KR20220062207A - Apparatus for treating substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to an apparatus for processing a substrate using plasma.
반도체 및 디스플레이 산업이 발전함에 따라 웨이퍼, 유리 등의 기판 가공도 한정된 면적에 원하는 패턴을 극미세화하고 고집적화하는 방향으로 진행되고 있고, 이에 따라 기판에 박막을 성장시키거나 식각할 때 플라즈마 처리 기술이 널리 활용되고 있다. 플라즈마 처리는 고밀도로 공정을 제어할 수 있는 등의 장점에 의해 반도체, 디스플레이 기판의 가공 공정 등에 널리 사용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는 매엽식 혹은 배치식 장치가 있고, 매엽식 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버 내에 전극이 상하로 대향 배치되어 양 전극 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성시킨다. As the semiconductor and display industries develop, substrate processing such as wafers and glass is also progressing in the direction of ultra-fine and high-integration of desired patterns in a limited area. is being utilized Plasma processing is widely used in processing processes of semiconductors and display substrates due to advantages such as high-density process control. The plasma processing apparatus includes a single-wafer type or a batch type apparatus, and in the single-wafer type plasma processing apparatus, electrodes are vertically opposed in a vacuum chamber, and high-frequency power is applied between the electrodes to generate plasma.
도 6을 참조하면, 일반적인 매엽식 반도체 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버(10) 내에 상부전극(21) 및 상부전극(21)과 대향하여 위치하고 피처리체인 반도체 기판이 장착되는 기판 지지부재를 구비하며, 기판 지지부재는 전원이 인가되는 하부전극(52)과 정전척(51)을 포함한다. 상부전극과 하부전극은 일정간격 이격되어 서로 대향하고 있으며, 외부로부터 정합된 고주파 전력이 인가되고 상,하부 전극(21, 52)에 인가된 고주파 전력에 의해 진공 챔버 내의 가스가 전리되고, 상,하부 전극(21, 52)사이의 공간에서 고밀도의 플라즈마를 발생시킨다. 여기서 하부전극(52) 상부에는 기판을 탑재하는 정전척(51)이 설치되어 있으며, 하부전극(52)의 하부는 절연체(54)로 구성되어 있다. 상부 및 하부전극(21, 52)에 고주파 전원을 인가하여 플라즈마가 발생하면 정전척(51)에는 기판(30)을 정전흡착하기 위해서 일정의 직류 고압 전원(65)을 통해 직류 전압이 인가되고 기판은 정전척(51)에 고정된다. 이때, 기판(30)과 정전척(51) 사이의 미소 공간(S)에는 기판(30)의 온도 제어를 용이하게 하기 위하여 열전달 가스 공급 라인(60)을 통해 열전달 가스, 예를 들어 헬륨 가스가 공급된다. 일정 시간의 플라즈마 처리 공정이 끝난 후 헬륨 가스는 배기라인에 의해 배기되고 정전척(51)에 정전흡착 되었던 기판(30)은 부극성의 직류 고압 전원에 의해 탈착되고 진공 챔버(10) 밖으로 이송이 된다.Referring to FIG. 6, a typical single-wafer semiconductor plasma processing apparatus includes an
여기서 헬륨 가스는 플라즈마 처리 공정이 진행되는 동안 기판(30)과 정전척(51)의 열전달을 용이하게 하여 기판의 온도를 적정한 수준으로 유지하기 위해 주입된다. 그런데, 플라즈마 처리 공정 중 기판(30)을 정전척(51)에 고정하기 위해 직류 고압 전원이 인가되고 하부전극(52)에 고주파 전원이 인가되면 접지된 하부 지지부재(55)와의 사이에 전위차가 생기고, 이는 하부전극(52), 절연체(54) 및 지지부재(55)를 관통하는 가스 공급 라인(60)에도 영향을 미친다. 준안정 가스인 헬륨의 특성상 고주파 전원에 의하여 발생된 전기장에 의해 쉽게 전리가 되어, 가스 공급 라인(60) 내부에서 방전이 발생한다.Here, the helium gas is injected to facilitate heat transfer between the
도 7에 헬륨의 전리 개념도에 나타내었듯이 가스 공급 라인(60)에 헬륨 가스가 공급될 때에 정전척(51)과 접지된 지지부재(55)와의 사이에 생기는 전위차에 의해 가스 공급 라인 내부의 전자가 전계 방향(E)으로 가속되고, 헬륨 분자와의 충돌에 의해 헬륨 가스가 전리되면서 전자 사태가 일어나고 결국 가스 공급 라인 내부에 방전이 발생되게 되는 것이다. 특히 준안정 기체인 헬륨 가스의 특성상 헬륨기체의 전리를 억제하고 방전을 차단하기가 어렵다.As shown in the conceptual diagram of helium ionization in FIG. 7 , when helium gas is supplied to the
이런 가스 공급 라인(60) 내부의 방전현상은 정합을 불안정하게 해서 플라즈마에 영향을 미쳐 식각공정에 영향을 미치고, 가스 공급 라인(60)를 손상시키며, 기판을 정전척(51)에 안정적으로 흡착시키지 못하는 등, 전체적으로 플라즈마 처리 장치 뿐만 아니라 플라즈마 처리 공정에도 악영향을 미친다. This discharge phenomenon inside the
상기와 같은 가스 공급 라인의 방전현상을 억제하기 위하여 종래에는 가스 공급 라인(60)에 다공성 세라믹으로 구성된 부재를 삽입하거나, 미세 세라믹 볼을 삽입하거나 혹은 하부 전극면에 대해 일정한 각도를 가지는 나선형의 공급라인을 형성하는 방법 등이 제안되었다. In order to suppress the discharge of the gas supply line as described above, conventionally, a member made of porous ceramic is inserted into the
그러나, 공급관로에 다공성 세라믹으로 구성된 부재를 삽입하거나 미세 세라믹 볼을 삽입하는 방법은 다공성의 구멍이나 세라믹 볼의 구멍이 작아지면 헬륨 가스 주입이 빠른 시간에 이루어지지 않아 효율이 떨어지고, 나선형의 가스 공급라인을 사용하면 일정부분 방전억제 효과는 있을 수 있으나, 전체적인 가스공급라인의 길이가 너무 길어져 효율면에서 불합리한 문제점이 있다. However, in the method of inserting a member made of porous ceramic or inserting a fine ceramic ball into the supply pipe, when the porous hole or the ceramic ball hole becomes small, the helium gas injection is not performed quickly, so the efficiency decreases, and the spiral gas supply If the line is used, there may be a partial discharge suppression effect, but there is an unreasonable problem in terms of efficiency because the length of the overall gas supply line is too long.
본 발명의 일 과제는 열전달 가스 공급관에서 방전이 일어나는 것을 방지하기 위한 방전 억제 부재 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a discharge suppressing member for preventing discharge from occurring in a heat transfer gas supply pipe and a plasma processing apparatus using the same.
본 발명의 일 과제는 기존보다 아킹의 위험도를 낮추고 덤프 타임을 감소시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of lowering the risk of arcing and reducing the dump time compared to the prior art.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited thereto, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 처리 공정이 진행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에 제공되고, 기판을 지지하며, 전원이 인가되는 기판 지지부재; 상기 기판 지지 부재에 놓인 기판으로 쿨링 가스를 공급하는 공급라인; 및 상기 공급라인 상에 배치되는 내부 패턴 교차 형상을 통해 쿨링 가스를 지그재그 이동시켜 쿨링 가스의 에너지를 소진시켜 아킹을 방지하는 아킹 방지부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a process chamber in which a substrate processing process is performed; a substrate support member provided in the process chamber, supporting a substrate, and to which power is applied; a supply line for supplying a cooling gas to the substrate placed on the substrate support member; and an arcing preventing member configured to prevent arcing by zigzag movement of the cooling gas through an inner pattern crossing shape disposed on the supply line to exhaust energy of the cooling gas.
또한, 상기 아킹 방지부재는 내부통로를 갖는 외부관; 상기 내부통로 중앙에 길이방향으로 제공되는 지지봉; 및 상기 지지봉의 길이방향을 따라 다단으로 돌출되어 형성되고 상기 외부관의 내측면과 연결되는 날개부재들을 포함할 수 있다.In addition, the arcing preventing member may include an outer tube having an inner passage; a support rod provided in the longitudinal direction at the center of the inner passage; and wing members protruding in multiple stages along the longitudinal direction of the support rod and connected to the inner surface of the outer tube.
또한, 상기 날개부재는 동일 선상에 복수개의 날개들을 포함하고, 상기 복수개의 날개 사이에는 가스 이동 통로가 제공될 수 있다.In addition, the wing member may include a plurality of blades on the same line, and a gas movement path may be provided between the plurality of blades.
또한, 상기 날개부재는 이웃하는 상기 날개부재의 날개들 사이의 가스 이동통로와 서로 어긋나게 배치될 수 있다.In addition, the wing member may be disposed to be displaced from the gas movement path between the wings of the adjacent wing member.
또한, 상기 아킹 방지부재는 3D 프린팅 기법으로 제작될 수 있다.In addition, the arcing preventing member may be manufactured by 3D printing technique.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 쿨링 가스가 통과하는 내부통로를 갖는 외부관; 상기 내부통로 중앙에 길이방향으로 제공되는 지지봉; 및 쿨링 가스의 이동 거리를 증가시키도록 상기 지지봉의 길이방향을 따라 다단으로 돌출되어 형성되고 상기 외부관의 내측면과 연결되는 날개부재들을 포함하는 아킹 방지 부재가 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, an outer tube having an inner passage through which the cooling gas passes; a support rod provided in the longitudinal direction at the center of the inner passage; And an arcing prevention member including wing members protruding in multiple stages along the longitudinal direction of the support rod to increase the movement distance of the cooling gas and connected to the inner surface of the outer tube may be provided.
또한, 상기 날개부재는 동일 선상에 복수개의 날개들을 포함하고, 상기 복수개의 날개 사이에는 가스 이동 통로가 제공될 수 있다.In addition, the wing member may include a plurality of blades on the same line, and a gas movement path may be provided between the plurality of blades.
또한, 상기 날개부재는 이웃하는 상기 날개부재의 날개들 사이의 가스 이동통로와 서로 어긋나게 배치될 수 있다.In addition, the wing member may be disposed to be displaced from the gas movement path between the wings of the adjacent wing member.
또한, 상기 외부관과 상기 지지봉 그리고 상기 날개부재들은 일체형으로 제작될 수 있다. In addition, the outer tube, the support rod, and the wing members may be manufactured integrally.
본 실시예에 의하면, 기계 가공으로 어려운 부분을 3D 프린팅 기술을 응용하여, 아킹 방지부재를 제작함으로써, 기존보다 아킹의 위험도를 낮추고, 덤프타임(Dump Time)도 유리하도록 하여 설비 성능을 향상시킬 수 있다. According to this embodiment, by applying 3D printing technology to parts that are difficult to machine processing, by manufacturing an arcing prevention member, the risk of arcing is lowered than before, and the dump time can be advantageously improved to improve facility performance. there is.
발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 아킹 방지부재의 요부 확대도이다.
도 3은 아킹 방지부재의 단면 사시도이다.
도 4a는 아킹 방지부재의 평면도이다.
도 4b는 아킹 방지부재의 요부 단면도이다.
도 4c는 지지봉에 설치된 날개부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 아킹 방지 부재에서의 헬륨 가스가 이동하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래 플라즈마 처리 장치의 단면도이다.
도 7은 헬륨 가스의 전리 개념도이다.1 is a diagram schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the main part of the arcing preventing member shown in FIG. 1 .
3 is a cross-sectional perspective view of the arcing preventing member.
Figure 4a is a plan view of the arcing preventing member.
4B is a cross-sectional view of a main part of the arcing preventing member.
Figure 4c is a view for explaining the wing member installed on the support rod.
5 is a view for explaining the movement of helium gas in the arcing preventing member.
6 is a cross-sectional view of a conventional plasma processing apparatus.
7 is a conceptual diagram of the ionization of helium gas.
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.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.
본 발명의 실시 예에서는 유도결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라즈마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마 방식 등 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.In an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus for processing a substrate by generating plasma using an inductively coupled plasma (ICP) method will be described. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied to various types of apparatuses for processing a substrate using plasma, such as a Conductively Coupled Plasma (CCP) method or a remote plasma method.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 지지 유닛으로 정전척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, an electrostatic chuck will be described as an example of the support unit. However, the present invention is not limited thereto, and the support unit may support the substrate by mechanical clamping or support the substrate by vacuum.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1000)를 나타내는 예시적인 도면이다.1 is an exemplary diagram illustrating a substrate processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(S)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(S)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 어셈블리(200), 플라즈마 발생 유닛(300), 가스 공급 유닛(400) 및 배플 유닛(500)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 공정 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 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 예로, 배기 라인(151)은 제어기(700)에 의해 제어되어, 공정 챔버(100)의 처리 공간 내부의 공정 압력을 20mT 내지 50mT로 조절할 수 있다.The
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.According to an example, the
공정 챔버(100)의 내부에는 기판 지지 어셈블리(200)가 위치할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 기판(S)을 지지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 정전기력을 이용하여 기판(S)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 어셈블리(200)는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(S)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 기판 지지 어셈블리(200)에 대하여 설명한다.The
기판 지지 어셈블리(200)는 정전 척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(200)는 챔버(100) 내부에서 챔버(100)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치할 수 있다.The
정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함할 수 있다. 정전 척(210)은 기판(S)을 지지할 수 있다.The electrostatic chuck 210 may include a
유전판(220)은 정전 척(210)의 상단에 위치할 수 있다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(220)의 상면에는 기판(S)이 놓일 수 있다. 유전판(220)의 상면은 기판(S)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 때문에, 기판(S)의 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치할 수 있다.The
유전판(220)은 내부에 제 1 전극(223), 히터(225) 그리고 제 1 공급 유로(221)를 포함할 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공될 수 있다. 제 1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 기판(S)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공될 수 있다.The
제 1 전극(223)은 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전원(223a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 제 1 전극(223)과 제 1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치될 수 있다. 제 1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제 1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON)되면, 제 1 전극(223)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 제 1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제 1 전극(223)과 기판(S) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(S)은 유전판(220)에 흡착될 수 있다.The
히터(225)는 제 1 전극(223)의 하부에 위치할 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(225)는 제 2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(S)으로 전달될 수 있다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(S)은 소정 온도로 유지될 수 있다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다.The
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치할 수 있다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면과 접착될 수 있다. 몸체(230)는 내부에 제 1 순환 유로(231), 제 2 순환 유로(232) 그리고 제 2 공급 유로(233)가 형성될 수 있다.The
제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제 1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다.The
제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제 2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제 2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성될 수 있다. 제 2 순환 유로(232)는 제 1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.The
제 2 공급 유로(233)는 제 1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 몸체(230)의 상면으로 제공될 수 있다. 제 2 공급 유로(243)는 제 1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제 1 순환 유로(231)와 제 1 공급 유로(221)를 연결할 수 있다.The
제 1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(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 제 1 순환 유로(231)에 공급되며, 제 2 공급 유로(233)와 제 1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(S) 저면으로 공급될 수 있다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(S)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.The
제 2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장될 수 있다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제 2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제 2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각할 수 있다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(S)을 함께 냉각시켜 기판(S)을 소정 온도로 유지시킬 수 있다.The
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 3 전원(235a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원을 포함할 수 있다. 몸체(230)는 제 3 전원(235a)으로부터 고주파 전력을 인가받을 수 있다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극, 즉 하부 전극으로서 기능할 수 있다.The
포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(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 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치될 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(S)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(S)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(240)은 기판(S)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전자기장을 제어할 수 있다. 이에 의해, 기판(S)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(S)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.The
하부 커버(250)는 기판 지지 어셈블리(200)의 하단부에 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 하부 커버(250)는 상면이 개방된 공간(255)이 내부에 형성될 수 있다. 하부 커버(250)의 외부 반경은 몸체(230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)에는 반송되는 기판(S)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척(210)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다. 리프트 핀 모듈(미도시)은 하부 커버(250)로부터 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 하부 커버(250)의 저면은 금속 재질로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)은 공기가 제공될 수 있다. 공기는 절연체보다 유전율이 낮으므로 기판 지지 어셈블리(200) 내부의 전자기장을 감소시키는 역할을 할 수 있다.The
하부 커버(250)는 연결 부재(253)를 가질 수 있다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면과 챔버(100)의 내측벽을 연결할 수 있다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(253)는 기판 지지 어셈블리(200)를 챔버(100) 내부에서 지지할 수 있다. The
또한, 연결 부재(253)는 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(250)가 전기적으로 접지되도록 할 수 있다. 제 1 전원(223a)과 연결되는 제 1 전원라인(223c), 제 2 전원(225a)과 연결되는 제 2 전원라인(225c), 제 3 전원(235a)과 연결되는 제 3 전원라인(235c), 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(253)의 내부 공간(255)을 통해 하부 커버(250) 내부로 연장될 수 있다.In addition, the
정전 척(210)과 하부 커버(250)의 사이에는 플레이트(270)가 위치할 수 있다. 플레이트(270)는 하부 커버(250)의 상면을 덮을 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)에 상응하는 단면적으로 제공될 수 있다. 플레이트(270)는 절연체를 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 플레이트(270)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 플레이트(270)는 몸체(230)와 하부 커버(250)의 전기적 거리를 증가시키는 역할을 할 수 있다.A
플라즈마 발생 유닛(300)은 챔버(100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 상기 플라즈마 발생 유닛(300)은 용량 결합형 플라즈마 타입의 플라즈마 소스를 사용할 수 있다. CCP 타입의 플라즈마 소스가 사용되는 경우, 챔버(100)에 상부 전극(330) 및 하부 전극, 즉 몸체(230)가 포함될 수 있다. 상부 전극(330) 및 하부 전극(230)은 처리 공간을 사이에 두고 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 하부 전극(230)뿐만 아니라 상부 전극(330)도 RF 전원(310)에 의해 RF 신호를 인가받아 플라즈마를 생성하기 위한 에너지를 공급받을 수 있으며, 각 전극에 인가되는 RF 신호의 수는 도시된 바와 같이 하나로 제한되지는 않는다. 양 전극 간의 공간에는 전기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다. 상부 전극(330) 및 하부 전극(230)에 인가되는 RF 신호는 제어기(700)에 의해 제어될 수 있으며, 일 예로, 제어기(700)는 상부 전극에 공급되는 전력의 출력을 2000W 내지 3000W로 조절하고, 하부 전극에 공급되는 전력의 출력을 500W 내지 1000W로 조절할 수 있다.The
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 상면 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.The
가스 공급 유닛(400)은 공정 챔버 내부로 제1 가스 및 제1 가스와 상이한 제2 가스를 공급할 수 있다. 여기서, 제1 가스는 삼불화질소(NF3)를 포함하는 가스이고, 제2 가스는 산소(O2)를 포함하는 가스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가스 공급 유닛(400)에서 제1 가스 및 제2 가스가 공급되고, 상부 전극 및 하부 전극에 전력이 공급되어 제1 세정 가스가 생성되면, 제어기(700)는 제1 세정 가스를 이용하여 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간을 1차 세정할 수 있으며, 이후 제1 세정 가스와 상이한 제2 세정 가스를 공정 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공급하여 처리 공간을 2차 세정할 수 있다. 일 예로, 제1 세정 가스는 불소(F2) 또는 불화수소(HF)일 수 있으며, 제2 세정 가스는 비활성 가스를 포함할 수 있다.The
또한, 가스 공급 유닛(400)은 제어기(700)에 의해 제어될 수 있다. 가스 공급 유닛(400)은 비활성 가스를 포함하는 가스를 공급할 수 있다. 여기서, 비활성 가스는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다.Also, the
배플 유닛(500)은 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 어셈블리(200)의 사이에 위치될 수 있다. 배플(510)은 환형의 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.The
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 상부 전극(330) 위에는 도파관(320)이 배치될 수 있다. 상기 도파관(320)은 RF 전원(310)으로부터 제공된 RF 신호를 상기 상부 전극(330)으로 전달한다. 상기 도파관(320)은 도파관 내부로 인입 가능한 전도체를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a
기판 처리 장치(10)는 플라즈마 생성을 위해 하부 전극으로 기능하는 몸체(230)에 고주파 전력을 인가하면, 고주파 전력에 의해 생성된 전압에 의해 공급 라인(231b)을 흐르는 헬륨 가스 속의 전자가 가속되어 방전을 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 공급 라인(231b) 상에는 아킹 방지부재(900)가 설치될 수 있다.When the
도 2는 도 1에 도시된 아킹 방지부재의 요부 확대도이고, 도 3은 아킹 방지부재의 단면 사시도, 도 4a는 아킹 방지부재의 평면도, 도 4b는 아킹 방지부재의 단면도, 도 4c는 지지봉에 설치된 날개부재를 설명하기 위한 도면이다. Figure 2 is an enlarged view of the main part of the arcing preventing member shown in Fig. 1, Fig. 3 is a cross-sectional perspective view of the arcing preventing member, Fig. 4a is a plan view of the arcing preventing member, Fig. 4b is a cross-sectional view of the arcing preventing member, Fig. 4c is a support bar It is a view for explaining the installed wing member.
도 2 내지 도 4c를 참조하면, 아킹 방지부재(900)는 외부관(910), 지지봉(920) 그리고 날개부재(930)들을 포함할 수 있다. 아킹 방지 부재는 헬륨 가스가 전위차로 받은 에너지가 소진되도록 교차 패턴을 형성한다는데 그 특징이 있다.2 to 4C , the arcing
외부관(910)은 내부 공간을 제공하며, 그 단면이 원통형 케이스 형태로 이루어진다. 지지봉(920)은 내부통로 중앙에 길이방향으로 제공될 수 있다. 날개부재(930)들은 지지봉(920)의 길이방향을 따라 다단으로 돌출되어 형성된다. 날개부재(930)는 지지봉(920)의 외측면으로부터 돌출되어 외부관(910)의 내측면과 연결된다. 날개부재(930)는 동일 선상에 복수개의 날개(932)들을 포함할 수 있다. The
본 실시예에서, 날개부재(930)는 90도 간격을 4개의 날개(932)들을 포함할 수 있다. 날개(932)들 사이에는 헬륨 가스가 통과할 수 있는 이동 통로가 제공된다. 도 4a 및 도 5에서와 같이, 날개부재(930)의 날개(932)들 사이에 형성된 이동 통로(빗금친 영역)는 이웃하는 날개부재(930)의 날개(932)들과 대응되게 제공된다. 즉, 날개부재(930)의 가스 이동통로는 이웃하는 날개부재(930)의 가스 이동통로와 서로 어긋나도록 제공된다. 예컨대, 헬륨가스는 날개부재(930)의 가스 이동 통로를 통과한 직후 다음 날개부재의 날개에 충돌하면서 가속이 억제되고, 이렇게 충돌된 헬륨 가스는 충돌한 날개들 사이의 이동 통로를 통과한다. 그리고 이동 통로를 통과한 헬륨가스는 다음 날개부재(930)의 날개(932)들에 충돌하는 과정을 반복하면서 아킹 방지부재(900)의 교차 패턴들을 통과하게 된다. 참고로 도 5에서는 외부관을 생략하였다. In the present embodiment, the
이처럼, 헬륨 가스는 아킹 방지부재(900)의 교차 패턴들을 통과한 후 기판으로 제공되며, 단순 계산식으로 2개의 분자가 아킹 방지부재(900)를 통과한 후 다시 만날 확률은 일 수 있다.(현재 구조에서 0.000000002%)As such, the helium gas is provided to the substrate after passing through the intersecting patterns of the
본 발명에 따른 아킹 방지 부재(900)는 내부 패턴 교차 형상을 통해 헬륨 가스의 이동거리를 증가시킬 수 있다. 그리고, 전위차로 인해 증가된 헬륨 가스의 E를 각각 교차 패턴을 통과하면서 소진하도록 함으로써 아킹(Arcing)이 생기지 않도록 할 수 있다. 헬륨 가스의 이동경로가 기타 가공물과 겹치지 않는 부분에서 형성되도록 하여, 각 설비 별 헬륨 가스의 공급량이 유사하도록 제공할 수 있다. The
상술한 바와 같은 아킹 방지부재(900)의 외부관(910)과 지지봉(920) 그리고 날개부재(930)들은 일체형으로 제작된다. 일 예로, 아킹 방지부재(900)는 3D 프린팅 기법으로 제작될 수 있다. 따라서, 아킹 방지부재 내의 패턴구성을 통해 아킹 방지부재와 다른 부품간 가공 공차로 인한 헬륨 가스 양 차이를 최소화할 수 있다. The
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
900 : 아킹 방지부재
910 : 외부관
920 : 지지봉
930 : 날개부재900: arcing prevention member 910: outer tube
920: support bar 930: wing member
Claims (9)
상기 공정 챔버 내에 제공되고, 기판을 지지하며, 전원이 인가되는 기판 지지부재;
상기 기판 지지 부재에 놓인 기판으로 쿨링 가스를 공급하는 공급라인; 및
상기 공급라인 상에 배치되는 내부 패턴 교차 형상을 통해 쿨링 가스를 지그재그 이동시켜 쿨링 가스의 에너지를 소진시켜 아킹을 방지하는 아킹 방지부재를 포함하는 기판 처리 장치. a process chamber in which a substrate processing process is performed;
a substrate support member provided in the process chamber, supporting the substrate, and to which power is applied;
a supply line for supplying a cooling gas to the substrate placed on the substrate support member; and
and an arcing preventing member for preventing arcing by zigzag movement of a cooling gas through an inner pattern crossing shape disposed on the supply line to exhaust energy of the cooling gas.
상기 아킹 방지부재는
내부통로를 갖는 외부관;
상기 내부통로 중앙에 길이방향으로 제공되는 지지봉; 및
상기 지지봉의 길이방향을 따라 다단으로 돌출되어 형성되고 상기 외부관의 내측면과 연결되는 날개부재들을 포함하는 기판 처리 장치. According to claim 1,
The arcing preventing member is
an outer tube having an inner passage;
a support rod provided in the longitudinal direction at the center of the inner passage; and
The substrate processing apparatus including wing members protruding in multiple stages along the longitudinal direction of the support rod and connected to the inner surface of the outer tube.
상기 날개부재는
동일 선상에 복수개의 날개들을 포함하고,
상기 복수개의 날개 사이에는 가스 이동 통로가 제공되는 기판 처리 장치. 3. The method of claim 2,
The wing member is
Including a plurality of wings on the same line,
A substrate processing apparatus provided with a gas movement path between the plurality of blades.
상기 날개부재는
이웃하는 상기 날개부재의 날개들 사이의 가스 이동통로와 서로 어긋나게 배치되는 기판 처리 장치. 4. The method of claim 3,
The wing member is
A substrate processing apparatus disposed to be displaced from a gas flow passage between the blades of the adjacent wing members.
상기 아킹 방지부재는
3D 프린팅 기법으로 제작되는 기판 처리 장치. 3. The method of claim 2,
The arcing preventing member is
Substrate processing equipment manufactured by 3D printing technique.
상기 내부통로 중앙에 길이방향으로 제공되는 지지봉; 및
쿨링 가스의 이동 거리를 증가시키도록 상기 지지봉의 길이방향을 따라 다단으로 돌출되어 형성되고 상기 외부관의 내측면과 연결되는 날개부재들을 포함하는 아킹 방지 부재. an outer tube having an inner passage through which the cooling gas passes;
a support rod provided in the longitudinal direction at the center of the inner passage; and
An arcing preventing member including wing members protruding in multiple stages along the longitudinal direction of the support rod to increase the movement distance of the cooling gas and connected to the inner surface of the outer tube.
상기 날개부재는
동일 선상에 복수개의 날개들을 포함하고,
상기 복수개의 날개 사이에는 가스 이동 통로가 제공되는 아킹 방지 부재. 7. The method of claim 6,
The wing member is
Including a plurality of wings on the same line,
An arcing preventing member provided with a gas passage passage between the plurality of blades.
상기 날개부재는
이웃하는 상기 날개부재의 날개들 사이의 가스 이동통로와 서로 어긋나게 배치되는 아킹 방지 부재. 8. The method of claim 7,
The wing member is
An arcing preventing member disposed to be displaced from the gas flow passage between the blades of the adjacent wing member.
상기 외부관과 상기 지지봉 그리고 상기 날개부재들은 일체형으로 제작되는 아킹 방지 부재.
7. The method of claim 6,
The outer tube, the support rod, and the wing members are an arcing preventing member manufactured integrally.
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KR1020200148025A KR20220062207A (en) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | Apparatus for treating substrate |
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KR1020200148025A KR20220062207A (en) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | Apparatus for treating substrate |
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KR (1) | KR20220062207A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024006030A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for processing a substrate |
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2020
- 2020-11-06 KR KR1020200148025A patent/KR20220062207A/en active Search and Examination
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WO2024006030A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for processing a substrate |
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