KR20230138405A - 기판 처리 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20230138405A
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aluminum plate
temperature control
chamber
substrate processing
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KR1020230030479A
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전성훈
박병필
신야 우에다
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

새로운 냉각 방식의 기판 처리 장치 내지 냉각 장치를 제조하기 위한 방법은, 관통 홀을 갖는 알루미늄 판을 마련하는 단계; 상기 알루미늄 판을 아노다이징 처리하여 온도 조절부를 형성하는 단계; 및 기판 지지부 아래에 상기 온도 조절부를 배치하는 단계로서, 상기 기판 지지부의 지지 로드가 상기 관통 홀을 관통하도록 상기 온도 조절부를 배치하는 단계를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 그 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 플라즈마 공정 시 반응기 내의 온도를 일정하게 유지하기 위한 장치 및 그러한 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반응기에서 기판에 대한 직접 플라즈마 공정시(in-situ plasma process) 기판은 히팅블록위에 설치된 서셉터에 탑재되고 기판에 대향되게 배치된 기체 공급 장치, 가령 샤워헤드를 통해 기체가 기판에 공급된다. 직접 플라즈마 공정시 고주파 전력은 기체 공급장치에 공급되고 기판과 기체 공급장치 사이의 반응공간에서 기체가 해리되어 기판상에 흡착되어 기판상에 박막을 형성한다. 이때 기체 공급장치는 상부 전극, 기판을 탑재하고 있는 히팅 블록은 하부 전극으로 기능한다. 한편 히팅 블록, 기체 공급 장치 및 히팅 블록과 기체 공급장치를 지지하는 반응기는 일반적으로 원활한 공정이 진행되도록 일정 온도로 가열된다. 가령 기체와 기판 사이의 화학반응을 유도하기 위해 플라즈마 외에도 히팅블록을 통해 기판이 가열되고 기판에 열에너지가 공급되고 기체 공급 장치 및 반응기 역시 그에 상응하여 일정 온도로 가열된다. 그러나 고온으로 인한 과열(overheating)을 방지하고자 반응기에는 냉각 장치가 추가로 제공된다. 가령 외부 공기(air)를 공급하는 공기 냉각 장치(air cooling system) 혹은 액체를 공급하는 액체 냉각 장치(liquid cooling system)를 기체 공급 장치나 반응기에 추가로 설치하여 기체 공급 장치 및 반응기를 일정 온도로 유지하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 플라즈마 공정 시에는 플라즈마 활성종과 이온 등으로 인해 반응 공간 및 반응기의 온도가 상승하게 된다. 온도 제어가 되지 않으면 기판 처리가 원활하지 않게 되고 소자 품질 불량의 원인이 된다. 일반적으로 반응기 온도의 변동폭은 ±1% 이내로 제어되어야 하지만, 플라즈마로 인한 반응기 온도 상승시 기존의 공기 냉각 방식은 온도 변동폭 내로 반응기 온도를 제어하기가 어렵고 액체 냉각 방식은 장치가 복잡해지는 문제가 있다. 예를 들어 대한민국 등록특허공보 제10-0331023호는 냉각수단을 구비한 히터 조립체를 개시하고 있는데, 구체적으로 냉각제 유입관 및 냉각배 배출관을 통해 냉각재를 계속적으로 순환시킴으로써 서셉터의 온도 분포를 균일하게 제어하도록 하는 기술 사상을 개시하고 있다. 그러나 이러한 냉각 방식은 냉각재 공급 장치를 별도로 추가 설치해야 하고 유지 비용이 상승하는 원인이 된다.
기존의 공기 냉각 방식이나 액체 냉각 방식에서는 냉각 수단, 가령 팬(fan)이나 액체 유로(liquid cooling path)가 주로 반응기나 기체 공급 장치의 외부 표면에 설치되어 반응기의 외벽을 냉각시키는 시스템으로, 열이 전도되는데 걸리는 시간과 효율이 매우 낮다. 따라서 반응기 내부의 온도 변화에 대응하는 것에 적지 않은 시간이 소요되고 온도 제어에 한계를 갖는다. 그리고 반응기 및 기체 공급 장치 역시 고온으로 가열되고 있어 플라즈마에 의한 반응기의 온도 상승을 억제하기가 용이하지 않다.
따라서 본 발명에서는 플라즈마 공정시 기존의 공기 냉각 방식이나 액체 냉각 방식과는 다른 방법으로 반응기 온도를 제어하는 장치를 제공하고자 한다.
추가적인 양태는 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 명백할 것이고, 또는 본 개시내용의 제시된 실시예의 실시에 의해 학습될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 일부 측면에 따르면, 기판 처리 장치의 제조 방법은, 관통 홀을 갖는 알루미늄 판을 마련하는 단계; 상기 알루미늄 판을 아노다이징 처리하여 온도 조절부를 형성하는 단계; 및 기판 지지부 아래에 상기 온도 조절부를 배치하는 단계로서, 상기 기판 지지부의 지지 로드가 상기 관통 홀을 관통하도록 상기 온도 조절부를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 일 예에 따르면, 상기 온도 조절부를 형성하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판은 검정색으로 아노다이징 처리될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 온도 조절부를 배치하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판은 상기 기판 처리 장치의 적어도 하나의 구성 요소에 의해 고정될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 알루미늄 판은 상기 지지 로드에 고정될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판 지지부의 하부면에 제공된 연결 부재를 더 포함하고, 상기 알루미늄 판은 상기 연결 부재를 통해 상기 기판 지지부에 고정될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 기판 지지부는 이동부에 의해 적어도 상하로 이동하도록 구성되며, 상기 알루미늄 판은 상기 이동부에 고정될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 온도 조절부를 배치하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판은 챔버 상에 분리 가능하게 안착될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 알루미늄 판의 하면은 상기 챔버의 상면과 접촉하고, 상기 알루미늄 판에 의해 흡수된 반응 공간의 복사열은 상기 챔버를 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 온도 조절부를 형성하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판의 후처리 단계가 수행되며, 상기 후처리 단계 동안, 상기 알루미늄 판의 상기 하면의 거칠기가 감소될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 후처리 단계는 상기 알루미늄 판의 상기 하면을 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 알루미늄 판의 하면과 상기 챔버의 상면 사이에 배치된 열전달 부재를 더 포함하고, 상기 알루미늄 판에 의해 흡수된 반응 공간의 복사열은 상기 열전달 부재 및 상기 챔버를 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 알루미늄 판의 상기 관통홀이 형성된 상기 알루미늄 판의 내주면은 제1 경사면을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 기판 지지부의 상기 지지 로드의 적어도 일부는 상기 제1 경사면과 대응되는 제2 경사면을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 지지 로드가 상승하는 동안, 상기 제2 경사면이 상기 알루미늄 판의 상기 관통홀의 상기 제1 경사면과 접촉하여 상기 온도 조절부의 정렬 동작이 수행될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 정렬 동작 동안, 상기 온도 조절부는 상기 지지 로드와 동축을 갖도록 정렬될 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 정렬 동작은, 상기 지지 로드를 상승시켜 상기 알루미늄 판의 하면을 상기 챔버의 상면으로부터 이격시키는 단계; 및 상기 지지 로드를 하강시켜 상기 알루미늄 판의 상기 하면을 상기 챔버의 상기 상면과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 알루미늄 판은, 상기 관통 홀을 제공하도록 제1 방향으로 연장되는 상부 판; 상기 상부 판 아래에서 상기 제1 방향으로 연장되는 하부 판; 및 상기 상부 판과 상기 하부 판을 연결하도록 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 연장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 일부 측면에 따르면, 플라즈마 공정을 수행하는 기판 처리 장치는, 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부를 하우징하는 챔버; 및 상기 기판 지지부 아래에 배치되며, 상기 플라즈마 공정 동안 발생하는 상기 챔버 내 반응 공간의 복사열을 흡수하도록 구성된 온도 조절부를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치의 일 예에 따르면, 상기 온도 조절부는 검정색으로 아노다이징 처리된 알루미늄 판을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들의 일부 측면에 따르면, 기판 처리 방법은, 지지 로드를 제1 높이로 위치시켜 기판 지지부 상에 기판을 로딩하는 단계; 상기 지지 로드를 제2 높이로 위치시켜 상기 기판에 대한 공정을 수행하는 단계; 및 상기 지지 로드를 제3 높이로 위치시켜 상기 기판 지지부 아래에 배치된 온도 조절부와 상기 지지 로드를 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예의 상기 및 기타 측면, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 반응기에 탑재된 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타낸다.
도 3은 반응기에서 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타내는 또다른 실시예를 나타낸다.
도 4는 반응기에서 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타내는 또다른 실시예를 나타낸다.
도 5는 반응기에서 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타내는 또다른 실시예를 나타낸다.
도 6은 히팅 블록의 복사열이 블랙월 플레이트로 흡수되는 것을 나타낸다.
도 7 및 도 8은 각각 블랙월 플레이트의 형상과 블랙월 플레이트의 반응기에서의 배치 형태를 나타낸다.
도 9는 복수개의 반응기가 배치된 다중 반응기 챔버에 있어서 각 히팅 블록 하부 공간에 블랙월 플레이트가 배치된 것을 나타낸다.
도 10은 플라즈마 공정시 블랙월 플레이트를 설치하기 전 및 설치 후에 히팅 블럭의 온도 변화를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 19 내지 도 21은 전술한 기판 처리 장치를 이용한 온도 조절부의 정렬 동작을 도시한다.
이제 실시예를 상세히 참조할 것이며, 그 예는 첨부된 도면에 도시되어 있으며, 동일한 참조 번호는 전체적으로 동일한 요소를 지칭한다. 이와 관련하여, 본 실시예들은 여러 가지 상이한 형태를 가질 수 있으며 여기에서 설명하는 내용에 한정되지 않는다. 따라서, 실시예는 본 명세서의 측면을 설명하기 위해 도면을 참조하여 이하에서 설명될 뿐이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 나열된 항목 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 요소 목록 앞에 오는 "적어도 하나"와 같은 표현은 전체 요소 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열의 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치의 반응기(1)에 기체 공급부(3)와 기판 지지부(4)가 서로 대향하여 배치되어 일정 간격 이격되어 반응 공간(11)을 형성한다. 상기 기체 공급부(3)는 기체 공급라인(10)을 통해 공급된 기체를 반응 공간(11)을 거쳐 기판(7)으로 공급한다. 상기 기체 공급부(3)는 가령 샤워헤드일 수 있다. 기판(7)은 기판 지지부(4)상에 탑재되며 상기 기판 지지부(4)는 기판의 탑재, 공정 처리 및 탈착을 위해 승강 장치(미도시)에 의해 상하 방향으로 움직일 수 있다. 상기 기판 지지부(4)는 히팅 블록일 수 있으며 상기 기판(7)에 열에너지를 공급할 수 있다. 선택적 실시예에서 상기 기판(7)과 상기 기판 지지부(4)사이에 서셉터(미도시)가 배치될 수 있다.
상기 도 1의 기판 상에서 화학반응 후 반응 공간(11)에 잔류하는 기체는 배기부(5)의 배기 통로(6)를 통해 배기 펌프로 배기된다. 상기 반응기에는 고주파 전력 공급부(9)가 연결되어 있어 고주파 전력 공급부(9)에서 생성된 고주파 전력이 반응공간으로 공급되고 반응공간(11) 내의 기체를 해리하여 플라즈마를 발생시킨다(점선 부분). 상기 도 1의 실시예에서 보듯이 기체 공급부(3)는 상부 전극의 기능을 하며 그에 대향하여 배치된 기판 지지부(4)는 하부 전극의 기능을 한다. 그러나 선택적 실시예에서 고주파 전력은 기판 지지부(4)를 통해 반응 공간으로 공급될 수 있다. 플라즈마내에 있는 해리된 기체 이온 및 활성종은 기판과 화학반응을 하여 박막 형성에 기여한다. 또한 플라즈마 공정은 보다 저온에서 기판상에 박막이 형성되도록 기여할 수 있다. 상기 도 1에서 고주파 전력 공급부(9)는 고주파 전력 생성기(RFG; RF generator)와 정합부(M/N; Matching Network)를 포함한다.
도 1의 반응기(1)는 온도 조절부(8)를 포함한다. 온도 조절부(8)는 금속 재질의 판상형태로서 검정색으로 아노다이징(anodizing)처리되어 있고 히팅 블록(4)의 하부를 감싸도록 배치된다. 상기 온도 조절부를 본 명세서에서는 블랙월 플레이트(black wall plate)로 지칭하도록 한다. 상기 블랙월 플레이트(8)는 Al재질의 판을 검정색으로 아노다이징(black anodizing) 처리를 한 것으로서 히팅 블록(4)과 플라즈마로부터의 복사열을 흡수하여 반응기 내에서 온도 상승을 제어할 수 있도록 하는 기술적 효과가 있다. 또한 복사열 흡수 효율을 높이기 위해 히팅 블록(4)과 근접 설치된다.
상기 블랙 월 플레이트(8)는 상기 히팅 블록(4)을 감싸고 플라즈마의 영향을 모든 방향에서 동일하게 받을 수 있도록 원통형으로 구성되었다.
기존의 반응기에서 히팅 블록(4) 및 플라즈마에서 발생되는 복사열은 상부에 위치한 기체 공급부(3)로 전이되나 기체 공급부 역시 고온으로 가열되고 있어 복사열에 의한 반응 공간의 온도 상승을 제어하지 못하는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서는 블랙 월 플레이트를 반응기 하부 공간, 보다 구체적으로는 히팅 블록 하부 주위 공간에 설치함으로써 히팅 블록의 하부 영역에서 복사열을 흡수함으로써 별도의 냉각 유체 공급 없이도 반응 공간내의 온도를 직접 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 기존에는 제어할 수 없었던 히팅 블럭의 복사열을 상기 블랙월 플레이트를 통해 반응 공간 외부(e.g. 기판 처리가 진행되지 않는 챔버 하부 공간 등)로 배출할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 2는 반응기에 탑재된 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타낸다. 도 2에서 블랙월 플레이트(8)는 반응기벽(2)의 바닥면에 배치될 수 있다. 블랙월 플레이트(8)가 반응기벽(2)의 바닥면에 배치된 실시예는 도 10에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 반응기에서 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타내는 또다른 실시예를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 블랙월 플레이트(8)는 지지부(20)에 의해 지지된다. 상기 지지부의 높이는, 상기 히팅 블록(4)이 기판 로드/언로드를 위해 하강시 히팅 블록(4)의 하부면과 반응기 바닥면 사이의 거리가 블랙월 플레이트(8)의 바닥면과 반응기 바닥면 사이의 거리보다 크도록 구성된다. 따라서 히팅 블록(4)의 하강시 히팅 블록(4)과 블랙월 플레이트(8)의 충돌을 방지할 수 있다.
도 4는 반응기에서 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타내는 또다른 실시예를 나타낸다.
도 4에서 블랙월 플레이트 지지부(22)는 히팅 블록(4)의 하부면에 제공되고 히팅 블록(4)과 블랙월 플레이트(8)를 기계적으로 연결한다. 따라서 히팅블록 하부면과 블랙월 플레이트(8)의 바닥면은 사이의 이격 간격(d)은 일정하게 유지될 수 있는 기술적 효과가 있다. 일 실시예에서 상기 이격 거리 d는 0일 수 있다. 즉 히팅 블록 하부면과 블랙월 플레이트(8)은 서로 접하고 밀착된다. 따라서 플라즈마 및 히팅 블록으로부터의 블랙월 플레이트(8)의 복사열 제거 효율이 보다 향상될 수 있다. 또다른 일 실시예에서 상기 이격 거리 d는 상기 히팅 블록(4)이 기판 로딩/언로딩을 위해 하강했을 때 히팅 블록(4) 하부면과 반응기벽(2) 바닥면 사이의 거리보다 작도록 구성된다. 따라서 히팅 블록(4)과 블랙월 플레이트(8)의 충돌을 방지할 수 있다.
도 5는 반응기에서 블랙월 플레이트의 배치 위치를 나타내는 또다른 실시예를 나타낸다.
도 5에서 히팅 블록(4)은 구동부(24, 26)에 의해 지지된다. 상기 구동부는 구동 모터(24)와 수축부(26)를 포함한다. 상기 구동 모터(24)는 상기 히팅 블록(4)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 수축부(26)에 전달하고 수축부(26)는 수직 방향으로 수축 혹은 이완을 하면서 상기 히팅 블록(4)의 수직 방향 이동을 용이하게 한다. 상기 도 5에서 블랙월 플레이트(8)는 상기 구동부의 일부일 수 있다. 일 실시예에서 상기 수축부(26)의 수축 혹은 이완에 따라 상기 블랙월 플레이트는 히팅 블록(4)과 함께 수직 방향으로 이동한다. 따라서 히팅블록(4)과 블랙월 플레이트(8)의 이격 거리(d)가 일정하게 유지될 수 있는 기술적 효과가 있다.
또다른 일 실시예에서 상기 히팅 블록 구동부(24)는 히팅 블록(4)을 수평 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있어 반응 공간내에서 복사열을 균일하게 제거할 수 있다.
도 6은 히팅 블록의 복사열이 블랙월 플레이트로 흡수되는 것을 나타낸다. 도 6에 나타난 바와 같이, 샤워 헤드(61)와 히팅 블록(62) 사이의 반응 공간에서 플라즈마 공정이 진행됨에 따라 반응 공간의 온도가 증가할 수 있으며, 이러한 온도 증가로 인해 발생한 복사열이 진공 챔버(64) 내로 축적될 수 있다. 블랙월 플레이트(63)는 이러한 반응 공간의 복사열을 흡수할 수 있다.
도 7 및 도 8은 각각 블랙월 플레이트의 형상과 블랙월 플레이트의 반응기에서의 배치 형태를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 블랙 월 플레이트는 기판의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 기판이 반도체 웨이퍼로서 원형인 경우, 블랙 월 플레이트는 위에서 바라볼 때 원형인 형상을 가질 수 있다. 다른 예에서 기판이 디스플레이 기판으로서 사각형인 경우, 블랙 월 플레이트는 위에서 바라볼 때 사각형인 형상을 가질 수 있다.
도 8을 참조하면, 히팅 블록을 포함하는 기판 지지부가 설치된 상태에서 블랙 월 플레이트가 배치된 모습이 좌측에 도시되며, 히팅 블록을 포함하는 기판 지지부가 설치되지 않은 상태에서 지지 로드가 블랙 월 플레이트의 관통 홀을 관통하도록 블랙 월 플레이트가 배치된 모습이 우측에 도시된다.
도 9는 복수개의 반응기가 배치된 다중 반응기 챔버에 있어서 각 히팅 블록 하부 공간에 블랙월 플레이트가 배치된 것을 나타낸다. 도 9에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치는 4개의 반응기가 배치된 다중 반응기 챔버일 수 있고, 각각의 히팅 블록을 포함하는 개별 기판 지지부는 대응하는 기체 공급부와 함께 반응 공간을 형성할 수 있다. 이러한 4개의 반응 공간은 단일 진공 챔버 내에서 형성될 수 있다. 다시 말해, 단일 진공 챔버 내에 복수의 기체 공급부, 복수의 기판 지지부, 및 복수의 블랙월 플레이트가 배치될 수 있다.
도 10은 플라즈마 공정시 블랙월 플레이트를 설치하기 전 및 설치 후에 히팅 블럭의 온도 변화를 나타낸다.
도 10에서 플라즈마 공정시 블랙월 플레이트가 없는 경우, 플라즈마 복사열에 의해 히팅 블록의 온도는 설정 온도(250도)대비, 계속 상승한다. 그러나 블랙월 플레이트가 있는 경우 초기 약 1,000초 까지는 히팅 블록에 전력을 공급하는 온도 제어 장치의 PID control(비례-적분-미분 제어)를 통해 온도 제어가 이루어지고 이후 설정 온도(250도)에 맞게 히팅 블록 온도가 안정적으로 제어됨을 알 수 있다. 따라서 기존에는 플라즈마에 의해 정상적으로 제어되지 못하고 상승하던 히팅 블록 온도가 안정적으로 일정 온도로 제어되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면 히팅 블록 주위에 블랙월 플레이트를 제공함으로써 플라즈마 공정에서 플라즈마에 의해 히팅 블록의 온도가 상승하는 것을 방지하고 히팅 블록 온도를 설정 온도에 맞게 안정적으로 제어 가능하다. 특히 블랙월 플레이트는 검정색 아노다이징으로 처리됨으로써 복사열을 흡수하고 냉각 효과를 달성할 수 있다. 따라서 별도의 냉각 유체를 공급하지 않고도 히팅 블록의 온도를 안정적으로 제어할 수 있고 플라즈마 공정시에도 히팅 블록의 온도 상승을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 기판 처리 장치는 플라즈마 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 기판 처리 장치의 예로서 반도체 또는 디스플레이 기판의 증착 장치 또는 식각 장치를 들 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않음에 유의한다. 기판 처리 장치는 기판의 가공을 위해 필요한 여하의 장치일 수 있다.
일부 실시예에서, 기판 처리 장치는 챔버, 기판 지지부(4), 및 온도 조절부(8)를 포함할 수 있다. 챔버는 처리 대상 기판(7)에 대한 공정을 수행하는 반응 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 챔버는 반응 공간을 형성하는 반응기 벽(2)을 포함할 수 있으며, 기판 지지부(4) 및 온도 조절부(8)와 같은 기판 처리를 위한 구성들이 상기 반응 기 벽(2) 내로 하우징될 수 있다.
일부 추가적인 실시예에서, 기체 공급부(3) 또한 반응기 벽(2) 내로 하우징될 수 있다. 선택적인 실시예에서 기체 공급부(3)는 고정 부재(미도시)를 통해 챔버의 반응기 벽(2)에 고정될 수 있다. 일부 예에서 기체 공급부(3)는 반응 공간에 기체를 공급하도록 구성될 수 있다. 추가적인 예에서, 기체 공급부(3)는 반응 공간에 플라즈마 전력을 인가하도록 더 구성될 수 있다.
기판 지지부(4)는 기판(7)을 지지하도록 구성될 수 있다. 기판 지지부(4) 상에 탑재된 기판(7)은 챔버 내 반응 공간으로 도입된 적어도 하나의 기체에 의해 가공될 수 있다. 예를 들어, 기체 공급부(3)가 기판 지지부(4)에 대향하여 배치되어 상기 적어도 하나의 기체가 기체 공급부(3)를 통해 반응 공간으로 도입될 수 있다.
기판 지지부(4)는 지지 로드 및 서셉터를 포함할 수 있다. 서셉터는 기판의 연장 방향과 동일한 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 연장될 수 있고, 지지 로드는 상기 기판의 연장 방향과 다른 방향(예를 들어, 수직 방향)으로 연장될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 기판 지지부(4)는 기판을 가열하도록 구성된 히팅 블록을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 기판 지지부(4)는 구동부(24)에 의해 이동할 수 있다. 예를 들어, 구동부(24)는 기판 지지부(4)와 연결된 이동부(26)를 상하 이동시키도록 구성될 수 있다. 구동부(24)에 의한 이동부(26)의 상하 이동에 의해 기판 지지부(4) 상에서 기판이 로딩/언로딩될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 구동부(24)는 이동부(26)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 구동부(24)는 이동부(26)를 기울이도록 구성될 수도 있다. 기판 지지부(4)는 이동부(26) 없이 구동부(24)에 직접 연결될 수도 있다.
온도 조절부(8)는 기판 지지부(4) 아래에 배치될 수 있다. 온도 조절부(8)는 기판 처리 장치 내에서 플라즈마 공정 동안 발생하는 챔버 내 반응 공간의 복사열을 흡수하도록 구성될 수 있다. 복사열은 전자기파의 복사 에너지 때문에 생기는 열로서, 플라즈마 공정 동안 발생하는 전자기파에 의해 발생할 수 있다. 온도 조절부(8)는 기판 지지부(4) 대신에 이러한 복사열을 흡수하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 조절부(8)는 알루미늄 판을 포함할 수 있고, 일부 실시예에서 상기 알루미늄 판은 아노다이징 처리될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 상기 아노다이징 처리는 상기 알루미늄 판을 검정색으로 아노다이징 처리하는 블랙 아노다이징 처리로 구현될 수 있다. 검은색은 복사열을 가장 잘 흡수하므로, 블랙 아노다이징 처리로 구현된 온도 조절부(8)는 최적의 복사열 흡수 효과를 달성할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 11에 나타난 바와 같이, 온도 조절부(8)는 관통 홀(TH)을 가질 수 있고, 기판 지지부(4)의 지지 로드는 상기 관통 홀(TH)을 통해 연장될 수 있다. 즉, 기판 지지부(4)의 지지 로드가 온도 조절부(8)의 관통 홀(TH)을 관통하도록 온도 조절부(8)가 기판 지지부(4) 아래에 배치될 수 있다.
온도 조절부(8)는 챔버와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 온도 조절부(8)의 하면과 챔버의 상면이 서로 접촉할 수 있고, 온도 조절부(8)가 전자기파 등을 흡수하여 발생한 복사열은 상기 접촉에 의해 온도 조절부(8)로부터 챔버로 전도될 수 있다. 온도 조절부(8)로부터 챔버로의 열전도가 촉진될 수 있도록, 연마에 의해 온도 조절부(8)와 챔버 사이의 밀착도가 증가될 수 있다. 예를 들어, 온도 조절부(8)의 하면은 Ra 0.5 이하의 거칠기를 가질 수 있다.
선택적인 실시예에서, 온도 조절부(8)와 챔버 사이에 개선된 열전달 효율을 갖는 열전달 부재가 배치될 수 있다. 예를 들어, 온도 조절부(8)의 알루미늄 판의 하면과 챔버의 상면 사이에 열전달 부재가 배치될 수 있다. 상기 알루미늄 판에 의해 흡수된 반응 공간의 복사열은 상기 열전달 부재 및 상기 챔버를 통해 외부로 방출될 수 있다.
또다른 일 실시예에서는 온도 조절부(8)가 챔버의 일부일 수 있다. 가령 온도 조절부(8)는 기판 지지부 하부와 대향하는 챔버 벽의 일부이거나 챔버 벽에 내재될 수 있다.
기존의 공기 냉각 방식이나 액체 냉각 방식에서는 냉각 수단이 주로 반응기나 기체 공급 장치의 외부 표면에 설치되었다. 따라서 반응기 내부의 온도 변화에 대응하는 것에 일정 시간이 소요되고 온도 제어에 한계를 갖는다는 단점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 기판 처리 장치의 챔버 내에 온도 조절부(8)를 배치하여 챔버 내에서 발생하는 복사열을 흡수하고 이를 챔버로 전달하여 챔버에서 열이 방출되도록 함으로써, 반응기 내의 온도 변화에 보다 신속하게 대응하고 온도 제어를 보다 용이하게 달성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 제조 방법은 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 제조 방법일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 먼저 알루미늄 판이 마련된다(S1210). 예를 들어 알루미늄 판이 원통 형상을 갖도록 가공될 수 있으며, 원통 형상의 알루미늄 판의 중심에 관통 홀(도 11의 TH)을 형성함으로써 관통 홀을 갖는 알루미늄 판이 마련될 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 판은 리프트 핀이 통과하는 공간을 제공하는 추가 관통 홀(미도시)을 더 포함하도록 가공될 수 있다.
이후 알루미늄 판에 대한 아노다이징 처리가 수행된다(S1220). 아노다이징 처리된 알루미늄 판은 화학적으로 안정화되어 있으며, 높은 수준의 비열 특성을 가지므로 열을 빠르게 흡수하는 온도 조절부로서의 기능을 수행할 수 있다. 결과적으로 알루미늄 판에 대한 아노다이징 처리를 수행함으로써 온도 조절부가 형성될 수 있다. 선택적인 실시예에서, 전술한 바와 같이 알루미늄 판은 복사열의 흡수를 촉진하기 위하여 검정색으로 아노다이징 처리될 수 있다.
선택적인 실시예에서, 온도 조절부를 형성하기 위해, 아노다이징 처리된 알루미늄 판에 대한 후처리 단계(S1230)가 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이 온도 조절부를 챔버와 접촉하도록 배치하는 경우 온도 조절부와 챔버 바닥면 사이의 밀착도를 강화함으로써 열전달 효율이 증가될 수 있으므로, 이를 위해 상기 후처리 단계가 수행될 수 있다.
예를 들어, 후처리 단계 동안 알루미늄 판의 하면의 거칠기를 감소시키는 공정이 수행될 수 있다. 일 예로서, 후처리 단계 동안 아노다이징 처리된 알루미늄 판의 하면을 연마하는 단계가 수행될 수 있다. 감소된 거칠기를 갖는 알루미늄 판의 표면이 챔버 표면과 접촉하는 경우 밀착도가 증가할 수 있고, 결과적으로 알루미늄 판이 흡수한 복사열이 챔버를 통해 외부로 방출될 수 있다.
온도 조절부가 형성된 후, 온도 조절부가 기판 지지부 아래에 배치된다(S1240). 구체적으로 기판 지지부의 지지 로드가 알루미늄 판의 관통 홀을 관통하도록 온도 조절부가 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 11에 나타난 바와 같이, 온도 조절부를 배치하는 단계 동안, 알루미늄 판은 챔버 상에 분리 가능하게 안착될 수 있다. 즉, 온도 조절부의 알루미늄 판은 챔버의 반응기 벽에 고정되지 않고 분리 가능하게 안착될 수 있다.
다른 실시예에서, 온도 조절부를 배치하는 단계 동안, 알루미늄 판은 기판 처리 장치의 적어도 하나의 구성 요소에 의해 고정될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 판은 지지 로드에 고정될 수 있다(도 1 참조). 구체적인 예로서, 알루미늄 판은 고정 부재를 통해 지지 로드에 고정될 수도 있고, 알루미늄 판과 지지 로드 사이의 용접을 통해 고정 구조가 달성될 수도 있다.
또 다른 예에서, 알루미늄 판은 기판 지지부에 고정될 수도 있다(도 4 참조). 예를 들어 기판 지지부와 알루미늄 판이 연결 부재(도 4의 22)를 통해 연결될 수 있고, 그에 의해 온도 조절부가 기판 지지부에 연결될 수 있다. 이 경우 기판 처리 장치는 기판 지지부의 하부면에 제공된 연결 부재(도 4의 22)를 더 포함할 수 있다.
일부 다른 예에서, 알루미늄 판은 이동부에 고정될 수도 있다(도 5 참조). 구동부(24)에 의해 이동부(26)가 상하로 이동하는 경우, 기판 지지부 및 알루미늄 판이 이동부에 고정되어 있기 때문에, 기판 지지부 및 알루미늄 판이 이동부의 이동에 따라서 함께 상하로 이동할 수 있다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 기판 처리 장치의 온도 조절부(8)는 복수의 돌출부(P)를 더 포함할 수 있다. 복수의 돌출부(P)는 온도 조절부(8)의 표면적을 증가시키기 위한 구성으로서, 기판 지지부(4) 아래에 배치된 온도 조절부(8)의 돌출부들(P)은 알루미늄 판으로부터 기판 지지부(4)를 향하여 연장될 수 있다.
예를 들어, 온도 조절부(8)의 알루미늄 판이 원통 형상을 갖는 경우, 원통 형상에 의해 형성된 오목 공간 내로 복수의 돌출부들(P)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 돌출부들(P) 각각은 평면에서 바라볼 때 지지 로드를 둘러싸도록 원형으로 연장될 수 있다. 지지 로드 전체 또는 일부를 둘러싸도록 연장된 복수의 돌출부들(P) 각각은 알루미늄 판의 상면으로부터 돌출될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 돌출부들(P)은 알루미늄 판과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 추가적인 선택적 실시예에서 복수의 돌출부들(P)의 표면의 거칠기는 알루미늄 판의 하면의 거칠기보다 클 수 있다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위하여, 정렬 상태의 기판 처리 장치를 나타낸 도 16을 참조한다. 도 16에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치는 알루미늄 판을 포함하는 온도 조절부(8)를 포함할 수 있으며, 상기 알루미늄 판의 내주면은 제1 경사면(I1)을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제1 경사면(I1)은 알루미늄 판의 관통 홀이 형성된 부분)의 내주면에 형성될 수 있다.
기판 지지부(4)의 지지 로드의 적어도 일부는 제2 경사면(I2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지 로드는 구동부(24)로부터 서셉터(및/또는 히팅 블록)으로 연장되는 주축과 상기 주축으로부터 돌출된 맞물림부(C)를 포함할 수 있고, 상기 맞물림부(C)의 외주면은 상기 제2 경사면(I2)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 지지 로드의 주축 자체가 상기 제2 경사면(I2)을 갖도록 형성될 수도 잇다.
상기 제2 경사면(I2)과 상기 제1 경사면(I1)은 서로 대응될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 경사면(I1)과 상기 제2 경사면(I2)은 동일한 기울기를 가질 수 있다. 일 예에서, 제1 경사면(I1)을 포함하는 알루미늄 판이 제2 경사면(I2)을 포함하는 지지 로드에 의해 들어올려지는 경우에, 제1 경사면(I1)과 제2 경사면(I2)이 접촉하여 접촉 면을 형성할 수 있다. 이 경우 알루미늄 판의 자중에 의해 상기 접촉 면을 따라서 알루미늄 판이 맞물림부(C)를 따라 아래로 이동할 수 있고, 그에 따라 알루미늄 판과 지지 로드가 서로 동축을 갖도록 정렬될 수 있다.
도 14 내지 도 16은 이러한 기판 처리 장치를 이용한 온도 조절부(8)의 정렬 동작을 도시한다. 도 14를 참조하면, 기판 처리 장치가 처리 공정(예를 들어, 증착 공정) 동안 발생하는 챔버 내의 기체 흐름, 온도 변화, 압력 변화 등으로 인해 알루미늄 판을 포함하는 온도 조절부(8)의 위치가 이동하여 기판 지지부(4)의 중심에 대하여 대칭적이지 않은 상태로 배치될 수 있다. 즉, 공정 진행에 따라 온도 조절부(8)의 블랙 아노다이징된 알루미늄 판의 중심축과 기판 지지부(4)의 지지 로드의 중심축이 일치되지 않을 수 있다.
도 15를 참조하면, 온도 조절부(8)의 정렬 동작을 수행하기 위해, 지지 로드가 소정 높이로 상승할 수 있다. 지지 로드가 상승하는 동안, 지지 로드에 포함된 제2 경사면(I2)이 알루미늄 판의 관통홀의 제1 경사면(I1)과 접촉할 수 있다. 지지 로드가 계속 상승함에 따라 온도 조절부(8)의 알루미늄 판이 상기 접촉(온도 조절부(8)와 로드 사이의 접촉)을 유지한 채로 챔버 벽으로부터 분리되어 상승할 수 있다. 즉, 알루미늄 판의 하면이 챔버의 상면으로부터 이격될 수 있다.
알루미늄 판과 챔버가 분리된 상태에서, 온도 조절부(8)는 중력의 영향을 받아 이동할 수 있다. 구체적으로, 온도 조절부(8)는 상기 제1 경사면(I1)과 상기 제2 경사면(I2)의 접촉 면의 기울기를 따라 이동할 수 있다.
상기 기울기를 따른 이동은 수직 성분과 수평 성분을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수직 성분에 의해 온도 조절부(8)는 아래로 이동할 수 있고, 상기 수평 성분에 의해 온도 조절부(8)는 지지 로드의 중심축과 동축이 되도록 수평 방향으로 이동할 수 있다. 결과적으로 알루미늄 판과 지지 로드 사이의 자기 정렬(self alignment)이 달성될 수 있다.
이후 도 16을 참조하면, 지지 로드가 하강하고, 그에 따라 온도 조절부(8)의 알루미늄 판도 하강하여 온도 조절부(8)의 하면과 챔버의 상면이 접촉하게 된다. 지지 로드는 계속 하강하여 지지 로드에 포함된 제2 경사면(I2)이 알루미늄 판의 관통홀의 제1 경사면(I1)과 분리될 수 있다. 따라서 블랙 아노다이징 처리된 알루미늄 판이 자기 정렬된 상태로 챔버 상에 안착될 수 있고, 후속 공정이 수행되는 동안 온도 조절부(8)는 챔버와의 접촉을 유지하며 기판 지지부(4)와 동축 상태를 유지한 채 방열 기능을 수행할 수 있다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 방법은 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 이용할 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 17을 참조하면, 먼저 기판 지지부를 제1 높이로 위치시키고(S1710), 이후 기판의 로딩 동작이 수행된다(S1720). 예를 들어, 기판 지지부는 하강하여 챔버 하부 공간의 기판 인입부(예를 들어, 게이트 밸브)에 대응하는 높이로 위치될 수 있고, 로봇 암이 상기 기판 인입부를 통해 기판을 외부로부터 기판 지지부로 전달할 수 있다.
기판의 로딩 이후, 기판 지지부를 제2 높이로 위치시켜 기판에 대한 공정이 수행된다(S1730). 예를 들어 제1 높이에서 기판을 전달 받은 기판 지지부는 상승하여, 기체 공급부와 함께 반응 공간을 형성하도록 하는 높이로 위치될 수 있고, 기체 공급부에 의해 공급된 기체에 의해 기판이 처리될 수 있다.
이후 기판 지지부를 다시 제1 높이로 위치시켜 기판의 언로딩 동작이 수행된다(S1740). 전술한 바와 같이, 기판 지지부는 제2 높이에서 하강하여 챔버 하부 공간의 기판 인입부에 대응하는 높이로 위치될 수 있고, 로봇 암이 기판 지지부 상의 기판을 들어올려 상기 기판 인입부를 통해 기판을 외부로 전달할 수 있다.
이러한 기판 로딩, 공정 수행, 및 기판 언로딩 동작은 하나의 사이클로서 해당 로트의 기판들이 모두 처리될 때까지 반복될 수 있다. 사이클 이후 해당 로트의 기판들이 모두 처리 되었는지를 판단하고(S1750), 해당 로트의 기판 처리가 완료된 경우, 다음 로트의 기판에 대한 처리가 수행된다. 이를 위해 모든 로트의 기판이 처리되었는지 여부를 판단하고(S1760), 모든 로트의 기판이 처리된 상태가 아니라면 다음 로트의 기판을 반응 챔버로 이송하는 단계(S1770)가 수행될 수 있다.
해당 이송 단계 동안 반응 공간은 휴지기(idle) 상태이므로, 일부 실시예에서 기판 지지부를 제3 높이로 위치시켜 온도 조절부를 정렬하는 단계(S1780)가 수행될 수 있다. 다시 말해 도 15에서 전술한 바와 같이 기판 지지부(도 15의 4)를 들어올려 제3 높이로 위치시킴으로써, 온도 조절부(도 15의 8)에 대한 자기 정렬이 수행될 수 있도록 한다. 이후 기판 지지부를 제1 높이로 위치시키고(S1710) 기판이 로딩되어(S1720) 다음 로트의 기판들에 대한 기판 처리 공정이 수행될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 제1 높이, 제2 높이, 및 제3 높이의 관계는 다음과 같다. 먼저 가장 높은 것은 제3 높이로서, 상기 제3 높이는 기체 공급부와 함께 반응 공간을 형성하도록 하는 기판 지지부의 제2 높이보다 높을 수 있다. 다시 말해 상기 제3 높이는 기판 지지부가 승강함에 따라 온도 조절부가 함께 들어올려지도록 하기 위한 높이로서, 가장 높은 높이이다. 도 15를 참조하면, 이러한 제3 높이(도 15의 h3)가 나타난다.
가장 낮은 것은 제1 높이로서, 상기 제1 높이는 기체 공급부와 함께 반응 공간 형성 및 기판에 대한 공정이 진행되도록 하는 기판 지지부의 제2 높이(도 14의 h2)보다 낮을 수 있다. 다시 말해 상기 제1 높이는 반응 공간 아래에 위치한 챔버의 하부 공간으로/으로부터 기판을 인입/인출하기 위한 높이로서, 가장 낮은 높이일 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 상기 제1 높이와 상기 제2 높이는 동일할 수도 있다.
도 18을 참조하면, 도 17의 실시예와 마찬가지로 기판 지지부를 제1 높이로 위치시키고(S1810), 기판의 로딩 동작이 수행된다(S1820). 이후 기판 지지부를 제3 높이로 위치시켜 온도 조절부를 정렬한다(S1825). 도 17의 실시예에서는 온도 조절부의 정렬 동작이 기판에 대한 처리가 완료된 후의 휴지기(idle) 상태 동안 이루어지는 반면에, 도 18의 실시예에서는 온도 조절부의 정렬 동작이 기판에 대한 처리 공정 동안 수행된다는 점에서 서로 차이가 있다.
온도 조절부의 정렬 동작(S1825) 이후, 기판 지지부를 제2 높이로 위치시켜 기판에 대한 공정이 수행된다(S1830). 이후 기판 지지부를 다시 제1 높이로 위치시켜 기판의 언로딩 동작이 수행된다(S1840). 이러한 기판 로딩, 온도 조절부의 정렬, 공정 수행, 및 기판 언로딩 동작은 해당 로트의 기판들이 모두 처리될 때까지 반복될 수 있다.
이후 해당 로트의 기판들이 모두 처리 되었는지 판단하고(S1850), 모두 처리된 경우, 다음 로트의 기판에 대한 처리가 수행된다. 이를 위해 모든 로트의 기판이 처리되었는지 여부를 판단하고(S1860), 모든 로트의 기판이 처리된 상태가 아니라면 다음 로트의 기판을 반응 챔버로 이송하는 단계(S1870)가 수행될 수 있다.
다음 로트의 기판이 반응 챔버로 이송되면, 후속 단계로서 기판이 로딩된다(S1820). 기판 지지부는 이전 단계에서 언로딩을 위해 현재 제1 높이에 위치된 상태이므로, 별도의 기판 지지부의 높이 조절 없이 다음 로트의 기판들에 대한 기판 처리 공정이 수행될 수 있다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸다. 이 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 전술한 실시예들에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 변형예일 수 있다. 이하 실시예들간 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위하여, 정렬 상태의 기판 처리 장치를 나타낸 도 21을 참조한다. 도 21에 나타난 바와 같이, 기판 처리 장치의 온도 조절부(8)에 포함된 알루미늄 판(AP)은 중심 부분이 볼록한 원통 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 알루미늄 판(AP)은 상부 판(UP), 하부 판(LP), 상부 판(UP)과 하부 판(LP)을 연결하는 연장부(SP), 및 하부 판(LP)의 주변에서 돌출된 주변 판(PP)을 포함할 수 있다. 원통 형태의 알루미늄 판(AP)은 주변 판(PP)에 의해 구현될 수 있다.
상부 판(UP)은 제1 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 연장될 수 있으며, 볼록한 중심 부분 및 관통 홀(TH)을 제공할 수 있다. 하부 판(LP)은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있고, 상기 챔버와 접촉하는 표면을 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 하부 판(LP)의 챔버의 반응기 벽(2)과의 접촉 표면(즉 챔버와 접촉하는 하부 판(LP)의 하부 표면)은 연마 처리될 수 있고, 결과적으로 상기 하부 판(LP)의 반응기 벽(2)과의 접촉 표면은 상기 알루미늄판(AP)의 다른 표면보다 낮은 거칠기를 가질 수 있다.
연장부(SP)는 상부 판(UP)과 하부 판(LP)을 연결하도록 연장될 수 있다. 연장부(SP)의 연장 방향은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향일 수 있다. 비록 도면에는 상부 판(UP)과 하부 판(LP)이 모두 동일한 제1 방향으로 연장되도록 도시되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상부 판(UP)은 제1 방향이 아닌 방향으로 연장될 수도 있다. 예를 들어, 상부 판(UP)과 연장부(SP)는 하부 판(LP)으로부터 연속적인 기울기를 갖도록 연장될 수 있다. 이 경우, 상부 판(UP)과 연장부(SP)는 함께 라운드 프로파일을 갖도록 하부 판(LP)으로부터 연장될 수 있다.
도 19 내지 도 21은 전술한 기판 처리 장치를 이용한 온도 조절부(8)의 정렬 동작을 도시한다. 도 19는 알루미늄 판(AP)의 위치가 기판 지지부(4)의 중심에 대하여 대칭적이지 않은 상태를 도시하며, 도 20은 지지 로드를 상승시켜 상기 알루미늄 판(AP)의 하면을 챔버의 상면으로부터 이격시키는 단계(즉, 알루미늄 판(AP)의 자기 정렬 단계)를 도시한다. 도 21은 지지 로드를 하강시켜 상기 알루미늄 판(AP)의 상기 하면을 상기 챔버의 상기 상면과 접촉시키는 단계를 도시한다.
본 발명을 명확하게 이해시키기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다. 이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판 처리 장치의 제조 방법으로서,
    관통 홀을 갖는 알루미늄 판을 마련하는 단계;
    상기 알루미늄 판을 아노다이징 처리하여 온도 조절부를 형성하는 단계; 및
    기판 지지부 아래에 상기 온도 조절부를 배치하는 단계로서, 상기 기판 지지부의 지지 로드가 상기 관통 홀을 관통하도록 상기 온도 조절부를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 조절부를 형성하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판은 검정색으로 아노다이징 처리되는, 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 조절부를 배치하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판은 상기 기판 처리 장치의 적어도 하나의 구성 요소에 의해 고정되는, 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 알루미늄 판은 상기 지지 로드에 고정되는, 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 기판 지지부의 하부면에 제공된 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 알루미늄 판은 상기 연결 부재를 통해 상기 기판 지지부에 고정되는, 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판 지지부는 이동부에 의해 적어도 상하로 이동하도록 구성되며,
    상기 알루미늄 판은 상기 이동부에 고정되는, 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 조절부를 배치하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판은 챔버 상에 분리 가능하게 안착되는, 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 알루미늄 판의 하면은 상기 챔버의 상면과 접촉하고,
    상기 알루미늄 판에 의해 흡수된 반응 공간의 복사열은 상기 챔버를 통해 외부로 방출되는, 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 조절부를 형성하는 단계 동안, 상기 알루미늄 판의 후처리 단계가 수행되며,
    상기 후처리 단계 동안, 상기 알루미늄 판의 상기 하면의 거칠기가 감소되는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 후처리 단계는 상기 알루미늄 판의 상기 하면을 연마하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 알루미늄 판의 하면과 상기 챔버의 상면 사이에 배치된 열전달 부재를 더 포함하고,
    상기 알루미늄 판에 의해 흡수된 반응 공간의 복사열은 상기 열전달 부재 및 상기 챔버를 통해 외부로 방출되는, 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 알루미늄 판의 상기 관통홀이 형성된 상기 알루미늄 판의 내주면은 제1 경사면을 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기판 지지부의 상기 지지 로드의 적어도 일부는 상기 제1 경사면과 대응되는 제2 경사면을 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 지지 로드가 상승하는 동안, 상기 지지 로드의 상기 제2 경사면이 상기 알루미늄 판의 상기 관통홀의 상기 제1 경사면과 접촉하여 상기 온도 조절부의 정렬 동작이 수행되는, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 정렬 동작 동안, 상기 온도 조절부는 상기 지지 로드와 동축을 갖도록 정렬되는, 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 정렬 동작은,
    상기 지지 로드를 상승시켜 상기 알루미늄 판의 하면을 상기 챔버의 상면으로부터 이격시키는 단계; 및
    상기 지지 로드를 하강시켜 상기 알루미늄 판의 상기 하면을 상기 챔버의 상기 상면과 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 판은,
    상기 관통 홀을 제공하도록 제1 방향으로 연장되는 상부 판;
    상기 상부 판 아래에서 상기 제1 방향으로 연장되는 하부 판; 및
    상기 상부 판과 상기 하부 판을 연결하도록 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 연장부를 포함하는, 방법.
  18. 플라즈마 공정을 수행하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부;
    상기 기판 지지부를 하우징하는 챔버; 및
    상기 기판 지지부 아래에 배치되며, 상기 플라즈마 공정 동안 발생하는 상기 챔버 내 반응 공간의 복사열을 흡수하도록 구성된 온도 조절부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 온도 조절부는 검정색으로 아노다이징 처리된 알루미늄 판을 포함하는, 기판 처리 장치.
  20. 기판 처리 방법으로서,
    지지 로드를 제1 높이로 위치시켜 기판 지지부 상에 기판을 로딩하는 단계;
    상기 지지 로드를 제2 높이로 위치시켜 상기 기판에 대한 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 지지 로드를 제3 높이로 위치시켜 상기 기판 지지부 아래에 배치된 온도 조절부와 상기 지지 로드를 정렬시키는 단계를 포함하는, 기판 처리 방법.
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