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KR101927936B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101927936B1
KR101927936B1 KR1020170072437A KR20170072437A KR101927936B1 KR 101927936 B1 KR101927936 B1 KR 101927936B1 KR 1020170072437 A KR1020170072437 A KR 1020170072437A KR 20170072437 A KR20170072437 A KR 20170072437A KR 101927936 B1 KR101927936 B1 KR 101927936B1
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KR
South Korea
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ring
outer ring
inner ring
substrate
chuck
Prior art date
Application number
KR1020170072437A
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English (en)
Inventor
문상민
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US16/002,978 priority patent/US20180358211A1/en
Priority to CN201810588738.2A priority patent/CN109037018A/zh
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 가스가 공급되는 챔버의 처리공간 내에서 기판을 지지하는 척; 및 상기 척을 감싸는 링 어셈블리를 포함하되, 상기 링 어셈블리는, 일부가 상기 척에 지지된 기판의 외측을 둘러싸도록 위치되는 내측 링, 상기 내측 링을 감싸도록 위치되는 외측 링; 및 상기 외측 링을 상하 방향으로 이동 시키는 구동기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate treating apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 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. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
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.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 사용 과정에 기판 주위에 형성되는 쉬스, 플라즈마 계면의 변화가 최소화 되는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공정 가스가 공급되는 챔버의 처리공간 내에서 기판을 지지하는 척; 및 상기 척을 감싸는 링 어셈블리를 포함하되, 상기 링 어셈블리는, 일부가 상기 척에 지지된 기판의 외측을 둘러싸도록 위치되는 내측 링, 상기 내측 링을 감싸도록 위치되는 외측 링; 및 상기 외측 링을 상하 방향으로 이동 시키는 구동기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 링 어셈블리는, 상기 내측 링과 상기 외측 링의 사이에 위치되는 절연 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외측 링의 하단부에는 하부 절연 부재가 결합될 수 있다.
또한, 상기 내측 링은 상기 척에 대해 그 상대위치가 고정되도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 내측 링과 상기 외측 링은 각각 도전성 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 내측 링과 상기 척 사이에 위치되고, 금속재질인 커플러를 더 포함하고, 상기 내측 링은 상기 커플러에 고정될 수 있다.
또한, 상기 링 어셈블리는, 상기 외측 링을 감싸도록 위치되는 차폐 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 내측 링은 내측보다 외측의 높이가 더 높은 구배부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외측 링의 내측은 상기 내측 링의 외측보다 높이가 더 높도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 외측 링은 상부가 내측으로 돌출되는 상부 돌출부를 포함하고, 상기 상부 돌출부는 상기 절연 부재의 수직 방향 위를 커버할 수 있다.
또한, 상기 내측 링은 하부가 외측으로 돌출되는 하부 돌출부를 포함하고, 상기 절연 부재는 상기 하부 돌출부 상에 위치할 수 있다.
또한, 상기 외측 링은 상기 공정 가스로부터 발생되는 플라즈마와 쉬스의 계면을 조절할 수 있다.
또한, 상기 절연 부재는 상기 내측 링과 상기 외측 링 사이에 아크의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 또한, 본 발명은 사용 과정에 기판 주위에 형성되는 쉬스, 플라즈마 계면의 변화가 최소화 되는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 구성과의 사이에 아크 발생이 방지되는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 제1 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 기판 처리 장치의 사용에 따라 링 어셈블리 주위에 형성된 쉬스, 플라즈마 계면의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 외측 링이 상승된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 제2 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 변형 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 또 다른 변형 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 8은 제3 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에서 외측 링이 상승된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시 예에서는 유도결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라즈마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마 방식 등 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 지지 유닛으로 정전척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(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 하우징(110)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 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 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)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(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 예를 들면, 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 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 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척 방식으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전척 방식으로 제공된 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 척(220, 230, 250) 및 링 어셈블리(240)를 포함한다.
척(220, 230, 250)은 공정 처리 시 기판을 지지한다. 척(220, 230, 250)은 지지판(220), 유로 형성판(230) 및 절연 플레이트(250)를 포함한다.
지지판(220)은 지지 유닛(200)의 상단부에 위치한다. 지지판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 지지판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 지지판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 지지판(220) 내에는 정전 전극(223)과 히터(225)가 매설된다.
정전 전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 정전 전극(223)에 인가된 전류에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 설정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 지지판(220)의 하부에는 유로 형성판(230)이 위치된다. 지지판(220)의 저면과 유로 형성판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
지지판(220)의 아래에는 유로 형성판(230)이 위치될 수 있다.
유로 형성판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 유로 형성판(230) 내부에 나선 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.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시 예에 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 기판(W)과 지지판(220) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(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 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 유로 형성판(230)을 냉각한다. 유로 형성판(230)은 냉각되면서 지지판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다. 상술한 바와 같은 이유로, 일반적으로, 링 어셈블리(240)의 하부는 상부에 비해 낮은 온도로 제공된다.
유로 형성판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 유로 형성판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(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 전달받아 지지판으로 안착시키는 리프트 핀 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 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 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.
링 어셈블리(240)는 쉬스, 플라즈마 계면(B)을 조절한다. 링 어셈블리(240)는 내측 링(도 2의 241) 및 외측 링(도 2의 242)을 포함한다.
내측 링(241)은 척(220, 230, 250)의 상부 외측에 위치된다. 내측 링(241)은 지지판(220)을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 지지판(220)의 외측면과 내측 링(241)의 내측면은 설정 거리 이격될 수 있다. 내측 링(241)은 링 형상의 단일 구성으로 제공된다. 내측 링(241)은 위치가 고정된 상태로 제공되어, 척(220, 230, 250)에 대한 상대 위치가 변하지 않는다. 내측 링(241)은 도전성 소재로 제공될 수 있다. 내측 링(241)은 규소, 탄화 규소 등으로 제공될 수 있다.
내측 링(241)의 아래쪽에는 커플러(244)가 제공될 수 있다. 커플러(244)는 유로 형성판(230)에 내측 링(241)을 고정시킬 수 있다. 커플러(244)는 열 전도성이 높은 소재로 제공된다. 일 예로, 커플러(244)는 알루미늄 등과 같은 금속성 소재로 제공될 수 있다. 또한, 커플러(244)는 열전도 접착제(미도시)에 의해 유로 형성판(230)의 상부면에 접합될 수 있다. 또한, 내측 링(241)은 열전도 접착제(미도시)에 의해 커플러(244)의 상부면에 접합될 수 있다. 일 예로, 열전도 접착제는 실리콘 패드를 이용할 수 있다.
또는 커플러(244)는 생략되고, 내측 링(241)은 척(220, 230, 250)과 직접 접하게 위치될 수 도 있다.
외측 링(242)은 내측 링(241)을 둘러싸도록 제공된다. 외측 링(242)은 링 형상의 단일 구성으로 제공된다. 외측 링(242)은 도전성 소재로 제공될 수 있다. 외측 링(242)은 규소, 탄화 규소 등으로 제공될 수 있다. 외측 링(242)의 내측면과 내측 링(241)의 외측면은 설정 거리 이격 될 수 있다. 외측 링(242)과 내측 링(241)의 이격 거리는, 플라즈마의 유입이 방지되도록 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제한될 수 있다. 외측 링(242)은 상하로 이동 가능하게 제공된다. 일 예로, 외측 링(242)은 구동기(246)에 의해 위쪽 방향으로 이동될 수 있다. 구동기(246)는 구동 로드(247) 및 구동부(248)를 포함할 수 있다. 구동 로드(247)는 외측 링(242)의 아래쪽에 위치되도록 척(220, 230, 250)에 형성된 구동홀(도 2의 260)에 위치될 수 있다. 그리고 구동부(248)는 구동 로드(247)의 하단부에 위치되어 구동 로드(247)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 구동 로드(247)는 상승하여 외측 링(242) 방향으로 이동할 수 있다. 일 예로, 구동부(248)는 모터와 회전 운동을 병진 운동으로 변환하는 구동변환부를 포함할 수 있다. 일 예로, 구동변환부는 랙-피니언 기어 조립체를 포함할 수 있다.
외측 링(242)의 외측에는 차폐 부재(도 2의 245)가 위치될 수 있다. 차폐 부재(245)는 외측 링(242)의 외측을 둘러 싸도록 링 형상으로 제공된다. 차폐 부재(245)는 외측 링(242)의 측면이 플라즈마에 직접 노출되거나, 외측 링(242)의 측부로 플라즈마가 유입되는 것을 방지한다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 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 연결한다. 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(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 공급된 공정가스로부터 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 플라즈마 소스(400)로는 유도결합형 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 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 인가 받는다. 플라즈마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라즈마 상태로 여기 된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
다음으로 도 2 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 링 어셈블리에 대하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 기판 처리 장치의 사용에 따라 링 어셈블리 주위에 형성된 쉬스, 플라즈마 계면의 변화를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 쉬스, 플라즈마 계면(B)과 링 어셈블리(240) 사이에도 전기장이 형성되어, 내측 링(241)과 외측 링(242)은 기판(W)의 처리 과정에서 기판(W)과 유사한 과정을 거쳐 이온에 의해 식각 된다. 이에 따라, 내측 링(241) 상단의 높이와 외측 링(242) 상단의 높이는 사용 횟수의 증가에 따라 낮아 지게 된다.
내측 링(241) 상단의 높이와 외측 링(242) 상단의 높이가 낮아 지면 쉬스, 플라즈마 계면(B)이 변화되며, 이에 따라 전기장도 변화된다.
이 때, 전기장은 기판(W)의 외측과 링 어셈블리(240)이 만나는 영역에서 외측에서 내측을 향하는 방향으로 형성된다.
도 4는 외측 링이 상승된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 내측 링(241)과 외측 링(242)의 상단이 식각 되면, 외측 링(242)은 그 영향을 상쇄하기 위해 상부로 이동된다. 일 예로, 외측 링(242)은 설정 수량의 기판이 처리될 때 마다 설정 높이만큼 상부로 이동될 수 있다. 외측 링(242)이 상부로 이동되면, 외측 링(242)의 상단의 식각으로 인해 낮아진 높이가 상쇄되어, 외측 링(242)의 위쪽에 형성되는 쉬스, 플라즈마 계면(B)이 회복된다.
외측 링(242)이 상승되는 높이는, 외측 링(242)의 상부가 식각 된 두께를 고려하여 조절될 수 있다. 일 예로, 외측 링(242)은 상부가 식각 된 두께와 동일하게 위쪽으로 이동되어, 외측 링(242)의 상면의 높이는 식각이 발생되기 전의 높이(이하, 기준 높이)로 회복될 수 있다.
또한, 외측 링(242)이 상승되는 높이는, 외측 링(242) 및 내측 링(241)이 식각된 두께를 고려하여 조절될 수 있다. 외측 링(242)의 상면의 높이가 기준 높이로 회복되어도, 내측 링(241) 상면의 높이가 낮아진 것에 의한 영향은 발생된다. 따라서, 내측 링(241) 상면의 높이가 낮아진 것을 고려하여, 외측 링(242)은 상면이 기준 높이 보다 위쪽에 위치되도록 이동 될 수 있다. 외측 링(242)의 상면이 기준 높이 보다 위쪽에 위치되면, 외측 링(242)의 위쪽에 형성되는 쉬스, 플라즈마 계면(B)의 높이는 링 어셈블리(240)에 식각이 발생하기 전보다 높아진다. 그리고, 외측 링(242)의 위쪽에 형성된 쉬스, 플라즈마 계면(B)은 내측 링(241)의 위쪽에 형성된 쉬스, 플라즈마 계면(B)에 영향을 주어, 내측 링(241)의 식각에 의한 영향을 상쇄한다.
공정 진행 중 내측 링(241)은 플라즈마에 의한 영향으로 온도가 상승한다. 내측 링(241)의 온도가 높을수록 내측 링(241)과 인접한 영역으로 공정 가스가 집중된다. 이에 따라, 내측 링(241)이 주위 구성과 접촉한 상태를 유지하지 못하여, 원활이 냉각되지 않으면, 기판(W)의 가장자리 영역이 중앙 영역에 비해 과도하게 식각되는 공정의 불균일을 야기할 수 있다. 반면, 본 발명에 따른 기판 처리 자치는 내측 링(241)이 고정된 상태로 제공되어 항상 주위의 구성과 접촉된 상태를 유지하여, 척(220, 230, 250)으로 열이 전달된다. 따라서, 쉬스, 플라즈마 계면(B)의 조절을 위해 외측 링(242)이 이동 되어도, 내측 링(241)은 원활히 열전달에 의한 냉각이 이루어 질 수 있다.
도 5는 제2 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 외측 링(242b) 중 하나 이상의 영역에는 아크 발생 방지를 위한 구성이 위치될 수 있다.
외측 링(242b)에서 내측 링(241b)과 인접하는 내측면에는 절연 부재(2100)가 위치될 수 있다. 절연 부재(2100)는 절연성 소재로 제공된다. 절연 부재(2100)는 별도로 만들어 진후 외측 링(242b)의 내측면에 부착되거나, 외측 링(242b)의 내측면을 코팅하는 방식으로 형성될 수 있다. 절연 부재(2100)에 의해 외측 링(242b)과 내측 링(241b) 사이에서 아크가 발생되는 것이 방지된다.
외측 링(242b)의 저면에는 하부 절연 부재(2200)가 위치될 수 있다. 하부 절연 부재(2200)는 절연성 소재로 제공된다. 하부 절연 부재(2200)는 별도로 만들어 진후 외측 링(242b)의 하면에 부착되거나, 외측 링(242b)의 하면을 코팅하는 방식으로 형성될 수 있다. 하부 절연 부재(2200)에 의해 척(220, 230, 250)과 외측 링(242b) 사이에서 아크가 발생되는 것이 방지된다.
절연 부재(2100), 하부 절연 부재(2200)외에 링 어셈블리(240b)의 구성 및 동작은 도 2 내지 도 4와 동일하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 6은 도 5의 변형 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 절연 부재(2100c)는 내측 링(241c)의 외측면에 위치되는 상태로 제공될 수 있다. 절연 부재(2100c)는 절연성 소재로 제공된다. 절연 부재(2100c)는 별도로 만들어 진후 내측 링(241c)의 외측면에 부착되거나, 내측 링(241c)의 외측면을 코팅하는 방식으로 형성될 수 있다. 절연 부재(2100c)에 의해 외측 링(242c)과 내측 링(241c) 사이에서 아크가 발생되는 것이 방지된다.
외측 링(242c)의 저면에는 도 5와 유사하게 하부 절연 부재(2200c)가 위치될 수 있다.
절연 부재(2100c), 하부 절연 부재(2200c)외에 링 어셈블리(240c)의 구성 및 동작은 도 2 내지 도 4와 동일하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 7은 도 5의 또 다른 변형 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 외측 링(242d)에서 차폐 부재(245)와 인접하는 외측면에는 외측 절연 부재(2300d)가 위치될 수 있다. 외측 절연 부재(2300d)는 절연성 소재로 제공된다. 외측 절연 부재(2300d)는 별도로 만들어 진후 외측 링(242d)의 외측면에 부착되거나, 외측 링(242d)의 외측면을 코팅하는 방식으로 형성될 수 있다. 외측 절연 부재(2300d)에 의해 외측 링(242d)과 절연 부재 사이에서 아크가 발생되는 것이 방지된다. 차폐 부재(245)가 절연성 소재로 제공되는 경우, 외측 절연 부재 외측 절연 부재(2300d)는 생략될 수 있다.
절연 부재(2100d)는 도 5의 절연 부재(2100) 또는 도 6의 절연 부재(2100c)와 유사하게 제공될 수 있다.
하부 절연 부재(2200d)는 도 5의 하부 절연 부재(2200)과 유사하게 제공될 수 있다.
절연 부재(2100d), 하부 절연 부재(2200d), 외측 절연 부재(2300d)외에 링 어셈블리(240d)의 구성 및 동작은 도 2 내지 도 4와 동일하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 8은 제3 실시 예에 따른 링 어셈블리를 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8에서 외측 링이 상승된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 링 어셈블리(240e)는 내측 링(241e) 및 외측 링(242e)을 포함한다.
내측 링(241e)은 내측(2310)보다 외측(2330)의 상면 높이가 높게 형성될 수 있다. 내측(2310)과 외측(2330) 사이에는 설정 각도의 구배부(2320)가 형성된다. 내측 링(241e)은 상면의 높이가 반경 방향 외측(2330)이 높게 형성되어, 시스, 플라즈마 계면 및 전기장을 조절하여, 플라스마가 기판(W) 상으로 집중되도록 유도한다. 내측 링(241e)의 하부에는 반경 방향으로 돌출되는 하부 돌출부(2340)가 형성된다. 내측 링(241e)의 외측에는 외측면과 하부 돌출부(2340)에 걸쳐 외측 링(242e)을 향하는 면에 절연 부재(2350)가 위치될 수 있다. 또한, 절연 부재(2350)는 내측 링(241e)의 외측면과 하부 돌출부(2340)의 상면에 대응되는 대응되는 형상으로 제공되어, 하부 돌출부(2340)의 상면에 위치되게 부착되는 방식으로 제공될 수 도 있다.
절연 부재(2350)는 내측 링(241e)과 외측 링(242e) 사이에 아크가 발생되는 것을 방지한다.
외측 링(242e)의 상부에는 내측으로 돌출되는 상부 돌출부(2410)가 형성된다. 상부 돌출부(2410)의 돌출 정도는 절연 부재(2350)의 두께에 대응되게 형성되어, 상부 돌출부(2410)는 절연 부재(2350)의 위쪽에 위치될 수 있다. 상부 돌출부(2410)가 내측 링(241e)의 상면에 위치되어, 외측 링(242e)의 상면은 내측 링(241e)의 외측 보다 설정 높이 높게 위치될 수 있다. 도면에는 상부 돌출부(2410)의 측면이 수직인 것이 예시되었으나, 상부 돌출부(2410)의 측면은 내측 링(241e)의 구배부(2320)와 유사하게 설정 각도 경사지게 형성될 수 도 있다. 외측 링(242e)의 하부에는 하부 절연 부재(2420)가 위치될 수 있다. 하부 절연 부재(2420)는 외측 링(242e)의 하부에 아크가 발생되는 것을 방지한다. 외측 링(242e)과 내측 링(241e)이 인접한 부분의 경계는, 상부 돌출부(2410)와 하부 돌출부(2340)로 인해 절곡된 형상으로 제공되어, 플라즈마의 침입이 방지될 수 있다.
외측 링(242e)의 아래쪽에는 보조 링(243)이 위치되어, 커플러(244)의 외측에 형성된 공간을 메울 수 있다. 보조 링(243)에는 구동 로드(247)가 위치되는 홀(243a)이 형성될 수 있다.
또한, 보조 링(243)은 생략되고, 커플러(244)가 외측 링(242e)의 아래 쪽까지 연장될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 200: 지지 유닛
240: 링 어셈블리 300: 가스 공급 유닛
400: 플라즈마 소스 500: 배기 유닛

Claims (13)

  1. 공정 가스가 공급되는 챔버의 처리공간 내에서 기판을 지지하는 척; 및
    상기 척을 감싸는 링 어셈블리를 포함하되,
    상기 링 어셈블리는,
    일부가 상기 척에 지지된 기판의 외측을 둘러싸도록 위치되는 내측 링,
    상기 내측 링을 감싸도록 위치되는 외측 링; 및
    상기 외측 링을 상하 방향으로 이동 시키는 구동기를 포함하며,
    상기 링 어셈블리는, 상기 내측 링과 상기 외측 링의 사이에 위치되는 절연 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외측 링의 하단부에는 하부 절연 부재가 결합되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내측 링은 상기 척에 대해 그 상대위치가 고정되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내측 링과 상기 외측 링은 각각 도전성 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 공정 가스가 공급되는 챔버의 처리공간 내에서 기판을 지지하는 척; 및
    상기 척을 감싸는 링 어셈블리를 포함하되,
    상기 링 어셈블리는,
    일부가 상기 척에 지지된 기판의 외측을 둘러싸도록 위치되는 내측 링,
    상기 내측 링을 감싸도록 위치되는 외측 링; 및
    상기 외측 링을 상하 방향으로 이동 시키는 구동기를 포함하되;
    상기 내측 링은 상기 척에 대해 그 상대위치가 고정되도록 제공되고,
    상기 내측 링과 상기 척 사이에 위치되고, 금속재질인 커플러를 더 포함하며,
    상기 내측 링은 상기 커플러에 고정되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 링 어셈블리는,
    상기 외측 링을 감싸도록 위치되는 차폐 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내측 링은 내측보다 외측의 높이가 더 높은 구배부를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외측 링의 내측은 상기 내측 링의 외측보다 높이가 더 높도록 마련되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외측 링은 상부가 내측으로 돌출되는 상부 돌출부를 포함하고,
    상기 상부 돌출부는 상기 절연 부재의 수직 방향 위를 커버하는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 내측 링은 하부가 외측으로 돌출되는 하부 돌출부를 포함하고,
    상기 절연 부재는 상기 하부 돌출부 상에 위치하는 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외측 링은 상기 공정 가스로부터 발생되는 플라즈마와 쉬스의 계면을 조절하는 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 내측 링과 상기 외측 링 사이에 아크의 발생을 방지하는 기판 처리 장치.
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