부터 저면을 관통하여 형성될 수 있다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 웨이퍼(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.
정전 전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 정전 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 정전 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF) 동작에 의해 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결되거나, 연결이 해제될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 정전 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 웨이퍼(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 웨이퍼(W)는 유전체 플레이트(220)에 흡착될 수 있다.
히터(225)는 정전 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(225)는 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전체 플레이트(220)을 통해 웨이퍼(W)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 웨이퍼(W)는 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.
전극 플레이트(230)는 유전체 플레이트(220)의 하부에 위치할 수 있다. 유전체 플레이트(220)의 저면과 전극 플레이트(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 전극 플레이트(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 전극 플레이트(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 전극 플레이트(230)의 상면 중심 영역은 유전체 플레이트(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전체 플레이트(220)의 저면과 접착될 수 있다. 전극 플레이트(230)는 내부에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제 2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제1 순환 유로(231)는 전극 플레이트(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 냉매가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 전극 플레이트(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 제 1 순환 유로(231)의 하부에 형성될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 전극 플레이트(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제2 공급 유로(243)는 제 1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제 1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급 라인(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. 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 웨이퍼(W) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 웨이퍼(W)으로 전달된 열이 유전체 플레이트(220)로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.
제2 순환 유로(232)는 냉매 공급 라인(232c)을 통해 냉매 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉매 저장부(232a)에는 냉매가 저장될 수 있다. 냉매 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉매를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉매 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉매 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉매는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 전극 플레이트(230)를 냉각할 수 있다. 전극 플레이트(230)는 냉각되면서 유전체 플레이트(220)과 웨이퍼(W)를 함께 냉각시켜 웨이퍼(W)를 소정 온도로 유지시킬 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 냉매는 0℃ 이하(저온)로 냉각되어 공급될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 냉매는 -30℃이하(극저온)로 냉각될 수 있다. 실시 형태에 있어서, 냉매는 전극 플레이트(230)를 -30℃ 내지 -100℃, 보다 바람직하게는 -30℃ 내지 -60℃의 범위의　극저온으로 냉각한다.
전극 플레이트(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 전극 플레이트(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 전극 플레이트(230)는 제3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원을 포함할 수 있다. 전극 플레이트(230)는 제3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 전극 플레이트(230)는 전극, 즉 하부 전극으로서 기능할 수 있다.
포커스 링(240)은 유전체 플레이트(220)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전체 플레이트(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전체 플레이트(220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전체 플레이트(220)의 외측에 위치된 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(240)은 웨이퍼(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 웨이퍼(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.
베이스 플레이트(250)는 기판 지지 유닛(200)의 하단부에 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(250)는 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(250)의 내부에는 공간(255)이 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나, 일 실시 예에 의하면, 베이스 플레이트(250)는 하부가 개방될 수 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 일 실시 예에 의하면, 베이스 플레이트(250)는 상부가 개방될 수 있다. 베이스 플레이트(250)가 형성하는 공간(255)은 공간(255)의 외부와 기류가 소통될 수 있다. 베이스 플레이트(250)의 외부 반경은 전극 플레이트(230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(250)의 내부 공간(255)에는 반송되는 웨이퍼(W)를 외부의 반송 부재로부터 유전체 플레이트(220)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다. 리프트 핀 모듈(미도시)은 베이스 플레이트(250)로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 베이스 플레이트(250)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(250)의 내부 공간(255)은 공기가 제공될 수 있다. 공기는 절연체보다 유전율이 낮으므로 기판 지지 유닛(200) 내부의 전자기장을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
유전체 플레이트(220)와 베이스 플레이트(250)의 사이에는 절연체 플레이트(270)가 위치할 수 있다. 절연체 플레이트(270)는 베이스 플레이트(250)의 상면을 덮을 수 있다. 절연체 플레이트(270)는 전극 플레이트(230)에 상응하는 단면적으로 제공될 수 있다. 절연체 플레이트(270)는 절연체를 포함할 수 있다. 절연체 플레이트(270)는 전극 플레이트(230)와 베이스 플레이트(250)의 전기적 거리를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 절연체 플레이트(270)의 상부면은 가장자리가 상부로 돌출되는 단차가 형성된다. 절연체 플레이트(270)의 상부면은 단차에 의한 홈이 형성된다. 절연체 플레이트(270)의 하부면은 가장자리가 하부로 돌출되는 단차가 형성된다. 절연체 플레이트(270)의 하부면은 단차에 의한 홈이 형성된다. 절연체 플레이트(270)의 상부면에 형성된 홈에 의해 절연체 플레이트(270)와 전극 플레이트(230)의 사이의 제1 간극(273)이 정의된다. 절연체 플레이트(270)의 하부면에 형성된 홈에 의해 절연체 플레이트(270)와 베이스 플레이트(250)의 사이의 제2 간극(278)이 정의된다.
공급관(280)은 제1 간극(273)과 제2 간극(278) 그리고 내부 공간(255)에 기판 처리 장치(10) 외부의 공기보다 습도가 낮은 저습도 기체를 공급한다. 일 실시 예에 있어서 저습도 기체는 공장의 설비 또는 봄베로부터 이미 수분이 제거된 후의 공기인　드라이　에어, 기판 처리 장치(10)가 설치된 방(예를 들면 클린룸) 내로 공급된 공기로부터 수분을 제거함으로써 얻어진　드라이　에어, 또는 수분의 함유량이 적은　기체로서, 산소 또는 질소, 희가스　등의 불활성　가스일 수 있다.
공급관(280)의 단면은 원형으로 제공될 수 있으며, 공급관(280)은 원통형으로 제공될 수 있다. 공급관(280)은 베이스 플레이트(250)와 절연체 플레이트(270)를 관통하도록 제공된다. 공급관(280)은 기판 지지 유닛(200)을 평면에서 바라볼 때, 중심의 위치에서 소정거리 편향된 위치에 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 기판 지지 유닛(200)을 평면에서 바라볼 때, 중심으로는 전극 플레이트(230)에 전력을 공급하는 로드(미도시)가 배치하고, 공급관(280)은 로드(미도시)가 제공되는 위치를 회피하는 위치에 제공될 수 있다. 공급관(280)은 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 공급관(280)의 상단부는 제1 간극(273)에 노출되도록 위치된다. 공급관(280)은 저습도 기체 공급 라인(285b)에 의해 저습도 기체 저장부(285a)에 연결된다. 저습도 기체 공급부(285a)는 클린룸의 공기로부터 수분을 제거하여 드라이 에어를 생성하는 드라이어 일 수 있다. 또는 저습도 기체 공급부(285a)는 저습도 기체가 저장된 봄베일 수 있다. 저습도 기체 저장부(285a)는 챔버(100)의 외부에 제공될 수 있다. 저습도 기체 공급 라인(285b)에는 유량계(미도시) 및 레귤레이터(미도시)를 설치하여 공급되는 저습도 기체의 압력과 유량을 일정하게 유지할 수 있다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 단면도이다. 도 2를 참조하여 공급관(280)에 의한 저습도 기체 공급 구조를 보다 상세하게 설명한다. 공급관(280)의 상단부(281)는 제1 간극(273)에 노출되도록 위치된다. 공급관(280)의 측면(284) 중 일부 영역(284a)는 제2 간극(278)에 노출된다. 공급관(280)의 상단부(281)에는 제1 분배홀(282)이 하나 이상 형성된다. 공급관(280)의 측면(284) 중 제2 간극(278)에 노출된 일부 영역(284a)에는 제2 분배홀(285)이 하나 이상 형성된다. 공급관(280)의 측면(284) 중 내부 공간(255)에 노출된 영역에는 제3 분배홀(286)이 하나 이상 형성된다.
절연체 플레이트(270)의 상부면에 형성된 홈에 의해 정의된 제1 간극(273)의 간격(G1)은 0.3mm 내지 0.7mm일 수 있다. 절연체 플레이트(270)의 하부면에 형성된 홈에 의해 정의된 제2 간극(278)의 간격은 0.3mm 내지 0.7mm일 수 있다. 제시한 제1 간극(273)과 제2 간극(278)의 수치 범위는 본 발명을 명확하게 하기 위하여 기재한 것이지, 본 명세서의 설명에 의해 권리 범위가 한정하고자 하는 것이 아니다.
공급관(280)에 형성된 제1 분배홀(282)의 직경(d1), 제2 분배홀(285)의 직경(d2) 그리고 제3 분배홀(286)의 직경(d3) 각각은 0.1mm 내지 0.5 mm 일 수 있다. 제시한 제1 분배홀(282)의 직경(d1), 제2 분배홀(285)의 직경(d2) 그리고 제3 분배홀(286)의 직경(d3)에 대한 수치 범위는 본 발명을 명확하게 하기 위하여 기재한 것이지, 본 명세서의 설명에 의해 권리 범위가 한정하고자 하는 것이 아니다. 제1 분배홀(282)의 직경(d1), 제2 분배홀(285)의 직경(d2) 그리고 제3 분배홀(286)의 직경(d3)은 저습도 기체의 분사 속도, 분사량을 제어하기 위하여 설계에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
기존의 제1 간극(273)과 제2 간극(278)과 내부 공간(255)에 존재하던 기체는 공급관(280)에 의해 제1 간극(273)과 제2 간극(278)과 내부 공간(255)에 분배된 저습도 기체에 의해 치환된다. 저습도 기체는 이슬점이 낮기 때문에 제1 간극(273)과 제2 간극(278)과 내부 공간(255)에 발생할 수 있는 결로를 방지한다. 저습도 기체의 공급 량은 제1 간극(273)과 제2 간극(278)과 내부 공간(255)에 결로가 발생하지 않는 범위에서 최대한 적게 사용하는 것이 바람직하다. 기판 지지 유닛(200)에 있어서, 대기에 노출된 공간인 제1 간극(273)과 제2 간극(278)과 내부 공간(255)의 공기는 일정한 압력으로 제어되어 공급되는 저습도 기체에 의해 지속적으로 치환되면서 결로가 방지된다.
도 3은 일 실시 예에 따른 절연체 플레이트를 상부에서 바라본 사시도를 나타내는 도면이다. 도 4는 일 실시 예에 따른 절연체 플레이트를 하부에서 바라본 사시도를 나타내는 도면이다. 도 3과 도4를 참조하여 제1 갭(273)을 정의하는 단차와 제2 갭(278)을 정의하는 단차에 대해 보다 상세하게 설명한다.
절연체 플레이트(270)의 상부면에는 가장자리(271)가 돌출된 단차가 형성된다. 가장자리의 돌출에 의해 내부면(272)은 홈을 이룬다. 설명의 편의를 위하여 홈의 가장자리가 원형인 것으로 도시되었으나, 홈은 다른 부품과의 결합 관계, 다른 부품과의 관계에 있어서 위치 상의 제약 등 설계상의 이유로 가장자리 형상이 제한될 수 있다. 그러나 홈의 깊이는 전면이 균일한 것이 바람직하다. 절연체 플레이트(270)에는 공급관(280)이 관통하는 홀(275)이 형성된다. 실질적으로 절연체 플레이트(270)에는 제1 전원 라인(223c), 제2 전원라인(225c), 제3 전원라인(235c), 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉매 공급 라인(232c)등이 관통하는 홀이 형성되지만, 도시를 생략한다.
절연체 플레이트(270)의 하부면에는 가장자리(276)가 돌출된 단차가 형성된다. 가장자리의 돌출에 의해 내부면(277)은 홈을 이룬다. 설명의 편의를 위하여 홈의 가장자리가 원형인 것으로 도시되었으나, 홈은 다른 부품과의 결합 관계, 다른 부품과의 관계에 있어서 위치 상의 제약 등 설계상의 이유로 가장자리 형상이 제한될 수 있다.
절연체 플레이트(270)의 상부면에 형성된 홈의 가장자리가 이루는 최대 직경(D1)은 지지된 웨이퍼(W)의 직경과 같거나 더 클 수 있다. 제1 간극(273)이 상하 방향으로 투영되는 영역이 지지된 웨이퍼(W)에 대응됨에 따라 간극에 채워진 기체층에 의한 보다 높은 절연 효과를 얻을 수 있다. 또한, 절연체 플레이트(270)의 하부면에 형성된 홈의 가장자리가 이루는 최대 직경(D2)는 지지된 웨이퍼(W)의 직경과 같거나 더 클 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 베이스 플레이트(250)는 연결 부재(253)를 가질 수 있다. 연결 부재(253)는 베이스 플레이트(250)의 외측면과 챔버(100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(253)는 베이스 플레이트(250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(253)는 기판 지지 유닛(200)를 챔버(100) 내부에서 지지할 수 있다. 또한, 연결 부재(253)는 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 베이스 플레이트(250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제1 전원(223a)과 연결되는 제1 전원 라인(223c), 제2 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 제3 전원(235a)과 연결되는 제3 전원라인(235c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b), 냉매 저장부(232a)와 연결된 냉매 공급 라인(232c) 그리고 저습도 기체 공급부(285a)와 연결된 저습도 기체 공급 라인(285b) 등은 연결 부재(253)의 내부 공간(255)을 통해 베이스 플레이트(250) 내부로 연장될 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(300)은 챔버(100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 상기 플라즈마 발생 유닛(300)은 유도 결합형 플라즈마 타입의 플라즈마 소스를 사용할 수 있다.　ICP　타입의 플라즈마 소스가 사용되는 경우, 챔버(100)의 상부에 제공되는 안테나(330) 및 챔버(100)에 제공되는 하부 전극으로써 전극 플레이트(230)가 포함될 수 있다. 안테나(330) 및 전극 플레이트(230)는 처리 공간(101)을 사이에 두고 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 전극 플레이트(230)뿐만 아니라 안테나(330)도 RF 전원(310)에 의해 RF 신호를 인가받아 플라즈마를 생성하기 위한 에너지를 공급받을 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다. 안테나(330) 및 전극 플레이트(230)에 인가되는 RF 신호는 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 안테나(330) 위에는 도파관(320)이 배치될 수 상기 도파관(320)은 RF 전원(310)으로부터 제공된 RF 신호를 상기 안테나(330)로 전달한다. 도파관(320)은 도파관 내부로 인입 가능한 전도체를 가질 수 있다. 플라즈마 발생 유닛(300)에 의해 발생된 플라즈마는 극저온(-30℃ 이하)로 냉각된 웨이퍼(W)를 처리한다. 이와 같이 극저온 환경에서 웨이퍼(W)를 플라즈마 처리하는 것을 극저온 플라즈마 공정이라 한다.
가스 공급 유닛(400)은 챔버(100) 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(100)의 상면인 윈도우(140)의 중앙부에 설치될 수 있다. 가스 공급 노즐(410)의 저면에는 분사구가 형성될 수 있다. 분사구는 챔버(100) 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.
가스 공급 유닛(400)이 공급하는 공정 가스는 CF4(메탄), H2(수소), HBr(브롬화수소), NF3(삼불화질소), CH2F2(디플루오로메탄), O2(산소), F2(불소), HF(불화 수소) 중 어느 하나 이상 또는 이들의 조합일 수 있다. 한편, 제시된 공정 가스는 일 실시예에 불구하고 필요에 따라 달리 선택될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 기판을 에칭한다.
배플 유닛(500)은 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(200)의 사이에 위치될 수 있다. 배플(510)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 배플(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성될 수 있다. 공정 챔버(100) 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.
제어기(미도시)는 기판 처리 장치(10)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 제어기(미도시)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라, 후술되는 에칭 처리 등의 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 프로세스 압력, 고주파 전력이나 전압, 각종 가스 유량, 챔버 내 온도(전극의 온도, 챔버의 측벽 온도, 정전 척 온도 등), 냉각기(232b)의 온도 등이 입력되어 있다. 한편, 이들 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 기억 영역의 소정 위치에 세트하도록 해도 좋다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 단면도에서 간극에 저습도 기체를 공급하는 상태를 도시한 도면이다. 도 5를 통해 참조되는 제1 실시 예에 따른 기판 지지 유닛은 도 1 내지 도 4를 통해 설명한 실시 예와 동일하다. 공급관(280)은 제1 간극(273)과 제2 간극(238)과 내부 공간(255)에 동시에 저습도 기체를 공급한다. 기존에 채워져 있던 기체는 공급되는 저습도 기체로 지속적으로 치환된다. 기존에 채워져 있던 기체는 부품의 조립에 의해 불가피하게 형성되는 간극에 의해 기판 지지 유닛의 외부로 유출된다. 이로서 기판 지지 유닛을 이루는 부품 사이에 발생하는 결로가 방지될 수 있다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 단면도에서 간극에 저습도 기체를 공급하는 상태를 도시한 도면이다. 제2 실시 예에 따른 기판 지지 유닛은, 유전체 플레이트(220)와 전극 플레이트(230)가 이루는 제1 플레이트(또는, 상부 플레이트)와, 전극 플레이트(230)의 하부에 제공되는 제2 플레이트(또는, 하부 플레이트)인 절연체 플레이트(1270)의 사이에는 제1 간극(1273)이 형성된다. 제1 간극(1273)은 절연체 플레이트(1270)의 상부면에 형성된 단차에 의해 정의된다. 공급관(1280)의 상단부는 제1 간극(1273)에 위치되고, 공급관(1280)은 제1 간극(1273)에 저습도 기체를 공급한다. 공급관(1280)의 측면 중에서 내부 공간(255)에 노출되는 측면에는 하나 이상의 홀이 형성되어 내부 공간(255)에 저습도 기체를 공급하도록 제공할 수 있다.
도 7은 제3 실시 예에 따른 기판 지지 유닛의 단면도에서 간극에 저습도 기체를 공급하는 상태를 도시한 도면이다. 제3실시 예에 따른 기판 지지 유닛은, 유전체 플레이트(220)와 전극 플레이트(230)가 이루는 정전척이 제공되고, 전극 플레이트(230)의 하부에 제공되는 제1 플레이트(또는, 상부 플레이트)인 절연체 플레이트(2270)가 제공된다. 절연체 플레이트(2270)의 하부에는 제2 플레이트(또는, 하부 플레이트)인 베이스 플레이트(250)가 제공된다. 절연체 플레이트(2270)과 베이스 플레이트(250)의 사이에는 제2 간극(2278)이 형성된다. 제2 간극(2278)은 절연체 플레이트(1270)의 하부면에 형성된 단차에 의해 정의된다. 공급관(2280)의 상단부는 제2 간극(1273)에 위치되고, 공급관(1280)은 제2 간극(2278)에 저습도 기체를 공급한다. 공급관(1280)의 측면 중에서 내부 공간(255)에 노출되는 측면에는 하나 이상의 홀이 형성되어 내부 공간(255)에 저습도 기체를 공급하도록 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치의 운용 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 극저온 공정을 수행하기 위하여 처리 공간(101)의 내부 분위기가 준비한다. 내부 분위기를 준비하는데 있어서, 기판 지지 유닛(200)의 제2 순환 유로(232)로 냉매를 공급하여, 기판 지지 유닛(200)을 극저온으로 제어한다. 기판 지지 유닛(200)을 극저온으로 제žj는 공급관(280)을 통해 저습도 기체를 공급한다(S10). 이후 기판(W)을 챔버(100)의 처리 공간(101)의 내부로 반입한다(S20), 기판(W)의 온도가 극저온으로 제어된 상태에서, 공정을 수행한다(S30). 공정 처리가 끝난 기판(W)은 챔버(100)의 처리 공간(101)에서 반출한다(S40). 처리되는 모든 과정 중에서 저습도 기체의 공급은 지속적으로 이루어진다.
이상의 실시 예에 있어서, 간극을 형성하는 단차는 절연체 플레이트에 형성하는 것을 대표적으로 설명하였으나, 간극을 형성하는 단차는 전극 플레이트 또는 베이스 플레이트에 형성할 수도 있다.
이상의 실시 예에 있어서, 간극을 형성하는 단차는 절연체 플레이트만에 형성하는 것을 대표적으로 설명하였으나, 절연체 플레이트와 전극 플레이트와 베이스 플레이트 모두에 형성할 수도 있다.
이상의 실시 예에 있어서, 간극은 조립에 의해 필요한 가공 공차에 의해 발생하는 간극일 수 있다. 한편, 단차에 의해 형성된 간극은 인위로 형성하여 가공 공차 이상의 거리를 갖는 간극으로 정의된다. 인위로 가공 공차 이상의 간극을 형성하는 경우 냉매의 소통이 보다 원활하며, 간극에 의한 추가적인 절연 효과를 얻을 수 있다.
도시하지 않았으나, 공급관은 복수개가 제공될 수 있다. 복수개가 제공되면, 저습도 기체의 치환이 보다 빠르게 진행될 수 있음에 따라 유리하다. 그러나 공급관의 개수가 많아질 수록 지지 유닛을 이루는 구성의 복잡도가 높아지므로 그 수는 설계에 따라 적절히 조절될 수 있다.
본 발명에 의하면 하나의 공급관만으로도 여러 개소에 형성된 조립에 의한 간극에 저습도 기체를 공급하여 채울 수 있다.
본 발명의 실시예와 같이 단차를 통해 형성한 홈을 형성한 경우 홈에 저습도 기체를 일정한 압력으로 채워 넣을 수 있음에 따라 기체의 흐름이 균일하고 원활하게 소통되어 결로를 효과적으로 방지할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기는 저습도 기체의 공급이 제어 범위를 벗어나는 경우 인터로크(interlock)가 발생하도록 제어하여 설비의 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 지지 유닛은, 실시 예로 도시한 유도 결합형　플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 장치뿐만이 아니라, 그 외의 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 그 외의 플라즈마 처리 장치로는, 용량 결합형　플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma), 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한　플라즈마　처리 장치, 헬리콘파 여기형　플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명　플라즈마(ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의해 처리되는 기판은 웨이퍼에 한정되지 않고, 예컨대, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)용의 대형 기판, EL 소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 좋다.
일 실시 예로 식각 공정을 설명하였으나, 증착 공정을 수행하는 기판 처리 장치에도 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (23)

  1. 처리 공간을 형성하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 공정 챔버 내부에 도입된 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛과;
    상기 처리 공간에 제공되며 기판을 지지하는 기판 지지 유닛을 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛은,
    제1 플레이트와;
    상기 제1 플레이트와 인접하는 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고,상기 간극이 이루는 공간에 기체를 공급하는 공급관을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는,
    지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와, 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 포함하여 이루어지고,
    상기 제2 플레이트는, 상기 제1 플레이트의 하부에 제공되는 절연체 플레이트인 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와;
    상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 더 포함하고,
    상기 제1 플레이트는, 상기 전극 플레이트의 하부에 제공되는 절연체 플레이트이고,
    상기 제2 플레이트는, 상기 절연체 플레이트의 하부에 제공되는 베이스 플레이트인 기판 처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고,
    상기 공급관은,
    상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이의 간극 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이의 간극 중 어느 하나 이상에 상기 기체를 공급하는 기판 처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 공급관을 이루는 측면의 일부 영역은,
    상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이의 간극에 노출되도록 제공되고, 상기 일부 영역에 하나 이상의 분배홀이 형성된 기판 처리 장치.
  6. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 간극은 상기 절연체 플레이트에 형성된 단차에 의해 정의된 것인 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 간극은 상기 제1 플레이트 또는 상기 제2 플레이트 중 어느 하나 이상에 형성된 홈에 의해 정의되는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때 상기 홈의 최대 직경은 웨이퍼의 직경과 같거나 더 큰 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기체는, 드라이 에어 또는 불활성가스인 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 극저온 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 것인 기판 처리 장치.
  11. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛에 있어서,
    상부 플레이트와;
    상기 상부 플레이트의 하부에 제공되는 하부 플레이트를 포함하고,
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고,
    상기 하부 플레이트를 관통하며 상기 간극이 이루는 공간에 기체를 공급하는 공급관을 포함하는 기판 지지 유닛.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 상부 플레이트는,
    지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와, 상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 포함하여 이루어지고,
    상기 하부 플레이트는 절연체 플레이트인 기판 지지 유닛.
  13. 제11 항에 있어서,
    지지된 기판을 정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극을 내장하는 유전체 플레이트와;
    상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되며 플라즈마 발생을 위한 전력을 인가받는 전극 플레이트를 더 포함하고,
    상기 상부 플레이트는 상기 전극 플레이트의 하부에 제공되는 절연체 플레이트이고,
    상기 하부 플레이트는 베이스 플레이트인 기판 지지 유닛.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이에는 간극이 형성되고,
    상기 공급관은,
    상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이의 간극 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이의 간극 중 어느 하나 이상에 상기 기체를 공급하는 기판 지지 유닛.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 공급관은,
    상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이의 간극에 노출된 측면에 하나 이상의 분배홀이 형성된 것인 기판 지지 유닛.
  16. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 간극은 상기 절연체 플레이트에 형성된 홈에 의해 정의되는 것인 기판 지지 유닛.
  17. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 간극은,상기 상부 플레이트의 하부면 또는 하부 플레이트의 상부면 중 어느 하나 이상에 형성된 홈에 의해 정의된 것인 기판 지지 유닛.
  18. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 전극 플레이트에는 냉매가 유통되는 유로가 형성되는 기판 지지 유닛.
  19. 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    처리 공간을 형성하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 공정 챔버 내부에 도입된 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 유닛과;
    상기 처리 공간에 제공되며 기판을 지지하는 기판 지지 유닛을 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛은,정전기력으로 기판을 흡착하는 정전 전극이 내장된 유전체 플레이트와;
    상기 유전체 플레이트의 하부에 제공되고 내부에 냉매가 유통되는 유로가 형성된 전극 플레이트와;
    상기 유전체 플레이트의 둘레에 제공되는 환형의 포커스 링과;
    상기 전극 플레이트의 하부에 제공되며 절연체로 이루어지는 절연체 플레이트와;
    상기 절연체 플레이트의 하부에 제공되며 접지되는 베이스 플레이트를 포함하고,
    상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이 중 어느 하나 이상에는 간극이 형성되고,
    상기 간극에 드라이 에어 또는 불활성 가스를 공급하는 공급관을 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 간극은,
    상기 전극 플레이트와 상기 절연체 플레이트의 사이에 형성된 제1 간극 및 상기 절연체 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 사이에 형성된 제2 간극을 포함하고,
    상기 공급관의 상단부는 제1 간극에 위치되고,상기 공급관을 이루는 측면의 일부 영역은 상기 제2 간극에 노출되며,
    상기 공급관의 상기 측면의 상기 일부 영역에는 하나 이상의 분배홀이 형성되는 기판 처리 장치.
  21. 기판 처리 방법에 있어서,
    기판 지지 유닛에 지지된 기판의 표면 온도가 -30℃ 이하로 제어되는 환경을 형성하는 공정과;
    공정 가스를 공급하면서 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 출력하여 기판을 상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판을 처리하는 공정을 포함하되,
    상기 공정들의 진행에 있어서, 상기 기판 지지 유닛이 포함하는 간극에 기체를 지속적으로 공급하는 기판 처리 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,제1 플레이트와;
    상기 제1 플레이트와 인접하는 제2 플레이트를 포함하고,상기 간극은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트의 사이에 형성되고,
    상기 간극으로 연결되는 공급관을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 간극은,
    상기 제1 플레이트의 하부면 또는 제2 플레이트의 상부면 중 어느 하나 이상에 형성된 홈에 의해 정의된 것인 기판 처리 방법.

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