KR20220060026A - 지지 유닛 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 일 예에서, 지지 유닛은, 기판이 놓이며 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극을 가지는 지지 플레이트와; 지지 플레이트 내부에 제공되어 기판을 가열하는 히터와; 지지 플레이트의 하부에 절연체로 제공되는 절연 플레이트와; 지지 플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 지지 플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고, 바이 메탈 부재는, 핀과; 핀을 지지하는 제1부재와; 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고, 핀은 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공될 수 있다.

Description

지지 유닛 및 기판 처리 장치{SUPPORTING UINT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE HAVING THE SAME}
본 발명은 웨이퍼와 같은 기판을 지지하는 지지 유닛 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼, 평판디스플레이 기판 등의 표면을 처리하기 위해, 기판을 챔버 내부에 제공하고 기판을 척에 지지하여 처리한다. 기판을 공정 온도로 처리하기 위해 척 내부에는 히터가 제공되는데, 척을 구성하는 재질 간의 열 변형량 차이에 의해 척이 휘는 문제가 발생한다.
일 예에서, 식각 공정에 이용되는 척이 척 내부에 제공된 히터에 의해 휘는 문제가 있다. 식각 공정은 진공 챔버 내에 고주파 전원을 인가하여 챔버 내에 공급된 가스를 플라즈마 상태로 유동시키고 이때 형성된 고에너지 전자 또는 라디칼에 의해 박막을 식각, 제거하는 공정이다. 진공 챔버 내에는 기판을 지지하기 위해 정전척이 제공된다. 정전척에는, 내부에 정전 전극과 히터를 포함하며 유전체로 제공되는 유전판과 유전판을 절연하기 위해 유전판 하부에 놓이며 절연체로 제공되는 절연판이 제공된다. 히터에 의해 척이 가열되면, 유전판과 절연판의 열 변형량 차이에 의해 척의 가운데가 위로 불룩 올라오는 형상으로 변형된다. 이를 보완하기 위해 유전판과 절연판의 열 변형량 차이를 고려하여 척의 모양을 설계하거나 척을 추가적으로 가공한다. 그러나, 척의 설계와 가공에는 시간과 비용이 소비되는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 바이 메탈 부재를 이용하여 열 변형률이 상이한 부재 간의 열 변형을 보완할 수 있는 지지 유닛과 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 일 예에서, 지지 유닛은, 기판이 놓이며 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극을 가지는 지지 플레이트와; 지지 플레이트 내부에 제공되어 기판을 가열하는 히터와; 지지 플레이트의 하부에 절연체로 제공되는 절연 플레이트와; 지지 플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 지지 플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고, 바이 메탈 부재는, 지지 플레이트에 놓인 기판의 저면과 접촉 가능하게 제공되는 핀과; 핀을 지지하는 제1부재와; 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고, 핀은 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따른 핀의 이동 방향은, 바이 메탈 부재가 제공된 영역에서 지지 플레이트와 절연 플레이트의 열 변형량 차이에 따른 지지 플레이트의 휨 방향과 서로 반대 방향이 되도록 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형률은 상이하게 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재의 열 변형률은 제2부재의 열 변형률 보다 크게 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재 그리고 제2부재 각각의 부피는, 지지 플레이트와 절연 플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이는, 지지 플레이트와 절연 플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정될 수 있다.
일 예에서, 바이 메탈 부재는 복수 개 제공되며, 각각의 바이 메탈 부재는 지지 플레이트 내에 형성된 중공에 배치될 수 있다.
일 예에서, 지지 플레이트는, 기판이 놓이며 내부에 정전 전극을 가지며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와; 유전 플레이트의 아래에 배치되며 내부에 냉각 유로가 제공되는 하부 플레이트를 포함하고, 바이 메탈 부재는 유전 플레이트 내에 형성된 중공에 배치될 수 있다.
일 예에서, 지지 유닛은, 기판이 놓이는 제1플레이트와; 제1플레이트 내부에 제공되어 기판을 가열하는 히터와; 제1플레이트의 하부에 제1플레이트와 상이한 재질로 제공되는 제2플레이트와; 제1플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 제1플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고, 바이 메탈 부재는, 제1플레이트에 놓인 기판의 저면과 접촉 가능하게 제공되는 핀과; 핀을 지지하는 제1부재와; 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고, 핀은 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따른 핀의 이동 방향은, 바이 메탈 부재가 제공된 영역에서 제1플레이트와 제2플레이트의 열 변형량 차이에 따른 제1플레이트의 휨 방향과 서로 반대 방향이 되도록 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형률은 상이하게 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재의 열 변형률은 제2부재의 열 변형률 보다 크게 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재 그리고 제2부재 각각의 부피는, 제1플레이트와 제2플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이는, 제1플레이트와 제2플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정될 수 있다.
일 예에서, 제1플레이트의 열 변형량은 제2플레이트의 열 변형률 보다 크게 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1플레이트는 유전체를 포함하고, 제2플레이트는 절연체를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 예에서, 기판 처리 장치는, 기판이 놓이며 내부에 정전 전극을 포함하고 유전체로 제공되는 유전 플레이트와; 유전 플레이트의 아래에 배치되며 내부에 냉각 유로가 제공되는 하부 플레이트와; 유전 플레이트 내부에 제공되어 기판을 가열하는 히터와; 하부 플레이트의 하부에 절연체로 제공되는 절연 플레이트와; 유전 플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 유전 플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고, 바이 메탈 부재는, 유전 플레이트에 놓인 기판의 저면과 접촉 가능하게 제공되는 핀과; 핀을 지지하는 제1부재와; 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고, 핀은 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이에 따른 핀의 이동 방향은, 바이 메탈 부재가 제공된 영역에서 유전 플레이트, 하부 플레이트 그리고 절연 플레이트 간의 열 변형량 차이에 따른 유전 플레이트의 휨 방향과 서로 반대 방향이 되도록 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재의 열 변형률은 제2부재의 열 변형률 보다 크게 제공될 수 있다.
일 예에서, 제1부재와 제2부재의 열 변형량 차이는, 유전 플레이트, 하부 플레이트 그리고 절연 플레이트 간의 열 변형량 차이에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 바이 메탈 부재를 이용하여 열 변형률이 상이한 부재 간의 열 변형을 보완할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 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 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 간략하게 나타내는 절단도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이 메탈 부재를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 열에 의해 바이 메탈 부재가 변형되기 전과 후의 모습을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛이 열 변형되기 전의 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛이 열 변형된 후의 모습을 보여주는 도면이다.
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/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한 '구비한다', '갖는다' 등도 이와 동일하게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛을 간략하게 나타내는 절단도이다. 도 1은 유도 결합형 플라즈마 처리방식(ICP: Inductively Coupled Plasma) 처리방식에 의한 기판 처리 장치를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma)에 의한 기판 처리 장치에도 적용될 수 있다. 선택적으로, 기판을 지지하기 위한 척에 있어서, 척이 열변형이 발생하는 재질로 제공되는 경우라면 적용될 수 있다.
기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함한다. 챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 일 예에서, 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척으로 제공될 수 있다.
일 예에서, 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다. 일 예에서, 지지 유닛(200)은 지지 플레이트(210), 절연 플레이트(250), 바이 메탈 부재(1000), 포커스 링(240) 그리고 하부 커버(270)를 포함한다.
지지 플레이트(210)는, 유전 플레이트(220)와 하부 플레이트(230)를 포함한다. 유전 플레이트(220)는 지지 유닛(200)의 상단부에 위치한다. 일 예에서, 유전 플레이트(220)는 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전 플레이트(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 일 예에서, 유전 플레이트(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 일 예에서, 유전 플레이트(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 일 예에서, 유전 플레이트(220) 내에는 정전 전극(223)과 히터(225)가 매설된다. 정전 전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전 플레이트(220)에 흡착된다. 기판 디척킹시 제1 하부 전원(223a)으로부터 정전 전극(223)으로 인가되는 전압이 제어된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전 플레이트(220)를 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다.
하부 플레이트(230)는 유전 플레이트(220)의 하부에 위치한다. 일 예에서, 유전 플레이트(220)의 저면과 하부 플레이트(230)의 상면은 접착제(미도시)에 의해 접착될 수 있다. 일 예에서, 하부 플레이트(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 하부 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 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 정전 척 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 하부 플레이트(230)를 냉각한다. 하부 플레이트(230)는 냉각되면서 유전 플레이트(220)와 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전 플레이트(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다.
절연 플레이트(250)는 하부 플레이트(230)의 하부에 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 하부 플레이트(230)와 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
바이 메탈 부재(1000)는, 지지 플레이트(210) 내부에 배치되며, 열에 의한 지지 플레이트(210)의 휨을 보상한다. 바이 메탈 부재(1000)에 대해서는 이하 도 3 내지 도 7을 참조하여 자세히 설명한다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 일 예에서, 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라즈마 소스(400)는 처리 공간 내에 공급된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)로는 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라즈마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라즈마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라즈마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본원 발명의 바이 메탈 부재(1000)에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛(200)을 간략하게 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이 메탈 부재(1000)를 보여주는 사시도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 일 예에서, 바이 메탈 부재(1000)는 지지 플레이트(210) 내에 제공된다. 예컨대, 바이 메탈 부재(1000)는 유전 플레이트(220) 내에 형성된 중공에 제공된다. 일 예에서, 바이 메탈 부재(1000)는 유전 플레이트(220) 내에 형성된 중공에 삽입되어 유전 플레이트(220)와 체결 가능하도록 제공될 수 있다. 일 예에서, 바이 메탈 부재(1000)는 복수 개 제공된다. 예컨대, 바이 메탈 부재(1000)는 복수 개가 유전 플레이트(220)의 중심으로부터 반경 방향으로 동일한 거리에 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 일 예에서, 바이 메탈 부재(1000)는, 유전 플레이트(220)의 가장 자리 영역에 근접하게 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 바이 메탈 부재(1000)는, 핀(1100), 제1부재(1120) 그리고 제2부재(1130)를 포함한다.
핀(1100)은 유전 플레이트(220)에 놓인 기판의 저면과 접촉되는 위치에 제공된다. 일 예에서, 핀(1100)은 열전도율이 낮은 재질로 제공된다. 일 예에서, 핀(1100)은 테플론과 같은 수지로 제공될 수 있다. 이에, 기판(W)에 가지해는 열해를 최소화할 수 있다.
제1부재(1120)는 핀(1100)을 지지한다. 일 예에서, 제1부재(1120)는 상부에서 바라봤을 때 원형으로 제공될 수 있다. 일 예에서, 핀(1100)은 제1부재(1120)의 중심에 제공된다. 일 예에서, 핀(1100)은 제1부재(1120)의 상면과 결합되도록 제공될 수 있다. 제2부재(1130)는, 제1부재(1120)를 감싸도록 제공된다. 일 예에서, 제2부재(1130)는 제1부재(1120)를 감싸는 링 형상으로 제공되는 바디(1232)와, 바디(1232)로부터 연장된 지지부(1134)를 가진다. 지지부(1134)는 제2부재(1130)가 지지 플레이트(210) 내에 안착되는 것을 돕는다.
일 예에서, 핀(1100)은 제1부재(1120)와 제2부재(1130)의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공된다. 제1부재(1120)와 제2부재(1130)는 열변형률이 상이한 소재로 제공된다. 일 예에서, 제1부재(1120)의 열변형률은 제2부재(1130)의 열변형률 보다 높게 제공된다. 이에, 고온에서 제2부재(1130)는 제1부재(1120)보다 변형이 적다.
일 예에서, 제1부재(1120)와 제2부재(1130)의 열 변형량 차이에 따른 핀(1100)의 이동 방향은, 바이 메탈 부재(1000)가 제공된 영역에서 지지 플레이트(210)와 절연 플레이트(250)의 열 변형량 차이에 따른 지지 플레이트(210)의 휨 방향과 서로 반대 방향으로 제공된다. 예컨대, 유전 플레이트(220), 하부 플레이트(230) 그리고 절연 플레이트(250)는 각각 상이한 재질로 제공된다. 이에, 유전 플레이트(220), 하부 플레이트(230) 그리고 절연 플레이트(250)의 열 변형률은 상이하게 제공된다. 이에 따라, 지지 유닛(200)이 가열되면, 유전 플레이트(220), 하부 플레이트(230) 그리고 절연 플레이트(250)의 열 변형량 차이로 인해 지지 유닛(200)이 휘게 된다. 예컨대, 지지 유닛(200)이 가열되는 경우, 지지 유닛(200)의 중앙 영역이 볼록하게 상승하고 지지 유닛(200)의 가장자리 영역이 지지 유닛(200)의 중앙 영역에 비해 하방으로 쳐지도록 지지 유닛(200)의 형상이 변형된다. 이에, 지지 유닛(200)에 지지된 기판은 평평하게 안착되지 못한다. 본원 발명의 바이 메탈 부재(1000)는 이러한 문제를 해결하기 위해, 지지 유닛(200)의 가장 자리 영역에 제공되어 지지 유닛(200)의 열 변형을 보완할 수 있도록한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 열에 의해 바이 메탈 부재(1000)가 변형되기 전과 후의 모습을 보여주는 사시도이다. 도 5의 (a)는 열에 의해 바이 메탈 부재(1000)가 변형되기 전의 모습을 나타내고, 도 5의 (b)는 열에 의해 바이 메탈 부재(1000)가 변형된 후의 모습을 나타낸다. 도 5의 (a)를 참조하면, 열에 의해 바이 메탈 부재(1000)가 변형되기 전에는, 제1부재(1120)와 제2부재(1130)가 평평한 상태에 놓인다. 이후, 지지 플레이트(210) 내에 제공된 히터 등에 의해 바이 메탈 부재(1000)에 열이 가해지면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 제1부재(1120)가 상승함에 따라 핀(1100)이 상승한다. 고온에서, 제2부재(1130)는 제1부재(1120)가 X 방향으로 변형되는 것을 막는다. 이에, 제1부재(1120)는 Y방향으로 변형된다. 따라서, 고온에서 제1부재(1120)가 Y방향으로 팽창함에 따라 제1부재(1120)의 상면에 제공된 핀(1100)은 위로 상승하게 된다. 이후, 제1부재(1120)와 제2부재(1130)의 주변 온도가 하강하면 제1부재(1120)는 수축하고 이에 따라 핀(1100)은 원 위치로 하강하게 된다.
일 예에서, 제1부재(1120) 그리고 제2부재(1130) 각각의 부피는, 지지 플레이트(210)와 절연 플레이트(250)의 열 변형량 차이에 따라 결정된다. 또한, 제1부재(1120)와 제2부재(1130)의 열 변형량 차이는, 지지 플레이트(210)와 절연 플레이트(250)의 열 변형량 차이에 따라 결정된다. 예컨대, 지지 플레이트(210)와 절연 플레이트(250)의 열 변형량 차이에 따라 지지 유닛(200)의 형상이 변형되는 변형량 만큼 바이 메탈 부재(1000)가 이를 보완한다. 이하 도 6 내지 도 7를 참조하여 바이 메탈 부재(1000)에 대해 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛(200)이 열 변형되기 전의 모습을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 유닛(200)이 열 변형된 후의 모습을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 지지 유닛(200)이 열 변형되기 전에 지지 유닛(200)과 기판은 평평한 상태에 놓인다. 이후에, 지지 유닛(200)이 히터에 의해 가열되면, 지지 유닛(200)의 중앙 영역이 가장 자리 영역에 비해 볼록해지도록 지지 유닛(200)의 형상이 변형된다. 도 6에 도시된 평평한 상태의 지지 유닛(200)의 평탄도 값 과 도 7에 도시된 지지 유닛(200)의 볼록한 형상에 따른 동일 영역에서의 높이 차(|x1-x2|=h)에 따라 바이 메탈 부재(1000)에 제공된 핀(1100)의 높이 변화(t)가 이를 보상할 수 있도록 바이 메탈 부재(1000)의 제1부재(1120)와 제2부재(1130)의 부피 또는 재질 등을 결정할 수 있다. 예컨대, h와 t가 동일하도록 바이 메탈 부재(1000)의 제1부재(1120)와 제2부재(1130)의 부피 또는 재질 등을 결정할 수 있다.
상술한 예에서는, 지지 유닛(200)에는 유전 플레이트(220), 하부 플레이트(230) 그리고 절연 플레이트(250)가 제공되며 바이 메탈 부재(1000)는 유전 플레이트(220) 내에 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 바이 메탈 부재(1000)는 서로 다른 재질로 제공되는 두 개의 플레이트가 조합된 지지 유닛(200) 내에 제공될 수 있다. 예컨대, 지지 유닛(200)은, 기판이 놓이는 제1플레이트와 제1플레이트의 하부에 제1플레이트와 상이한 재질로 제공되는 제2플레이트를 포함할 수 있다. 그리고, 바이 메탈 부재(1000)는 제1플레이트 내에 제공될 수 있다.
상술한 예에서는, 원형으로 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 지지 유닛(200)의 형상 또는 지지 유닛(200)이 고온에 의해 변형되는 형상에 따라 바이 메탈 부재(1000)의 형상은 삼각형, 사각형 등의 다른 형상으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판을 지지하는 부재가 열변형 되더라도 기판을 지지 유닛(200) 상에 평평하게 안착시킬 수 있는 이점이 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    기판이 놓이며 상기 기판에 정전기력을 제공하는 정전 전극을 가지는 지지 플레이트와;
    상기 지지 플레이트 내부에 제공되어 상기 기판을 가열하는 히터와;
    상기 지지 플레이트의 하부에 절연체로 제공되는 절연 플레이트와;
    상기 지지 플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 상기 지지 플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고,
    상기 바이 메탈 부재는,
    상기 지지 플레이트에 놓인 상기 기판의 저면과 접촉 가능하게 제공되는 핀과;
    상기 핀을 지지하는 제1부재와;
    상기 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고,
    상기 핀은 상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공되는 지지 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이에 따른 상기 핀의 이동 방향은,
    상기 바이 메탈 부재가 제공된 영역에서 상기 지지 플레이트와 상기 절연 플레이트의 열 변형량 차이에 따른 상기 지지 플레이트의 휨 방향과 서로 반대 방향이 되도록 제공되는 지지 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형률은 상이하게 제공되는 지지 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1부재의 열 변형률은 상기 제2부재의 열 변형률 보다 크게 제공되는 지지 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재 그리고 상기 제2부재 각각의 부피는,
    상기 지지 플레이트와 상기 절연 플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정되는 지지 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이는,
    상기 지지 플레이트와 상기 절연 플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정되는 지지 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이 메탈 부재는 복수 개 제공되며,
    각각의 상기 바이 메탈 부재는 상기 지지 플레이트 내에 형성된 중공에 배치되는 지지 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는,
    상기 기판이 놓이며 내부에 상기 정전 전극을 가지며 유전체로 제공되는 유전 플레이트와;
    상기 유전 플레이트의 아래에 배치되며 내부에 냉각 유로가 제공되는 하부 플레이트를 포함하고,
    상기 바이 메탈 부재는 상기 유전 플레이트 내에 형성된 중공에 배치되는 지지 유닛.
  9. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    기판이 놓이는 제1플레이트와;
    상기 제1플레이트 내부에 제공되어 상기 기판을 가열하는 히터와;
    상기 제1플레이트의 하부에 제1플레이트와 상이한 재질로 제공되는 제2플레이트와;
    상기 제1플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 상기 제1플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고,
    상기 바이 메탈 부재는,
    상기 제1플레이트에 놓인 상기 기판의 저면과 접촉 가능하게 제공되는 핀과;
    상기 핀을 지지하는 제1부재와;
    상기 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고,
    상기 핀은 상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공되는 지지 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이에 따른 상기 핀의 이동 방향은,
    상기 바이 메탈 부재가 제공된 영역에서 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 열 변형량 차이에 따른 상기 제1플레이트의 휨 방향과 서로 반대 방향이 되도록 제공되는 지지 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형률은 상이하게 제공되는 지지 유닛.
  12. 제12항에 있어서,
    상기 제1부재의 열 변형률은 상기 제2부재의 열 변형률 보다 크게 제공되는 지지 유닛.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1부재 그리고 상기 제2부재 각각의 부피는,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정되는 지지 유닛.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이는,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 열 변형량 차이에 따라 결정되는 지지 유닛.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 열 변형량은 상기 제2플레이트의 열 변형률 보다 크게 제공되는 지지 유닛.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 유전체를 포함하고, 상기 제2플레이트는 절연체를 포함하는 지지 유닛.
  17. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판이 놓이며 내부에 정전 전극을 포함하고 유전체로 제공되는 유전 플레이트와;
    상기 유전 플레이트의 아래에 배치되며 내부에 냉각 유로가 제공되는 하부 플레이트와;
    상기 유전 플레이트 내부에 제공되어 상기 기판을 가열하는 히터와;
    상기 하부 플레이트의 하부에 절연체로 제공되는 절연 플레이트와;
    상기 유전 플레이트 내부에 배치되며 열에 의한 상기 유전 플레이트의 휨을 보상하는 바이 메탈 부재를 포함하고,
    상기 바이 메탈 부재는,
    상기 유전 플레이트에 놓인 상기 기판의 저면과 접촉 가능하게 제공되는 핀과;
    상기 핀을 지지하는 제1부재와;
    상기 제1부재를 감싸도록 제공되는 제2부재를 포함하고,
    상기 핀은 상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이에 따라 상승 또는 하강하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이에 따른 상기 핀의 이동 방향은,
    상기 바이 메탈 부재가 제공된 영역에서 상기 유전 플레이트, 상기 하부 플레이트 그리고 상기 절연 플레이트 간의 열 변형량 차이에 따른 상기 유전 플레이트의 휨 방향과 서로 반대 방향이 되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1부재의 열 변형률은 상기 제2부재의 열 변형률 보다 크게 제공되는 기판 처리 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재의 열 변형량 차이는,
    상기 유전 플레이트, 상기 하부 플레이트 그리고 상기 절연 플레이트 간의 열 변형량 차이에 따라 결정되는 기판 처리 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06333810A (ja) * 1993-05-26 1994-12-02 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
KR20150062907A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 세메스 주식회사 기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR20200052568A (ko) * 2018-11-07 2020-05-15 세메스 주식회사 기판 처리 장치

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