KR20230060330A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230060330A
KR20230060330A KR1020210144945A KR20210144945A KR20230060330A KR 20230060330 A KR20230060330 A KR 20230060330A KR 1020210144945 A KR1020210144945 A KR 1020210144945A KR 20210144945 A KR20210144945 A KR 20210144945A KR 20230060330 A KR20230060330 A KR 20230060330A
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 처리 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 하우징 상부에 구비되어 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스, 상기 하우징과 상기 플라즈마 사이에 위치하여 상기 플라즈마 소스로부터 발생된 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 확산시키는 확산 챔버 및 상기 하우징의 상단에 배치되어 상기 확산 챔버 내부를 흐르는 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 분배하는 배플을 포함하되, 상기 확산 챔버 내부에는 상기 확산 쳄버 내부에서 유동하는 상기 플라즈마의 온도를 조절하는 온도 조절 부재가 설치될 수 있다.

Description

기판 처리 장치{AN APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 기판 상의 박막을 제거하는 애싱 또는 식각 공정을 포함한다. 애싱 또는 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다.
플라즈마는 고온의 상태로 처리 공간으로 유동한다. 플라즈마는 처리 공간으로 유동하는 플라즈마를 균일하게 분배하는 배플을 통과한다. 고온의 플라즈마는 배플을 통과하는 과정에서 배플의 열 변형을 야기한다. 배플이 변형됨으로 인해, 배플로부터 발생된 파티클은 처리 공간으로 유입되어 기판 상에 안착되어 공정 불량률을 높이는 결과가 발생한다. 또한, 배플이 변형됨으로써, 플라즈마가 처리 공간으로 균일하게 분배될 수 없는 문제점이 야기된다.
본 발명은 효율적으로 기판에 대해 플라즈마 처리를 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고온의 플라즈마의 온도를 효율적으로 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고온의 플라즈마에 의해 배플이 손상되는 것을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라즈마에 포함되는 이온과 라디칼 중 이온을 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 처리 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 하우징 상부에 구비되어 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스, 상기 하우징과 상기 플라즈마 사이에 위치하여 상기 플라즈마 소스로부터 발생된 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 확산시키는 확산 챔버 및 상기 하우징의 상단에 배치되어 상기 확산 챔버 내부를 흐르는 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 분배하는 배플을 포함하되, 상기 확산 챔버 내부에는 상기 확산 쳄버 내부에서 유동하는 상기 플라즈마의 온도를 조절하는 온도 조절 부재가 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 열 교환 매체가 흐르는 내부 공간을 가지는 바디, 상기 열 교환 매체가 공급되는 공급 라인 및 상기 열 교환 매체가 회수되는 회수 라인을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디는 금속 재질로 제공되고, 상기 바디의 상면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디의 상면은 상부를 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디는 금속 재질로 제공되고, 상기 바디의 측면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디의 측면은 상기 바디의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 확산 챔버는 상기 플라즈마 소스로부터 아래 방향으로 연장되는 제1확산 챔버 및 상기 제1확산 챔버와 상기 하우징을 연결하고, 역깔대기 형상으로 제공되는 제2확산 챔버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 제1확산 챔버 내부에 위치하고, 상기 바디의 길이 방향은 상기 제1확산 챔버의 길이 방향과 대응될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 제2확산 챔버 내부에, 그리고 상기 배플보다 상부에 위치하고, 상기 바디의 길이 방향은 상기 배플과 수평한 방향으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 플라즈마와 열 교환을 수행하는 열 교환 매체가 유동하는 순환 라인으로 제공되고, 상기 순환 라인은 상기 확산 챔버의 내부에서 코일 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 처리부, 상기 처리부의 상부에 구비되어 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 및 상기 처리부와 상기 플라즈마 소스 사이에서 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 확산시키는 확산부 및 상기 처리부의 상단에 배치되어 상기 확산부를 흐르는 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 분배하는 배플을 포함하되, 상기 확산부에는 상기 확산부 내부에서 유동하는 상기 플라즈마의 온도를 조절하는 온도 조절 부재가 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 확산부 내부에 위치하고, 열 교환 매체가 흐르는 내부 공간을 가지는 바디, 상기 열 교환 매체가 공급되는 공급 라인 및 상기 열 교환 매체가 회수되는 회수 라인을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디는 금속 재질로 제공되고, 상기 바디의 상면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디의 상면은 상부를 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디는 금속 재질로 제공되고, 상기 바디의 측면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 바디의 측면은 상기 바디의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 확산부는 상기 플라즈마 소스로부터 아래 방향으로 연장되는 제1확산 챔버 및 상기 제1확산 챔버와 상기 처리부를 연결하고, 역깔대기 형상으로 제공되는 제2확산 챔버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 제1확산 챔버 내부에 위치하고, 상기 바디의 길이 방향은 상기 제1확산 챔버의 길이 방향과 대응될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 제2확산 챔버 내부에, 그리고 상기 배플보다 상부에 위치하고, 상기 바디의 길이 방향은 상기 배플과 수평한 방향으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 플라즈마와 열 교환을 수행하는 열 교환 매체가 유동하는 순환 라인으로 제공되고, 상기 순환 라인은 상기 확산부의 내부에서 코일 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 효율적으로 기판에 대해 플라즈마 처리를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고온의 플라즈마의 온도를 효율적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고온의 플라즈마에 의해 배플이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 온도 조절 부재가 고온의 플라즈마에 의해 변형되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마에 포함되는 이온과 라디칼 중 이온을 효율적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 온도 조절 부재를 상부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 프로세스 챔버 내부에서 플라즈마가 유동하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 온도 조절 부재를 상부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5의 프로세스 챔버 내부에서 플라즈마가 유동하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 5의 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 상부에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 5의 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 상부에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 온도 조절 부재를 상부에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
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.
이하에서는 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.
전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(Load port, 200) 및 이송 프레임(220)을 가진다. 로드 포트(200)는 제1방향(2)으로 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(200)는 복수 개의 지지부(202)를 가진다. 각각의 지지부(202)는 제2방향(4)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(C)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(C)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(220)은 로드 포트(200)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(220)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(200)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제1이송 로봇(222)을 포함한다. 제1이송 로봇(222)은 제2방향(4)으로 구비된 이송 레일(224)을 따라 이동하여 캐리어(C)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.
처리 모듈(30)은 로드락 챔버(300), 트랜스퍼 챔버(400), 그리고 프로세스 챔버(500)를 포함한다.
로드락 챔버(300)는 이송 프레임(220)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(300)는 트랜스퍼 챔버(400)와 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(300)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(500)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.
트랜스퍼 챔버(400)는 로드락 챔버(300)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(400)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 일 예로, 트랜스퍼 챔버(400)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖을 수 있다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(300)와 복수 개의 프로세스 챔버(500)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(400)와 로드락 챔버(300) 또는 프로세스 챔버(500)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다.
트랜스퍼 챔버(400)의 내부 공간에는 로드락 챔버(300)와 프로세스 챔버(500)들간에 기판(W)을 이송하는 제2이송 로봇(420)이 배치된다. 제2이송 로봇(420)은 로드락 챔버(300)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(500)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(300)로 이송한다. 그리고, 복수 개의 프로세스 챔버(500)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(500)간에 기판(W)을 이송한다. 일 예로, 도 1과 같이, 트랜스퍼 챔버(400)가 오각형의 몸체를 가질 때, 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(300)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(500)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(400)의 형상은 이에 한정되지 않고, 요구되는 공정 모듈에 따라 다양한 형태로 변형되어 제공될 수 있다.
프로세스 챔버(500)는 트랜스퍼 챔버(400)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(500)는 복수 개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(500)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 프로세스 챔버(500)는 제2이송 로봇(420)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제2이송 로봇(420)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(500)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버를 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는, 플라즈마 처리 공정을 수행하는 프로세스 챔버(500)에 대하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 프로세스 챔버(500)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱(Ashing)할 수 있다. 박막은 폴리 실리콘막, 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 선택적으로, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
프로세스 챔버(500)는 처리부(520), 플라즈마 발생부(540), 확산부(560), 그리고 배기부(580)를 포함할 수 있다.
처리부(520)는 기판(W)이 놓이고, 기판(W)에 대한 처리가 수행되는 처리 공간(5200)을 제공한다. 후술하는 플라즈마 발생부(540)에서 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성시키고, 이를 처리부(520)의 처리 공간(5200)으로 공급한다. 처리부(520)의 내부에 머무르는 공정 가스 및/또는 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생한 반응 부산물 등은 후술하는 배기부(580)를 통해 프로세스 챔버(500)의 외부로 배출한다. 이로 인해, 처리부(520) 내의 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.
처리부(520)는 하우징(5220), 지지 유닛(5240), 배기 배플(5260), 그리고 배플(5280)을 포함할 수 있다.
하우징(5220)의 내부에는 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간(5200)이 제공된다. 하우징(5220)의 외벽은 도체로 제공될 수 있다. 일 예로, 하우징(5220)의 외벽은 알루미늄을 포함하는 금속 재질로 제공될 수 있다. 하우징(5220)은 상부가 개방되고, 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통해 하우징(5220)의 내부로 출입한다. 개구(미도시)는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 하우징(5220)의 바닥면에는 배기홀(5222)이 형성된다.
배기홀(5222)을 통해 처리 공간(5200) 내를 유동하는 공정 가스 및/또는 부산물을 처리 공간(5200)의 외부로 배기할 수 있다. 배기홀(5222)은 후술하는 배기부(580)를 포함하는 구성들과 연결될 수 있다.
지지 유닛(5240)은 처리 공간(5200)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(5240)은 지지 플레이트(5242)와 지지 축(5244)을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 외부 전원(미도시)과 연결될 수 있다. 지지 플레이트(5242)는 외부 전원에서 인가된 전력에 의해 정전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 정전기가 가지는 정전기력은 기판(W)을 지지 유닛(5240)에 고정시킬 수 있다.
지지 축(5244)은 대상물을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 지지 축(5244)은 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 지지 축(5244)은 지지 플레이트(5244)와 결합되고, 지지 플레이트(5242)를 승하강시켜 기판(W)을 상하 이동시킬 수 있다.
배기 배플(5260)은 처리 공간(5200)에서 플라즈마를 영역 별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(5260)은 상부에서 바라볼 때, 환형의 링 형상을 가진다. 배기 배플(5260)은 처리 공간(5200) 내에서 하우징(5220)의 내측벽과 지지 유닛(5240) 사이에 위치할 수 있다. 배기 배플(5260)에는 복수의 배기 홀(5262)들이 형성된다. 배기 홀(5262)들은 상하 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 배기 홀(5262)들은 배기 배플(5260)의 상단에서 하단까지 연장되는 홀들로 제공될 수 있다. 배기 홀(5262)들은 배기 배플(5260)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다.
배플(5280)은 처리부(520)와 플라즈마 발생부(540) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 배플(5280)은 처리부(520)와 확산부(560) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 배플(5280)은 지지 유닛(5240)과 확산부(560) 사이에 배치될 수 있다. 배플(5280)은 지지 유닛(5240)의 상부에 배치될 수 있다. 일 예로, 배플(5280)은 처리부(520)의 상단에 배치될 수 있다.
배플(5280)은 플라즈마 발생부(540)에서 발생하는 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 균일하게 전달할 수 있다. 배플(5280)은 플라즈마 발생부(540)에서 발생되어 확산부(560)의 내부에서 흐르는 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 균일하게 분배할 수 있다.
배플(5280)에는 배플 홀(5282)이 형성될 수 있다. 배플 홀(5282)은 복수 개로 제공될 수 있다. 배플 홀(5282)들은 서로 이격되게 제공될 수 있다. 배플 홀(5282)들은 배플(5280)의 상단에서 하단까지 관통할 수 있다. 배플 홀(5282)들은 플라즈마 발생부(540)에서 발생하는 플라즈마가 처리 공간(5200)으로 유동하는 통로로 기능할 수 있다.
배플(5280)은 판 형상을 가질 수 있다. 배플(5280)은 상부에서 바라볼 때, 원판 형상을 가질 수 있다. 배플(5280)은 단면에서 바라볼 때, 그 상면의 높이가 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 높아질 수 있다. 일 예로, 배플(5280)은 단면에서 바라볼 때, 그 상면이 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 상향 경사지는 형상을 가질 수 있다.
이에, 플라즈마 발생부(540)에서 발생하는 플라즈마는 배플(5280)의 경사진 단면을 따라 처리 공간(5200)의 가장자리 영역으로 유동할 수 있다. 상술한 예와 달리, 배플(5280)의 단면은 경사지게 제공되지 않을 수 있다. 일 예로, 배플(5280)은 소정의 두께를 가지는 원판 형상으로 제공될 수 있다.
배플(5280)은 접지될 수 있다. 배플(5280)이 접지됨으로써, 배플 홀(5282)을 통과하는 플라즈마에 포함되는 이온을 포획할 수 있다. 이에, 플라즈마에 포함될 수 있는 중성자, 라디칼, 그리고 이온 중 중성자와 라디칼이 처리 공간(5200)으로 공급될 수 있다.
플라즈마 발생부(540)는 후술하는 가스 공급 유닛(5440)으로부터 공급되는 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 공급할 수 있다. 플라즈마 발생부(540)는 후술하는 플라즈마 발생 공간(5422)에서 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스로 기능할 수 있다.
플라즈마 발생부(540)는 처리부(520)의 상부에 위치할 수 있다. 플라즈마 발생부(540)는 하우징(5220)과 후술하는 확산부(560)보다 상부에 위치할 수 있다. 처리부(520), 확산부(560), 그리고 플라즈마 발생부(540)는 제1방향(2) 및 제2방향(4)과 모두 수직한 제3방향(6)을 따라 지면으로부터 순차적으로 위치할 수 있다.
플라즈마 발생부(540)는 플라즈마 챔버(5420), 가스 공급 유닛(5440), 그리고 전력 인가 유닛(5460)을 포함할 수 있다.
플라즈마 챔버(5420)는 상면, 그리고 하면이 개방된 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 플라즈마 챔버(5420)는 상면, 그리고 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)의 상단 및 하단에는 개구가 형성될 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)는 플라즈마 발생 공간(5422)을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)는 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
플라즈마 챔버(5420)의 상면은 가스 공급 포트(5424)에 의해 밀폐될 수 있다. 가스 공급 포트(5424)는 후술하는 가스 공급 유닛(5440)과 연결될 수 있다. 공정 가스는 가스 공급 포트(5424)를 통해 플라즈마 발생 공간(5422)으로 공급될 수 있다. 플라즈마 발생 공간(5422)으로 공급된 공정 가스는 확산부(560)와 배플 홀(5282)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 균일하게 분배될 수 있다.
가스 공급 유닛(5440)은 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(5440)은 가스 공급 포트(5424)와 연결될 수 있다. 가스 공급 유닛(5440)이 공급하는 공정 가스는 플루오린(Fluorine) 및/또는 하이드러전(Hydrogen)을 포함할 수 있다.
전력 인가 유닛(5460)은 플라즈마 발생 공간(5422)에 고주파 전력을 인가한다. 전력 인가 유닛(5460)은 안테나(5462)와 전원(5464)을 포함할 수 있다.
안테나(5462)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나일 수 있다. 안테나(5462)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 안테나(5462)는 플라즈마 챔버(5420)의 외부에서 플라즈마 챔버(5420)를 복수 회 감을 수 있다. 안테나(5462)는 플라즈마 챔버(5420)의 외부에서 나선 형으로 플라즈마 챔버(5420)를 복수 회 감을 수 있다.
안테나(5462)는 플라즈마 발생 공간(5422)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(5420)에 감길 수 있다. 안테나(5462)의 일단은 플라즈마 챔버(5420)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(5420)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 안테나(5462)의 타단은 플라즈마 챔버(5420)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(5420)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다.
전원(5464)은 안테나(5462)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(5464)은 안테나(5462)에 고주파 교류 전류를 인가할 수 있다. 안테나(5462)에 인가된 고주파 교류 전류는 플라즈마 발생 공간(5422)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(5422) 내로 공급되는 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다.
전원(5464)은 안테나(5462)의 일단에 연결될 수 있다. 전원(5464)은 플라즈마 챔버(5420)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(5462)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 안테나(5462)의 타단은 접지될 수 있다. 플라즈마 챔버(5420)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(5462)의 타단은 접지될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 안테나(5462)의 일단이 접지되고, 안테나(5462)의 타단에 전원(5464)이 연결될 수 있다.
확산부(560)는 플라즈마 발생부(540)에서 발생된 플라즈마를 처리 공간(5200)으로 확산시킬 수 있다. 확산부(560)에는 플라즈마 챔버(5420)에서 발생된 플라즈마를 확산시키는 플라즈마 확산 공간(5600)이 제공된다. 플라즈마 발생부(540)에서 발생된 플라즈마는 플라즈마 확산 공간(5600)을 거치면서 확산될 수 있다. 플라즈마 확산 공간(5600)으로 유입된 플라즈마는 배플(5280)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 균일하게 분배될 수 있다.
확산부(560)는 제1확산 챔버(5620)와 제2확산 챔버(5640)를 포함할 수 있다.
제1확산 챔버(5620)는 플라즈마 챔버(5420)의 하부에 위치할 수 있다. 제1확산 챔버(5620)는 플라즈마 챔버(5420)와 제2확산 챔버(5640) 사이에 위치할 수 있다. 제1확산 챔버(5620)는 플라즈마 챔버(5420)로부터 아래 방향으로 연장될 수 있다. 제1확산 챔버(5620)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1확산 챔버(5620)는 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
제2확산 챔버(5640)는 플라즈마 챔버(5420)의 하부에 위치할 수 있다. 또한, 제2확산 챔버(5640)는 제1확산 챔버(5620)의 하부에 위치할 수 있다. 제2확산 챔버(5640)는 하우징(5220)과 제1확산 챔버(5620) 사이에 위치할 수 있다. 하우징(5220), 제2확산 챔버(5640), 제1확산 챔버(5620), 그리고 플라즈마 챔버(5420)는 제3방향(6)을 따라 지면으로부터 순차적으로 위치할 수 있다.
제2확산 챔버(5640)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 커지는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 제2확산 챔버(5640)는 역깔때기 형상으로 형성될 수 있다. 제1확산 챔버(5620)와 제2확산 챔버(5640)는 일체로 형성될 수 있다. 제1확산 챔버(5620)와 제2확산 챔버(5640)의 내주면은 각각 부도체로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1확산 챔버(5620)와 제2확산 챔버(5640)의 내주면은 석영(Quartz)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 온도 조절 부재를 상부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 이하에서는 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절 부재에 대해 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 확산부(560)에는 플라즈마의 온도를 조절하는 온도 조절 부재(600)가 설치될 수 있다. 온도 조절 부재(600)는 확산부(560) 내부를 유동하는 플라즈마의 온도를 조절한다. 일 예로, 온도 조절 부재(600)는 확산부(560) 내부를 유동하는 플라즈마의 온도를 강하시킬 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 온도 조절 부재(600)는 확산부(560) 내부를 유동하는 플라즈마의 온도를 상승시킬 수 있다. 이 경우, 온도 조절 부재(600)가 확산부(560) 내부를 유동하는 플라즈마에 고온의 열을 전달함으로써, 플라즈마의 에너지를 증가시킬 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 온도 조절 부재(600)가 플라즈마의 온도를 강하시키는 경우를 예로 들어 설명한다.
온도 조절 부재(600)는 공급원(6100), 공급 라인(6300), 온도 조절부(6500), 회수 라인(6700), 그리고 바디(6900)를 포함할 수 있다.
공급원(6100)은 공급 라인(6300)을 거쳐 후술하는 바디(6900)의 내부 공간으로 열 교환 매체를 공급할 수 있다. 공급원(6100)은 열 교환 매체가 저장 및/또는 공급되는 탱크로 제공될 수 있다. 공급원(6100)은 밀폐된 저장 공간을 가질 수 있다. 공급원(6100)의 저장 공간에는 열 교환 매체가 저장될 수 있다. 공급원(6100)에 저장된 열 교환 매체는 펌프(미도시)에 의해 공급 라인(6300)으로 전달될 수 있다.
공급 라인(6300)은 바디(6900)의 내부 공간으로 열 교환 매체를 공급할 수 있다. 공급 라인(6300)은 공급원(6100)으로부터 공급받은 열 교환 매체를 바디(6900)의 내부 공간으로 공급할 수 있다. 공급 라인(6300)의 일단은 공급원(6100)과 연결되고, 공급 라인(6300)의 타단은 바디(6900)와 연결될 수 있다. 일 예로, 공급 라인(6300)의 타단은 바디(6900)의 측면과 연결될 수 있다. 공급 라인(6300)은 제1확산 챔버(5620)의 측벽을 관통하여 형성될 수 있다. 공급 라인(6300)과 제1확산 챔버(5620)의 측벽 사이에 형성되는 사이 공간에는 이를 밀봉하기 위한 실링 부재(미도시)가 제공될 수 있다.
온도 조절부(6500)는 공급 라인(6300) 상에 설치될 수 있다. 온도 조절부(6500)는 공급 라인(6300) 내부를 유동하는 열 교환 매체의 온도를 조절할 수 있다. 예컨대, 온도 조절부(6500)는 열 교환 매체의 온도를 강하시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 온도 조절부(6500)는 공지된 유체의 온도를 조절할 수 있는 다양한 장치로 변형되어 제공될 수 있다.
회수 라인(6700)은 바디(6900)의 내부 공간에서 흐르는 열 교환 매체를 회수할 수 있다. 회수 라인(6700)은 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체를 공급원(6100)으로 유동시킬 수 있다. 회수 라인(6700)에는 감압 부재(미도시)가 제공될 수 있다. 감압 부재(미도시)가 회수 라인(6700) 내부에 음압을 형성하여, 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체를 회수 라인(6700)을 통해 공급원(6100)으로 유동시킬 수 있다. 회수 라인(6700)의 일단은 바디(6900)와 연결되고, 회수 라인(6700)의 타단은 공급원(6100)과 연결될 수 있다. 일 예로, 회수 라인(6700)의 일단은 바디(6900)의 측면과 연결될 수 있다. 회수 라인(6700)은 제1확산 챔버(5620)의 측벽을 관통할 수 있다. 회수 라인(6700)과 제1확산 챔버(5620)의 측벽 사이에 형성되는 사이 공간에는 이를 밀봉하기 위한 실링 부재(미도시)가 제공될 수 있다.
바디(6900)는 열 교환 매체가 흐르는 내부 공간을 가진다. 열 교환 매체는 바디(6900)를 매개로 하여 바디(6900)의 외부에서 유동하는 고온의 플라즈마와 열 교환을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 열 교환 매체는 냉각수로 제공될 수 있다.
바디(6900)는 대체로 원통 형상으로 형성될 수 있다. 바디(6900)의 길이 방향은 제1확산 챔버(5620)의 내측벽과 평행하게 형성될 수 있다. 예컨대, 바디(6900)의 길이 방향은 지면에 대해 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 바디(6900)는 제1확산 챔버(5620)의 내부에 위치할 수 있다. 바디(6900)는 제1확산 챔버(5620)의 내측벽으로부터 일정 거리 이격되게 위치할 수 있다. 바디(6900)는 후술하는 공급 라인(6300)과 회수 라인(6700)을 통해 제1확산 챔버(5620)의 내부에서 제1확산 챔버(5620)의 내측벽으로부터 이격되게 위치할 수 있다. 바디(6900)와 제1확산 챔버(5620)가 서로 이격된 공간은 고온의 플라즈마가 유동하는 공간으로 기능한다.
바디(6900)는 상면, 하면, 그리고 측면으로 이루어질 수 있다. 바디(6900)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 바디(6900)는 알루미늄을 포함하는 재질로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디(6900)의 측면은 열 전달성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 바디(6900)의 측면은 금속 재질로 형성될 수 있다. 바디(6900)가 열 전달이 용이한 금속 재질로 제공됨으로써, 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체가 플라즈마와 열 교환을 원활히 수행할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 바디(6900)의 측면은 접지될 수 있다.
바디(6900)의 상면은 위를 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 바디(6900)의 하면은 아래를 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다. 바디(6900)의 상면은 바디(6900)의 측면과 비교하여 상대적으로 내열성이 강한 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 바디(6900)의 상면은 세라믹(Ceramic)을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 바디(6900)의 하면은 바디(6900)의 측면보다 상대적으로 내열성이 좋은 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 바디(6900)의 하면은 세라믹을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
도 4는 도 2의 프로세스 챔버 내부에서 플라즈마가 유동하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 플라즈마 발생 공간(5422)에서 발생된 플라즈마가 바디(6900)를 거쳐 확산 공간(5600)으로 유동할 때, 제1확산 챔버(5620)의 내부에 위치한 바디(6900)의 상면 및/또는 하면이 볼록한 형상으로 제공됨으로써, 플라즈마의 유동성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바디(6900)의 상면이 위를 향해 볼록한 형상으로 제공됨으로써, 고온의 플라즈마를 확산 공간(5600)의 가장자리 영역으로 분배할 수 있다. 고온의 플라즈마가 바디(6900)의 상면을 따라 유동하여 배플(5280)의 중심 영역에 집중되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 배플(5280)의 중심을 포함하는 영역에 고온의 플라즈마가 집중됨으로 인해 발생할 수 있는 배플(5280)의 열 변형을 최소화할 수 있다. 또한, 배플(5280)이 변형됨으로 인해 발생되는 파티클이 기판(W)에 안착되는 것을 예방하여 기판 처리의 불량률을 개선할 수 있다. 또한, 배플(5280)의 열 변형으로 인한 배플(5280)의 교체에 소요되는 유지 보수 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마가 바디(6900)의 외측면과 접촉하며 플라즈마 발생 공간(5422)과 확산 공간(5600)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 유동할 때, 플라즈마와 가장 접촉 빈도가 많은 바디(6900)의 상면과 하면의 내열성을 강화할 수 있다. 이에 따라, 바디(6900)가 고온의 플라즈마에 의해 열 변형되어 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 바디(6900)는 상하면이 모두 볼록한 형상으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 바디(6900)는 상면이 위를 향해 볼록한 형상으로 형성되고, 하면이 평면으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 바디(6900)의 상면은 내열성이 강한 재질로 제공되고, 바디(6900)의 하면은 열 전달성이 우수한 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 바디(6900)의 측면이 접지됨으로써, 바디(6900)의 측면에 접촉하며 배플(5280)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 유동하는 플라즈마에 포함될 수 있는 이온이 포획될 수 있다. 이에, 배플(5280)에서 플라즈마의 이온을 포획하기 이전에, 바디(6900)에서 선제적으로 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 포획함으로써 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 효율적으로 제거할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 배기부(580)는 처리부(520) 내부의 공정 가스 및 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기부(580)는 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생하는 불순물과 파티클 등을 프로세스 챔버(500)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부(580)는 처리 공간(5200) 내로 공급된 공정 가스를 프로세스 챔버(500)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부(580)는 배기 라인(5820)과 감압 부재(5840)를 포함할 수 있다. 배기 라인(5820)은 하우징(5220)의 바닥면에 형성된 배기 홀(5222)과 연결될 수 있다. 배기 라인(5820)은 감압을 제공하는 감압 부재(5840)와 연결될 수 있다.
감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)에 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)에 잔류하는 플라즈마, 불순물, 그리고 파티클 등을 하우징(5220)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(5840)는 처리 공간(5200)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 음압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5840)는 펌프일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 감압 부재(5840)는 음압을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 조절 부재에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 온도 조절 부재에 대한 설명 중 추가적으로 설명하는 경우 외에는 전술한 일 실시예에 의한 온도 조절 부재에 대한 설명과 유사한 것으로써, 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 5는 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5의 온도 조절 부재를 상부에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 온도 조절 부재(600)는 공급원(미도시), 공급 라인(6300), 온도 조절부(미도시), 회수 라인(6700), 그리고 바디(6900)를 포함할 수 있다. 공급원(미도시)과 온도 조절부(미도시)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 전술한 공급원(6100)과 온도 조절부(6500)와 유사하게 제공되므로, 이하에서는 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
공급 라인(6300)은 바디(6900)의 내부 공간으로 열 교환 매체를 공급할 수 있다. 공급 라인(6300)은 공급원(미도시)으로부터 공급받은 열 교환 매체를 바디(6900)의 내부 공간으로 공급할 수 있다. 공급 라인(6300)의 일단은 공급원(미도시)과 연결되고, 공급 라인(6300)의 타단은 바디(6900)와 연결될 수 있다. 예컨대, 공급 라인(6300)의 타단은 바디(6900)의 상면과 연결될 수 있다. 공급 라인(6300)은 제2확산 챔버(5640)의 측벽을 관통하여 형성될 수 있다. 공급 라인(6300)과 제2확산 챔버(5640)의 측벽 사이에 형성되는 사이 공간에는 이를 밀봉하기 위한 실링 부재(미도시)가 제공될 수 있다.
회수 라인(6700)은 바디(6900)의 내부 공간에서 흐르는 열 교환 매체를 회수할 수 있다. 회수 라인(6700)은 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체를 공급원(6100)으로 유동시킬 수 있다. 회수 라인(6700)에는 감압 부재(미도시)가 제공될 수 있다. 감압 부재(미도시)가 회수 라인(6700) 내부에 음압을 형성하여, 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체를 회수 라인(6700)을 통해 공급원(미도시)으로 유동시킬 수 있다. 회수 라인(6700)의 일단은 바디(6900)와 연결되고, 회수 라인(6700)의 타단은 공급원(미도시)과 연결될 수 있다. 일 예로, 회수 라인(6700)의 일단은 바디(6900)의 상면과 연결될 수 있다. 회수 라인(6700)은 제2확산 챔버(5640)의 측벽을 관통할 수 있다. 회수 라인(6700)과 제2확산 챔버(5640)의 측벽 사이에 형성되는 사이 공간에는 이를 밀봉하기 위한 실링 부재(미도시)가 제공될 수 있다.
바디(6900)는 열 교환 매체가 흐르는 내부 공간을 가진다. 열 교환 매체는 바디(6900)를 매개로 하여 바디(6900)의 외부에서 유동하는 고온의 플라즈마와 열 교환을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 열 교환 매체는 냉각수로 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6과 같이, 바디(6900)는 대체로 원통 형상으로 형성될 수 있다. 바디(6900)의 길이 방향은 배플(5280)과 수평한 방향으로 제공될 수 있다. 예컨대, 바디(6900)의 길이 방향은 지면에 대해 수평한 방향으로 제공될 수 있다. 바디(6900)는 제2확산 챔버(5640) 내부에 위치할 수 있다. 바디(6900)는 제2확산 챔버(5640) 내부에, 그리고 배플(5280)보다 상부에 위치할 수 있다. 바디(6900)는 제2확산 챔버(5640)의 내측벽으로부터 일정 거리 이격되게 위치할 수 있다. 바디(6900)는 공급 라인(6300)과 회수 라인(6700)을 매개로 제2확산 챔버(5640)의 내부에서 제2확산 챔버(5640)의 내측벽으로부터 이격되게 위치할 수 있다. 바디(6900)와 제2확산 챔버(5640)가 서로 이격된 공간은 고온의 플라즈마가 유동하는 공간으로 기능한다.
바디(6900)는 상면, 하면, 그리고 측면으로 이루어질 수 있다. 바디(6900)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 바디(6900)는 알루미늄을 포함하는 재질로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디(6900)의 상면은 열 전달성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 바디(6900)의 상면은 금속 재질로 형성될 수 있다. 바디(6900)가 열 전달이 용이한 금속 재질로 제공됨으로써, 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체가 고온의 플라즈마와 열 교환을 원활히 수행할 수 있다. 바디(6900)의 상면은 접지될 수 있다.
바디(6900)의 측면은 바디(6900)의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향해 볼록한 형상으로 형성될 수 있다. 바디(6900)의 측면은 바디(6900)의 상면 및/또는 하면과 비교하여 상대적으로 내열성이 강한 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 바디(6900)의 상면은 세라믹(Ceramic)을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
도 7은 도 5의 프로세스 챔버 내부에서 플라즈마가 유동하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 플라즈마 발생 공간(5422)에서 발생된 플라즈마가 바디(6900)를 거쳐 확산 공간(5600)으로 유동할 때, 제2확산 챔버(5640)의 내부에 위치한 바디(6900)의 측면이 볼록한 형상으로 제공됨으로써, 플라즈마의 유동성을 향상시킬 수 있다. 또한, 바디(6900)의 측면이 바디(6900)의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향해 볼록한 형상으로 제공됨으로 인해, 고온의 플라즈마를 배플(5280)의 가장자리 영역으로 분배할 수 있다.
고온의 플라즈마가 금속 재질로 제공되는 바디(6900)의 상면과 접촉하여 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 전달 매체와 열 교환을 수행하고, 바디(6900)의 측면을 따라 유동하여 배플(5280)의 중심 영역에 고온의 플라즈마가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 배플(5280)의 중심을 포함하는 영역에 고온의 플라즈마가 집중됨으로 인해 발생할 수 있는 배플(5280)의 열 변형을 최소화할 수 있다. 또한, 배플(5280)이 변형됨으로 인해 발생되는 파티클이 기판(W)에 안착되는 것을 예방하여 기판 처리의 불량률을 개선할 수 있다. 또한, 배플(5280)의 열 변형으로 인한 배플(5280)의 교체에 소요되는 유지 보수 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마가 바디(6900)의 외측면과 접촉하며 플라즈마 발생 공간(5422)과 확산 공간(5600)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 유동할 때, 플라즈마와 가장 접촉 빈도가 많고, 플라즈마의 유동 속도가 빠른 바디(6900)의 측면의 내열성을 강화할 수 있다. 이에 따라, 바디(6900)가 고온의 플라즈마에 의해 열 변형되어 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 바디(6900)의 상면이 접지됨으로써, 바디(6900)의 상면에 접촉하며 배플(5280)을 거쳐 처리 공간(5200)으로 유동하는 플라즈마에 포함될 수 있는 이온이 포획될 수 있다. 이에, 배플(5280)에서 플라즈마의 이온을 포획하기 이전에, 바디(6900)에서 선제적으로 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 포획함으로써 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 8은 도 5의 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 상부에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 바디(6900)의 상면에는 복수 개의 돌출 부재(6920)가 더 형성될 수 있다. 돌출 부재(6920)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 돌출 부재(6920)는 알루미늄을 포함하는 열 전달성이 높은 재질로 제공될 수 있다. 돌출 부재(6920)는 바디(6900)의 상면과 플라즈마 간의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이에, 돌출 부재(6920)에 의해 고온의 플라즈마와 바디(6900)의 내부 공간을 흐르는 열 교환 매체의 온도 교환이 원활히 수행될 수 있다.
도 9는 도 5의 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 상부에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 바디(6900)는 대체로 두께를 가지는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 바디(6900)의 상면은 상부에서 바라볼 때, 원 형상으로 형성될 수 있다. 이에, 플라즈마가 바디(6900)의 상면과 접촉하는 면적이 증가할 수 있다. 온도 조절 부재(600)는 고온의 플라즈마와 접촉 면적을 극대화할 수 있다. 이에, 플라즈마의 온도를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 바디(6900)의 상면에서 보다 많은 이온을 포획할 수 있다. 비록 도시되지 않았으나, 도 9를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 바디(6900)의 상면에도 돌출부(6920)가 더 형성될 수 있다.
도 10은 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 일 실시예에 의한 온도 조절 부재(600)는 순환 라인(6200)과 온도 조절부(6500)를 포함할 수 있다.
순환 라인(6200) 내부에는 열 교환 매체가 유동한다. 순환 라인(6200)은 코일 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 순환 라인(6200)은 상하 방향으로 복수 회 권취되는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 순환 라인(6200)은 제1확산 챔버(5620) 내부에 위치할 수 있다. 순환 라인(6200)은 제1확산 챔버(5620)의 내측벽으로부터 이격되게 위치할 수 있다. 순환 라인(6200)은 상부에서 바라볼 때, 원형으로 형성될 수 있다. 순환 라인(6200)의 일단과 타단은 각각 제1확산 챔버(5620)를 관통하여 형성될 수 있다.
순환 라인(6200)의 일단은 제1확산 챔버(5620)의 정단면에서 바라볼 때, 제1확산 챔버(5620)의 상단과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 순환 라인(6200)의 타단은 제1확산 챔버(5620)의 정단면에서 바라볼 때, 제1확산 챔버(5620)의 하단과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 순환 라인(6200)과 제1확산 챔버(5620) 사이에 형성될 수 있는 틈새는 실링 부재(미도시)에 의해 밀봉될 수 있다.
순환 라인(6200) 중 순환 라인(6200)의 일단으로부터 1회 권취되는 영역은 내열성이 강한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 순환 라인(6200) 중 순환 라인(6200)의 일단으로부터 1회 권취되는 영역은 세라믹을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 또한, 순환 라인(6200) 중 순환 라인(6200)의 일단으로부터 1회 권취되는 영역을 제외한 영역은 금속 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 순환 라인(6200) 중 순환 라인(6200)의 일단으로부터 1회 권취되는 영역을 제외한 영역에는 알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 순환 라인(6200) 중 금속 재질로 제공되는 부분은 접지될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 작업 환경에 따라 내열성이 강한 재질과 열 전달성이 강한 재질로 제공되는 순환 라인(6200)의 영역을 달리 적용할 수 있다.
온도 조절부(6500)는 순환 라인(6200) 상에 설치될 수 있다. 온도 조절부(6500)는 순환 라인(6200) 내부를 유동하는 열 교환 매체의 온도를 조절할 수 있다. 예컨대, 온도 조절부(6500)는 열 교환 매체의 온도를 강하시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 온도 조절부(6500)는 공지된 유체의 온도를 조절할 수 있는 다양한 장치로 변형되어 제공될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마 발생 공간(5422)에서 발생된 플라즈마가 바디(6900)를 거쳐 확산 공간(5600)으로 유동할 때, 고온의 플라즈마가 온도 조절 부재(600)에 접촉되는 면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 고온의 플라즈마의 온도를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 순환 라인(6200)의 일 영역 중 고온의 플라즈마에 1차적으로 노출되는 상부 영역은 내열성이 강한 재질로 제공됨으로써, 고온의 플라즈마에 의한 순환 라인(6200)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 순환 라인(6200) 중 접지되는 부분에서 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 포획할 수 있다. 이에, 배플(5280)에서 플라즈마의 이온을 포획하기 이전에, 순환 라인(6200)에서 선제적으로 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 포획함으로써 플라즈마에 포함될 수 있는 이온을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 11은 도 1의 프로세스 챔버에 제공되는 온도 조절 부재에 대한 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 12는 도 11의 온도 조절 부재를 상부에서 바라본 모습을 보여주는 도면이다. 도 11과 도 12를 참조하면, 일 실시예에 의한 온도 조절 부재(600)는 순환 라인(6200)과 온도 조절부(6500)를 포함할 수 있다.
순환 라인(6200) 내부에는 열 교환 매체가 유동한다. 순환 라인(6200)은 코일 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 순환 라인(6200)은 평면 상에서 복수 회 권취되는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 순환 라인(6200)은 제1확산 챔버(5620) 내부에 위치할 수 있다. 순환 라인(6200)은 제1확산 챔버(5620)의 내측벽으로부터 이격되게 위치할 수 있다. 순환 라인(6200)은 상부에서 바라볼 때, 원형으로 형성될 수 있다. 순환 라인(6200)의 일단과 타단은 각각 제1확산 챔버(5620)를 관통하여 형성될 수 있다. 순환 라인(6200)의 일단과 타단은 제1확산 챔버(5620)의 정단면에서 바라볼 때, 같은 높이에 제공될 수 있다. 순환 라인(6200)과 제1확산 챔버(5620) 사이에 형성될 수 있는 틈새는 실링 부재(미도시)에 의해 밀봉될 수 있다.
온도 조절부(6500)는 순환 라인(6200) 상에 설치될 수 있다. 온도 조절부(6500)는 순환 라인(6200) 내부를 유동하는 열 교환 매체의 온도를 조절할 수 있다. 예컨대, 온도 조절부(6500)는 열 교환 매체의 온도를 강하시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 온도 조절부(6500)는 공지된 유체의 온도를 조절할 수 있는 다양한 장치로 변형되어 제공될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 플라즈마 발생 공간(5422)에서 발생된 플라즈마가 바디(6900)를 거쳐 확산 공간(5600)으로 유동할 때, 고온의 플라즈마가 온도 조절 부재(600)에 접촉되는 면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 고온의 플라즈마의 온도를 용이하게 조절할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 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.
20 : 전방 단부 모듈
30 : 처리 모듈
500 : 프로세스 챔버
520 : 처리부
540 : 플라즈마 발생부
560 : 확산부
580 : 배기부
600 : 온도 조절 부재
6900 : 바디

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 제공하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되어 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 하우징 상부에 구비되어 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;
    상기 하우징과 상기 플라즈마 사이에 위치하여 상기 플라즈마 소스로부터 발생된 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 확산시키는 확산 챔버; 및
    상기 하우징의 상단에 배치되어 상기 확산 챔버 내부를 흐르는 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 분배하는 배플을 포함하되,
    상기 확산 챔버 내부에는 상기 확산 쳄버 내부에서 유동하는 상기 플라즈마의 온도를 조절하는 온도 조절 부재가 설치되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는,
    열 교환 매체가 흐르는 내부 공간을 가지는 바디;
    상기 열 교환 매체가 공급되는 공급 라인; 및
    상기 열 교환 매체가 회수되는 회수 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바디는 금속 재질로 제공되고,
    상기 바디의 상면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바디의 상면은 상부를 향해 볼록한 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 바디는 금속 재질로 제공되고,
    상기 바디의 측면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바디의 측면은 상기 바디의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향해 볼록한 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 확산 챔버는,
    상기 플라즈마 소스로부터 아래 방향으로 연장되는 제1확산 챔버; 및
    상기 제1확산 챔버와 상기 하우징을 연결하고, 역깔대기 형상으로 제공되는 제2확산 챔버를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는 상기 제1확산 챔버 내부에 위치하고,
    상기 바디의 길이 방향은 상기 제1확산 챔버의 길이 방향과 대응되는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는 상기 제2확산 챔버 내부에, 그리고 상기 배플보다 상부에 위치하고,
    상기 바디의 길이 방향은 상기 배플과 수평한 방향으로 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는 상기 플라즈마와 열 교환을 수행하는 열 교환 매체가 유동하는 순환 라인으로 제공되고,
    상기 순환 라인은 상기 확산 챔버의 내부에서 코일 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  11. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 처리부;
    상기 처리부의 상부에 구비되어 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및
    상기 처리부와 상기 플라즈마 소스 사이에서 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 확산시키는 확산부; 및
    상기 처리부의 상단에 배치되어 상기 확산부를 흐르는 상기 플라즈마를 상기 처리 공간으로 분배하는 배플을 포함하되,
    상기 확산부에는 상기 확산부 내부에서 유동하는 상기 플라즈마의 온도를 조절하는 온도 조절 부재가 설치되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는,
    상기 확산부 내부에 위치하고, 열 교환 매체가 흐르는 내부 공간을 가지는 바디;
    상기 열 교환 매체가 공급되는 공급 라인; 및
    상기 열 교환 매체가 회수되는 회수 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 바디는 금속 재질로 제공되고,
    상기 바디의 상면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 바디의 상면은 상부를 향해 볼록한 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 바디는 금속 재질로 제공되고,
    상기 바디의 측면은 세라믹을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 바디의 측면은 상기 바디의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향해 볼록한 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 확산부는,
    상기 플라즈마 소스로부터 아래 방향으로 연장되는 제1확산 챔버; 및
    상기 제1확산 챔버와 상기 처리부를 연결하고, 역깔대기 형상으로 제공되는 제2확산 챔버를 포함하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는 상기 제1확산 챔버 내부에 위치하고,
    상기 바디의 길이 방향은 상기 제1확산 챔버의 길이 방향과 대응되는 기판 처리 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는 상기 제2확산 챔버 내부에, 그리고 상기 배플보다 상부에 위치하고,
    상기 바디의 길이 방향은 상기 배플과 수평한 방향으로 제공되는 기판 처리 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는 상기 플라즈마와 열 교환을 수행하는 열 교환 매체가 유동하는 순환 라인으로 제공되고,
    상기 순환 라인은 상기 확산부의 내부에서 코일 형상으로 형성되는 기판 처리 장치.
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