KR20240016702A - 가변 커패시턴스 장치, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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KR20240016702A
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Abstract

본 발명의 기판 처리 장치는, 척 부재; 상기 척 부재 상에 배치된 세라믹 퍽; 상기 세라믹 퍽을 둘러싸도록 배치된 포커스 링; 상기 포커스 링 아래에 상기 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층; 및 상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부를 포함한다.

Description

가변 커패시턴스 장치, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {Variable capacitance apparatus, substrate processing apparatus including the same, and substrate processing method}
본 발명은 가변 커패시턴스 장치, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 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 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
한편, 식각 공정을 위한 챔버 내부의 플라즈마 밀도는 웨이퍼의 크기만큼 밀도가 고르게 분포되어야, 반도체 제조를 위한 설계에 맞는 장비 성능을 이룰 수 있다. 그런데 웨이퍼의 엣지 쪽에는 포커스 링이 배치되고, 웨이퍼와 포커스 링은 높이와 재질이 달라 플라즈마 밀도의 불균형이 발생될 수 있다. 플라즈마 밀도가 균일하도록 포커스 링을 챔버 내부에 제공하더라도, 식각 공정 과정에서 포커스 링이 함께 식각되는 바와 같이 포커스 링의 높이와 형상이 변형될 수 있다. 이때 포커스 링의 높이 및 형상 등에 따라 플라즈마 헤스 영역이 결정되어 공정 결과에 영향을 미칠 수 있다. 이와 같이 식각 공정의 진행에 따라 기판만 아니라 기판 처리 장치의 포커스 링이 식각되어 장비의 성능이 변화될 수 있어, 공정 결과에 영향을 미칠 수 있으므로, 개선이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 포커스 링이 식각되어 높이와 형상이 변화되더라도 공정 결과에 영향을 미치는 플라즈마 밀도의 불균형을 개선할 수 있는 가변 커패시턴스 장치, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 척 부재; 상기 척 부재 상에 배치된 세라믹 퍽; 상기 세라믹 퍽을 둘러싸도록 배치된 포커스 링; 상기 포커스 링 아래에 상기 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층; 및 상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부를 포함한다.
상기 척 부재가 마련되는 챔버에 마련되고, 상기 챔버 내부의 전기적 성질을 감지하는 센서부를 더 포함하되, 상기 센서부는 상기 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 상기 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하여, 상기 제1 주변과 상기 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면 상기 제1 주변의 전기적 성질에 상기 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 상기 2개의 전극부 간격이 조절될 수 있다.
상기 센서부에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함하고, 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 낮추도록 상기 2개의 전극부 간격이 넓어지고, 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 높이도록 상기 2개의 전극부 간격이 좁아질 수 있다.
상기 센서부는, 상기 챔버 내부의 임피던스를 감지하는 임피던스 센서를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 2개의 전극부의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함하되, 상기 간격 조절부는, 상기 전극부를 지지하며 상단의 위치가 변동되는 지지 부재; 및 상기 지지 부재의 상단 위치가 변동되도록 상기 지지 부재의 높이를 조절하거나 상기 지지 부재의 부피를 조절하는 구동 부재를 포함하여, 상기 간격 조절부는 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 근접해지도록, 상기 지지 부재의 높이를 조절할 수 있다.
상기 2개의 전극부는, 상기 절연 층의 내부에서 상단에 위치되는 제1 전극 부재; 및 상기 제1 전극 부재의 하부에서 상하 이동 가능하게 마련되는 제2 전극 부재를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 제2 전극 부재를 지지하여, 길이 변화를 이루거나 부피 변화로 상기 제1 전극 부재에 대한 상기 제2 전극 부재의 간격을 조절할 수 있다.
상기 지지 부재는, 상하 방향으로 길이를 가지며 다수의 기어이가 마련되는 랙기어를 포함하고, 상기 구동 부재는, 상기 랙기어와 맞물리는 피니언 기어, 및 상기 피니언 기어에 회전력을 전달하는 모터를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 돌출 길이가 조절되는 피스톤을 포함하고, 상기 구동 부재는, 상기 피스톤의 돌출 길이를 조절하도록 유체가 유출입되는 실린더를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 공간이 형성되며 하단이 개방되는 상단 바디, 및 상기 상단 바디의 둘레면을 두르며 상단이 개방되어 상기 상단 바디의 공간과 연통되는 하단 바디를 포함하여, 유체의 양에 따라 부피가 가감되어 상단 높이가 변동되고, 상기 구동 부재는, 상기 지지 부재의 부피를 가감시키도록 상기 지지 부재 내부로 유체를 공급하거나 유체를 흡인하는 유체 조절 부재를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 상기 2개의 전극부에 대비하여 전기전도성이 낮거나 비 전기전도성 재질을 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 폴리에틸렌 재질, 및 테프론 재질 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어지거나 코팅될 수 있다.
상기 절연 층은, 유전체로 이루어지고, 상기 2개의 전극부에 폴리머가 증착되지 않도록 상기 2개의 전극부가 마련되는 공간이 폐쇄되거나 상부 및 둘레면이 비노출될 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 가변 커패시턴스 장치의 일 면은, 기판을 처리하는 챔버 내부의 포커스 링 아래에 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층; 및 상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부를 포함할 수 있다.
상기 챔버에 마련되고, 상기 챔버 내부의 전기적 성질을 감지하는 센서부를 더 포함하되, 상기 센서부는 상기 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 상기 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하여, 상기 제1 주변과 상기 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면 상기 제1 주변의 전기적 성질에 상기 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 상기 2개의 전극부 간격이 조절될 수 있다.
상기 센서부에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함하고, 상기 센서부는, 상기 챔버 내부의 임피던스를 감지하는 임피던스 센서를 포함하며, 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 낮추도록 상기 2개의 전극부 간격이 넓어지고, 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 높이도록 상기 2개의 전극부 간격이 좁아질 수 있다.
본 발명은 상기 2개의 전극부의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함하되, 상기 간격 조절부는, 상기 전극부를 지지하며 상단의 위치가 변동되는 지지 부재; 및 상기 지지 부재의 상단 위치가 변동되도록 상기 지지 부재의 높이를 조절하거나 상기 지지 부재의 부피를 조절하는 구동 부재를 포함하여, 상기 간격 조절부는 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 근접해지도록, 상기 지지 부재의 높이를 조절할 수 있다.
상기 2개의 전극부는, 상기 절연 층의 내부에서 상단에 위치되는 제1 전극 부재; 및 상기 제1 전극 부재의 하부에서 상하 이동 가능하게 마련되는 제2 전극 부재를 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 제2 전극 부재를 지지하여, 길이 변화를 이루거나 부피 변화로 상기 제1 전극 부재에 대한 상기 제2 전극 부재의 간격을 조절할 수 있다.
상기 지지 부재는, 상기 상하 방향으로 길이를 가지며 다수의 기어이가 마련되는 랙기어를 포함하고, 상기 구동 부재는, 상기 랙기어와 맞물리는 피니언 기어, 및 상기 피니언 기어에 회전력을 전달하는 모터를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 돌출 길이가 조절되는 피스톤을 포함하고, 상기 구동 부재는, 상기 피스톤의 돌출 길이를 조절하도록 유체가 유출입되는 실린더를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 공간이 형성되며 하단이 개방되는 상단 바디, 및 상기 상단 바디의 둘레면을 두르며 상단이 개방되어 상기 상단 바디의 공간과 연통되는 하단 바디를 포함하여, 유체의 양에 따라 부피가 가감되어 상단 높이가 변동되고, 상기 구동 부재는, 상기 지지 부재의 부피를 가감시키도록 상기 지지 부재 내부로 유체를 공급하거나 유체를 흡인하는 유체 조절 부재를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 상기 2개의 전극부에 대비하여 전기전도성이 낮거나 비 전기전도성 재질을 포함하여, 폴리에틸렌 재질, 및 테프론 재질 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어지거나 코팅될 수 있다.
상기 절연 층은, 유전체로 이루어지고, 상기 2개의 전극부에 폴리머가 증착되지 않도록 상기 2개의 전극부가 마련되는 공간이 폐쇄되거나 상부 및 둘레면이 비노출될 수 있다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 방법의 일 면은, 척 부재, 상기 척 부재 상에 배치된 세라믹 퍽, 상기 세라믹 퍽을 둘러싸도록 배치된 포커스 링, 상기 포커스 링 아래에 상기 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층, 상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부, 및 상기 척 부재가 마련되는 챔버에 마련되고 상기 챔버 내부의 전기적 성질을 감지하는 센서부를 더 포함하는, 기판 처리 장치를 제공하는 단계; 상기 센서부가 상기 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 상기 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하는 단계; 및 상기 제1 주변과 상기 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면 상기 제1 주변의 전기적 성질에 상기 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 상기 2개의 전극부 간격을 조절하는 단계를 포함한다.
상기 전기적 성질을 감지하는 단계는, 상기 센서부에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함하고, 상기 2개의 전극부 간격을 조절하는 단계는, 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 낮추도록 상기 2개의 전극부 간격을 넓히고, 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 높이도록 상기 2개의 전극부 간격을 좁힐 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 가변 커패시턴스 장치, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은, 포커스 링이 식각되어 높이와 형상이 변화되더라도 커패시턴스를 가변시켜 챔버 내의 플라즈마 밀도 불균형을 개선할 수 있어, 포커스 링의 교체 주기를 줄일 수 있고 반도체 수율이 향상될 수 있다.
또한, 기판의 엣지 영역이 포함되는 기판 전체 영역에서 플라즈마 밀도가 균일해지도록, 챔버 내부에서 2개의 전극부 간격을 조절하여 커패시턴스를 가변시키므로, 임피던스 제어를 챔버 외부에서 운영하는 것에 대비하여, 파워 라인(전송선)이 축소될 수 있어, 파워 라인에 의한 손실률과 안정성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 가변 커패시턴스 장치가 마련되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 2개의 전극부 간격이 변화된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 2개의 전극부 간격이 변화된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
그리고 이하에서 설명되는 제1 주변은 세라믹 퍽의 주변일 수 있고(예시적으로 기판의 중심부가 위치되는 영역일 수 있음, 제2 주변은 기판의 엣지(Edge)에 인접한 포커스 링의 주변일 수 있음은 언급하여 둔다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 가변 커패시턴스 장치가 마련되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 2개의 전극부 간격이 변화된 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 챔버(110), 기판 지지 유닛(120), 포커스 링(130)(focusring), 절연 층(140), 2개의 전극부(150), 간격 조절부(160), 플라즈마 생성 유닛(170), 가스 공급 유닛(180) 및 센서부(190)를 포함할 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 진공 환경에서 식각 공정(예, 건식 식각 공정(dry etching process))을 이용하여 기판(웨이퍼일 수 있음)을 처리할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 예를 들어, 플라즈마 공정(plasma process)을 이용하여 기판을 처리할 수 있다.
챔버(110)는 플라즈마 공정이 수행되는 공간을 제공할 수 있다. 챔버(110)는 하부에 배기 홀(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 배기 홀은 펌프(도시하지 않음)에 장착된 배기 라인(도시하지 않음)과 연결될 수 있다. 배기 홀은 플라즈마 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 챔버(110)의 내부에 잔여하는 가스를 챔버(110)의 외부로 배출할 수 있다. 이때 챔버(110)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다.
챔버(110)는 측벽에 개구부(도시하지 않음)가 형성될 수 있다. 개구부는 챔버(110)의 내부로 기판이 출입하는 통로일 수 있다. 개구부에는 챔버(110)의 공간을 개폐하기 위한 도어 어셈블리(도시하지 않음)가 마련될 수 있다.
기판 지지 유닛(120)은 챔버(110)의 내부 하측 영역에 설치될 수 있다. 기판 지지 유닛(120)은 정전 척(ESC; Electro-Static Chuck)으로 구현될 수 있어 정전기력을 이용하여 기판을 지지할 수 있다.
예시적으로 기판 지지 유닛(120)은 척 부재(121), 및 세라믹 퍽(122)(ceramic puck)을 포함할 수 있다.
척 부재(121)는 세라믹 퍽(122)을 지지할 수 있다. 척 부재(121)는 예를 들어, 알루미늄 재질로 제조될 수 있다. 척 부재(121)의 내부에는 냉각 부재(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 냉각 부재는 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 냉각 부재는 후술되는 가열 부재와 함께 챔버(110)의 내부에서 식각 공정이 진행되는 과정에서 기판이 공정 온도를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
세라믹 퍽(122)은 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판을 지지할 수 있다. 세라믹 퍽(122)은 세라믹 성분을 소재로 제조될 수 있으며, 정전기력 발생을 위해 내부에 전극층(122M)이 형성될 수 있다. 그리고 세라믹 퍽(122)에는 다수의 홀(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있고, 홀을 통해 헬륨가스가 이동될 수 있다.
더불어 세라믹 퍽(122)에는 가열 부재(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 가열 부재는 열선으로 제공될 수 있으며, 척 부재(121) 내의 냉각 부재와 함께 기판이 공정 온도를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
척 부재(121)와 세라믹 퍽(122) 사이에는 본딩층(부호 도시하지 않음)(bonding layer)이 형성될 수 있어, 세라믹 퍽(122)은 척 부재(121) 상에 고정될 수 있다.
포커스 링(130)은 링 형상으로 제공될 수 있으며, 세라믹 퍽(122)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 포커스 링(130)은 기판의 테두리를 지지할 수 있고, 플라즈마를 기판으로 집중시킬 수 있다.
절연 층(140)과 챔버(110)의 내측벽 사이에 배플(부호 도시하지 않음)이 설치될 수 있다. 배플은, 플라즈마의 공정 부산물, 미반응 가스 등을 배기하는 역할을 할 수 있다.
절연 층(140)은 링 형의 유전체(dielectric substance)로 제공될 수 있고, 포커스 링(130의 아래에 척 부재(121)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 본 실시예의 절연 층(140)은 내부에 공간이 형성될 수 있다(도 2 참조).
절연 층(140) 내에는 2개의 전극부(150)가 마련될 수 있다. 예를 들어 절연 층(140) 내부에 마련되는 2개의 전극부(150)에 챔버(110) 내부에서 발생되는 폴리머가 증착되지 않도록, 절연 층(140)의 공간은 폐쇄 구조를 가질 수 있다.
또는 절연 층(140)은 하부가 개구되는 구조를 가질 수 있다. 다시 말해서 절연 층(140)은 상부 및 둘레면이 비노출되는 구조를 가질 수 있다. 더불어 절연 층(140)의 하부가 개구되면, 절연 층(140)의 하부를 개폐하는 커버(도시하지 않음)가 마련될 수도 있다. 즉 절연 층(140)은, 2개의 전극부(150)에 폴리머가 증착되지 않도록 마련되기 위한 다양한 변형예가 가능하다.
2개의 전극부(150)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 2개의 전극부(150)는 절연 층(140)의 내부의 형상과 동일하거나 유사하게 링 형상을 가질 수 있다. 더욱이 2개의 전극부(150)는 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격이 조절될 수 있다.
2개의 전극부(150)는 챔버(110)의 내부에서, 특히 기판 엣지를 지지하는 포커스 링(130) 하부의 절연 층(140) 내에서 간격이 조절되어 커패시턴스를 조절할 수 있으므로, 임피던스 제어를 챔버(110) 외부에서 운영하는 것에 대비하여, 파워 라인(전송선)이 축소될 수 있어, 파워 라인에 의한 손실률과 안정성이 개선될 수 있다.
예를 들어 2개의 전극부(150)는 제1 전극 부재(151) 및 제2 전극 부재(152)를 포함할 수 있다. 제1 전극 부재(151)는 절연 층(140)의 내부에서 상단에 위치될 수 있다. 제2 전극 부재(152)는 제1 전극 부재(151)의 하부에서 상하 이동되도록 제공될 수 있다. 다시 말해서 제1 전극 부재(151)와 제2 전극 부재(152)는 간격이 조절되어 가변 커패시턴스를 형성할 수 있는데, 예시적으로 제2 전극 부재(152)의 상하 이동을 통해 가변 커패시턴스를 형성할 수 있다.
그리고 가변 커패시컨스를 위한 제2 전극 부재(152)의 상하 이동은, 간격 조절부(160)에 의해 수행될 수 있다.
간격 조절부(160)는 2개의 전극부(150)의 간격을 조절하는 구성이다. 간격 조절부(160)는 센서부(190)에서 센싱된 결과값이 기설정 범위를 초과하면, 다시 말해서 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면, 제1 주변의 전기적 성질에 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 2개의 전극부(150) 간격을 조절할 수 있다. 여기서 기설정 범위는 플라즈마 밀도의 불균형에 의해 기판으로 플라즈마가 집중되지 못하고 벗어나는 범위를 의미할 수 있다.
이는 기판의 엣지가 기판의 중심부에 대비하여 플라즈마 밀도가 상이하지 않도록, 기판의 엣지에 인접한 포커스 링(130)의 주변인 제2 주변의 전기적 성질이 기판의 중심부에 인접한 세라믹 퍽(122)의 주변인 제1 주변의 전기적 성질에 근접하도록 간격 조절부(160)가 2개의 전극부(150) 간격을 조절하는 것이다.
예를 들어 센서부(190)에서 감지되는 전기적 성질(전기적 성질에 영향을 주는 요인을 포함할 수도 있음)은 임피던스일 수 있고, 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면, 간격 조절부(160)는 제2 주변의 커패시턴스를 낮추도록 2개의 전극부(150) 간격을 넓힐 수 있다(2개의 전극부(150) 사이의 거리를 크게 할 수 있다).
이와 달리, 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면, 간격 조절부(160)는 제2 주변의 커패시턴스를 높이도록 2개의 전극부(150) 간격을 좁힐 수 있다(2개의 전극부(150) 사이의 거리를 작게 할 수 있다).
다시 말해서 식각 공정 과정에서 포커스 링(130)이 식각되어 형상 및 높이가 변화될 수 있는데, 이때 플라즈마 밀도에 영향을 미치는 포커스 링(130)은, 높이 뿐만 아니라 형상에 의한 영향도 미칠 수 있다. 이에 따라 본 실시예는 간격 조절부(160)를 이용하여 2개의 전극부(150)의 간격을 조절하여 커패시턴스를 가변시키되, 제1 주변에 대한 제2 주변의 전기적 성질의 차이에 따라 커패시턴스를 가변시킬 수 있다.
예시적으로 간격 조절부(160)는 지지 부재(161) 및 구동 부재(162)를 포함할 수 있다.
지지 부재(161)는, 2개의 전극부(150)에 대한 전기적 영향이 최소화될 수 있도록, 2개의 전극부(150)에 대비하여 전기전도성이 낮거나 비 전기전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 지지 부재(161)는, 폴리에틸렌 재질, 및 테프론 재질 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어지거나 코팅될 수 있다.
지지 부재(161)는 전극부(150)를 지지하며 상단의 위치가 변동될 수 있다. 다시 말해서 지지 부재(161)는 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 근접해지도록, 제2 전극 부재(152)의 높이가 조절되기 위한 높이 조절이 이루어질 수 있다.
지지 부재(161)는 길이 변화를 이루어 제1 전극 부재(151)에 대한 제2 전극 부재(152)의 간격을 조절할 수 있다. 즉 지지 부재(161)는 제2 전극 부재(152)의 하단을 지지하여, 제2 전극 부재(152)의 하단 높이가 지지 부재(161)의 상단 높이를 이룰 수 있다. 이에 따라 지지 부재(161)는 상하 높이 조절에 의해 제2 전극 부재(152)의 높이를 변화시킬 수 있고, 결국 제1 전극 부재(151)에 대한 제2 전극 부재(152)의 간격을 조절할 수 있다.
제1 실시예의 지지 부재(161)는, 높이 변화를 위해 상하 방향으로 길이를 가질 수 있다. 일례로 지지 부재(161)는 다수의 기어이가 마련되는 랙기어(161A)로 제공될 수 있다. 지지 부재(161)는 랙기어(161A)의 상하 이동을 가이드하면서 랙기어(161A)의 이탈을 방지할 수 있도록, 가이드바(161G)가 더 마련될 수도 있다. 가이드바(161G)는 랙기어(161A)에서 피니언 기어(162A)의 반대편에 위치되는 수직의 바 구조일 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하도록 한다. 더불어 지지 부재(161)는 부피 변화로 제1 전극 부재(151)에 대한 제2 전극 부재(152)의 간격을 조절할 수도 있으며, 이에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
구동 부재(162)는 지지 부재(161)의 상단 위치가 변동되도록 지지 부재(161)의 높이를 조절하거나 지지 부재(161)의 부피를 조절할 수 있다. 일례로 구동 부재(162)는 랙기어(161A)와 맞물리는 피니언 기어(162A), 및 피니언 기어(162A)에 회전력을 전달하는 모터(162M)를 포함할 수 있다. 구동 부재(162)는 이외에 다양한 변형예가 가능하며, 도 4 내지 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
그리고 본 실시예의 간격 조절부(160)에 의한 2개의 전극부(150)의 간격 조절은 아래와 같다.
도 2를 참조하면, 절연 층(140) 내의 2개의 전극부(150)는 <d>간격으로 이격된 상태일 수 있다. 그런데 식각 공정 과정에서 포커스 링(130)이 식각되어 형상 및 높이가 변화될 수 있다.
그리고 센서부(190)에서 감지되는 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높을 수 있다. 그러면 간격 조절부(160)는 제2 주변의 커패시턴스를 높이도록 2개의 전극부(150) 간격을 좁히는 동작을 수행할 수 있다.
즉 도 3을 참조하는 바와 같이, 2개의 전극부(150) 간격이 좁아지도록, 지지 부재(161)는 구동 부재(162)에 의해 높이가 올라갈 수 있다. 이에 의해 지지 부재(161)에 지지되는 제2 전극 부재(152)의 높이가 올라갈 수 있으므로, 제1 전극 부재(151)와 제2 전극 부재(152)는 도 2의 <d>간격에 대비하여 좁은 도 3에 개시되는 <d'>간격을 이룰 수 있다. 이때 <d'>간격은, 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높지 않고 동일하거나 유사 범위를 이루는 상태의 높이가 될 수 있다.
한편, 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면, 간격 조절부(160)는 제2 주변의 커패시턴스를 낮추도록 2개의 전극부(150) 간격을 넓힐 수 있음은 물론이며, 이는 지지 부재(161)가 구동 부재(162)에 의해 높이가 내려가는 동작을 통해 이루어질 수 있다.
센서부(190)는 챔버(110)에 마련될 수 있으며, 챔버(110) 내부의 전기적 성질을 감지할 수 있다. 센서부(190)는 세라믹 퍽(122)의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 포커스 링(130)의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지할 수 있다. 예시적으로 센서부(190)는 제1 주변의 전기적 성질을 감지하는 제1 센서(191) 및 제2 주변의 전기적 성질을 감지하는 제2 센서(192)를 포함할 수 있다.
예를 들어 센서부(190)에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함할 수 있다. 센서부(190)는 챔버(110) 내부의 임피던스를 감지하는 임피던스 센서로 제공될 수 있다. 임피던스 센서는 챔버(110) 내의 임피던스를 센싱할 수 있다.
다만 도 1을 참조하면 본 실시예에서 센서부(190)는 세라믹 퍽(122)과 포커스 링(130)에 전기적으로 연결되는 것을 예시하였다. 그러나 센서부(190)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 세라믹 퍽(122)과 포커스 링(130)의 상단부 주변을 감지하도록 마련될 수도 있다. 다시 말해서 센서부(190)는 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질을 감지하기 위한 다양한 배치 및 연결 관계가 가능하다.
플라즈마 생성 유닛(170)은 방전 공간에 잔류하는 가스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 방전 공간은 챔버(110)의 내부 공간에서 기판 지지 유닛(120)의 상부에 위치하는 공간을 의미할 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(170)은 예시적으로 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 챔버(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 생성 유닛(170)이 유도 결합형 플라즈마 소스를 이용하면, 안테나 유닛(도시하지 않음)(antenna unit)이 마련되어 안테나 유닛을 상부 전극으로 이용할 수 있다.
다른 예로 플라즈마 생성 유닛(170)은 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 챔버(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시킬 수도 있다. 플라즈마 생성 유닛(170)이 용량 결합형 플라즈마를 이용하면, 샤워 헤드 유닛(도시하지 않음)을 상부 전극으로 이용할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 상충되지 않는다면 다양한 변형예가 가능하다.
이와 같은 플라즈마 생성 유닛(170)은 상부 전원(171), 제1 전송 선로(172), 하부 전원(173) 및 제2 전송 선로(174)를 포함하여, 하부 전극을 이루는 기판 지지 유닛(120) 및 상부 전극을 이루는 안테나 유닛 또는 샤워 헤드 유닛으로 전력을 인가할 수 있다. 하부 전극과 상부 전극에 전력이 인가되면, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 역할을 할 수 있다.
가스 공급 유닛(180)은 예를 들어 샤워 헤드 유닛을 통해 챔버(110)의 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(180)은 가스 공급원(181) 및 가스 공급 라인(182)을 포함할 수 있다.
가스 공급원(181)은 기판을 처리하기 위한 에칭 가스(etching gas)를 공정 가스로 공급할 수 있다. 예시적으로 가스 공급원(181)은 에칭 가스로 불소(fluorine) 성분을 포함하는 가스(SF6, CF4 등의 가스)를 공급할 수 있다.
가스 공급 라인(182)은 가스 공급원(181)에 연결될 수 있다. 가스 공급 라인(182)은 가스 공급원(181)을 통해 공급되는 에칭 가스가 챔버(110)의 내부로 유입되도록 할 수 있다.
다만 실시예의 변형예에 따라 다수의 다른 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다. 예시적으로 C4F8, C2F4 등의 가스와 같은 증착 가스(deposition gas)를 공급하거나, 세라믹 퍽(122)에 잔류하는 이물질을 제거하기 위한 가스(예시적으로 질소일 수 있음)가 공급될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 실시예의 변형예를 설명하도록 하며, 동일한 기능을 하는 동일한 구성의 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 2개의 전극부 간격이 변화된 모습을 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 기판 처리 장치(100)는 챔버(110), 기판 지지 유닛(120), 포커스 링(130), 절연 층(140), 2개의 전극부(150), 간격 조절부(160), 플라즈마 생성 유닛(170), 가스 공급 유닛(180) 및 센서부(190)를 포함하는 것이 앞서 설명되는 실시예와 동일하거나 유사하다.
다만 제2 실시예의 간격 조절부(160)는 지지 부재(161) 및 구동 부재(162)를 포함할 수 있고, 예를 들어 유압 실린더 또는 공압 실린더 등으로 제공될 수 있다.
따라서 지지 부재(161)는 돌출 길이가 조절되는 피스톤(161B)으로 제공될 수 있다. 구동 부재(162)는, 피스톤(161B)의 돌출 길이를 조절하도록 유체(공기 또는 오일일 수 있음)가 유출입되는 실린더(162B)로 제공될 수 있다.
제2 실시예의 간격 조절부(160)는, 제1 실시예의 지지 부재(161)의 상단 높이가 랙기어(161A)에 의해 이루어지는 것과 달리, 피스톤(161B)에 의해 이루어져 피스톤(161B)의 돌출 길이에 의해 조절되는 것에 차이가 있다. 그리고 구동 부재(162)가 실린더(162B)로 이루어지는 것에 차이가 있는 바와 같이, 높이 변화를 이루는 작동 메카니즘은 동일하거나 유사할 수 있다.
다시 말해서 도 4를 참조하는 바와 같이, 절연 층(140) 내의 2개의 전극부(150)가 <d>간격으로 이격된 상태일 수 있다. 그런데 식각 공정 과정에서 포커스 링(130)이 식각되어 형상 및 높이가 변화될 수 있다.
포커스 링(130)의 식각으로 포커스 링(130)의 형상 및 높이가 변화되고, 예를 들어 센서부(190)에서 감지되는 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높을 수 있다.
그러면 도 5를 참조하는 바와 같이, 간격 조절부(160)의 피스톤(161B)은 제2 주변의 커패시턴스를 높이도록 제2 전극 부재(152의 높이를 올려 2개의 전극부(150) 간격을 좁힐 수 있다.
이하에서 본 실시예의 다른 변형예에 대하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이다. 그리고 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 절연 층 내부를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제3, 4 실시예의 기판 처리 장치(100)는 챔버(110), 기판 지지 유닛(120), 포커스 링(130), 절연 층(140), 2개의 전극부(150), 간격 조절부(160), 플라즈마 생성 유닛(170), 가스 공급 유닛(180) 및 센서부(190)를 포함하는 것이 앞서 설명되는 제1, 2 실시예와 동일하거나 유사하다.
한편 본 실시예의 간격 조절부(160)는 지지 부재(161) 및 구동 부재(162)를 포함하되, 지지 부재(161)는 제1 실시예 및 제2 실시예에서 언급되는 높이 변화와 달리 부피 변화를 이룰 수 있다.
그리고 제3 실시예(도 6 참조)와 제4 실시예(도 7 참조)는 구동 부재(162)의 위치만 상이하고 지지 부재(161) 및 작동 메카니즘이 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
예를 들어 지지 부재(161)는, 중공이 형성되는 박스 구조(161C)가 부피가 가감되는 구조를 가질 수 있도록, 상단 바디(161C1) 및 하단 바디(161C2)를 포함할 수 있다.
상단 바디(161C1)는 박스 구조(161C)의 상부를 형성하는 구성으로서, 공간이 형성되며 하단이 개방될 수 있다. 하단 바디(161C2)는 박스 구조(161C)의 하부를 형성하는 구성으로서, 상단 바디(161C1)의 둘레면을 두르며 상단이 개방되어 상단 바디(161C1)의 공간과 연통될 수 있다. 이에 따라 박스 구조(161C)는 유체의 양에 따라 부피가 가감되어 상단 높이가 변동될 수 있다.
그리고 상단 바디(161C1)에 대한 하단 바디(161C2)의 슬라이딩이 원활하게 이루어지거나 씰링이 이루어질 수 있도록, 상단 바디(161C1)와 하단 바디(161C2) 사이에는 볼 베어링(부호 도시하지 않음) 및 씰링 부재(도시하지 않음) 등이 마련될 수 있다.
더불어 챔버(110) 내의 온도가 60도, 100도와 같이 높은 온도를 이룰 수도 있으므로, 상단 바디(161C1)와 하단 바디(161C2)는 높은 온도에 의해 형상이 변형되지 않는 재질로 이루어질 수 있고, 예시적으로 테프론 재질로 이루어질 수 있다.
다만 이는 예시에 불과하므로, 다른 예로 열에 강한 실리콘 재질로 이루어지는 주름 구조를 가져 접히거나 펼쳐질 수도 있는 바와 같이, 본 실시예에 상충되지 않는다면 다양한 변형예가 가능하다.
구동 부재(162)는, 지지 부재(161)의 부피를 가감시키도록 지지 부재(161) 내부로 유체를 공급하거나 유체를 흡인하는 유체 조절 부재(162C)를 포함할 수 있다. 예시적으로 유체 조절 부재(162C)는 펌프 또는 불활성 가스 공급장치(예, 질소 공급 장치) 등으로 이루어질 수 있다.
그리고 본 실시예에서 구동 부재(162)는, 지지 부재(161)의 내부로 유체를 공급하고, 지지 부재(161)로부터 유체를 배출하는 것은 별도의 배관 및 밸브가 마련되어 이루어질 수도 있는 바와 같이, 다양한 변형예가 가능하다.
예시적으로 도 6을 참조하는 바와 같이 구동 부재(162)는 하단 바디(161C2)의 측면에 출구가 연결되어, 하단 바디(161C2)의 측면에서 유체를 공급하거나 배출시킬 수 있다.
또는 도 7을 참조하는 바와 같이, 구동 부재(162)는 하단 바디(161C2)의 하부에 마련되어 유체를 공급하거나 배출시킬 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
구동 부재(162)의 유체 조절 부재(162C)가 지지 부재(161)의 내부로 유체를 공급하면, 지지 부재(161)는 증가된 유체에 의해 부피가 증가되어 상단 높이가 높아질 수 있다. 이와 달리 지지 부재(161)의 내부로부터 유체가 배출되면, 지지 부재(161)는 감소된 유체에 의해 부피가 감소되어 상단 높이가 낮아질 수 있다.
이와 같이 지지 부재(161)는 유체의 공급이나 배출에 따라 높이 조절이 이루어져, 2개의 전극부(150) 간격을 조절할 수 있다.
그리고 본 실시예 들에서 언급되는 기판 처리 장치(100)는 가변 커패시턴스 장치를 포함할 수 있다. 그런데 가변 커패시턴스 장치는 기판 처리 장치(100)에서 설명되는 절연 층(140), 2개의 전극부(150), 간격 조절부(160), 및 센서부(190)를 포함할 수 있다. 이는 앞서 언급된 바가 있으므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용하는 기판 처리 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 앞서 언급되는 기판 처리 장치를 제공하는 단계(S110), 센서부가 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하는 단계(S120), 및 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면(S130), 제1 주변의 전기적 성질에 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 2개의 전극부 간격을 조절하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
우선, 기판 처리 장치(100)를 제공할 수 있다(S110).
기판 처리 장치(100)는 앞서 언급되는 바와 같이, 챔버(110), 기판 지지 유닛(120), 포커스 링(130), 절연 층(140), 2개의 전극부(150), 간격 조절부(160), 플라즈마 생성 유닛(170), 가스 공급 유닛(180) 및 센서부(190)를 포함할 수 있다.
다음으로 센서부(190)는 전기적 성질을 센싱할 수 있다. 예를 들어 센서부(190)가 세라믹 퍽(122)의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 포커스 링(130)의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지할 수 있다(S120).
여기서 센서부(190)에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함할 수 있다. 그리고 센서부(190)는 임피던스 센서로 이루어질 수 있음은 앞서 설명된 바와 같다.
그리고 센서부(190)에서 센싱된 결과값이 기설정 범위를 초과하는지 판별할 수 있다. 예를 들어 센서부(190)에서 전기적 성질을 감지하여, 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하는지 판별할 수 있다(S130).
예를 들어 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하는지 판별하여, 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 넘지 않으면 2개의 전극부(150) 간격이 유지되도록 하여, 간격 조절부(160)는 별도의 작동을 수행하지 않을 수 있다.
이와 달리 제1 주변과 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면, 제1 주변의 전기적 성질에 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 2개의 전극부(150) 간격을 조절할 수 있다(S140).
여기서 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 제2 주변의 커패시턴스를 낮추도록 2개의 전극부(150) 간격을 넓힐 수 있다.
이와 달리, 제2 주변의 전기적 성질이 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 제2 주변의 커패시턴스를 높이도록 2개의 전극부(150) 간격을 좁힐 수 있다.
2개의 전극부(150) 간격 조절은, 간격 조절부(160)에 의해 수행될 수 있으며, 이는 앞서 설명되는 설명과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
이와 같은 실시예에 따른 가변 커패시턴스 장치, 기판 처리 장치(100) 및 기판 처리 방법은, 포커스 링(130)이 식각되어 높이와 형상이 변화되더라도 커패시턴스를 가변시켜 챔버(110) 내의 플라즈마 밀도 불균형을 개선할 수 있어, 포커스 링(130)의 교체 주기를 줄일 수 있고 반도체 수율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 커패시턴스 장치, 기판 처리 장치(100) 및 기판 처리 방법은, 기판의 엣지 영역이 포함되는 기판 전체 영역에서 플라즈마 밀도가 균일해지도록, 챔버(110) 내부에서 2개의 전극부(160) 간격을 조절하여 커패시턴스를 가변시키므로, 임피던스 제어를 챔버(110) 외부에서 운영하는 것에 대비하여, 파워 라인이 축소될 수 있어, 파워 라인에 의한 손실률과 안정성이 개선될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 처리 장치 110: 챔버
120: 기판 지지 유닛 130: 포커스 링
140: 절연 층 150: 전극부
160: 간격 조절부 170: 플라즈마 생성 유닛
180: 가스 공급 유닛 190: 센서부

Claims (24)

  1. 척 부재;
    상기 척 부재 상에 배치된 세라믹 퍽;
    상기 세라믹 퍽을 둘러싸도록 배치된 포커스 링;
    상기 포커스 링 아래에 상기 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층; 및
    상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척 부재가 마련되는 챔버에 마련되고, 상기 챔버 내부의 전기적 성질을 감지하는 센서부를 더 포함하되,
    상기 센서부는 상기 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 상기 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하여,
    상기 제1 주변과 상기 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면 상기 제1 주변의 전기적 성질에 상기 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 상기 2개의 전극부 간격이 조절되는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서부에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함하고,
    상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 낮추도록 상기 2개의 전극부 간격이 넓어지고,
    상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 높이도록 상기 2개의 전극부 간격이 좁아지는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 챔버 내부의 임피던스를 감지하는 임피던스 센서를 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 전극부의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함하되,
    상기 간격 조절부는,
    상기 전극부를 지지하며 상단의 위치가 변동되는 지지 부재; 및
    상기 지지 부재의 상단 위치가 변동되도록 상기 지지 부재의 높이를 조절하거나 상기 지지 부재의 부피를 조절하는 구동 부재를 포함하여,
    상기 간격 조절부는 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 근접해지도록, 상기 지지 부재의 높이를 조절하는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 전극부는,
    상기 절연 층의 내부에서 상단에 위치되는 제1 전극 부재; 및
    상기 제1 전극 부재의 하부에서 상하 이동 가능하게 마련되는 제2 전극 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재는 상기 제2 전극 부재를 지지하여, 길이 변화를 이루거나 부피 변화로 상기 제1 전극 부재에 대한 상기 제2 전극 부재의 간격을 조절하는, 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상하 방향으로 길이를 가지며 다수의 기어이가 마련되는 랙기어를 포함하고,
    상기 구동 부재는, 상기 랙기어와 맞물리는 피니언 기어, 및 상기 피니언 기어에 회전력을 전달하는 모터를 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 돌출 길이가 조절되는 피스톤을 포함하고,
    상기 구동 부재는, 상기 피스톤의 돌출 길이를 조절하도록 유체가 유출입되는 실린더를 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 공간이 형성되며 하단이 개방되는 상단 바디, 및 상기 상단 바디의 둘레면을 두르며 상단이 개방되어 상기 상단 바디의 공간과 연통되는 하단 바디를 포함하여, 유체의 양에 따라 부피가 가감되어 상단 높이가 변동되고,
    상기 구동 부재는, 상기 지지 부재의 부피를 가감시키도록 상기 지지 부재 내부로 유체를 공급하거나 유체를 흡인하는 유체 조절 부재를 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 2개의 전극부에 대비하여 전기전도성이 낮거나 비 전기전도성 재질을 포함하는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 폴리에틸렌 재질, 및 테프론 재질 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어지거나 코팅되는, 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 절연 층은,
    유전체로 이루어지고,
    상기 2개의 전극부에 폴리머가 증착되지 않도록 상기 2개의 전극부가 마련되는 공간이 폐쇄되거나 상부 및 둘레면이 비노출되는, 기판 처리 장치.
  13. 기판을 처리하는 챔버 내부의 포커스 링 아래에 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층; 및
    상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부를 포함하는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 챔버에 마련되고, 상기 챔버 내부의 전기적 성질을 감지하는 센서부를 더 포함하되,
    상기 센서부는 상기 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 상기 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하여,
    상기 제1 주변과 상기 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면 상기 제1 주변의 전기적 성질에 상기 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 상기 2개의 전극부 간격이 조절되는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 센서부에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함하고,
    상기 센서부는, 상기 챔버 내부의 임피던스를 감지하는 임피던스 센서를 포함하며,
    상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 낮추도록 상기 2개의 전극부 간격이 넓어지고,
    상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 높이도록 상기 2개의 전극부 간격이 좁아지는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 2개의 전극부의 간격을 조절하는 간격 조절부를 더 포함하되,
    상기 간격 조절부는,
    상기 전극부를 지지하며 상단의 위치가 변동되는 지지 부재; 및
    상기 지지 부재의 상단 위치가 변동되도록 상기 지지 부재의 높이를 조절하거나 상기 지지 부재의 부피를 조절하는 구동 부재를 포함하여,
    상기 간격 조절부는 상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 근접해지도록, 상기 지지 부재의 높이를 조절하는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2개의 전극부는,
    상기 절연 층의 내부에서 상단에 위치되는 제1 전극 부재; 및
    상기 제1 전극 부재의 하부에서 상하 이동 가능하게 마련되는 제2 전극 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재는 상기 제2 전극 부재를 지지하여, 길이 변화를 이루거나 부피 변화로 상기 제1 전극 부재에 대한 상기 제2 전극 부재의 간격을 조절하는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 상하 방향으로 길이를 가지며 다수의 기어이가 마련되는 랙기어를 포함하고,
    상기 구동 부재는, 상기 랙기어와 맞물리는 피니언 기어, 및 상기 피니언 기어에 회전력을 전달하는 모터를 포함하는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 돌출 길이가 조절되는 피스톤을 포함하고,
    상기 구동 부재는, 상기 피스톤의 돌출 길이를 조절하도록 유체가 유출입되는 실린더를 포함하는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 공간이 형성되며 하단이 개방되는 상단 바디, 및 상기 상단 바디의 둘레면을 두르며 상단이 개방되어 상기 상단 바디의 공간과 연통되는 하단 바디를 포함하여, 유체의 양에 따라 부피가 가감되어 상단 높이가 변동되고,
    상기 구동 부재는, 상기 지지 부재의 부피를 가감시키도록 상기 지지 부재 내부로 유체를 공급하거나 유체를 흡인하는 유체 조절 부재를 포함하는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 2개의 전극부에 대비하여 전기전도성이 낮거나 비 전기전도성 재질을 포함하여, 폴리에틸렌 재질, 및 테프론 재질 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어지거나 코팅되는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 절연 층은,
    유전체로 이루어지고,
    상기 2개의 전극부에 폴리머가 증착되지 않도록 상기 2개의 전극부가 마련되는 공간이 폐쇄되거나 상부 및 둘레면이 비노출되는, 기판 처리 장치용 가변 커패시턴스 장치.
  23. 척 부재, 상기 척 부재 상에 배치된 세라믹 퍽, 상기 세라믹 퍽을 둘러싸도록 배치된 포커스 링, 상기 포커스 링 아래에 상기 척 부재를 둘러싸도록 배치된 절연 층, 상기 절연 층 내에 형성되고, 가변 커패시턴스를 형성하도록 서로 간격을 조절할 수 있는 2개의 전극부, 및 상기 척 부재가 마련되는 챔버에 마련되고 상기 챔버 내부의 전기적 성질을 감지하는 센서부를 더 포함하는, 기판 처리 장치를 제공하는 단계;
    상기 센서부가 상기 세라믹 퍽의 주변인 제1 주변의 전기적 성질과 상기 포커스 링의 주변인 제2 주변의 전기적 성질을 감지하는 단계; 및
    상기 제1 주변과 상기 제2 주변의 전기적 성질의 차이가 기설정 범위를 초과하면 상기 제1 주변의 전기적 성질에 상기 제2 주변의 전기적 성질이 근접해지는 방향으로 상기 2개의 전극부 간격을 조절하는 단계를 포함하는, 기판 처리 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 전기적 성질을 감지하는 단계는,
    상기 센서부에서 감지되는 전기적 성질은 임피던스를 포함하고,
    상기 2개의 전극부 간격을 조절하는 단계는,
    상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 낮으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 낮추도록 상기 2개의 전극부 간격을 넓히고,
    상기 제2 주변의 전기적 성질이 상기 제1 주변의 전기적 성질에 대비하여 임피던스가 높으면 상기 제2 주변의 상기 커패시턴스를 높이도록 상기 2개의 전극부 간격을 좁히는, 기판 처리 방법.
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