KR20230141246A - 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치 - Google Patents

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KR20230141246A
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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판이 안착되는 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)에 설치되어 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)로서, 상기 기판지지부(200)의 상면과 상기 기판지지부(200)에 안착되는 기판(1)의 저면 사이로 전열가스를 공급하기 위한 다수개의 전열가스공급공(210)들과; 상기 전열가스공급공(210)들로 전열가스를 전달하도록 상기 전열가스공급공(210)들과 연결하는 전열가스공급유로(220)가 형성되며, 상기 전열가스공급공(210)들 및 상기 전열가스공급유로(220)가 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 가장자리영역에서 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판지지부를 개시한다.

Description

기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치 {Suscepter and substrate processing equipment having the same}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판이 안착되는 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치는, 기판처리를 위한 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 공정챔버 내에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지부를 포함하는 것이 일반적이다.
그리고 기판처리장치는, 기판처리의 종류, 방식에 따라서 샤워헤드 등의 가스공급부, 압력제어 및 배기를 위한 배기시스템 등이 설치된다.
한편, 기판지지부는, 기판처리시 진공압 하에 기판처리가 수행될 때 정전기력에 의하여 기판을 흡착고정하는 정전척으로 이루어지거나 상측에 설치된다.
그리고 상기 정전척은, 기판처리시 공정조건에 맞도록 기판의 온도제어를 위하여 기판의 저면 및 정전척의 상면 사이에 전열가스가 주입되도록 복수의 전열가스주입공들이 형성된다.
그런데 종래의 기판지지대는 기판 가장자리 부근에서 전열가스 압력이 크게 형성되는 경우 기판 및 기판지지대 사이에서 외부로 누설되어 공정처리를 위한 전열가스의 사용량이 증가하여 기판처리 비용이 증가하는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR 10-1418989 B1
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판 가장자리 부근에서의 전열가스 공급압력을 상대적으로 낮추어 기판 가장자리에서의 전열가스의 누설을 최소화하여 전열가스의 사용량을 절감할 수 있는 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)에 설치되어 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)로서, 상기 기판지지부(200)의 상면과 상기 기판지지부(200)에 안착되는 기판(1)의 저면 사이로 전열가스를 공급하기 위한 다수개의 전열가스공급공(210)들과; 상기 전열가스공급공(210)들로 전열가스를 전달하도록 상기 전열가스공급공(210)들과 연결하는 전열가스공급유로(220)가 형성되며, 상기 전열가스공급공(210)들 및 상기 전열가스공급유로(220)가 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 가장자리영역에서 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판지지부를 개시한다.
상기 전열가스공급유로(220)는, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 횡단면적이 감소할 수 있다.
상기 전열가스공급공(210)은, 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며, 상기 공급공상측부(211)는, 상측으로 가면서 확장되도록 형성되며, 상기 공급공상측부(211)의 발산각은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
상기 전열가스공급공(210)은, 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며, 상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
상기 전열가스공급공(210)은, 상기 전열가스공급유로(220)와 연결되는 공급공하측부(213)과; 상기 공급공하측부(213)의 상단 직경(D213a)보다 작은 직경(D213)을 가지는 소구경부(212)를 포함하며, 상기 소구경부(212)의 상하방향 거리(L2)는, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
상기 전열가스공급유로(220)와 연결되는 공급공하측부(213)과; 상기 공급공하측부(213)의 상단 직경(D213a)보다 작은 직경(D213)을 가지는 소구경부(212)를 포함하며, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
상기 전열가스공급공(210)은, 상기 소구경부(212)의 상단으로부터 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며, 상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
상기 공급공상측부(211)는, 상측으로 가면서 확장되도록 형성되며, 상기 공급공상측부(211)의 발산각은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 상기 최외측 전열가스공급공(210)과 인접한 외측 전열가스공급공(210) 사이의 제2간격(B)보다 크게 설정될 수 있다.
상기 전열가스공급공(210)들은, 상기 최외측 전열가스공급공(210)을 제외하고 상기 기판지지부(200)의 중심으로부터 일방향으로 미리 설정된 제1간격(C)으로 설정되며, 상기 제1간격(C)은 상기 제2간격(B)보다 크게 설정될 수 있다.
상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 18㎜보다 큰 것이 바람직하다.
상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 78㎜보다 크고 250㎜보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 상기 처리공간(S)의 하측에 설치되어 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)를 포함하며, 상기 기판지지부(200)는, 상기와 같은 구성을 가지는 기판지지부(200)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
본 발명에 따른 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치는, 기판 가장자리영역에서의 전열가스 공급압력을 상대적으로 낮추어 기판 가장자리에서의 전열가스의 누설을 최소화하여 전열가스의 사용량을 절감할 수 있는 이점이 있다.
상기 기판지지부, 특히 정전척은, 저면에 형성된 전열가스공급유로의 횡단면적 변화 및/또는 전열가스공급공의 종단면 형상, 전열가스공급공의 위치를 변화시켜 가장자리영역에서 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급함으로써, 기판 가장자리영역에서의 전열가스 공급압력을 상대적으로 낮추어 기판 가장자리에서의 전열가스의 누설을 최소화하여 전열가스의 사용량을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치는 기판 가장자리영역에서의 전열가스 공급압력을 상대적으로 낮추어 기판 가장자리에서의 전열가스 누설을 최소화하여 기판 냉각효율을 향상시킬 수 있고, 공정챔버 내부의 진공도 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기판처리를 위해 공정챔버 내부의 처리공간으로 공급되는 처리가스의 조성비 또는 농도 변화를 방지하여 기판처리 품질 및 균일도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 각각 도 1에 도시된 기판지지부의 정전척 저면을 보여주는 저면도로서, 도 2a는, 평면형상이 원형이 경우를, 도 2b는, 평면형상이 직사각형인 경우를 보여주는 저면도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 기판지지부에 형성된 전열가스공급공의 일예를 보여주는 종단면도이다.
도 4는, 전열가스공급구조의 실시예로서, 전열가스공급유로를 변화시키는 예를 보여주기 위해 도 1에 도시된 기판지지부의 일부를 도시주는 단면도이다.
도 5는, 전열가스공급구조의 다른 예로서, 전열가스공급공의 상측부분을 변화시키는 예를 보여주는 개념도이다.
도 6은, 전열가스공급구조의 또 다른 예로서, 전열가스공급공의 노즐부분의 상하 길이를 변화시키는 예를 보여주는 개념도이다.
도 7은, 전열가스공급구조의 또 다른 예로서, 전열가스공급공의 노즐부분의 내경을 변화시키는 예를 보여주는 개념도이다.
도 8은, 전열가스공급구조의 또 다른 예로서, 가장 외측에 위치된 전열가스공급공의 위치를 변화시키는 예를 보여주는 개념도이다.
도 9는, 도 8에 도시된 최외측 전열가스공급공의 위치에 따른 가스입구측 압력변화 및 해당 전열가스공급공 부근에서 기판에 가해지는 압력변화를 보여주는 그래프이다.
도 10은, 도 8의 실시예에 따른 기판의 온도분포를 보여주는 시뮬레이션 도이고, 도 11은, 도 8의 실시예에 따른 전열가스의 유량을 보여주는 시뮬레이션 도 및 표이다.
이하 본 발명에 따른 기판지지부 및 그를 가지는 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 식각, 증착 등의 기판처리를 위한 처리공간(S)이 형성된 공정챔버(100)와, 상기 처리공간(S)에 설치되어 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)를 포함하여 구성된다.
상기 공정챔버(100)는, 설계조건 및 디자인에 따라서 다양한 형상 및 구조를 가지도록 제작될 수 있으며, 서로 탈착가능하게 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 챔버본체(120) 및 상부리드(110)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 공정챔버(100)의 측면에는 게이트밸브(미도시)에 의하여 개폐되며 기판의 입출을 위한 게이트(150)가 형성된다.
그리고 상기 공정챔버(100)는, 처리공간(S)에서 기판처리를 수행할 수 있는 압력조건(진공압)을 유지하기 위하여 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기구(미도시), 처리공간(S)으로 공정가스 등을 주입하기 위하여 가스공급장치와 연결되는 가스공급관(180), 플라즈마 형성을 위한 전원인가부 등 다양한 설치물들이 설치될 수 있다.
상기 전원인가부는 플라즈마 형성을 위하여 공정챔버(100)에 설치되며, 전원인가방식에 따라서 다양하게 구성될 수 있다.
일례로, 처리공간(S)으로 가스를 분사하는 가스분사부(230)에 하나 이상의 RF전원을 인가하여 상부전극으로 구성하고, 기판지지부(200)에 접지 또는 RF 전원을 인가하여 하부전극으로 구성할 수 있다. 이때 상기 공정챔버(100)는 접지됨이 일반적이다.
상기 기판지지부(200)는, 웨이퍼, LCD 패널용 유리기판과 같은 기판(1)을 지지하기 위한 구성으로서, 기판(1)의 평면형상에 따라서 원형, 장방형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 기판지지부(200)는, 기판처리시 흡착고정을 위하여 정전력에 의하여 기판(1)을 흡착고정하는 정전척(201)을 포함할 수 있다.
상기 정전척(201)은, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 금속 재질의 모재와, 상기 모재 상에 형성되는 제1절연층과, 상기 제1절연층 상에 형성되어 DC전원과 연결되는 전극층과, 상기 전극층 상에 형성되는 제2절연층을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 모재는, 공정에 따라서 하나 이상의 RF전원이 인가되거나, 접지되는 등 하부 전극이 될 수 있다.
한편, 상기 정전척(201)은, 기판(1)의 지지를 위하여 상면에 다수의 돌기(201a)들이 형성될 수 있다.
또한, 상기 정전척(201)은, 기판(1)의 가장자리를 지지하여 상기 정전척(201)의 상면 및 기판(1)의 저면 사이에서의 전열가스가 외부로 누설되는 것을 방지하는 댐(201b)이 형성될 수 있다.
상기 댐(201b)은, 기판(1)의 가장자리를 지지하여 상기 정전척(201)의 상면 및 기판(1)의 저면 사이에서의 전열가스가 외부로 누설되는 것을 방지하도록 기판(1)의 가장자리를 따라서 형성되는 돌출부로서 앞서 설명한 절연층으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 모재의 저면에는 정전척(201)의 가열 및/또는 냉각을 위한 온도제어플레이트(206)가 설치될 수 있다.
상기 온도제어플레이트(206)는, 정전척(201)의 저면에 설치되어 온도제어유체가 흐르는 유로가 형성되어 구성되는 등 온도제어방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 기판지지부(200)는, 공정챔버(100)에 대하여 상하이동이 가능하도록 설치되거나, 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 플렌지(170)에 지지되어 고정 설치될 수 있다.
이때 상기 기판지지부(200)는, 정전척(201)의 안정적 설치를 위하여 온도제어플레이트(206)가 절연플레이트(205)에 절연된 상태로 베이스플레이트(204)에 지지되어 설치될 수 있다.
여기서 상기 베이스플레이트(204)는, 공정챔버(100)의 저면에서 플렌지(170)에 의하여 지지되어 정전척(201)을 지지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 기판지지부(200)는, 기판처리될 기판(1)의 도입 또는 기판처리 후 기판(1)의 외부반출을 위하여 기판지지부(200)의 상면으로부터 상측으로 들어올리는 다수의 리프트핀(미도시)들이 설치될 수 있다.
상기 리프트핀은, 기판지지부(200)에 설치되어 기판처리될 기판(1)의 도입 또는 기판처리 후 기판(1)의 외부반출을 위하여 기판지지부(200)의 상면으로부터 상측으로 들어올리는 구성으로서, 상하이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 기판지지부(200)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판지지부(200)의 상면과 상기 기판지지부(200)에 안착되는 기판(1)의 저면 사이로 전열가스를 공급하기 위한 다수개의 전열가스공급공(210)들과; 상기 전열가스공급공(210)들로 전열가스를 전달하도록 상기 전열가스공급공(210)들과 연결하는 전열가스공급유로(220)가 형성될 수 있다.
상기 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 상면과 상기 기판지지부(200)에 안착되는 기판(1)의 저면 사이로 전열가스를 공급하기 위하여 상기 기판지대(200), 예를 들면 정전척(201)에 상하방향으로 형성된 홀들로 구성되며, 길이방향의 단면구조는 가스의 공급구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 전열가스공급공(210)은, 기계가공 등을 통하여 형성됨을 고려하여, 정전척(201)을 상하방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 전열가스공급공(210)은, 원통 형상을 이루기보다는, 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 직경(D213)을 가지는 소구경부(212)과, 상기 소구경부(212)의 상측에 연결되어 상기 정전척(201)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)와, 상기 소구경부(212)의 하측에 연결되어 상기 정전척(201)의 저면까지 연장되는 공급공하측부(213)의 조합에 의하여 구성될 수 있다.
상기 소구경부(212)는, 상기 전열가스공급공(210) 중 미리 설정된 최소 직경(D212)을 가지는 부분으로서, 전열가스공급구조에 따라서 다양한 크기로 직경(D212) 및 상하길이(L2)가 설정될 수 있다.
상기 공급공상측부(211)는, 상기 소구경부(212)의 상측에 연결되어 상기 정전척(201)의 상면까지 연장되는 부분으로서, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)보다 큰 상단직경(D211a)을 가지는 원통형상, 상기 소구경부(212)의 상단과 연결된 상태로 내경이 증가하는 콘형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 공급공상측부(211)는, 내경의 증가시 콘형상과 같이 연속적으로 증가하거나, 불연속적으로 증가하는 등 다양한 구조가 가능하다.
한편, 상기 공급공상측부(211)는, 전열가스공급구조에 따라서 다양한 크기로 상단직경(D211a) 및 상하길이(L1)가 설정될 수 있다.
상기 공급공하측부(213)는, 상기 소구경부(212)의 하측에 연결되어 상기 정전척(201)의 저면까지 연장되는 부분으로서, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)보다 큰 하단 직경(D213b)을 가지는 원통형상, 상기 소구경부(212)의 하단과 연결된 상태로 내경이 증가하는 콘형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 공급공하측부(213)는, 내경의 증가시 콘형상과 같이 연속적으로 증가하거나, 불연속적으로 증가하는 등 다양한 구조가 가능하다.
참고로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공급공하측부(213)는, 상기 소구경부(212)의 하단에 연결되어 내경이 증가하는 콘 형상의 연결부(214)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 공급공하측부(213)는, 상기 연결부(214)의 하단과 연결되어 내경이 일정한 원통형상을 이루거나, 콘형상을 이루는 등 상기 연결부(214)와 함께 다양한 조합이 가능하다.
한편, 상기 공급공하측부(213)는, 전열가스공급구조에 따라서 다양한 크기로 하단 직경(D213b) 및 상하길이(L3)가 설정될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 상기 전열가스공급공(210)은, 상기 소구경부(212), 상기 공급공상측부(211) 및 상기 공급공하측부(213)를 모두 포함한 경우를 도시하였으나, 상기 소구경부(212), 상기 공급공상측부(211) 및 상기 공급공하측부(213) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
상기 전열가스공급유로(220)는, 상기 전열가스공급공(210)들로 전열가스를 전달하도록 상기 전열가스공급공(210)들과 연결하는 구성으로서, 상기 복수의 상기 전열가스공급공(210)들의 하단부에서 연결하여 각 전열가스공급공(210)들로 전열가스를 공급하도록 형성된다.
여기서 상기 전열가스공급유로(220)는, 기판지지부(200)의 중앙영역에서 외부에 설치된 전열가스공급장치(160)와 연결된다.
예로서, 상기 전열가스공급유로(220)는, 중앙영역에서 전열가스공급장치(160)와 연결되며 중앙영역에서 가장자리영역으로 연장되어 각 전열가스공급공(210)들과 연결될 수 있다.
이때 상기 전열가스공급유로(220)는, 중앙영역에서 가장자리영역으로 연장된 복수의 제1전열가스공급유로(221)를 포함할 수 있다.
상기 제1전열가스공급유로(221)는, 중앙영역에서 가장자리영역으로 연장되어 형성되는 유로이다.
한편, 상기 전열가스공급유로(220)는, 인접한 제1전열가스공급유로(221)들을 연결하는 하나 이상의 제2전열가스공급유로(222)들을 포함할 수 있다.
상기 제2전열가스공급유로(222)는, 인접한 제1전열가스공급유로(221)들을 연결하는 유로로서, 인접한 제1전열가스공급유로(221)들을 연결함으로써 각 전열가스공급공(210)으로의 전열가스의 공급을 원활하게 할 수 있다.
한편, 상기 제1전열가스공급유로(221) 및 상기 제2전열가스공급유로(222)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 평면형상이 원형인 경우 방사상의 제1전열가스공급유로(221) 및 동심원의 제2전열가스공급유로(222)로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1전열가스공급유로(221) 및 상기 제2전열가스공급유로(222)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 평면형상이 장방형인 경우 격자구조를 이루어 배치될 수 있다.
한편, 상기 기판(1)의 가장자리영역에서 전열가스의 누설이 있어 가장자리영역에서의 전열가스 압력이 상대적으로 낮아져 기판(1)의 가열 또는 냉각효율이 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명에 따른 기판지지부(200), 특히 정전척(201)은, 기판(1) 가장자리를 통한 전열가스의 누설을 방지하기 위하여, 상기 전열가스공급공(210)들 및 상기 전열가스공급유로(220)가 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 가장자리영역에서 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급하도록 형성되는 전열가스공급구조를 가지는데 특징이 있다.
그리고 상기 기판지지부(200)의 가장자리영역의 주입압력이 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급하기 위한 전열가스공급구조는 다양한 실시예가 가능하다.
- 전열가스공급유로의 횡단면적 변화
상기 전열가스공급구조의 제1실시예로서, 상기 전열가스공급유로(220)는, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 횡단면적이 감소하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 전열가스공급유로(220)가 가장자리영역에서 중앙영역보다 횡단면적이 감소됨으로써 유로저항을 증가시켜 상기 기판지지부(200)의 가장자리영역의 주입압력이 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급할 수 있다.
한편, 가장자리영역에서 중앙영역보다 상기 전열가스공급유로(220)의 횡단면적을 감소시키는 방법으로서, 상기 전열가스공급유로(220)의 내경을 연속하여 감소시키거나, 2단, 3단 등 단계적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 전열가스공급유로(220)의 횡단면 형상이 직사각형일 때 폭 및 높이 중 어느 하나를 감소시킬 수 있다.
예로서, 상기 전열가스공급유로(220)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 가장자리영역의 높이(H2)를 중앙영역의 높이(H1)보다 작게 형성할 수 있다.
상기와 같이 상기 전열가스공급유로(220)의 횡단면적의 크기를 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 상대적으로 감소시킴으로써 중앙영역에 대하여 상대적으로 낮은 주입압력으로 전열가스가 공급되도록 제어할 수 있다.
- 전열가스공급공의 종단면 형상 변화
1. 발산각 상하길이 변화
상기 전열가스공급구조의 다른 실시예로서, 상기 전열가스공급공(210)의 종단면 형상을 변화시킴으로써 구현할 수 있다.
첫 번째 예로서, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전열가스공급공(210)의 상측부분을 변화시키는 것이다.
구체적으로, 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며, 상기 공급공상측부(211)는, 상측으로 가면서 확장되도록 형성될 수 있으며, 이때 상기 공급공상측부(211)의 발산각(α)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 가장자리영역에서의 공급공상측부(211)의 발산각(αE)은, 중앙영역에서의 공급공상측부(211)의 발산각(αC)보다 작게 형성함으로써, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 전열가스공급공(210)의 상측부분을 변화시킴에 있어서, 발산각 변화의 다른 측면으로서, 상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소시켜 구현될 수 있다.
즉, 상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)보다 크게 형성, 즉 콘 형상 또는 원통 형상을 가질 때, 상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
한편, 상기 전열가스공급공(210)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 발산각의 변화와 함께 소구경부(212)의 상하길이(L2)의 변화를 통하여, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 상기 전열가스공급공(210)은, 가장자리영역의 소구경부(212)의 상하길이(L2)를 중앙영역의 소구경부(212)의 상하길이(L2)보다 작게 함으로써, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
2. 소구경부 상하길이 변화
한편, 전열가스공급공(210)의 상측부분의 변화와 함께 또는 대신에, 소구경부(212)의 상하길이(L2)의 변화를 통하여, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
즉, 상기 전열가스공급공(210)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 소구경부(212)의 상하길이(L2)의 변화를 통하여, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
구체적 예로서, 상기 소구경부(212)의 상하방향 거리(L2)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
즉, 상기 소구경부(212)의 상하방향 거리(L2)는, 가장자리영역에서의 상하길이(He)는, 중앙영역에서의 상하길이(Hc)보다 작게 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
3. 소구경부 직경 변화
한편, 전열가스공급공(210)의 상측부분의 변화 및 소구경부(212)의 상하길이(L2)의 변화와 함께 또는 대신에, 소구경부(212)의 직경(D212)를 변화시켜 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
즉, 상기 전열가스공급공(210)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 소구경부(212)의 직경(D212)의 변화를 통하여, 전열가스의 압력이 중앙영역에 비하여 가장자리영역에서 작게 형성하여 기판(1)의 가장자리 부분에서의 전열가스의 누설을 최소화할 수 있다.
구체적 예로서, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소할 수 있다.
- 전열가스공급공의 위치 변화
한편, 상기 기판지지부(200)의 가장자리영역의 주입압력이 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급하기 위한 전열가스공급구조는, 앞서 설명한 실시예 이외에 가장 외측에 위치된 전열가스공급공(210)들을 더 내측으로 위치시키는 방법이 있다.
도 8은, 가장 외측에 위치된 전열가스공급공(210)-이하 최외측 전열가스공급공-의 위치를 변화시키는 예로서, 도 8(a) 내지 도 8(d)는, 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)를 아래 표 1과 같이 변화시킬 때 가장 외측에 위치된 전열가스공급공(210)의 입구 측에서의 유량 및 해당 전열가스공급공(210) 부근에서 기판(Glass)에 작용하는 평균압력의 변화를 보여는 표이고, 도 9는, 표 1의 변화를 도시한 그래프이다.
구분 입구 유량 [kg/s] Glass 작용 평균압력 [Pa]
A=18㎜ 7.20 × 10-9 397.389
A=48㎜ 2.65 × 10-9 393.08
A=78㎜ 1.62 × 10-9 388.749
A=108㎜ 1.17 × 10-9 384.379
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 최외측 전열가스공급공(210)의 위치가 기판지지부(200)의 가장자리로부터 멀어짐에 따라서 기판에 가해지는 압력이 크게 낮아지지 않으면서 전열가스의 공급량이 감소함을 확인할 수 있다.
다시 말하면, 상기 최외측 전열가스공급공(210)은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 상기 최외측 전열가스공급공(210)과 인접한 외측 전열가스공급공(210) 사이의 제2간격(B)보다 크게 설정될 수 있다.
이때 상기 전열가스공급공(210)들은, 최외측 전열가스공급공(210)을 제외하고 기판지지부(200)의 중심으로부터 일방향으로 미리 설정된 제1간격(C)으로 설정될 수 있으며, 상기 제1간격(C)은 상기 제2간격(B)보다 크게 설정될 수 있다.
구체적으로 상기 제2간격(B)은 상기 제1간격(C) 대비 20% 내지 120% 범위를 가질 수 있다.
상기와 같이, 상기 최외측 전열가스공급공(210)의 위치를 기판지지부(200)의 가장자리로부터 더 내측으로 위치시킴으로써, 전열가스의 공급량을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 최외측 전열가스공급공(210)의 위치의 절대적 조건으로서, 기판지지부(210)의 가장자리로부터의 거리(A)가 18㎜일 때(Case 1) 및 250㎜일 때(Case 2)의 온도 차이가 0.1℃ 이하로 기판(10)에 대한 냉각효과는 거의 같음을 확인할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, Case 1에 비하여 Case 2, 즉 최외측 전열가스공급공(210)의 위치가 기판가장자리로부터 멀수록 전열가스의 소비량이 현저히 감소함을 확인할 수 있다.
이에 최외측 전열가스공급공(210)의 위치, 즉 기판지지부(210)의 가장자리로부터의 거리(A)가 18㎜보다 큰 것이 바람직하며, 48㎜보다 큰 것이 더 바람직하며, 78㎜보다 큰 것이 더욱 바람직하며, 108㎜보다 큰 것이 더욱 더 바람직하다.
다만, 최외측 전열가스공급공(210)의 위치, 즉 기판지지부(210)의 가장자리로부터의 거리(A)가 300㎜보다 작은 것이 바람직하다. 이는 기판지지부(210)의 가장자리로부터의 거리(A)가 300㎜보다 크게 되면 전열가스의 소비량은 절감할 수 있으나 기판(10)에 대한 냉각효과가 떨어져 기판처리의 효율을 저하시킬 수 있기 때문이다.
한편, 상기와 같은 전열가스공급공의 설치 조건은, 상대적으로 대면적인 기판, 즉 기판처리대상인 기판(10)의 평면 형상이 원형상인 경우 직경이, 평면 형상이 직사각형인 경우 한 변의 길이가 700㎜ 이상인 기판에 대한 기판처리장치에 적용됨이 바람직하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1 : 기판 100 : 공정챔버
200 : 기판지지부
210 : 전열가스공급공 220 : 전열가스공급유로

Claims (18)

  1. 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)에 설치되어 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)로서,
    상기 기판지지부(200)의 상면과 상기 기판지지부(200)에 안착되는 기판(1)의 저면 사이로 전열가스를 공급하기 위한 다수개의 전열가스공급공(210)들과;
    상기 전열가스공급공(210)들로 전열가스를 전달하도록 상기 전열가스공급공(210)들과 연결하는 전열가스공급유로(220)가 형성되며,
    상기 전열가스공급공(210)들 및 상기 전열가스공급유로(220)가 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 가장자리영역에서 중앙영역보다 작은 주입압력으로 전열가스를 공급하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열가스공급유로(220)는,
    상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 횡단면적이 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열가스공급공(210)은, 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며,
    상기 공급공상측부(211)는, 상측으로 가면서 확장되도록 형성되며,
    상기 공급공상측부(211)의 발산각은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열가스공급공(210)은, 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며,
    상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열가스공급공(210)은,
    상기 전열가스공급유로(220)와 연결되는 공급공하측부(213)과;
    상기 공급공하측부(213)의 상단 직경(D213a)보다 작은 직경(D213)을 가지는 소구경부(212)를 포함하며,
    상기 소구경부(212)의 상하방향 거리(L2)는, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열가스공급유로(220)와 연결되는 공급공하측부(213)과;
    상기 공급공하측부(213)의 상단 직경(D213a)보다 작은 직경(D213)을 가지는 소구경부(212)를 포함하며,
    상기 소구경부(212)의 직경(D212)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전열가스공급공(210)은,
    상기 소구경부(212)의 상단으로부터 상기 기판지지부(200)의 상면까지 연장되는 공급공상측부(211)를 포함하며,
    상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 소구경부(212)의 직경(D212)보다 큰 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 공급공상측부(211)의 상단 직경(D211a)은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 공급공상측부(211)는, 상측으로 가면서 확장되도록 형성되며,
    상기 공급공상측부(211)의 발산각은, 상기 기판지지부(200)의 평면을 기준으로 중앙영역로부터 가장자리영역으로 가면서 연속적 또는 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 상기 최외측 전열가스공급공(210)과 인접한 외측 전열가스공급공(210) 사이의 제2간격(B)보다 크게 설정된 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전열가스공급공(210)들은, 상기 최외측 전열가스공급공(210)을 제외하고 상기 기판지지부(200)의 중심으로부터 일방향으로 미리 설정된 제1간격(C)으로 설정되며, 상기 제1간격(C)은 상기 제2간격(B)보다 크게 설정된 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 18㎜보다 큰 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  13. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 78㎜보다 크고 250㎜보다 작은 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  14. 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와;
    상기 처리공간(S)의 하측에 설치되어 기판(1)이 안착되는 기판지지부(200)를 포함하며,
    상기 기판지지부(200)는, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 따른 기판지지부(200)인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 상기 최외측 전열가스공급공(210)과 인접한 외측 전열가스공급공(210) 사이의 제2간격(B)보다 크게 설정된 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 전열가스공급공(210)들은, 상기 최외측 전열가스공급공(210)을 제외하고 상기 기판지지부(200)의 중심으로부터 일방향으로 미리 설정된 제1간격(C)으로 설정되며, 상기 제1간격(C)은 상기 제2간격(B)보다 크게 설정된 것을 특징으로 하는 기판지지부.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 18㎜보다 큰 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 전열가스공급공(210)들 중 상기 기판지지부(200)의 가장자리와 가장 가까운 최외측 전열가스공급공(210)들은, 상기 기판지지부(200)의 가장자리로부터의 거리(A)가 78㎜보다 크고 250㎜보다 작은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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