KR20230017622A - An apparatus for treating substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 플라즈마를 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for processing a substrate, and more particularly, to a substrate processing apparatus for processing a plasma on a substrate.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화 된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도, 강한 전계, 또는 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 기판 상에 형성된 박막을 제거하는 에칭 공정(Etching Process)을 포함할 수 있다. 에칭 공정은 플라즈마의 이온 및/또는 라디칼들이 기판 상의 박막과 충돌하거나, 박막과 반응하여 수행된다.Plasma refers to an ionized gaseous state composed of ions, radicals, and electrons. Plasma is generated by very high temperatures, strong electric fields, or RF Electromagnetic Fields. A semiconductor device manufacturing process may include an etching process of removing a thin film formed on a substrate such as a wafer using plasma. The etching process is performed when ions and/or radicals of the plasma collide with or react with the thin film on the substrate.
플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 공정 챔버, 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 어셈블리, 그리고 기판을 처리하는 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마 소스를 가진다. 지지 어셈블리는 정전기력으로 기판을 고정하는 정전 척과 정전 척에 안착된 기판의 외주를 둘러싸는 포커스 링을 포함한다. 포커스 링은 기판을 가로지르는 불균일한 플라즈마 분포에 의해 발생되는 플라즈마의 불균일도를 감소시킨다. 일반적으로, 포커스 링은 플라즈마의 온도보다 낮은 온도를 유지해야 한다. 이는, 포커스 링의 온도가 높을 경우, 포커스 링에 의해 둘러싸여진 기판의 가장자리 영역에서 플라즈마가 집중되기 때문이다. 나아가, 포커스 링은 플라즈마에 직접적으로 노출되므로, 강한 내열성과 열적 조절(Thermal Control)이 필수적이다.An apparatus for processing a substrate using plasma has a process chamber, a support assembly for supporting a substrate in the process chamber, and a plasma source for generating plasma from a gas that processes the substrate. The support assembly includes an electrostatic chuck that fixes the substrate with electrostatic force and a focus ring that surrounds an outer circumference of the substrate seated on the electrostatic chuck. The focus ring reduces plasma non-uniformity caused by non-uniform plasma distribution across the substrate. In general, the focus ring must maintain a temperature lower than that of the plasma. This is because, when the temperature of the focus ring is high, plasma is concentrated in an edge region of the substrate surrounded by the focus ring. Furthermore, since the focus ring is directly exposed to plasma, strong heat resistance and thermal control are essential.
포커스 링의 열적 조절을 위해서 다양한 방법이 시도되고 있는데, 일반적으로 포커스 링의 하부에 냉각 가스를 주입하는 방법을 사용한다. 냉각 가스를 공급하는 유로는 지지 어셈블리 내에 매설된다. 지지 어셈블리 내부는 전위차가 발생하는 공간이다. 이에, 냉각 가스를 공급하는 유로가 절연 파괴되는 문제가 발생한다. 또한, 포커스 링의 하부에서 냉각 가스를 주입하는 경우, 포커스 링의 위치가 가변한다. 이에, 포커스 링이 일정 위치에 고정되지 않아 기판 상에 플라즈마가 균일하게 형성되는 것을 방해한다.Various methods have been tried for thermal control of the focus ring, and a method of injecting a cooling gas into the lower portion of the focus ring is generally used. A passage for supplying cooling gas is embedded in the support assembly. The inside of the support assembly is a space where a potential difference is generated. As a result, a problem occurs in that the flow path for supplying the cooling gas is insulated. Also, when the cooling gas is injected from the lower part of the focus ring, the position of the focus ring is variable. As a result, the focus ring is not fixed at a certain position, preventing plasma from being uniformly formed on the substrate.
본 발명은 포커스 링의 온도를 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of adjusting the temperature of a focus ring.
또한, 본 발명은 포커스 링의 온도를 조절하는 열 전달 매체가 공급되는 유로가 절연 파괴되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing dielectric breakdown of a flow path through which a heat transfer medium for controlling the temperature of a focus ring is supplied.
또한, 본 발명은 포커스 링의 위치가 고정될 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus in which a position of a focus ring can be fixed.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은 상부에 기판이 안착되고, 고주파 전력이 인가되는 정전 척, 상기 정전 척 하부에 위치하는 절연판, 환형의 링 형상으로 제공되어 상기 정전 척을 감싸는 링 부재 및 열 전달 유로를 포함하되, 상기 링 부재는 상기 정전 척에 안착된 기판의 둘레를 감싸는 포커스 링 및 상기 포커스 링의 하부에 위치하여 상기 고주파 전력이 커플링 되는 커플링 링을 포함하고, 상기 열 전달 유로는 상기 포커스 링과 상기 커플링 링 사이에 형성된 사이 공간에 열 전달 매체를 공급하고, 상기 사이 공간으로부터 상기 절연판의 상단까지 연장되는 제1유로와, 상기 제1유로에서 연장되어 상기 절연판을 상하로 관통하는 제2유로로 형성되되, 상기 제2유로는 나선 형상으로 제공될 수 있다.The present invention provides an apparatus for processing a substrate. An apparatus for processing a substrate includes a housing having a processing space for processing a substrate, a support unit for supporting a substrate in the processing space, a gas supply unit for supplying a process gas into the processing space, and a plasma source for generating plasma from the process gas. The support unit includes an electrostatic chuck on which a substrate is seated and to which high-frequency power is applied, an insulating plate positioned under the electrostatic chuck, a ring member provided in a ring shape and surrounding the electrostatic chuck, and a heat transfer path. wherein the ring member includes a focus ring surrounding a circumference of a substrate seated on the electrostatic chuck and a coupling ring positioned below the focus ring to couple the high-frequency power, and the heat transfer passage is A first flow path that supplies a heat transfer medium to an interspace formed between the focus ring and the coupling ring, extends from the interspace to an upper end of the insulating plate, and extends from the first flow path and vertically penetrates the insulating plate. It is formed as a second flow path, and the second flow path may be provided in a spiral shape.
일 실시예에 의하면, 상기 제1유로는 직선으로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the first passage may be provided in a straight line.
일 실시예에 의하면, 상기 커플링 링은 상부에 유전층이 제공되고, 상기 유전층 하부에 상기 포커스 링을 정전기력으로 흡착하는 에지 전극이 제공될 수 있다.In an exemplary embodiment, a dielectric layer may be provided on an upper portion of the coupling ring, and an edge electrode for adsorbing the focus ring with an electrostatic force may be provided on a lower portion of the dielectric layer.
일 실시예에 의하면, 상기 정전 척은 기판을 정전기력으로 흡착하는 정전 전극이 제공되는 유전판 및 상기 유전판의 하부에 제공되어, 상기 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원이 연결된 전극판을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the electrostatic chuck may include a dielectric plate provided with an electrostatic electrode for adsorbing a substrate with electrostatic force, and an electrode plate provided under the dielectric plate and connected to a high frequency power source generating the high frequency power. .
일 실시예에 의하면, 상기 열 전달 매체는 헬륨(He)을 포함하는 불활성 가스로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the heat transfer medium may be provided as an inert gas containing helium (He).
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 지지 유닛은 기판을 정전기력으로 흡착하는 정전 전극이 제공되는 유전판, 상기 유전판의 하부에 제공되어, 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원이 연결된 전극판, 상기 전극판의 하부에 제공되는 절연판 및 환형의 링 형상으로 제공되는 링 부재를 포함하되, 상기 링 부재는 상기 유전판에 놓인 기판의 둘레를 감싸는 포커스 링, 상기 포커스 링의 하부에 위치하여, 상단에 상기 포커스 링을 정전기력으로 흡착하는 에지 전극이 제공되는 커플링 링 및 상기 포커스 링과 상기 커플링 링 사이에 형성된 사이 공간에 열 전달 매체를 공급하는 열 전달 유로를 포함하고, 상기 열 전달 유로는 상기 사이 공간으로부터 상기 절연판의 상단까지 연장되는 제1유로와, 상기 제1유로에서 연장되어 상기 절연판을 상하로 관통하는 제2유로로 형성되되, 상기 제2유로는 나선 형상으로 제공될 수 있다.In addition, the present invention provides an apparatus for processing a substrate. An apparatus for processing a substrate includes a housing having a processing space for processing a substrate, a support unit for supporting a substrate in the processing space, a gas supply unit for supplying a process gas into the processing space, and a plasma source for generating plasma from the process gas. The support unit includes a dielectric plate provided with an electrostatic electrode for adsorbing the substrate by electrostatic force, an electrode plate provided below the dielectric plate and connected to a high frequency power source for generating high frequency power, and provided below the electrode plate. An insulating plate and a ring member provided in an annular ring shape, wherein the ring member is a focus ring that surrounds a substrate placed on the dielectric plate, is located below the focus ring, and holds the focus ring at the top by electrostatic force. A coupling ring provided with an adsorbing edge electrode and a heat transfer passage supplying a heat transfer medium to an interspace formed between the focus ring and the coupling ring, wherein the heat transfer passage extends from the interspace to the insulating plate. It is formed of a first flow path extending to an upper end and a second flow path extending from the first flow path and vertically penetrating the insulating plate, and the second flow path may be provided in a spiral shape.
일 실시예에 의하면, 상기 제1유로는 직선으로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the first passage may be provided in a straight line.
일 실시예에 의하면, 상기 커플링 링은 상부에 유전층이 더 제공되고, 상기 유전층 하부에 상기 에지 전극이 위치할 수 있다.According to an embodiment, a dielectric layer may be further provided on an upper portion of the coupling ring, and the edge electrode may be positioned under the dielectric layer.
일 실시예에 의하면, 상기 열 전달 가스는 헬륨(He)을 포함하는 불활성 가스로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the heat transfer gas may be provided as an inert gas containing helium (He).
본 발명의 일 실시예에 의하면, 포커스 링의 온도를 조절할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the temperature of the focus ring can be adjusted.
또한, 발명의 일 실시예에 의하면, 포커스 링의 온도를 조절하는 열 전달 매체가 공급되는 유로가 절연 파괴되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, it is possible to prevent dielectric breakdown of a passage through which a heat transfer medium for controlling the temperature of the focus ring is supplied.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 포커스 링의 위치가 고정될 수 있다.Also, according to one embodiment of the present invention, the position of the focus ring may be fixed.
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.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 공정 챔버에 대한 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 링 부재를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 열 전달 유로의 전극 간의 간격에 따른 전기적 절연 성능을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 2의 공정 챔버에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 공정 챔버에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of the process chamber of FIG. 1 .
FIG. 3 is a schematic view of the ring member of FIG. 2 .
FIG. 4 is a graph showing electrical insulation performance according to the distance between electrodes of the heat transfer path of FIG. 2 .
FIG. 5 is a schematic view of another embodiment of the process chamber of FIG. 2 .
FIG. 6 is a schematic view of another embodiment of the process chamber of FIG. 2 .
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.Hereinafter, embodiments 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 due to the examples described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes of components in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.
이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 로드 포트(10), 상압 이송 모듈(20), 진공 이송 모듈(30), 로드락 챔버(40), 그리고 공정 챔버(50)를 포함할 수 있다.1 is a diagram schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , a
로드 포트(10)는 후술하는 상압 이송 모듈(20)의 일 측에 배치될 수 있다. 로드 포트(10)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 로드 포트(10)의 개수는 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용기(F)는 로드 포트(10)에 놓일 수 있다. 용기(F)는 천장 이송 장치(Overhead Transfer Apparatus, OHT), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)이나 작업자에 의해 로드 포트(10)에 로딩되거나 로드 포트(10)에서 언로딩 될 수 있다. 용기(F)는 수납되는 물품의 종류에 따라 다양한 종류의 용기를 포함할 수 있다. 용기(F)는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod, FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다.The
상압 이송 모듈(20)과 진공 이송 모듈(30)은 제1방향(2)을 따라 배열될 수 있다. 이하에서는, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(2)과 수직한 방향을 제2방향(4)으로 정의한다. 또한, 제1방향(2)과 제2방향(4)을 모두 포함한 평면에 수직한 방향을 제3방향(6)으로 정의한다. 여기서 제3방향(6)은 지면에 대해 수직한 방향이다.The normal
상압 이송 모듈(20)은 용기(F)와 후술하는 로드락 챔버(40) 간에 기판(W) 또는 링 부재(600)를 선택적으로 반송할 수 있다. 예를 들어, 상압 이송 모듈(20)은 용기(F)로부터 기판(W)을 인출하여 로드락 챔버(40)로 반송하거나, 로드락 챔버(40)로부터 기판(W)을 인출하여 용기(F)로 반송할 수 있다. 상압 이송 모듈(20)은 반송 프레임(220)과 제1반송 로봇(240)을 포함할 수 있다. 반송 프레임(220)은 로드 포트(10)와 로드락 챔버(40) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 반송 프레임(220)에는 로드 포트(10)가 접속될 수 있다. 반송 프레임(220)은 내부가 상압으로 제공될 수 있다. 반송 프레임(220)은 내부가 대기압 분위기로 유지될 수 있다.The normal
반송 프레임(220)에는 제1반송 로봇(240)이 제공될 수 있다. 제1반송 로봇(240)은 로드 포트(10)에 안착된 용기(F)와 후술하는 로드락 챔버(40) 사이에서 기판(W) 또는 링 부재(600)를 선택적으로 반송할 수 있다.A
제1반송 로봇(240)은 수직 방향으로 이동할 수 있다. 제1반송 로봇(240)은 수평면 상에서 전진, 후진 또는 회전하는 제1반송 핸드(242)를 가질 수 있다. 제1반송 로봇(240)의 제1반송 핸드(242)는 하나 또는 복수 개로 제공될 수 있다. 제1반송 핸드(242) 상에 기판(W)이 놓일 수 있다. 제1반송 핸드(242)는 후술하는 링 부재(600)를 반송할 수 있다. 선택적으로, 제1반송 핸드(242) 상에 링 부재(600)를 지지하는 후술하는 링 캐리어(미도시)가 놓일 수 있다. 선택적으로, 제1반송 핸드(242)는 링 부재(600)를 직접 지지할 수 있다. 제1반송 핸드(242) 상에 링 부재(600)가 놓일 수 있다.The
진공 이송 모듈(30)은 후술하는 로드락 챔버(40)와 후술하는 공정 챔버(50) 사이에 배치될 수 있다. 진공 이송 모듈(30)은 트랜스퍼 챔버(320)와 제2반송 로봇(340)을 포함할 수 있다.The
트랜스퍼 챔버(320)는 내부 분위기가 진공압 분위기로 유지될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(320)에는 제2반송 로봇(340)이 제공될 수 있다. 일 예로, 제2반송 로봇(340)은 트랜스퍼 챔버(320)의 중앙부에 위치될 수 있다. 제2반송 로봇(340)은 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50) 간에 기판(W) 또는 링 부재(600)를 선택적으로 반송할 수 있다. 선택적으로, 진공 이송 모듈(30)은 공정 챔버(50)들 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 제2반송 로봇(340)은 수평, 수직 방향으로 이동할 수 있다. 제2반송 로봇(340)은 수평면 상에서 전진, 후진 또는 회전을 하는 제2반송 핸드(342)를 가질 수 있다. 제2반송 로봇(340)의 제2반송 핸드(342)는 적어도 하나 이상으로 제공될 수 있다.An internal atmosphere of the
트랜스퍼 챔버(320)에는 적어도 하나 이상의 후술하는 공정 챔버(50)가 접속될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(320)는 다각형의 형상으로 제공될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(320)의 둘레에는 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50)가 배치될 수 있다. 일 예로, 도 1과 같이, 진공 이송 모듈(30)의 중앙부에 육각형 형상의 트랜스퍼 챔버(320)가 배치되고, 그 둘레에 로드락 챔버(40)와 공정 챔버(50)가 배치될 수 있다. 다만, 트랜스퍼 챔버(320)의 형상 및 공정 챔버의 수는 사용자의 필요에 따라, 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.At least one
로드락 챔버(40)는 반송 프레임(220)과 트랜스퍼 챔버(320) 사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 반송 프레임(220)과 트랜스퍼 챔버(320) 사이에 기판(W) 또는 링 부재(600)가 교환되는 버퍼 공간(B)을 제공한다. 일 예로, 공정 챔버(50)에 배치된 링 부재(600)의 교체를 위해, 로드락 챔버(40)에는 공정 챔버(50)에서 사용된 링 부재(600)가 일시적으로 머무를 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(50)로 교체가 예정된 새로운 링 부재(600)의 반송을 위해, 로드락 챔버(40)에는 새로운 링 부재(600)가 일시적으로 머무를 수 있다.The
상술한 바와 같이, 반송 프레임(220)은 내부 분위기가 대기압 분위기로 유지될 수 있으며, 트랜스퍼 챔버(320)는 내부 분위기가 진공압 분위기로 유지될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 반송 프레임(220)과 그리고 트랜스퍼 챔버(320) 사이에 배치되어, 그 내부 분위기가 대기압 분위기와 진공압 분위기 사이에서 전환될 수 있다.As described above, an internal atmosphere of the
트랜스퍼 챔버(320)는 적어도 하나 이상의 공정 챔버(50)가 접속될 수 있다. 공정 챔버(50)는 복수 개로 제공될 수 있다. 공정 챔버(50)는 기판(W)에 대해 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 공정 챔버(50)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 플라즈마 챔버일 수 있다. 예컨대, 공정 챔버(50)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 박막을 제거하는 에칭(Etching) 공정, 포토 레지스트 막을 제거하는 애싱(Ashing) 공정, 기판(W) 상에 박막을 형성하는 증착 공정, 또는 드라이 클리닝 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 공정 챔버(50)에서 수행하는 플라즈마 처리 공정은 공지된 플라즈마 처리 공정으로 다양하게 변형될 수 있다.The
도 2는 도 1의 공정 챔버에 대한 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 공정 챔버(50)는 기판(W)에 플라즈마를 전달하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 공정 챔버(50)는 하우징(510), 지지 유닛(520), 가스 공급 유닛(530), 그리고 플라즈마 소스(540)를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of the process chamber of FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , the
하우징(510)은 내부에 기판 처리 공간이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 하우징(510)은 밀폐된 형상으로 제공될 수 있다. 기판(W)을 처리할 때, 하우징(510)의 처리 공간은 대체로 진공 분위기로 유지될 수 있다. 하우징(510)은 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 하우징(510)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(510)은 접지될 수 있다. 하우징(510)의 일 측에는 기판(W), 그리고 링 부재(600)가 반입 또는 반출되는 반입구(512)가 형성될 수 있다. 반입구(512)는 게이트 밸브(514)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다.The
하우징(510)의 바닥면에는 배기 홀(516)이 형성될 수 있다. 배기 라인(560)은 배기 홀(516)에 연결될 수 있다. 배기 라인(560)은 배기 홀(516)을 통해 하우징(510)의 처리 공간에 공급된 공정 가스, 공정 부산물 등을 하우징(510)의 외부로 배기할 수 있다. 배기 홀(516)의 상부에는 처리 공간에 대한 배기가 보다 균일하게 이루어질 수 있도록 하는 배기 배플(550)이 제공될 수 있다. 배기 배플(550)은 상부에서 바라볼 때, 대체로 링 형상을 가질 수 있다. 또한, 배기 배플(550)에는 적어도 하나 이상의 홀이 형성될 수 있다.An exhaust hole 516 may be formed on the bottom surface of the
하우징(510)의 벽에는 히터(518)가 제공된다. 히터(518)는 하우징(510)의 벽을 가열한다. 히터(518)는 가열 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터(518)는 가열 전원(미도시)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 히터(518)에서 발생된 열은 처리 공간으로 전달되어 처리 공간을 소정 온도로 유지시킨다. 히터(518)는 코일 형상의 열선으로 제공될 수 있다. 히터(518)는 하우징(510)의 벽에 복수 개가 제공될 수 있다.A
지지 유닛(520)은 하우징(510)의 내부에 위치한다. 지지 유닛(520)은 하우징(510)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다. 지지 유닛(520)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(520)은 정전기력(Electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함한다. 이와 달리, 지지 유닛(520)은 진공 흡착 방식 또는 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(520)에 대하여 설명한다.The
지지 유닛(520)은 정전 척, 절연판(523), 하부 바디(524), 링 부재(600), 그리고 열 전달 유로(700)를 포함할 수 있다. 정전 척은 상부에 기판(W)이 안착되고, 고주파 전력이 인가될 수 있다. 정전 척은 유전판(521)과 전극판(522)을 포함할 수 있다.The
유전판(521)은 지지 유닛(520)의 상단부에 위치한다. 유전판(521)은 원판 형상의 유전체(Dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전판(521)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(521)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 기판(W)이 유전판(521) 상면에 놓일 때, 기판(W)의 가장자리 영역은 유전판(521)의 외측에 위치한다. 유전판(521) 내에는 전극(525)과 히터(526)가 매설된다. 전극(525)은 히터(526)의 상부에 위치할 수 있다.The
전극(525)은 제1전원(525a)과 전기적으로 연결된다. 제1전원(525a)은 직류 전원을 포함할 수 있다. 전극(525)과 제1전원(525a) 사이에는 제1스위치(525b)가 설치된다. 전극(525)은 제1스위치(525b)의 온/오프에 의해 제1전원(525a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1스위치(525b)가 온(ON) 되면, 전극(525)에는 직류 전류가 인가된다. 전극(525)에 인가된 전류에 의해 전극(525)과 기판(W) 간에 정전기력이 작용한다. 이에 따라, 기판(W)은 유전판(521)에 흡착된다.The
히터(526)는 제2전원(526a)과 전기적으로 연결된다. 히터(526)와 제2전원(526a) 사이에는 제2스위치(526b)가 설치될 수 있다. 히터(526)는 제2스위치(526b)의 온/오프에 의해 제2전원(526a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터(526)는 제2전원(526a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(521)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(526)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정의 온도로 유지될 수 있다. 히터(526)는 나선 형상의 코일을 포함할 수 있다. 히터(526)는 복수 개가 제공된다. 히터(526)는 유전판(521)의 서로 다른 영역에 각각 제공될 수 있다. 예컨대, 유전판(521)의 중앙 영역을 가열하는 히터(526)와 유전판(521)의 가장자리 영역을 가열하는 히터(526)가 각각 제공될 수 있고, 이들 히터(526)들은 서로 간에 독립적으로 제어될 수 있다.The
상술한 예에서는 유전판(521) 내에 히터(526)가 제공되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 유전판(521) 내에 히터(526)가 제공되지 않을 수 있다.In the above example, it has been described that the
전극판(522)은 유전판(521)의 하부에 위치한다. 전극판(522)은 원판 형상으로 제공될 수 있다. 전극판(522)은 도전성 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 전극판(522)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 전극판(522)의 상부 중심 영역은 유전판(521)의 저면과 상응하는 면적을 가질 수 있다.The
전극판(522)은 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 전극판(522)의 전 영역이 금속판으로 제공될 수 있다. 전극판(522)은 제3전원(522a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3전원(522a)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 알에프(RF) 전원으로 제공될 수 있다. 알에프 전원은 하이 바이어스 파워 알에프(High Bias Power RF) 전원으로 제공될 수 있다. 전극판(522)은 제3전원(522a)으로부터 고주파 전력을 인가받는다. 이로 인해, 전극판(522)은 전극으로서 기능할 수 있다. 전극판(522)은 접지되어 제공될 수 있다. 일 예로, 전극판(522)은 하부 전극으로 기능할 수 있다.The
전극판(522)의 내부에는 상부 유로(527)와 하부 유로(528)가 제공될 수 있다. 상부 유로(527)는 열 전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 상부 유로는 전극판(522) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 상부 유로(527)는 제1유체 공급 라인(527c)을 통해 제1유체 공급원(527a)과 연결된다. 제1유체 공급원(527a)에는 열 전달 매체가 저장된다. 열 전달 매체는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 일 예로, 열 전달 매체는 헬륨(He) 가스로 제공될 수 있다. 헬륨 가스는 제1유체 공급 라인(527c)을 통해 상부 유로(527)로 공급된다. 헬륨 가스는 상부 유로(527)를 통해 기판(W)의 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 유전판(521)과 링 부재(600)로 전달되는 매개체 역할을 할 수 있다.An
하부 유로(528)는 열 전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 전극판(522) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 하부 유로(528)는 제2유체 공급 라인(528c)을 통해 제2유체 공급원(528a)과 연결된다. 제2유체 공급원(528a)에는 열 전달 매체가 저장된다. 열 전달 매체는 냉각 유체로 제공될 수 있다. 일 예로, 냉각 유체는 냉각수로 제공될 수 있다. 냉각수는 제2유체 공급 라인(528c)을 통해 하부 유로(528)로 공급된다. 냉각수는 하부 유로(528)를 통해 유동하며 전극판(522)을 냉각할 수 있다.The
정전 척의 하부에는 절연판(523)이 제공된다. 전극판(522)의 하부에는 절연판(523)이 제공된다. 절연판(523)은 절연 재질로 제공되며, 전극판(522)과 후술할 하부 바디(524)를 전기적으로 절연시킨다. 절연판(523)은 상부에서 바라볼 때, 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다. 절연판(523)은 전극판(522)과 상응하는 면적으로 제공될 수 있다.An insulating
하부 바디(524)는 전극판(522)의 하부에 제공된다. 하부 바디(524)는 절연판(523)의 하부에 제공될 수 있다. 하부 바디(524)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상으로 제공될 수 있다.The
하부 바디(524)는 연결 부재(524a)를 갖는다. 연결 부재(524a)는 하부 바디(524)의 외측면과 하우징(510)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(524a)는 하부 바디(524)의 외측면에 일정한 간격으로 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(524a)는 지지 유닛(520)을 하우징(510)의 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(524a)는 하우징(510)의 내측벽과 연결됨으로써, 하부 바디(524)가 전기적으로 접지(Grounding)되도록 한다. 제1전원(525a)과 연결되는 제1전원 라인(525c), 제2전원(526a)과 연결되는 제2전원 라인(526c), 상부 유로(527)와 연결되는 제1유체 공급 라인(527c), 그리고 하부 유로(528)와 연결되는 제2유체 공급 라인(528c) 등은 연결 부재(524a)의 내부 공간을 통해 하우징(510)의 외부로 연장된다.The
가스 공급 유닛(530)은 하우징(510)의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(530)은 가스 공급 노즐(532), 가스 공급 라인(534), 그리고 가스 저장부(536)를 포함할 수 있다. 가스 공급 노즐(532)은 하우징(510)의 상면 중앙부에 설치될 수 있다. 가스 공급 노즐(532)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 하우징(510) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(534)은 가스 공급 노즐(532)과 가스 저장부(536)를 연결한다. 가스 공급 라인(534)은 가스 저장부(536)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(532)에 공급한다. 가스 공급 라인(534)에는 밸브(538)가 설치된다. 밸브(538)는 가스 공급 라인(534)을 개폐하여, 가스 공급 라인(534)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절할 수 있다.The
플라즈마 소스(540)는 하우징(510) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 본 발명의 실시예에서는, 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP)가 사용된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 또는 마이크로파 플라즈마(Microwave Plasma)를 사용하여 하우징(510) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 이하에서는, 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(CCP)가 사용되는 경우를 예로 들어 설명한다.The plasma source 540 excites the process gas in the
용량 결합형 플라즈마 소스는 하우징(510) 내부에 상부 전극 및 하부 전극을 포함할 수 있다. 상부 전극 및 하부 전극은 하우징(510) 내부에서 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 양 전극 중 어느 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고, 다른 전극은 접지될 수 있다. 이와 달리, 양 전극 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 플라즈마를 이용하여 기판 처리 공정이 수행된다.The capacitively coupled plasma source may include an upper electrode and a lower electrode inside the
일 예에 의하면, 상부 전극은 후술할 샤워 헤드 유닛(590)으로 제공되고, 하부 전극은 상술한 금속판으로 제공될 수 있다. 하부 전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상부 전극은 접지될 수 있다. 이와 달리, 상부 전극과 하부 전극에 각각 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이로 인해, 상부 전극과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생된다. 발생된 전자기장은 하우징(510) 내부에 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.According to an example, the upper electrode may be provided as a shower head unit 590 to be described later, and the lower electrode may be provided as the metal plate described above. High-frequency power may be applied to the lower electrode, and the upper electrode may be grounded. Alternatively, high-frequency power may be applied to the upper electrode and the lower electrode, respectively. Due to this, an electromagnetic field is generated between the upper electrode and the lower electrode. The generated electromagnetic field excites the process gas provided inside the
샤워 헤드 유닛(590)은 샤워 헤드(592), 가스 분사판(594), 그리고 지지부(596)를 포함할 수 있다. 샤워 헤드(592)는 하우징(510)의 상면에서 하부로 일정 거리 이격되어 위치할 수 있다. 가스 분사판(594)과 하우징(510)의 상면 사이에 일정한 공간이 형성될 수 있다. 샤워 헤드(592)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(592)의 저면은 플라즈마에 의한 아크(arc) 발생을 방지하기 위해 그 표면이 양극화 처리될 수 있다. 샤워 헤드(592)의 단면은 지지 유닛(520)과 동일한 형상과 단면적을 갖도록 제공될 수 있다. 샤워 헤드(592)는 복수 개의 관통 홀(593)을 포함한다. 관통 홀(593)은 샤워 헤드(592)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다. 샤워 헤드(592)는 금속 재질을 포함할 수 있다. 샤워 헤드(592)는 제4전원(592a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4전원(592a)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 샤워 헤드(592)는 전기적으로 접지될 수 있다. 일 예로, 샤워 헤드(592)는 상부 전극으로 기능할 수 있다.The shower head unit 590 may include a
가스 분사판(594)은 샤워 헤드(592)의 상면에 위치할 수 있다. 가스 분사판(594)은 하우징(510)의 상면에서 일정 거리 이격되어 위치할 수 있다. 가스 분사판(594)은 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 가스 분사판(594)에는 분사 홀(595)이 제공된다. 분사 홀(595)은 가스 분사판(594)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다. 분사 홀(595)은 샤워 헤드(592)의 관통 홀(593)과 대향되게 위치한다. 가스 분사판(594)은 금속 재질을 포함할 수 있다.The
지지부(596)는 샤워 헤드(592)와 가스 분사판(594)의 측부를 지지한다. 지지부(596)의 상단은 하우징(510)의 상면과 연결되고, 하단은 샤워 헤드(592)와 가스 분사판(594)의 측부와 연결된다. 지지부(596)는 비금속 재질을 포함할 수 있다.The
도 3은 도 2의 링 부재를 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는 도 2와 도 3을 참조하여, 링 부재와 열 전달 유로에 대해 상세히 설명한다.FIG. 3 is a schematic view of the ring member of FIG. 2 . Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3 , the ring member and the heat transfer passage will be described in detail.
링 부재(600)는 지지 유닛(520)의 가장자리 영역에 배치된다. 링 부재(600)는 정전 척을 감싸도록 제공된다. 일 예로, 링 부재(600)는 유전판(521)의 측부를 감싸도록 제공될 수 있다. 링 부재(600)는 상부에서 바라볼 때, 대체로 링 형상을 가질 수 있다. 링 부재(600)는 공정 챔버(50) 내에서 기판(W)과 마주하는 영역으로 플라즈마가 집중되도록 한다. 링 부재(600)는 포커스 링(620), 커플링 링(640), 그리고 에지 전극(660)을 포함할 수 있다.The
포커스 링(620)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 포커스 링(620)은 정전 척에 놓인 기판(W)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 포커스 링(620)은 유전판(521)에 놓인 기판(W)의 둘레를 감싸도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때, 포커스 링(620)은 링 형상을 가질 수 있다. 포커스 링(620)의 상면은 기판(W)의 상면보다 높게 위치될 수 있다. 이에, 포커스 링(620)은 공정 챔버(50) 내에서 기판(W)과 마주하는 영역으로 플라즈마가 집중되도록 한다. 포커스 링(620)은 Si(규소), SiC(탄화 규소)를 포함하는 재질로 제공될 수 있다.The
도 2 및 도 3에서는 포커스 링의 형상이 정면에서 바라볼 때, 대체로 사각형의 형상으로 제공되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 포커스 링(620)은 내측 상면의 높이가 외측 상면의 높이보다 더 낮은 형상을 가질 수 있다. 이에, 포커스 링(620)의 내측 상면에는 기판(W)의 가장자리 영역의 하면이 놓일 수 있다. 또한, 포커스 링(620)은 내측 상면과 외측 상면 사이에 기판(W)의 중심에서 기판(W)의 외측을 향하는 방향으로 상향 경사진 경사면을 가질 수 있다. 이로 인해, 기판(W)이 포커스 링(620)의 내측 상면에 놓일 때, 놓이는 위치가 다소 부정확하더라도 기판(W)이 포커스 링(620)의 경사면을 따라 슬라이딩 되어 포커스 링(620)의 내측 상면에 적절히 안착될 수 있다.In FIGS. 2 and 3 , the focus ring is shown to have a substantially rectangular shape when viewed from the front, but is not limited thereto. For example, the
커플링 링(640)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 커플링 링(640)은 상부에서 바라볼 때, 포커스 링(620)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 커플링 링(640)은 포커스 링(620)의 하부에 위치한다. 커플링 링(640)은 정전 척의 측부를 감싸도록 제공될 수 있다. 커플링 링(640)은 유전판(521)의 측부를 감싸도록 제공될 수 있다.
커플링 링(640)은 도전체, 반도체, 또는 유전체일 수 있다. 일 예로, 커플링 링(640)은 알루미늄(Al)일 수 있다. 커플링 링(640)은 정전 척에 인가되는 고주파 전력을 커플링 할 수 있다. 일 예로, 커플링 링(640)은 제3전원(522a)에 의해 전극판(522)에 인가된 고주파 전력을 커플링 할 수 있다. 커플링 링(640)은 정전 척과 포커스 링(620) 간의 전기적 변화를 최소화하는 매개체 역할을 할 수 있다. 커플링 링(640)은 포커스 링(620)에 대해 정전 척과 전계 커플링을 유도하여 유사 전계 환경을 형성할 수 있다. 이에, 커플링 링(640)은 플라즈마를 여기시키는 고주파 결합 에너지의 양을 증가시킬 수 있다.
커플링 링(640)에는 유전층(642)과 에지 전극(660)이 제공될 수 있다. 유전층(642)은 유전체(Dielectric substance)로 제공될 수 있다. 유전층(642)은 상부에서 바라볼 때, 대체로 링 형상으로 제공될 수 있다. 유전층(642)은 커플링 링(640)의 상부에 위치할 수 있다. 유전층(642)은 상부에서 바라볼 때, 커플링 링(640)과 대응되는 형상으로 제공될 수 있다. 에지 전극(660)은 커플링 링(640)에 제공된다. 에지 전극(660)은 커플링 링(640) 내부에 매설될 수 있다. 에지 전극(660)은 유전층(642) 하부에 제공될 수 있다. 에지 전극(660)은 외부의 전원과 전기적으로 연결된다. 외부의 전원은 직류 전원을 포함할 수 있다. 에지 전극(660)에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 에지 전극(660)에 인가된 전류에 의해 에지 전극(660)과 포커스 링(620) 간에 정전기력이 작용한다. 이에, 에지 전극(660)이 매설된 커플링 링(640)은 포커스 링(620)을 흡착할 수 있다.A
열 전달 유로(700)는 열 전달 매체를 공급한다. 열 전달 유로(700)는 포커스 링(620)과 커플링 링(640) 사이에 형성된 사이 공간에 열 전달 매체를 공급한다. 일 예로, 열 전달 매체는 헬륨(He)일 수 있다. 선택적으로 열 전달 매체는 불활성 가스일 수 있다. 열 전달 유로(700)는 정전 척과 절연판(523)을 상하로 관통할 수 있다. 열 전달 유로(700)는 유전판(521), 전극판(522), 절연판(523), 그리고 커플링 링(640)을 상하로 관통하여 형성될 수 있다.The
열 전달 유로(700)는 제1유로(720)와 제2유로(740)를 포함할 수 있다. 제1유로(720)는 사이 공간으로부터 절연판(523)의 상단까지 연장될 수 있다. 제1유로(720)는 커플링 링(640)의 상단으로부터 절연판(523)의 상단까지 연장될 수 있다. 제1유로(720)는 유전판(521), 전극판(522), 그리고 커플링 링(640)을 상하로 관통하여 형성될 수 있다. 제1유로(720)는 유전판(521), 전극판(522), 커플링 링(640), 유전층(642), 그리고 에지 전극(660)을 상하로 관통하여 형성될 수 있다. 제1유로(720)는 대체로 직선으로 제공될 수 있다.The
제2유로(740)는 제1유로(720)에서 아래 방향으로 연장될 수 있다. 제2유로(740)는 절연판(523)의 상단으로부터 절연판(523)의 하단까지 연장될 수 있다. 제2유로(740)는 절연판(523)을 상하로 관통하여 형성될 수 있다. 제2유로(740)는 나선 형상으로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 제2유로(740)의 형상은 절연판(523)의 상단에서 하단까지의 제2유로(740) 내부를 유동하는 열 전달 매체의 이동 거리가 길게 제공될 수 있는 다양한 형상으로 변형되어 제공될 수 있다.The second flow path 740 may extend downward from the first flow path 720 . The second passage 740 may extend from an upper end of the insulating
포커스 링(620)의 온도가 높을 경우, 포커스 링에 의해 둘러싸여진 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마가 집중된다. 기판(W)의 가장자리 영역에서 플라즈마가 집중되어 기판(W) 상에 플라즈마가 불균일하게 형성되는 것을 방지하고자, 본 실시예에서는 열 전달 유로를 포커스 링(620)의 하부에 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 커플링 링(640)의 상단에 제공된 열 전달 유로(700)에서 포커스 링(620)과 커플링 링(640) 사이에 형성된 사이 공간으로 열 전달 매체를 공급할 수 있다. 이에, 포커스 링(620)의 온도를 적절하게 조절할 수 있다. 따라서, 기판(W) 상에 플라즈마를 균일하게 분포시킬 수 있다. 이에 더하여, 포커스 링(620)의 하부에 커플링 링(640)을 제공함으로써, 포커스 링(620)에 대해 정전 척과 전계 커플링을 유도하여 유사 전계 환경을 형성할 수 있다. 이에, 커플링 링(640)은 플라즈마를 여기시키는 고주파 결합 에너지의 양을 증가시킬 수 있다.When the temperature of the
포커스 링(620)의 온도를 적절히 조절하기 위해 포커스 링(620)과 커플링 링(640) 사이 공간에 열 전달 매체를 공급하는 경우, 포커스 링(620)이 열 전달 매체의 공급 압력에 의해 일정 거리 이격될 수 있다. 즉, 포커스 링(620)의 온도를 조절할 때, 포커스 링(620)이 정위치에서 이탈할 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에서는, 커플링 링(640) 내에 에지 전극(660)을 제공함으로써, 포커스 링(620)의 위치 이탈을 방지할 수 있다. 즉, 포커스 링(620)의 온도를 적절히 조절함에 더하여, 에지 전극(660)이 포커스 링(620)을 정전기력으로 흡착하여 포커스 링(620)이 정위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.When the heat transfer medium is supplied to the space between the
열 전달 매체를 공급하는 열 전달 유로(700)가 유전판(521), 전극판(522), 그리고 절연판(523)을 상하로 관통하게 제공되는 경우, 열 전달 유로(700)가 파손되는 문제가 야기될 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에서는 제2유로를 나선 형상으로 제공함으로써, 열 전달 유로(700)가 아킹(Arcing)되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 2의 열 전달 유로의 전극 간의 간격에 따른 전기적 절연 성능을 보여주는 그래프이다. 도 4를 참조하면, Y축은 열 전달 유로에 아킹(Arcing)이 발생하기 위해 요구되는 전압(절연 파괴 전압) 값이고, X축은 열 전달 유로가 아킹(Arcing)되는 압력과 전극 간의 거리에 대한 값이다.When the
도 4를 참조하면, 전극 간의 거리가 상대적으로 멀수록 열 전달 유로가 절연 파괴되는 전압 값이 증가한다. 즉, 각각의 전극에 제공되는 전압이 상대적으로 크더라도, 전극 간의 거리를 크게 제공할 경우 열 전달 유로의 전기적 절연 성능이 증가할 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에서는 전위 차가 상대적으로 높은 절연판(523) 내부를 상하로 관통하는 제2유로(740)를 나선 형상으로 제공함으로써, 전극 간의 거리를 상대적으로 크게 제공할 수 있다. 이에, 열 전달 유로(700)에서 절연 파괴 가능성이 상대적으로 높은 제2유로(740)를 나선 형상으로 제공하였다. 이에, 나선 형상으로 제공된 제2유로(740)는 전극 간의 상대적 거리가 증가하고, 절연 파괴에 요구되는 전압 값도 상승한다. 즉, 열 전달 유로(700)의 절연 성능을 강화하여 내구성을 강화하여 안정적으로 포커스 링(620)의 온도를 조절할 수 있다.Referring to FIG. 4 , as the distance between the electrodes becomes relatively large, the voltage value at which the heat transfer path undergoes dielectric breakdown increases. That is, even if the voltage applied to each electrode is relatively high, the electrical insulation performance of the heat transfer passage may increase when the distance between the electrodes is provided large. Accordingly, in an embodiment of the present invention, a relatively large distance between electrodes can be provided by providing the second flow path 740 in a spiral shape that vertically penetrates the inside of the insulating
상술한 본 발명의 일 실시예에서는 제2유로(740)가 절연판(523)의 상단으로부터 하단까지 상하로 관통하여 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the above-described embodiment of the present invention, the second flow path 740 is formed to penetrate vertically from the upper end to the lower end of the insulating
도 5와 도 6은 도 2의 공정 챔버에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 제1유로(720)는 커플링 링(640)의 상단으로부터 커플링 링(640)의 하단까지 형성될 수 있다. 제1유로(720)는 커플링 링(640)을 상하로 관통하여 형성될 수 있다. 제2유로(740)는 제1유로(720)에서 연장될 수 있다. 제2유로(740)는 유전판(521)의 상단으로부터 절연판(523)의 하단까지 상하로 관통하여 형성될 수 있다. 제2유로(740)는 나선 형상으로 제공될 수 있다.5 and 6 are views schematically showing another embodiment of the process chamber of FIG. 2 . Referring to FIGS. 5 and 6 , the first passage 720 may be formed from an upper end of the
도 6을 참조하면, 제2유로(740)는 유전판(521)의 상단으로부터 절연판(523)의 하단까지 상하로 관통하여 형성될 수 있다. 제2유로(740)는 나선 형상으로 제공될 수 있다. 유전판(521)과 전극판(522)을 관통하는 제2유로(740)는 제1횟수로 감긴 나선 형상으로 제공될 수 있다. 절연판(523)을 관통하는 제2유로(740)는 제2횟수로 감긴 나선 형상으로 제공될 수 있다. 제1횟수는 제2횟수보다 작게 제공될 수 있다. 즉, 절연판(523)을 관통하는 제2유로(740)가 유전판(521)과 전극판(522)을 관통하는 제2유로(740)보다 상대적으로 촘촘하게 감긴 나선 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6 , the second flow path 740 may be formed to vertically penetrate from the upper end of the
상술한 실시예에서는 제2유로(740)가 유전판(521)의 상단으로부터 절연판(523)의 하단까지 상하로 관통하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1유로(720)는 커플링 링(640)의 상단으로부터 유전판(521)의 하단까지 상하로 관통하여 형성될 수 있고, 제2유로(740)는 유전판(521)의 하단으로부터 절연판(523)의 하단까지 상하로 관통하여 형성될 수 있다.In the above-described embodiment, it has been described that the second flow path 740 vertically penetrates from the upper end of the
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.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, within the scope equivalent to the written disclosure and / or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to cover other embodiments as well.
10: 로드 포트
20: 상압 이송 모듈
30: 진공 이송 모듈
40: 로드락 챔버
50: 공정 챔버
510 : 하우징
520 : 지지 유닛
521: 유전판
522: 전극판
523 : 절연판
530 : 가스 공급 유닛
540 : 플라즈마 소스
600 : 링 부재
620 : 포커스 링
640 : 커플링 링
660 : 에지 전극
700 : 열 전달 유로
720 : 제1유로
740 : 제2유로10: load port
20: normal pressure transfer module
30: vacuum transfer module
40: load lock chamber
50: process chamber
510: housing
520: support unit
521: dielectric plate
522: electrode plate
523: insulating plate
530: gas supply unit
540: plasma source
600: ring member
620: focus ring
640: coupling ring
660: edge electrode
700: heat transfer flow path
720: 1st Euro
740: 2nd Euro
Claims (9)
기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 지지 유닛은,
상부에 기판이 안착되고, 고주파 전력이 인가되는 정전 척;
상기 정전 척 하부에 위치하는 절연판;
환형의 링 형상으로 제공되어 상기 정전 척을 감싸는 링 부재; 및
열 전달 유로를 포함하되,
상기 링 부재는,
상기 정전 척에 안착된 기판의 둘레를 감싸는 포커스 링; 및
상기 포커스 링의 하부에 위치하여 상기 고주파 전력이 커플링 되는 커플링 링을 포함하고,
상기 열 전달 유로는,
상기 포커스 링과 상기 커플링 링 사이에 형성된 사이 공간에 열 전달 매체를 공급하고,
상기 사이 공간으로부터 상기 절연판의 상단까지 연장되는 제1유로와, 상기 제1유로에서 연장되어 상기 절연판을 상하로 관통하는 제2유로로 형성되되,
상기 제2유로는 나선 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.In the apparatus for processing the substrate,
a housing having a processing space for processing a substrate;
a support unit supporting a substrate in the processing space;
a gas supply unit supplying a process gas into the processing space; and
A plasma source generating plasma from the process gas,
The support unit is
an electrostatic chuck on which a substrate is seated and to which high-frequency power is applied;
an insulating plate located under the electrostatic chuck;
a ring member provided in an annular ring shape and surrounding the electrostatic chuck; and
Including a heat transfer flow path,
The ring member,
a focus ring surrounding the substrate seated on the electrostatic chuck; and
a coupling ring positioned below the focus ring and coupled with the high frequency power;
The heat transfer passage,
supplying a heat transfer medium to a space formed between the focus ring and the coupling ring;
A first flow path extending from the interspace to an upper end of the insulating plate, and a second flow path extending from the first flow path and vertically penetrating the insulating plate,
The second flow path is provided in a spiral shape.
상기 제1유로는 직선으로 제공되는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The first flow path is provided in a straight line.
상기 커플링 링은,
상부에 유전층이 제공되고, 상기 유전층 하부에 상기 포커스 링을 정전기력으로 흡착하는 에지 전극이 제공되는 기판 처리 장치.According to claim 2,
The coupling ring,
A substrate processing apparatus comprising: a dielectric layer provided thereon; and an edge electrode adsorbing the focus ring with electrostatic force provided below the dielectric layer.
상기 정전 척은,
기판을 정전기력으로 흡착하는 정전 전극이 제공되는 유전판; 및
상기 유전판의 하부에 제공되어, 상기 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원이 연결된 전극판을 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 3,
The electrostatic chuck,
a dielectric plate provided with an electrostatic electrode that adsorbs the substrate by electrostatic force; and
and an electrode plate provided below the dielectric plate and connected to a high-frequency power source generating the high-frequency power.
상기 열 전달 매체는,
헬륨(He)을 포함하는 불활성 가스로 제공되는 기판 처리 장치.According to any one of claims 1 to 4,
The heat transfer medium is
A substrate processing apparatus provided with an inert gas containing helium (He).
기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
상기 지지 유닛은,
기판을 정전기력으로 흡착하는 정전 전극이 제공되는 유전판;
상기 유전판의 하부에 제공되어, 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원이 연결된 전극판;
상기 전극판의 하부에 제공되는 절연판
환형의 링 형상으로 제공되는 링 부재; 및
열 전달 유로를 포함하되,
상기 링 부재는,
상기 유전판에 놓인 기판의 둘레를 감싸는 포커스 링; 및
상기 포커스 링의 하부에 위치하여, 상단에 상기 포커스 링을 정전기력으로 흡착하는 에지 전극이 제공되는 커플링 링을 포함하고,
상기 열 전달 유로는,
상기 포커스 링과 상기 커플링 링 사이에 형성된 사이 공간에 열 전달 매체를 공급하고,
상기 사이 공간으로부터 상기 절연판의 상단까지 연장되는 제1유로와, 상기 제1유로에서 연장되어 상기 절연판을 상하로 관통하는 제2유로로 형성되되,
상기 제2유로는 나선 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.In the apparatus for processing the substrate,
a housing having a processing space for processing a substrate;
a support unit supporting a substrate in the processing space;
a gas supply unit supplying a process gas into the processing space; and
A plasma source generating plasma from the process gas,
The support unit is
a dielectric plate provided with electrostatic electrodes that adsorb the substrate with electrostatic force;
an electrode plate provided below the dielectric plate and connected to a high-frequency power source for generating high-frequency power;
Insulation plate provided under the electrode plate
a ring member provided in an annular ring shape; and
Including a heat transfer flow path,
The ring member,
a focus ring surrounding the substrate placed on the dielectric plate; and
a coupling ring positioned below the focus ring and having an edge electrode adsorbed to the focus ring with an electrostatic force on an upper end thereof;
The heat transfer passage,
supplying a heat transfer medium to a space formed between the focus ring and the coupling ring;
A first flow path extending from the interspace to an upper end of the insulating plate, and a second flow path extending from the first flow path and vertically penetrating the insulating plate,
The second flow path is provided in a spiral shape.
상기 제1유로는 직선으로 제공되는 기판 처리 장치.According to claim 6,
The first flow path is provided in a straight line.
상기 커플링 링은,
상부에 유전층이 더 제공되고, 상기 유전층 하부에 상기 에지 전극이 위치하는 기판 처리 장치.According to claim 7,
The coupling ring,
A substrate processing apparatus further comprising a dielectric layer provided thereon, and wherein the edge electrode is positioned below the dielectric layer.
상기 열 전달 매체는,
헬륨(He)을 포함하는 불활성 가스로 제공되는 기판 처리 장치.According to any one of claims 6 to 8,
The heat transfer medium is
A substrate processing apparatus provided with an inert gas containing helium (He).
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---|---|---|---|
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