KR20240080593A - 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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KR20240080593A
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정태숙
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하고, 상기 배플 유닛은, 배플 플레이트; 상기 배플 플레이트와 연결되어 상기 배플 플레이트를 지지하기 위한 프레임을 포함하는 배플 바디; 상기 배플 바디에 제공되며, 상기 배플 유닛을 가열하기 위한 가열 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPRATURS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD INCLUDING BAFFLE UNIT}
본 발명은 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 배플 유닛에 가열 부재를 포함함으로써, 플라즈마 공정에서 발생되는 폴리머가 배플 유닛에 흡착되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학/기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 막 또는 패턴이 형성된 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
이 중에서 일부 기판 처리 공정에는 플라즈마가 이용될 수 있다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 식각, 증착 또는 세정 공정 등에 플라즈마가 사용될 수 있다. 이때, 플라즈마 공정에 의해 발생되는 반응 부산물(이하, 폴리머라 함) 및 잔류 가스 등은 챔버에 하부의 배플 유닛을 통해 배기시킬 수 있다.
도 1은 종래의 배플 유닛 및 챔버의 히터에 의한 온도 분포를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 배플 유닛(200)은 기판 지지 유닛(300)의 외주부를 감싸는 형태로 배치되며, 히터(132)는 샤워헤드(110)와 인접하게 형성된 라이너 유닛(130)에 제공된다. 그러나 라이너 유닛(130)의 히터(132)에서 제공되는 열은 배플 유닛(200)에 도달하지 않으므로, 챔버(100) 내부의 온도 차로 인해 폴리머는 상변이 즉, 응축되게 된다. 상변이 된 폴리머는 배플 유닛(200)을 통해 챔버(100)의 외부로 완전히 배기되지 않고, 일부는 배플 유닛(200)에 증착 된다. 이와 같이 배플 유닛(200)에 증착된 폴리머로 인해 MTBC(Mean Time Between Clean) 즉, 챔버(100)를 클리닝하는 주기가 짧아지게 되어, 생산성이 감소할 수 있다.
뿐만 아니라, 기판이 정전척에 안착되어 상하로 이동될 때, 배플 유닛에 증착된 폴리머가 기판의 표면에 떨어져 기판을 오염시키는 문제점이 발생하게 되어 소자의 불량을 야기할 수 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 공정 시 발생하는 폴리머가 배플 유닛에 증착되는 문제를 해결하기 위해서 가열 부재를 포함하는 배플 유닛을 가지는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하고, 상기 배플 유닛은, 배플 플레이트; 상기 배플 플레이트와 연결되어 상기 배플 플레이트를 지지하기 위한 프레임을 포함하는 배플 바디; 상기 배플 바디에 제공되며, 상기 배플 유닛을 가열하기 위한 가열 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가열 부재에서 공급되는 열이 상기 기판 지지 유닛으로 공급되는 것을 최소화하기 위하여 상기 기판 지지 유닛과 상기 배플 유닛 사이에 단열 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가열 부재는, 상기 배플 바디의 둘레를 따라 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프레임은 내측 프레임 및 외측 프레임을 포함하고, 상기 가열 부재는, 상기 내측 프레임 및 상기 외측 프레임에 적어도 하나 이상 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내측 프레임 및 상기 외측 프레임에 각각 하나 이상의 가열 부재가 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배플 유닛의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 및 상기 온도 센서로부터 측정된 온도값을 제공받아 상기 가열 부재를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버의 내측면을 보호하기 위해 챔버 내부에 상부와 하부가 각각 개방된 형상으로 제공되는 라이너 유닛을 더 포함하고, 상기 라이너 유닛에는 라이너 유닛을 가열하기 위한 히터가 내장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가열 부재를 포함하는 배플 유닛의 온도를 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 배플 유닛의 온도 및 가열 시간을 설정하는 제1 단계; 상기 배플 유닛의 온도를 측정하여 기설정된 온도와 비교하는 제2 단계; 및 상기 가열 부재로 공급되는 전력을 제어하는 제3 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 단계에서 상기 기설정된 온도 이상일 경우, 상기 제3 단계는 가열 부재로 공급되는 전력을 차단하도록 제어하는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 단계에서 상기 기설정된 온도 미만일 경우, 상기 제3 단계는 가열 부재로 추가로 전력을 공급하도록 제어하는 단계일 수 있다.
본 발명에 의하면 배플 유닛에 가열 부재를 적어도 하나 이상 제공함으로써, 배플 유닛에 폴리머가 증착되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기와 같이 배플 유닛에 폴리머가 증착되는 문제가 해결됨으로써, 챔버를 클리닝하는 주기가 늘어나게 되고, 폴리머에 의한 기판 오염이 감소되어 소자의 불량 및 생산성이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 위에 언급된 것으로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 도면으로부터 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 배플 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 부재를 포함하는 배플 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 부재의 온도를 제어하기 위한 제어 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
비록 '제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 안 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기판은 반도체 웨이퍼에 기반한 실리콘 기판일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는, 챔버(100), 기판 지지 유닛(300), 플라즈마 발생 유닛(400), 가스 공급 유닛(500), 제어부(600) 및 배플 유닛(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
챔버(100)는 플라즈마 공정이 수행되는 처리 공간을 가진다. 이러한 챔버(100)는 그 하부에 배기구(102)를 구비할 수 있다. 배기구(102)는 펌프(P)가 장착된 배기 라인과 연결될 수 있다. 이러한 배기구(102)는 배기 라인을 통해 플라즈마 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 챔버(100) 내부에 잔류하는 가스를 챔버(100)의 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 챔버(100)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다.
챔버(100)는 그 측벽에 개구부(104)가 형성될 수 있다. 개구부(104)는 챔버(100)의 내부로 기판(W)이 출입하는 통로로서의 기능을 할 수 있다. 이러한 개구부(104)는 도어 어셈블리(미도시)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다.
라이너 유닛(130)은 공정 가스가 여기되는 과정에서 발생되는 아크 방전, 기판 처리 공정 중에 발생되는 불순물 등으로부터 챔버(100)의 내측면을 보호하기 위한 것이다. 이러한 라이너 유닛(130)은 챔버(100)의 내부에 상부와 하부가 각각 개방된 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너 유닛(130)에는 히터(132)가 포함될 수 있다. 일 예로, 히터(132)는 카트리지 히터일 수 있다.
배플 유닛(200)은 플라즈마 공정 부산물, 미반응 가스 등을 배기하는 역할을 한다. 이러한 배플 유닛(200)은 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(300) 사이에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 배플 유닛(200)은 폴리머가 배플 유닛(200)으로 증착되는 것을 방지하기 위해서 가열 부재(230)를 포함할 수 있다. 이러한 배플 유닛(200)은 추후에 상세히 서술하기로 한다.
기판 지지 유닛(300)은 챔버(100)의 내부 중 하부 영역에 배치될 수 있다. 이러한 기판 지지 유닛(300)은 정전기력에 의해 기판(W)을 지지할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 기판 지지 유닛(300)은 기계적 클램링(Mechanical Clamping), 진공(Vacuum) 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지하는 것도 가능하다.
기판 지지 유닛(300)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 경우, 베이스 부재(312)와 척킹 부재(314)를 포함하는 정전척(310)으로 구현될 수 있다. 베이스 부재(312)는 척킹 부재(314)를 지지하는 것이다. 베이스 부재(312)는 예를 들어, 알루미늄 성분을 소재로 하여 제작되어 알루미늄 베이스 플레이트로 제공될 수 있다.
척킹 부재(314)는 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판(W)을 지지하는 것이다. 이러한 척킹 부재(314)는 세라믹 성분을 소재로 하여 제작되어 세라믹 플레이트(Ceramic plate) 또는 세라믹 퍽(Ceramic puck)으로 제공될 수 있으며, 베이스 부재(312) 상에 고정되도록 베이스 부재(312)와 결합될 수 있다.
베이스 부재(312)와 그 위에 형성되는 척킹 부재(314) 사이에는 절연체로 이루어진 절연층(316)이 형성될 수 있다.
정전척(310) 내부에는 기판이 공정 온도를 유지할 수 있도록 가열 부재(322) 및 냉각 부재(324)가 제공될 수 있다. 일 예로, 가열 부재(322)는 척킹 부재(314)의 내부에 설치될 수 있으며, 냉각 부재(324)는 베이스 부재(312)의 내부에 설치될 수 있다.
기판 지지 유닛(300)의 가장자리에는 링 어셈블리(320)가 배치될 수 있다. 링 어셈블리(320)는 링 형상을 가지며, 정전척(310)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 링 어셈블리(320)는 기판(W)의 전체 영역에서 플라즈마의 밀도가 균일하게 분포하도록 전기장을 제어할 수 있다. 이에 의해 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 처리될 수 있다. 링 어셈블리(320)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
플라즈마 발생 유닛(400)은 챔버(100)의 처리 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마는 챔버(100) 내에서 기판 지지 유닛(300)의 상부 영역에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 플라즈마 발생 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 챔버 내부의 처리 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 발생 유닛(400)은 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 챔버(100) 내부의 처리 공간에 플라즈마를 발생시키는 것도 가능하다.
다시 도 2을 참조하여 설명한다.
플라즈마 발생 유닛(400)은 상부 전원(410) 및 하부 전원(420)을 포함하여 구성될 수 있다.
상부 전원(410)은 안테나 유닛(126)에 전력을 인가하는 것이다. 이러한 상부 전원(410)은 플라즈마의 특성을 제어하도록 제공될 수 있다. 상부 전원(410)은 예를 들어, 플라즈마 밀도를 조절하도록 제공될 수 있다.
하부 전원(420)은 하부 전극, 즉 정전척(310)에 바이어스 전력을 인가할 수 있다. 이러한 하부 전원(420)은 전압을 제어함으로써, 기판(W)으로 유도되는 플라즈마 이온의 충돌 에너지를 조절할 수 있다.
샤워헤드(110)는 챔버(100)의 내부에서 정전척(310)과 상하로 대향되도록 설치될 수 있다. 이러한 샤워헤드(110)는 챔버(100)의 내부로 가스를 분사하기 위해 복수 개의 가스 분사홀(112)을 구비할 수 있으며, 정전척(310)보다 큰 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 한편, 샤워헤드(110)는 실리콘 성분을 소재로 하여 제작될 수 있으며, 금속 성분을 소재로 제작되는 것도 가능하다.
샤워헤드(110) 상부에는 챔버(100)의 개방된 상부를 덮도록 상부 모듈(120)이 설치될 수 있다. 이러한 상부 모듈(120)은 윈도우 부재(122), 안테나 부재(124) 및 안테나 유닛(126)을 포함할 수 있다.
윈도우 부재(122)는 챔버(100)의 내부 공간을 밀폐시키기 위해 챔버(100) 상부를 덮도록 형성되는 것이다. 이러한 윈도우 부재(122)는 원판 형상으로 제공될 수 있으며, 절연 물질을 소재로 하여 형성될 수 있다.
윈도우 부재(122)는 유전체 창(Dielectric window)을 포함하여 형성될 수 있다. 윈도우 부재(122)는 가스 공급 유닛(500)이 삽입되기 위한 통공이 형성될 수 있으며, 챔버(100)의 내부에서 플라즈마 공정이 수행될 때 파티클(Particle)의 발생을 억제하기 위해 그 표면에 코팅막이 형성될 수 있다.
안테나 부재(124)는 윈도우 부재(122)의 상부에 설치되는 것으로, 안테나 유닛(126)이 그 내부에 배치될 수 있도록 소정 크기의 공간이 제공될 수 있다. 안테나 부재(124)는 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 안테나 부재(124)는 윈도우 부재(122)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다.
안테나 유닛(126)은 폐루프를 형성하도록 제공되는 코일이 장착될 수 있다. 이러한 안테나 유닛(126)은 상부 전원(410)으로부터 공급되는 전력을 기초로 챔버(100) 내부에 자기장 및 전기장을 생성하여 샤워헤드(110)를 통해 챔버(100) 내부로 유입된 가스를 플라즈마로 여기시키는 기능을 한다. 안테나 유닛(126)은 평판 스파이럴(Planar spiral) 형태의 코일을 장착할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 코일의 구조나 크기 등은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양하게 변경될 수 있다.
가스 공급 유닛(500)은 챔버(100)로 공정에 필요한 가스를 공급할 수 있다. 이러한 가스 공급 유닛(500)은 가스 공급원(502), 가스 공급 라인(504) 그리고 가스 분사 노즐(미도시)을 포함할 수 있다. 가스 공급 라인(504)은 가스 공급원(502)과 가스 분사 노즐(미도시)을 연결할 수 있다. 가스 공급 라인(504)에는 그 통로를 개폐하거나, 그 통로를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 가스 밸브(506)가 설치될 수 있다.
도 2에는 가스 공급원(502) 및 가스 공급 밸브(506)를 하나만 도시하였으나, 본 발명의 가스 공급원(502)은 복수의 가스를 챔버(100)로 공급할 수 있도록 복수의 가스 공급원 및 각 가스의 공급을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 가스 공급 밸브를 포함할 수 있다.
제어부(600)는 기판 처리 장치(10)를 구성하는 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 제어부(60)는 일 예로, 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이나, 각종 처리에 사용되는 데이터 등이 저장된다. 또한, 제어부(600)는 기억된 프로그램 등을 판독해서 실행함으로써, 기판 처리 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(600)는 챔버(100) 내부의 처리 공간으로 공급되는 가스를 플라즈마화 하도록 제어할 수 있다. 또한, 배플 유닛(200)에 제공된 가열 부재(230)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(600)를 이용한 가열 부재(230)의 동작을 제어하는 방법에 관해서는 후술하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 배플 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4는 가열 부재를 포함하는 배플 유닛의 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 가열 부재에 의한 배플 유닛의 온도 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 배플 유닛(200)은 배플 플레이트(210), 배플 바디(220), 가열 부재(230) 및 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 본 발명의 배플 유닛(200)은 기판 지지 유닛(300)의 둘레를 감싸도록 제공될 수 있다.
배플 플레이트(210)는 원환 형상으로 형성되어 있다. 배플 플레이트(210)는 복수의 슬릿(212)을 가질 수 있다. 복수의 슬릿(212)은 모두 동일하게 형성되며, 대략 평행하게 배치되어 있다. 복수의 슬릿(212) 각각은 배플 플레이트의 폭 방향으로 길이 방향을 가지고, 둘레 방향으로 등피치로 배치될 수 있다. 각 슬릿(212)은 배플 플레이트(210)를 관통하고 있다. 이러한 슬릿(212)의 형상 및 개수에 따라 공정 가스의 흐름을 제어할 수 있다.
배플 플레이트(210) 아래에는 배플 플레이트(210)를 지지하기 위하여 외측 둘레를 이루는 외측 프레임(224)과 내측 둘레를 이루는 내측 프레임(222)을 포함하는 배플 바디(220)가 구성되어 있다. 이러한 배플 바디(220)의 직경은 배플 플레이트(210)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 배플 플레이트(210)와 배플 바디(220)는 서로 접합되어 형성될 수 있다. 배플 플레이트(210) 및 배플 바디(220)는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 알루미늄을 포함하는 재료 형성될 수 있다.
배플 바디(220)의 내측 프레임(222) 및 외측 프레임(224)에는 가열 부재(230)가 제공될 수 있다. 이러한 가열 부재(230)는 배플 바디(220)의 둘레를 따라 제공될 수 있으며, 내측 프레임(222) 및 외측 프레임(224)에 적어도 하나 이상 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 가열 부재(230)는 내측 프레임(222)의 상부, 하부 및 외측 프레임(224)의 상부, 하부에 총 4개가 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 내측 프레임(222) 및 외측 프레임(224)의 상부 및 하부 중 어느 하나 이상의 영역에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 내측 및 외측 프레임(222, 224)에 가열 부재(230)가 삽입되는 형태로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 가열 부재(230)는 배플 유닛(200)으로 40 ~ 250℃ 범위의 열을 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 부재(230)는 히팅 코일이거나 열 교환 매체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가열 부재(230)와 연결되며, 배플 유닛(200)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 온도 센서(미도시)에서 측정된 온도값은 제어부(600)로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 온도 센서(미도시)는 열전대일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
가열 부재(230)를 포함하는 배플 유닛(200)과 기판 지지 유닛(300) 사이에는 단열 부재(240)를 포함할 수 있다. 기판 지지 유닛(300)을 구성하는 베이스 부재(312) 및 절연층(316)으로 가열 부재(230)에서 제공되는 열이 공급되는 것을 최소화하기 위하여 단열 부재(240)가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 단열 부재(240)는 기판 지지 유닛(300)의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있으며, 원통이나 링 형상으로 제공될 수 있다. 단열 부재(240)는, 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 또는 이트리아(Y2O3) 등의 세라믹스 재료로 제공될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(600)는 온도 센서(미도시)에서 제공된 온도값을 기초로 가열 부재(230)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 전력 공급부(미도시)에서 가열 부재(230)로 공급하는 전력 및 가열 부재(230)의 온도 등을 제어할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(600)는 배플 유닛(200)의 온도가 설정 온도보다 낮다고 판단되는 경우, 가열 부재(230)로 공급하는 전력을 증가할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어부(600)는 배플 유닛(200)의 온도가 설정 온도 이상이라고 판단되는 경우, 제어부(600)에서 인터락 신호를 출력하여 가열 부재(230)로 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
이상과 같이 배플 유닛(200)에 가열 부재(230)가 제공되는 경우, 도 5를 참조하면, 종래와 달리 가열 부재(230)에서 제공되는 열이 배플 유닛(200)에 전반적으로 고르게 공급될 수 있다. 배플 유닛(200)에 가열 부재(230)가 제공됨으로써, 폴리머가 펌프(P)를 통해 배출되기까지 이동 경로 상에서 폴리머가 상변이 되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 폴리머를 배플 유닛(200) 하부의 배기구(102)를 통해 배기함으로써, 폴리머가 배플 유닛(200)에 증착되는 문제를 개선할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 이와 같은 배플 유닛(200)을 통해 폴리머가 기판(W)을 오염시키는 문제를 해결할 수 있으며, 챔버(100)를 클리닝하는 주기(MTBC; Mean Time Between Clean)를 늘려 생산성을 향상시킬 수 있을 것이다.
지금까지 도 3 내지 도 5를 참조하여 가열 부재를 포함하는 배플 유닛에 대하여 개략적으로 설명하였다. 이하에서는 도 6을 참조하여 가열 부재의 온도를 제어하는 방법에 관하여 상세하게 설명하고자 한다. 이하에서 후술되는 제어 방법의 각 단계는 제어부에 의해 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 부재를 포함하는 배플 유닛의 온도를 제어하는 방법은, 배플 유닛의 온도 및 가열 시간을 설정하는 제1 단계(S100); 배플 유닛의 온도를 측정하여 기설정된 온도와 비교하는 제2 단계(S200); 및 가열 부재로 공급되는 전력을 제어하는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다.
제1 단계(S100)는, 배플 유닛(200)의 온도 및 가열 시간을 설정하는 단계이다. 제어부(600)를 통해 배플 유닛(200)의 온도 및 가열 시간을 설정할 수 있다. 가열 부재(230)의 온도는 40 ~ 250℃의 범위 내에서 설정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 폴리머를 구성하는 물질 및 폴리머의 상태에 따라 가열 부재(230)의 온도를 설정할 수 있다.
제2 단계(S200)는, 배플 유닛(200)의 온도를 측정하여 기설정된 온도(T1)와 비교하는 단계이다. 제어부(600)에서 설정 온도(T1)를 입력하면, 가열 부재(230)는 기설정된 온도(T1)까지 온도가 상승하게 된다. 소정 시간이 지난 후 배플 유닛(200)과 연결된 온도 센서(미도시)를 통해 배플 유닛(200)의 온도값(T2)을 제어부(600)로 제공받을 수 있다. 제어부(600)는 온도 센서(미도시)를 통해 제공받은 온도(T2)와 기설정된 온도(T1)를 비교하여 가열 부재(230)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
제3 단계(S300)는, 가열 부재(230)로 공급되는 전력을 제어하는 단계이다. 제2 단계(S200)에서 기설정된 온도(T1)와 온도 센서(미도시)를 통해서 제공받은 배플 유닛(200)의 온도(T2)를 비교하여 기설정된 온도(T1) 이상인 경우, 배플 유닛(200)과 연결된 인터락 온도 센서(미도시)에서 온도를 판단한다(S310). 이때, 인터락 온도값이 기설정된 온도(T1)를 벗어난 경우, 제어부(600)에서 인터락 신호를 출력하여 전력 공급부(미도시)에서 가열 부재(230)로 공급되는 전력을 차단할 수 있다(S312).
한편, 제2 단계(S200)에서 기설정된 온도(T1)와 온도 센서(미도시)를 통해서 제공받은 배플 유닛(200)의 온도(T2)를 비교하여 온도 센서(미도시)에서 제공받은 배플 유닛(200)의 온도(T2)가 기설정된 온도(T1) 미만인 경우, 제어부(600)에서 전력 공급부(미도시)로 신호를 보내어 가열 부재(230)로 추가로 전력을 공급할 수 있다(S322). 가열 부재(230)로 공급되는 전력이 증가되면 배플 유닛(200)의 온도를 더 빠르게 상승시킬 수 있다.
이후, 제1 단계(S100)에서 설정한 시간 이내 기설정 온도(T1)에 도달하였는지 판단한다(S324). 제1 단계(S100)에서 설정한 시간 이내 기설정 온도(T1)에 도달한 경우, 기설정된 온도(T1)와 온도 센서(미도시)에서 제공받은 가열 부재 온도(T2)를 다시 비교한다(S200).
한편, 제1 단계(S100)에서 설정한 시간 이내 기설정 온도(T1)에 도달하지 않은 경우, 제어부(600)에서 전력 공급부(미도시)로 신호를 보내어 가열 부재(230)로 추가로 전력을 공급하게 된다(S320). 즉 가열 부재(230)로 공급되는 전력이 증가되면 배플 유닛(200)의 온도를 더욱 빠르게 상승시킬 수 있다.
이러한 배플 유닛(200)의 온도 제어 방법에 의해서, 배플 유닛(200)의 온도는 계속해서 제어되며 유지될 수 있다. 이로 인해, 폴리머가 챔버(100)의 내벽 및 배플 유닛(200)으로 증착되지 않는 온도를 제공함으로써, 기판 처리 장치(10) 내부의 폴리머 양을 감소할 수 있다. 이로 인해, 소자의 불량이 감소되며 제품의 수율을 증대할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
W : 기판
10 : 기판 처리 장치
100 : 챔버
200 : 배플 유닛
300 : 기판 지지 유닛
400 : 플라즈마 발생 유닛
500 : 가스 공급 유닛
600 : 제어부

Claims (10)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛의 둘레를 감싸도록 제공되는 배플 유닛을 포함하고,
    상기 배플 유닛은,
    배플 플레이트;
    상기 배플 플레이트와 연결되어 상기 배플 플레이트를 지지하기 위한 프레임을 포함하는 배플 바디;
    상기 배플 바디에 제공되며, 상기 배플 유닛을 가열하기 위한 가열 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 부재에서 공급되는 열이 상기 기판 지지 유닛으로 공급되는 것을 최소화하기 위하여 상기 기판 지지 유닛과 상기 배플 유닛 사이에 단열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열 부재는,
    상기 배플 바디의 둘레를 따라 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 내측 프레임 및 외측 프레임을 포함하고,
    상기 가열 부재는,
    상기 내측 프레임 및 상기 외측 프레임에 적어도 하나 이상 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내측 프레임 및 상기 외측 프레임에 각각 하나 이상의 가열 부재가 포함되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배플 유닛의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 및
    상기 온도 센서로부터 측정된 온도값을 제공받아 상기 가열 부재를 제어하기 위한 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 내측면을 보호하기 위해 챔버 내부에 상부와 하부가 각각 개방된 형상으로 제공되는 라이너 유닛을 더 포함하고,
    상기 라이너 유닛에는 라이너 유닛을 가열하기 위한 히터가 내장되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 가열 부재를 포함하는 배플 유닛의 온도를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 배플 유닛의 온도 및 가열 시간을 설정하는 제1 단계;
    상기 배플 유닛의 온도를 측정하여 기설정된 온도와 비교하는 제2 단계; 및
    상기 가열 부재로 공급되는 전력을 제어하는 제3 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 상기 기설정된 온도 이상일 경우,
    상기 제3 단계는 가열 부재로 공급되는 전력을 차단하도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 상기 기설정된 온도 미만일 경우, 상기 제3 단계는 가열 부재로 추가로 전력을 공급하도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
KR1020220164088A 2022-11-30 배플 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 KR20240080593A (ko)

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