기판 처리 장치(Apparatus for treating substrate)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2014년06월18일
(11) 등록번호 10-1408787
(24) 등록일자 2014년06월11일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H01L 21/3065 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-0156274
(22) 출원일자 2012년12월28일
심사청구일자 2012년12월28일
(65) 공개번호 10-2014-0030016
(43) 공개일자 2014년03월11일
(30) 우선권주장
1020120096777 2012년08월31일 대한민국(KR)
(56) 선행기술조사문헌
JP2001028299 A*
KR1020020005462 A*
KR1020100057442 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
세메스 주식회사
충청남도 천안시 서북구 직산읍 4산단5길 77 ( )
(72) 발명자
김형준
경기 평택시 관동길 39-22, (월곡동)
노재민
경기 평택시 원평로25번길 61, 201동 605호 (군문
동, 군문주공2단지)
(74) 대리인
오세준, 권혁수, 송윤호
전체 청구항 수 : 총 11 항 심사관 : 박귀만
(54) 발명의 명칭 기판 처리 장치
(57) 요 약
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되며 기판
을 지지하는 지지 부재, 상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 챔버의 상부에 위치되고, 상기
챔버 내로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 안테나를 가지는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 챔버는
상부가 개방된 형상이고, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징 및 상기 하우징의 상면을 커버하는 유전체 어셈블리
를 포함하되, 상기 유전체 어셈블리는 유전체 창과 상기 유전체 창보다 강한 강도를 가진 강화 필름을 포함한다.
대 표 도
등록특허 10-1408787
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특허청구의 범위
청구항 1
내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지 부재;
상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 챔버의 상부에 위치되고, 상기 챔버 내로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 안테나를 가지는 플
라즈마 소스;를 포함하되,
상기 챔버는,
상부가 개방된 형상이고, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징; 및
상기 하우징의 상면을 커버하는 유전체 어셈블리;를 포함하되,
상기 유전체 어셈블리는 유전체 창과 상기 유전체 창보다 강한 강도를 가진 강화 필름;을 포함하고,
상기 강화 필름은 상기 유전체 창의 상면에 부착되도록 제공되는 기판 처리 장치.
청구항 2
삭제
청구항 3
제1항에 있어서,
상기 강화 필름은 다층막으로 제공되는 기판 처리 장치.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 다층막 중 하나는 실리콘 소재를 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 5
제1항에 있어서,
상기 유전체 어셈블리는 상기 유전체 창을 가열하는 가열층;을 더 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 6
제5항에 있어서,
상기 가열층은 상기 유전체 창의 상부에 위치하는 기판 처리 장치.
청구항 7
제6항에 있어서,
상기 가열층은 상기 강화 필름의 상부에 위치하고,
상기 강화 필름은 상기 유전체 창의 상부에 위치하는 기판 처리 장치.
청구항 8
제1항에 있어서,
상기 유전체 어셈블리는 상기 유전체 어셈블리의 상면과 측면을 둘러싸는 형상으로 제공되는 코팅막;을 더 포함
하는 기판 처리 장치.
등록특허 10-1408787
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청구항 9
제8항에 있어서,
상기 코팅막은 테프론을 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 10
제7항에 있어서,
상기 유전체 어셈블리는 상기 유전체 어셈블리의 상면과 측면을 둘러싸는 형상으로 제공되는 코팅막;을 더 포함
하되,
상기 코팅막은 테프론을 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 11
내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지 부재;
상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 챔버의 상부에 위치되고, 상기 챔버 내로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 안테나를 가지는 플
라즈마 소스;를 포함하되,
상기 챔버는,
상부가 개방된 형상이고, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징; 및
상기 하우징의 상면을 커버하는 유전체 어셈블리;를 포함하고,
상기 유전체 어셈블리는,
유전체 창과,
상기 유전체 창보다 강한 강도를 가진 강화 필름과,
상기 유전체 창을 가열하는 가열층을 포함하되,
상기 가열층은 상기 강화 필름의 상부에 위치하고, 상기 강화 필름은 상기 유전체 창의 상부에 위치하는 기판
처리 장치.
청구항 12
내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지 부재;
상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 챔버의 상부에 위치되고, 상기 챔버 내로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 안테나를 가지는 플
라즈마 소스;를 포함하되,
상기 챔버는,
상부가 개방된 형상이고, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징; 및
상기 하우징의 상면을 커버하는 유전체 어셈블리;를 포함하되,
상기 유전체 어셈블리는 유전체 창과 상기 유전체 창보다 강한 강도를 가진 강화 필름;을 포함하고,
상기 유전체 어셈블리는 상기 유전체 어셈블리의 상면과 측면을 둘러싸는 형상으로 제공되는 코팅막;을 더 포함
하는 기판 처리 장치.
명 세 서
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기 술 분 야
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양[0002]
한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 영
역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔[0003]
버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은[0004]
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 충돌함으로
써 수행된다.
일반적으로, 기판 처리 공정 중에 플라즈마로 인하여 챔버 내부에 물리적인 충격이 발생할 수 있다. 특히 유전[0005]
체 어셈블리는 강도가 약하여 공정 중에 균열 등이 발생할 우려가 있다. 또한, 플라즈마 발생 등으로 챔버 내부
의 온도가 급격하게 변화함으로써 유전체 어셈블리가 손상될 수 있다. 그리고 공정 후에 유전체 어셈블리를 화
학적으로 세정할 때 세정액으로 인한 유전체 어셈블리의 손상이 발생할 수 있는 등의 문제점이 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정에서 강도와 내열성이 우수한 유전체 어셈블리를 포함하는 기판 처[0006]
리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 공정 이후 세정시 세정액으로 인한 손상을 방지할 수 있는 내화학성이 우수한 유전[0007]
체 어셈블리를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세[0008]
서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있
을 것이다.
과제의 해결 수단
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.[0009]
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되며 기[0010]
판을 지지하는 지지 부재, 상기 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 챔버의 상부에 위치되고,
상기 챔버 내로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 안테나를 가지는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기
챔버는 상부가 개방된 형상이고, 내부에 처리 공간을 가지는 하우징 및 상기 하우징의 상면을 커버하는 유전체
어셈블리를 포함하되, 상기 유전체 어셈블리는 유전체 창과 상기 유전체 창보다 강한 강도를 가진 강화 필름을
포함한다.
상기 강화 필름은 상기 유전체 창의 상면에 부착되도록 제공될 수 있다.[0011]
상기 강화 필름은 다층막으로 제공될 수 있다.[0012]
상기 다층막 중 하나는 실리콘 소재를 포함할 수 있다.[0013]
상기 유전체 어셈블리는 상기 유전체 창을 가열하는 가열층을 더 포함할 수 있다.[0014]
상기 가열층은 상기 유전체 창의 상부에 위치할 수 있다.[0015]
상기 가열층은 상기 강화 필름의 상부에 위치하고, 상기 강화 필름은 상기 유전체 창의 상부에 위치할 수 있다.[0016]
상기 유전체 어셈블리는 상기 유전체 어셈블리의 상면과 측면을 둘러싸는 형상으로 제공되는 코팅막을 더 포함[0017]
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할 수 있다.
상기 코팅막은 테프론을 포함할 수 있다.[0018]
발명의 효과
본 발명의 실시예에 의하면, 강도와 내열성이 우수한 유전체 어셈블리를 포함하는 기판 처리 장치를 제공할 수[0019]
있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 내화학성이 우수한 유전체 어셈블리를 포함하는 기판 처리 장치를 제공할 수[0020]
있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면[0021]
으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. [0022]
도 2는 도 1의 유전체 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 유전체 어셈블리의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 유전체 어셈블리의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 유전체 어셈블리의 다른 변형예를 보여주는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해[0023]
한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보
다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을
강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판처리장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명[0024]
은 이에 한정되지 않고, 챔버 내에 플라즈마를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. [0025]
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치[0026]
(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 부재(200), 가스
공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400) 그리고 배플 유닛(500)을 포함한다.
챔버(100)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(100)는 하우징(110), 유전체 어셈블리(120), 그[0027]
리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 공[0028]
간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우
징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)
과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을
통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
도 2는 도 1의 유전체 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 유전체 어셈블리의 일 실시예를 보여주는 단[0029]
면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 유전체 어셈블리(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 유전체 어셈블리(12[0030]
0)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 유전체 어셈블리(120)는 분리 가능하도록
제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유전체 어셈블리(1200)는 유전체(dielectric substance) 창(1201), 강화 필름[0031]
(1202), 가열층(1203) 그리고 코팅막(1205)을 포함한다. 일 예에 의하면, 유전체 어셈블리(1200)는 유전체 창
(1201), 강화 필름(1202), 가열층(1203) 그리고 코팅막(1205)이 각각 일정한 두께를 가지는 판 형상으로 제공된
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다. 또한, 유전체 창(1201), 강화 필름(1202) 그리고 가열층(1203)은 각각 동일한 단면적을 가지고 층을 형성하
도록 제공될 수 있다. 코팅막(1205)은 유전체 창(1201), 강화 필름(1202) 그리고 가열층(1203)으로 이루어진 다
층 구조의 상면과 측면을 둘러싸는 형상으로 제공된다.
유전체 창(1201)은 하우징(110)과 동일한 직경을 갖는다. 일 예에 의하면, 유전체 창(1201)은 산화 이트륨[0032]
(Y2O3) 또는 산화 알루미늄(Y2Al3)으로 제공될 수 있다. 유전체 창(1201)은 유전체 어셈블리(120)의 하단에 위
치할 수 있다
강화 필름(1202)은 유전체 창(1201)의 상부에 위치한다. 일 예에 의하면, 강화 필름(1202)은 유전체 창(1201)의[0033]
상면에 부착되도록 제공될 수 있다. 강화 필름(1202)은 다층막으로 제공될 수 있다. 다층막은 하나 이상이 실리
콘 소재를 포함하도록 제공된다. 강화 필름(1202)은 강도가 우수한 재질을 포함한다. 일 예에 의하면, 강화 필
름(1202)은 유전체 창(1201)보다 강한 강도를 가지도록 제공된다.
가열층(1203)은 유전체 창(1201)을 가열한다. 가열층(1203)은 유전체 창(1201)보다 상부에 위치할 수 있다. 또[0034]
한, 가열층(1203)은 강화 필름(1202)보다 상부에 위치할 수도 있다. 가열층(1203)은 가열 부재(미도시)를 포함
한다. 가열 부재(미도시)는 가열층(1203)의 전 영역에 균일한 간격으로 제공된다. 일 예에 의하면, 가열 부재
(미도시)는 나선 형상의 코일 형태로 제공될 수 있다. 가열 부재(미도시)를 통하여 발생된 열은 유전체 어셈블
리(1200) 전체로 전달된다.
코딩막(1205)은 유전체 어셈블리(1200)의 상면과 측면을 둘러싸는 형상으로 제공된다. 일 예에 의하면, 코딩막[0035]
(1205)은 하면이 개방된 원통 형상으로 제공될 수 있다. 코딩막(1205)은 내화학성이 우수한 재질을 포함한다.
일 예에 의하면, 코딩막(1205)은 테프론(Teflon)을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 유전체 어셈블리(1200)가 유전체 창(1201), 강화 필름(1202), 가열층(1203) 그[0036]
리고 코팅막(1205)을 모두 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나 선택적으로, 유전체 어셈블리(1200)는 가열층
(1203)과 코팅막(1205) 중에서 하나 또는 전체를 포함하지 않을 수도 있다. 이는 이하의 변형예에서 설명한다.
도 4는 도 3의 유전체 어셈블리의 변형예를 보여주는 단면도이다.[0037]
도 4를 참조하면, 유전체 어셈블리(1210)는 유전체 창(1211), 강화 필름(1212) 그리고 코팅막(1215)을[0038]
포함한다. 유전체 어셈블리(1210)는 도 3의 유전체 어셈블리(1200)와 비교할 때 가열층(1203)이 포함되지 않도
록 제공된다. 유전체 어셈블리(1210)는 강도가 우수한 강화 필름(1212)을 포함한다. 이로 인하여 플라즈마를 이
용한 기판 처리 공정 중에 발생하는 충격으로부터 유전체 어셈블리(1210)의 파손을 방지할 수 있다.
유전체 어셈블리(1210)는 코팅막(1215)을 포함한다. 코팅막(1215)은 내화학성이 우수한 재질로 제공된다. 코팅[0039]
막(1215)은 내부에 위치하는 유전체 창(1211)과 강화 필름(1212)을 기판 처리 공정 후 세정액을 이용한 세정 공
정에서의 손상을 방지할 수 있다.
도 5는 도 3의 유전체 어셈블리의 다른 변형예를 보여주는 단면도이다.[0040]
도 5를 참조하면, 유전체 어셈블리(1220)는 유전체 창(1221), 강화 필름(1222) 그리고 가열층(1223)을[0041]
포함한다. 유전체 어셈블리(1220)는 도 3의 유전체 어셈블리(1200)와 비교할 때 코팅막(1205)이 포함되지 않도
록 제공된다. 유전체 창(1221), 강화 필름(1222) 그리고 가열층(1223)은 동일한 단면적을 가지고 층을 이루며
위치한다.
유전체 어셈블리(1220)는 강도가 우수한 강화 필름(1222)을 포함한다. 이로 인하여 플라즈마를 이용한 기판 처[0042]
리 공정 중에 발생하는 충격으로부터 유전체 어셈블리(1220)의 파손을 방지할 수 있다.
유전체 어셈블리(1220)는 가열층(1223)을 포함한다. 가열층(1223)은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정 중 또는[0043]
공정 전에 유전체 어셈블리(1220)를 가열한다. 이로 인하여 유전체 어셈블리(1220)는 기판 처리 공정 중의 급격
한 온도 변화가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 따라서 급격한 온도 변화로 인한 유전체 어셈블리(1220)의 파손
을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 본 실시예 및 변형예와 달리, 유전체 창, 강화 필름, 가열층 그리고 코팅막이 다른 위치에 제공될[0044]
수도 있다. 예를 들어, 가열층이 강화 필름보다 하부에 위치할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 공[0045]
간이 내부에 형성된다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에
상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는
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지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(13
0)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)
는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(13
0)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발
생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징
(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 하우징
(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이
하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
하우징(110)의 내부에는 지지 부재(200)가 위치한다. 지지 부재(200)는 기판(W)을 지지한다. 지지 부재(200)는[0046]
정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 부재(200)는 기계적
클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 지지 부재
(200)에 대하여 설명한다.
지지 부재(200)는 정전 척(210), 절연 플레이트(250) 그리고 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 부재(200)는 챔[0047]
버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치된다.
정전 척(210)은 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.[0048]
유전판(220)은 정전 척(210)의 상단부에 위치한다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)[0049]
로 제공된다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는
다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치한다. 유전판(220)에는 제1 공급 유로(221)가
형성된다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(221)는 서로
이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.
유전판(220)의 내부에는 하부 전극(223)과 히터(225)가 매설된다. 하부 전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한[0050]
다. 하부 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 제1 하부 전원(223a)은 직류 전원을 포함한
다. 하부 전극(223)과 제1 하부 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치된다. 하부 전극(223)은 스위치(223
b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON) 되면,
하부 전극(223)에는 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(223)에 인가된 전류에 의해 하부 전극(223)과 기판(W) 사
이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에[0051]
저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된
열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다.
유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에[0052]
의해 접착될 수 있다. 지지판(230)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(230)의 상면은 중심 영역이 가장
자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하
는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면과 접착된다. 지지판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232),
그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 지지판(230) 내부에 나[0053]
선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한
중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은
동일한 높이에 형성된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 지지판(230) 내부에 나선[0054]
형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중
심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1
순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2 순환 유
로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 지지판(230)의 상면으로 제공된다. 제2 공급[0055]
유로(243)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연
결한다.
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제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체[0056]
저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달
매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2
공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에
서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 한다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장[0057]
부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기
(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설
치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로
(232)를 따라 순환하며 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각
시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(22[0058]
0)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수
있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(240)의
상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)의 외
측부(240a)는 기판(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(240)은 챔버(100) 내에서 플라즈마가
기판(W)과 마주하는 영역으로 집중되도록 한다.
지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 지지판(230)에 상응하는 단면적[0059]
으로 제공된다. 절연 플레이트(250)는 지지판(230)과 하부 커버(270) 사이에 위치한다. 절연 플레이트(250)는
절연 재질로 제공되며, 지지판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 부재(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이[0060]
격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플
레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과
동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터
정전 척(210)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측[0061]
벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부
재(273)는 지지 부재(200)를 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연
결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전
원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전
달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재
(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310),[0062]
가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 밀폐 커버(120)의 중앙부에
설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 밀폐 커버(120)의 하부에 위치하며,
챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연
결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스
공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(32
0)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내에 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)로는 유도결[0063]
합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나 실
(410), 안테나(420), 그리고 플라즈마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로
제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록
제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 밀폐 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실
(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라즈마 전원(430)과
연결된다. 안테나(420)는 플라즈마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라즈마 전원(430)은 챔버(100) 외
부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정
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가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기된다.
배플 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지부재(400)의 사이에 위치된다. 배플 유닛(500)은 관통홀(511)이[0064]
형성된 배플(510)을 포함한다. 배플(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(510)에는 복수의 관통홀(511)들
이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배플(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기
된다. 배플(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
이하, 상술한 도 1의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하도록 한다. [0065]
지지 부재(200)에 기판(W)이 놓이면, 제1 하부 전원(223a)으로부터 하부 전극(223)에 직류 전류가 인가된다. 하[0066]
부 전극(223)에 인가된 직류 전류에 의해 하부 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에
의해 기판(W)은 정전 척(210)에 흡착된다.
기판(W)이 정전 척(210)에 흡착되면, 가스 공급 노즐(310)을 통하여 하우징(110) 내부에 공정가스가 공급된다.[0067]
그리고, 플라즈마 전원(430)에서 생성된 고주파 전력이 안테나(420)를 통해 하우징(110) 내부에 인가된다. 인가
된 고주파 전력은 하우징(110) 내부에 머무르는 공정 가스를 여기시킨다. 여기된 공정가스는 기판(W)으로 제공
되어 기판(W)을 처리한다. 여기된 공정가스는 식각 공정을 수행할 수 있다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 공정은 플라즈마를 발생시키고 이를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정에서 플라[0068]
즈마로 인하여 챔버(100) 내부 특히 유전체 어셈블리(120)에 물리적인 충격이 인가되어 균열이 발생할 수도 있
다. 또한, 플라즈마를 발생시키고, 이를 이용하여 기판을 처리하는 공정 중에 챔버(100) 내부의 온도가 급격하
게 상승하게 된다. 공정 중 발생한 급격한 온도변화로 인하여 유전체 어셈블리(120)는 균열이 발생하는 등의 문
제가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 유전체 어셈블리(1200)는 유전체 창(1201)에 강도가 우수한 강화 필름(1202)을 더[0069]
포함한다. 이로 인하여, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정에서 발생하는 물리적인 충격으로 인한 유전체 어셈
블리(1200)의 균열 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 유전체 어셈블리(1200)는 가열판(1203)을 포함한다. 가열판(1203)은 기판 처[0070]
리 공정이 시작되기 전이나 공정 중에 유전체 어셈블리(1200)를 가열한다. 가열판(1203)으로 인하여 가열된 유
전체 어셈블리(1200)는 기판 처리 공정 중에 급격한 온도변화가 발생되지 않는다. 가열판(1203)은 유전체 어셈
블리(1200)에 급격한 온도변화가 발생되지 않도록 조절한다. 이로 인하여 챔버(100) 내부의 급격한 온도변화로
부터 유전체 어셈블리(1200)의 파손 등을 방지할 수 있다.
유전체 어셈블리(1200)는 분리 가능하게 제공된다. 유전체 어셈블리(1200)는 기판 처리 공정 이후에 분리되어[0071]
공정 중 증착된 파티클 및 불순물을 세정할 수 있다. 이때 사용되는 세정액에 의해 유전체 어셈블리(1200)가 손
상될 수도 있다.
이에 본 발명의 실시예에서 유전체 어셈블리(1200)는 코팅막(1205)을 포함한다. 코팅막(1205)은 내화학성이 우[0072]
수한 테프론을 포함한다. 이로 인하여 세정액에 의한 유전체 어셈블리(1200)의 손상을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에[0073]
서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가
능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하
기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보
호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명
의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
부호의 설명
10: 기판 처리 장치 100: 챔버[0074]
120: 유전체 어셈블리 1201: 유전체 창
1202: 강화 필름 1203: 가열층
1205: 코팅막 130: 라이너
200: 지지 부재 300: 가스 공급 유닛
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400: 플라즈마 소스 500: 배플 유닛
도면
도면1
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도면2
도면3
도면4
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도면5
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