KR100572118B1 - Plasma processing apparatus - Google Patents

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이영종
최준영
손형규
이정빈
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주식회사 에이디피엔지니어링
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Abstract

본 발명은 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버내 하측에 마련되어 기판이 적재되는 하부전극; 상기 하부전극의 하면에 접한 상태로 마련되어 상기 하부전극을 냉각시키며, 중간 영역에서 소정 면적을 갖도록 관통되어 냉각 매체가 유동되는 냉각 유로가 다수개 형성되는 냉각판; 상기 하부전극과 냉각 유로의 상측인 냉각판의 상면과의 미세 높이만큼 이격된 공간에 각각 개재되어 그 내부 공간의 기밀을 유지하는 기밀유지부재;를 포함하며,The present invention provides a plasma processing apparatus for generating a plasma inside a chamber in a vacuum state to perform a predetermined treatment on a substrate, the plasma processing apparatus comprising: a lower electrode provided below the chamber and loaded with a substrate; A cooling plate provided to be in contact with a lower surface of the lower electrode to cool the lower electrode, and having a plurality of cooling passages formed therethrough, the cooling passages having a predetermined area in an intermediate region to flow a cooling medium; And an airtight holding member interposed in a space spaced apart by a fine height from the lower electrode and an upper surface of the cooling plate, which is an upper side of the cooling channel, to maintain the airtightness of the internal space.

상기 기밀유지부재의 내부에는 열전도도가 우수한 열전달 매체가 주입되어 하부전극에서 냉각판으로의 열전달 효율이 상승되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.A heat transfer medium having excellent thermal conductivity is injected into the hermetic holding member so that the heat transfer efficiency from the lower electrode to the cooling plate is increased to provide a plasma processing apparatus.

플라즈마 처리장치, 하부전극, 냉각판, 냉각 유로, 열전달 매체, 열전도도Plasma processor, lower electrode, cooling plate, cooling channel, heat transfer medium, thermal conductivity

Description

플라즈마 처리장치{Plasma processing apparatus}Plasma processing apparatus

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a conventional plasma processing apparatus.

도 2는 종래의 플라즈마 처리장치의 전극부 구성물인 냉각판과 하부전극을 도시한 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view showing a cooling plate and a lower electrode which are electrode components of a conventional plasma processing apparatus.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 전극부를 도시한 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view illustrating an electrode unit of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 상기 플라즈마 처리장치의 냉각판을 도시한 평면도이다.4 is a plan view showing a cooling plate of the plasma processing apparatus.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

114 : 하부전극 116 : 냉각판114: lower electrode 116: cooling plate

117 : 냉각 유로 G : 이격 공간117 cooling channel G: spaced apart

O : 기밀유지부재O: airtight member

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 온도 상승을 방지하기 위해 마련되는 냉각판과 하부전극과의 이격 공간 내에 열전달 매체를 충진하여 냉각 매체의 열전달 효과를 상승시킬 수 있게 한 플라즈마 처리장치 에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to fill a heat transfer medium in a space between a cooling plate and a lower electrode provided to prevent a temperature rise of a substrate, thereby increasing the heat transfer effect of the cooling medium. It relates to a plasma processing apparatus.

상술한 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 과정을 설명하면 우선, 기판 수납 장치(이하 "카세트"라 칭함)에 다수 적재된 반도체 웨이퍼 또는 액정기판(이하 "기판"이라 칭함)을 운송 로봇에 의해 반입 또는 반출시키되 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버(Load Lock Chamber) 내로 반입시키고 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공으로 만들고 난 다음, 이송수단을 작동시켜 기판을 반송 챔버(Transfer Chamber)로 이동시킨다.Referring to the process of performing plasma processing on the above-described semiconductor wafer or liquid crystal substrate, first, a plurality of semiconductor wafers or liquid crystal substrates (hereinafter referred to as "substrates") stacked in a substrate storage device (hereinafter referred to as "cassette") are transport robots. Carry in or out by means of a load lock chamber, which circulates vacuum and atmospheric pressure, and pumps the inside of the load lock chamber into a vacuum state to make a vacuum, and then transfer means. In operation to move the substrate into the transfer chamber.

여기서, 상술한 기판이 이송된 반송 챔버는 진공 상태를 유지하는 다수의 공정 챔버(Process Chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송 챔버는 각각의 공정 챔버로 이송수단을 통해 반입, 반출을 실시하며, 여기서 각각의 공정 챔버로 반입된 기판은 하부 전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되며, 상부 전극 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 공정 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가 받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.Here, the transfer chamber to which the above-described substrate is transferred is in communication with a plurality of process chambers maintaining a vacuum state, and the transfer chamber carries in and out of each process chamber through transfer means. The substrates introduced into the respective process chambers are placed on the mounting table positioned on the upper part of the lower electrode, the process gas is introduced through the micro holes formed in the lower part of the upper electrode, and external power is applied to the introduced gas. Electrical discharge is caused by the lower electrode to perform a plasma process on the surface of the substrate.

여기서, 상술한 공정 챔버내에서 플라즈마 공정 처리시 기판이 안착된 하부전극의 온도가 상승함에 따라 그 하부전극의 온도를 저하시켜 최종적으로 기판의 온도 상승을 방지하여 온도를 일정하게 유지하도록 하부에 냉각판이 마련되며, 이 냉각판의 내부에 유체 및 기체와 같은 냉각 매체를 순환시켜 하부전극을 냉각할 수 있게 냉각라인을 건드릴(Gun Drill)로 가공 형성한다.Here, as the temperature of the lower electrode on which the substrate is seated increases during the plasma process treatment in the above-described process chamber, the temperature of the lower electrode is lowered, and finally, the temperature of the lower electrode is prevented, thereby cooling the lower portion to keep the temperature constant. The plate is provided, and the cooling line is processed into a gun drill to cool the lower electrode by circulating a cooling medium such as a fluid and a gas inside the cooling plate.

종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에서 공정 처리가 이루어지는 공정챔버(10)와, 상술한 공정챔버(10)내 상측에 마련되어 외부의 공정 가스가 유입되는 상부전극(20)과, 상기 상부전극(20)과 대향된 하측에 마련되어 기판(도면에 미도시)이 상면에 적재되며, 전원이 인가되는 전극부로 이루어진다.The conventional plasma processing apparatus includes a process chamber 10 having a process processing therein as shown in FIG. 1, an upper electrode 20 provided above the process chamber 10, into which external process gas is introduced, and A substrate (not shown) is provided on the lower side opposite to the upper electrode 20 and is mounted on the upper surface, and includes an electrode part to which power is applied.

상술한 전극부는 최하부에 위치된 베이스 플레이트(20)와, 상기 베이스 플레이트(20) 상면에 적재된 절연부재(18)와, 상술한 절연부재(18) 상면에 적재된 냉각판(16)과, 상술한 냉각판(16)의 상면에 적재된 하부전극(14)이 순차적으로 적층되어 이루어지며, 상술한 전극부의 외벽과 상부 영역 가장자리부에 플라즈마로부터 보호하는 절연판(22)이 전극부의 둘레를 감싸도록 한 다음 다수개의 볼트에 의해 상면 가장자리부와 측면 및 저면에서 각각 체결된다.The above-mentioned electrode part includes a base plate 20 positioned at the lowermost part, an insulating member 18 mounted on the upper surface of the base plate 20, a cooling plate 16 mounted on the upper surface of the insulating member 18, and The lower electrodes 14 stacked on the upper surface of the cooling plate 16 are sequentially stacked, and the insulating plate 22 protecting the plasma from the outer wall and the upper region edge of the electrode part is wrapped around the electrode part. The bolts are then fastened at the top edge, side and bottom by a plurality of bolts, respectively.

여기서, 상술한 냉각판(16)은 도 2에 도시된 바와 같이 판상으로, 그 내부에 지그재그 형상을 갖도록 냉각라인(16a)이 가공 형성되며, 양측벽 가장자리부를 건 드릴에 의해 각각 관통시키는 횡방향 냉각라인과 이 횡방향 냉각라인과 적정 간격을 갖도록 직교되게 관통 형성된 다수개의 종방향 냉각라인도 각각 건 드릴로 관통시켜 일측과 타측의 횡방향 냉각라인을 향해 직교된 외측에서 건 드릴로 가공하여 각각 유입구와 배출구가 형성되는 구조이다. 그리고, 각각 관통된 횡, 종방향 냉각라인의 양단에 각각 삽입되어 그 냉각라인(16a) 내부의 기밀을 유지함과 동시에 밀폐시키는 밀폐부재(도면에 미도시)가 각 끝단에 삽입된다.Here, the cooling plate 16 described above is plate-like, as shown in Figure 2, the cooling line 16a is formed to have a zigzag shape therein, the transverse direction through which both side wall edges through a gun drill A plurality of longitudinal cooling lines formed orthogonally penetrating the cooling line and the lateral cooling line at appropriate intervals are also penetrated by a gun drill and machined by a gun drill on the outside perpendicular to the lateral cooling line on one side and the other side, respectively. Inlet and outlet are formed. Then, a sealing member (not shown in the figure) is inserted at each end to be inserted into each end of each of the lateral and longitudinal cooling lines that are penetrated to keep the airtight inside the cooling line 16a at the same time.

그리고, 상술한 하부전극(14)과 냉각판(16)의 접촉면에는 상술한 하부전극(14)의 온도를 측정하는 온도측정장치(도면에 미도시)가 별도로 구비되어 상술한 온도측정장치가 공정 가스로부터 손상됨을 방지할 수 있도록 하부전극(14)과 냉각판(16)과의 중심부에 대해 기밀을 유지하는 오링(O-ring : O)이 하부전극(14)과 냉각판(16)에 개재된다.In addition, a temperature measuring device (not shown) for measuring the temperature of the lower electrode 14 is separately provided on the contact surface of the lower electrode 14 and the cooling plate 16 to process the aforementioned temperature measuring device. An O-ring (O) that is airtight with respect to the center of the lower electrode 14 and the cooling plate 16 is interposed on the lower electrode 14 and the cooling plate 16 to prevent damage from gas. do.

그러므로, 상술한 냉각라인(16a)은 횡방향 냉각라인의 중심부에 형성된 유입구를 통해 유입되는 냉각 매체가 횡방향 냉각라인 양측으로 분할되어 이동되고 그 횡방향 냉각라인에 적정 간격으로 직교되게 병렬 형성된 다수개의 종방향 냉각라인을 따라 유동하며, 각각의 종방향 냉각라인이 이격된 횡방향 냉각라인에 연통되어 그 횡방향 냉각라인의 중심부에 형성된 배출구를 통해 배출된다.Therefore, the above-described cooling line 16a includes a plurality of cooling mediums introduced through the inlets formed at the center of the lateral cooling line, divided and moved to both sides of the lateral cooling line, and formed in parallel to the lateral cooling line at right intervals. Flows along the two longitudinal cooling lines, each longitudinal cooling line being in communication with a spaced apart lateral cooling line and discharged through an outlet formed at the center of the lateral cooling line.

즉, 상술한 기판의 온도 상승을 방지하기 위해 하부전극(14)의 저면에 결합시키는 냉각판(16)은 상술한 냉각판(16)의 내부에 형성된 냉각라인(16a)을 통해 냉각판(16)을 냉각시킨 다음, 열평형에 의해 하부전극(14)의 열이 냉각판(16)으로 열전도에 의해 이동되면서 하부전극(14)을 냉각하였다.That is, the cooling plate 16 coupled to the bottom surface of the lower electrode 14 in order to prevent the temperature rise of the substrate described above is the cooling plate 16 through the cooling line 16a formed inside the cooling plate 16 described above. ) Was cooled, and the lower electrode 14 was cooled while the heat of the lower electrode 14 was transferred to the cooling plate 16 by thermal conduction by thermal equilibrium.

여기서, 상술한 하부전극(14)과 냉각판(16)은 서로 접한 상태이지만 고체 특성상 온도 상승으로 인해 변형됨에 따라 하부전극(14)과 냉각판(16)은 볼트에 의해 체결되어 가장자리부를 제외한 나머지 부분은 미세량 만큼 이격된 공간이 형성되므로 열전달에 있어 전도는 되지 않고 대류나 복사에 의해 열평형이 이루어져 냉각 효율이 저하되며, 상술한 냉각판(16)의 사방에서 건드릴에 의해 관통시켜야 하므로 가공이 어렵고, 제작비용이 증가하고 상술한 하부전극(14)과 냉각판(16)과의 발생 틈으로 인해 열평형을 방해하는 문제점이 있었다.Here, the above-described lower electrode 14 and the cooling plate 16 are in contact with each other, but the lower electrode 14 and the cooling plate 16 are fastened by bolts as they are deformed due to an increase in temperature due to a solid property, except for the edges. Since the space is formed by spaces separated by a minute amount, heat conduction is not conducted in heat transfer, but heat balance is caused by convection or radiation, and cooling efficiency is deteriorated. This is difficult, and the manufacturing cost increases and there is a problem of preventing thermal equilibrium due to the gap between the lower electrode 14 and the cooling plate 16.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 기판이 적재되는 하부전극의 온도 상승을 방지할 수 있도록 구비되는 냉각판의 냉각 유로와 함께 열전도도가 우수한 열전달 매체를 하부전극과 냉각판의 이격 공간에 주입시켜 냉각 효율이 상승될 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the object is to provide a heat transfer medium having excellent thermal conductivity with the cooling channel of the cooling plate provided to prevent the temperature rise of the lower electrode on which the substrate is loaded lower electrode The present invention provides a plasma processing apparatus in which a cooling efficiency can be increased by injecting into a space of a cooling plate.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버내 하측에 마련되어 기판이 적재되는 하부전극; 상기 하부전극의 하면에 접한 상태로 마련되어 상기 하부전극을 냉각시키며, 중간 영역에서 소정 면적을 갖도록 관통되어 냉각 매체가 유동되는 냉각 유로가 다수개 형성되는 냉각판; 상기 하부전극과 냉각 유로의 상측인 냉각판의 상면과의 미세 높이만큼 이격된 공간에 각각 개재되어 그 내부 공간의 기밀을 유지하는 기밀유지부재;를 포함하며, 상기 기밀유지부재의 내부에는 열전도도가 우수한 열전달 매체가 주입되어 하부전극에서 냉각판으로의 열전달 효율이 상승되도록 마련됨으로써, 상술한 하부전극의 저면에 결합되어 하부전극의 온도 상승을 방지하는 냉각판을 구비하되 상술한 하부전극과 냉각판과는 구조상 이격 공간이 발생되어 이 이격 공간 내부를 기밀유지부재에 의해 밀폐시킨 다음 상술한 기밀유지부재의 내부에 형성되는 충진 공간 내에 열전도도가 우수한 열전달 매체를 주입하여 냉각 효율을 상승시키므로 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma processing apparatus for generating a plasma inside a chamber in a vacuum state to perform a predetermined treatment on a substrate, comprising: a lower electrode provided below the chamber and loaded with a substrate; A cooling plate provided to be in contact with a lower surface of the lower electrode to cool the lower electrode, and having a plurality of cooling passages formed therethrough, the cooling passages having a predetermined area in an intermediate region to flow a cooling medium; And an airtight holding member interposed in a space spaced apart from each other by a fine height of the lower electrode and an upper surface of the cooling plate, which is an upper side of the cooling channel, to maintain the airtightness of the internal space. The heat transfer medium is injected to provide an excellent heat transfer efficiency from the lower electrode to the cooling plate, and is provided with a cooling plate coupled to the bottom of the lower electrode to prevent the temperature increase of the lower electrode. The space between the plate and the space is generated to seal the inside of the space by the airtight holding member and then inject the heat transfer medium having excellent thermal conductivity into the filling space formed inside the above airtight holding member to increase the cooling efficiency. Do.

또한, 본 발명에서는 열전달 매체는, 액체 또는 기체 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.In the present invention, the heat transfer medium is preferably at least one of a liquid and a gas.

또한, 본 발명에서의 열전달 매체는, 비열이 낮은 액체로서 EG(Ethylene Glycol)와 DI(Deionized Water)를 적정 비율로 조합하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the heat transfer medium of the present invention is preferably a liquid having a low specific heat, in which EG (Ethylene Glycol) and DI (Deionized Water) are combined at an appropriate ratio.

또한, 본 발명에서는 열전달 매체는, 불활성 기체로서 헬륨 가스(He)로 마련되는 것이 바람직하다..In the present invention, the heat transfer medium is preferably provided with helium gas (He) as an inert gas.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 일 실시예의 플라즈마 처리장치는 도면에는 도시되지 않았지만 공정챔버와, 상술한 공정챔버내 상측에 마련되어 기판에 소정 가스를 분사하는 상부전극과, 상술한 상부전극의 대향된 하측에 마련되어 기판이 적재되며, 전원이 인가되는 전극부로 이루어진다. Although not shown in the drawings, the plasma processing apparatus of the preferred embodiment of the present invention is provided with a process chamber, an upper electrode provided above the process chamber and injecting a predetermined gas to the substrate, and a substrate provided below the upper electrode. It is loaded, and consists of an electrode portion to which power is applied.

여기서, 상술한 전극부는 도 3에 도시된 바와 같이 최하부에 위치된 베이스 플레이트(120)에 순차적으로 적층된 절연부재(118)와, 냉각판(116)과, 하부전극(114)으로 이루어지며, 상술한 전극부의 외벽과 상부 영역 가장자리부에 플라즈마 로부터 보호하는 절연판(122)이 각각 감싸고 있는 구조로 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.Here, the electrode unit is composed of an insulating member 118, a cooling plate 116, and a lower electrode 114, which are sequentially stacked on the base plate 120 positioned at the bottom as shown in FIG. Since the insulating plate 122 which protects the plasma from the outer wall of the electrode portion and the upper region edge portion is respectively wrapped, the same structure and function as the conventional one are omitted.

상술한 냉각판(116)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 적정 두께를 갖는 판상으로 일측벽에서 타측벽으로 직사각형 형상으로 관통되는 다수개의 냉각 유로(117)가 형성되고, 상술한 냉각 유로(117)의 일측에는 입력단이 타측에는 출력단이 각각 형성되게 한다.3 and 4, the cooling plate 116 is formed in a plate shape having a suitable thickness, and a plurality of cooling flow paths 117 are formed to penetrate in a rectangular shape from one side wall to the other side wall. An input terminal is formed at one side of 117 and an output terminal is formed at the other side, respectively.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만 상술한 입력단과 출력단에는 그 형상이 각각 직사각 형상으로 형성되어 외부로부터 냉각 매체가 유입되어 배출될 수 있도록 입력단과 출력단의 형상과 상응한 연결관이 각각 결합된다. 여기서, 원형의 관을 통해 유입되는 냉각 매체의 유량보다, 면적이 넓은 평판 형상을 갖는 연결관을 통해 유입되는 냉각 매체의 유량이 많으므로 냉각 효율 또한 상승하게 된다.In addition, although not shown in the drawings, the input end and the output end are respectively formed in a rectangular shape, and a connection tube corresponding to the shape of the input end and the output end is coupled to each other so that a cooling medium may be introduced and discharged from the outside. Here, since the flow rate of the cooling medium flowing through the connection tube having a flat plate shape having a large area than the flow rate of the cooling medium flowing through the circular tube, the cooling efficiency is also increased.

상술한 냉각 유로(117)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 단면 형상이 직사각형의 형상으로 형성되므로 냉각 매체의 유동 면적을 넓게 하여 그만큼 냉각 효율이 상승하게 된다.Since the cross-sectional shape of the cooling passage 117 described above is formed in a rectangular shape as illustrated in FIGS. 3 and 4, the cooling efficiency is increased by increasing the flow area of the cooling medium.

여기서, 상술한 냉각 유로(117)의 형상은 본 실시예에서 한정하지 않고 다양한 변형 실시가 가능하다.Here, the shape of the cooling passage 117 described above is not limited in this embodiment, various modifications are possible.

그리고, 냉각 매체가 순환되도록 냉각 유로(117)가 형성된 냉각판(116)과 상술한 냉각판(116)의 상면에 위치된 하부전극(114)과의 접촉면에 결합 구조상 미세 높이를 갖는 충진 공간(G)이 형성되며, 그 충진 공간(G)은 이격되어 열전달 효율을 저하시키므로 상술한 충진 공간(G)을 메우기 위하여 상술한 냉각 유로(117)가 하측 에 위치될 수 있는 냉각판(116)의 상면 위치와 하부전극(114)과의 대향된 위치에 기밀유지부재(O)가 삽입될 홈을 형성시키고 그 홈에 기밀유지부재(O)를 개재시킨다.In addition, a filling space having a fine height in connection structure with a contact surface between the cooling plate 116 on which the cooling channel 117 is formed and the lower electrode 114 located on the upper surface of the cooling plate 116 so that the cooling medium circulates ( G) is formed, the filling space (G) is spaced apart to reduce the heat transfer efficiency of the cooling plate 116 in which the above-described cooling passage 117 can be located to fill the filling space (G) described above. A groove into which the hermetic holding member O is to be inserted is formed at a position opposite to the upper surface position and the lower electrode 114, and the hermetic holding member O is interposed therebetween.

그리고, 상술한 기밀유지부재(O)에 의해 밀폐된 내부 충진 공간(G)에는 열전도도가 우수한 열전달 매체를 주입하게 된다.In addition, a heat transfer medium having excellent thermal conductivity is injected into the internal filling space G sealed by the airtight holding member O described above.

상술한 열전달 매체는 액체 또는 기체중 어느 하나로 이루어지며, 상술한 열전달 매체가 액체일 경우 비열이 낮은 EG(Ethylene Glycol)와 DI(Deionized Water)를 적정 비율로 조합하거나 HT-200 을 사용하며, 상술한 EG는 에틸렌 글리콜으로 부동액의 일종이며, DI는 이온수이다.The above-mentioned heat transfer medium is made of either liquid or gas. When the heat transfer medium is a liquid, EG (Ethylene Glycol) and DI (Deionized Water) having low specific heat are combined at an appropriate ratio or HT-200 is used. One EG is ethylene glycol, a type of antifreeze, and DI is deionized water.

그리고, 상술한 열전달 매체가 기체일 경우 불활성 기체인 헬륨(He)가스가 사용된다.In addition, when the aforementioned heat transfer medium is a gas, helium (He) gas, which is an inert gas, is used.

여기서, 상술한 열전달 매체는 열전도도가 우수한 액체 또는 기체 상태로 이 열전달 매체에 의해 냉각 매체의 열전달의 효과를 좀더 상승시켜 냉각 매체가 순환되는 냉각판(116)의 냉각 효율이 상승된다. Here, the above-mentioned heat transfer medium is in a liquid or gaseous state having excellent thermal conductivity, thereby further increasing the effect of heat transfer of the cooling medium by the heat transfer medium, thereby increasing the cooling efficiency of the cooling plate 116 through which the cooling medium is circulated.

그러므로, 본 발명의 플라즈마 처리장치의 전극부중 기판이 적재되는 하부전극의 냉각은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상술한 하부전극(114)의 저면에 냉각판(116)의 상면이 접하도록 마련하고 상술한 냉각판(116)의 대향된 양측면에 직사각형 형상을 갖도록 관통 형성되는 냉각 유로(117)를 통한 냉각 매체의 순환에 의해 실시된다.Therefore, the cooling of the lower electrode on which the substrate is loaded in the electrode portion of the plasma processing apparatus of the present invention is such that the upper surface of the cooling plate 116 is in contact with the bottom surface of the lower electrode 114 as shown in FIGS. 3 and 4. It is carried out by the circulation of the cooling medium through the cooling passage 117 is provided and penetrated so as to have a rectangular shape on opposite sides of the cooling plate 116 described above.

여기서, 상술한 하부전극(114)과 냉각판(116)의 가장자리부에 볼트 결합한 구조상 하부전극(114)과 냉각판(116)과의 접촉면에는 미세 높이의 이격 공간이 형성되어 그 이격 공간에 기밀유지부재(O)를 개입시켜 그 기밀유지부재(O)의 내부에 형성되는 충진 공간(G)에 기체인 헬륨 가스나 액체인 에틸렌 글리콜과 이온수를 배합한 열전달 매체를 선택적으로 주입하여 상술한 냉각 매체의 냉각 효율을 열전달 매체로 더더욱 상승시키게 된다.Here, a space having a fine height is formed on the contact surface between the lower electrode 114 and the cooling plate 116 that is bolted to the edge of the lower electrode 114 and the cooling plate 116, and is airtight in the space. Through the holding member O, the filling space G formed inside the hermetic holding member O is selectively injected with a heat transfer medium in which helium gas, which is a gas, or ethylene glycol, which is a liquid, and ionized water, is injected. The cooling efficiency of the medium is further raised to the heat transfer medium.

그러므로, 상술한 냉각 유로(117)의 입력단에 결합된 연결관을 통해 외부에서 유입된 기체 또는 액체의 냉각 매체가 출력단으로 유동되어 배출되는 과정에서 열전달 매체에 의해 냉각 매체의 열전도도가 상승되어 냉각판(116) 상면에 접한 하부전극(114)의 냉각 효율이 상승되며, 출력단의 연결관을 통해 공정챔버 외부로 배출된다. 그리고, 상술한 연결관의 중간부에는 펌프(Pump)가 마련된다.Therefore, the heat conductivity of the cooling medium is increased by the heat transfer medium to cool the gas or liquid flowing in from the outside through the connection pipe coupled to the input end of the cooling channel 117. Cooling efficiency of the lower electrode 114 in contact with the upper surface of the plate 116 is increased, and is discharged to the outside of the process chamber through the connection pipe of the output terminal. In addition, a pump is provided in the middle of the above-described connecting pipe.

그러므로, 상술한 하부전극(114)과 이 하부전극(114)과 접한 냉각판(116)과의 접촉면에 형성되는 이격 공간중 냉각 유로(117)의 상측마다 각각 기밀유지부재(O)를 개입시켜 형성되는 기밀유지부재(O)의 내측 충진 공간(G)에 열전도도가 우수한 열전달 매체를 충진하여 상술한 냉각판(116)의 냉각 유로(117)를 유동하는 냉각 매체의 열전도도를 열전달 매체가 상승시키므로 냉각 효율이 냉각 매체의 순환만으로 하부전극(114)을 냉각시키는 것보다 더 우수하다.Therefore, the airtight holding member O is interposed between the lower electrode 114 and the upper side of the cooling channel 117 in the space formed on the contact surface between the cooling plate 116 and the lower electrode 114. The heat transfer medium fills the heat transfer medium having excellent heat conductivity to the inner filling space G of the hermetic holding member O, and flows the heat conductivity of the cooling medium flowing through the cooling passage 117 of the cooling plate 116 described above. As a result, the cooling efficiency is better than cooling the lower electrode 114 only by circulation of the cooling medium.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 플라즈마 처리장치내 하측에 구비되는 전극부 중 하부전극 저면에 접촉한 상태로 마련되되 냉각판의 대향되는 양측 면을 소정 형상으로 관통시켜 형성된 다수개의 냉각 유로에 냉각 매체를 순환시켜 상술한 하부전극을 냉각하며, 상술한 하부전극과 냉각판과의 결합 구조상 이격 공간이 형성됨에 따라 그 이격 공간중 냉각 유로의 상측 공간에 밀폐 공간이 형성되도록 다수의 기밀유지부재를 개재하여 형성된 충진 공간에 기체 또는 액체의 열절달 매체를 선택적으로 충진하여 냉각 매체를 통한 냉각 효율에다 열전달 매체의 열전도도가 배가되므로 냉각 효율이 상승되는 효과가 있다.The plasma processing apparatus of the present invention is provided in a state in contact with the bottom surface of the lower electrode of the electrode portion provided on the lower side of the plasma processing apparatus, but cooled in a plurality of cooling passages formed by penetrating opposite sides of the cooling plate in a predetermined shape. A plurality of hermetic holding members are formed to circulate the medium to cool the above-mentioned lower electrode, and a plurality of hermetic holding members are formed to form an airtight space in the upper space of the cooling passage among the spaced spaces as spaced spaces are formed in the coupling structure between the above-described bottom electrode and the cooling plate. By selectively filling the heat transfer medium of gas or liquid in the filling space formed through the filling space, the heat efficiency of the heat transfer medium is doubled to the cooling efficiency through the cooling medium, thereby increasing the cooling efficiency.

Claims (4)

진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,A plasma processing apparatus for generating a plasma inside a chamber in a vacuum state to perform a predetermined treatment on a substrate. 상기 챔버내 하측에 마련되어 기판이 적재되는 하부전극;A lower electrode provided under the chamber to load a substrate; 상기 하부전극의 하면에 접한 상태로 마련되어 상기 하부전극을 냉각시키며, 중간 영역에서 소정 면적을 갖도록 관통되어 냉각 매체가 유동되는 냉각 유로가 다수개 형성되는 냉각판;A cooling plate provided to be in contact with a lower surface of the lower electrode to cool the lower electrode, and having a plurality of cooling passages formed therethrough, the cooling passages having a predetermined area in an intermediate region to flow a cooling medium; 상기 하부전극과 냉각 유로의 상측인 냉각판의 상면과의 미세 높이만큼 이격된 공간에 각각 개재되어 그 내부 공간의 기밀을 유지하는 기밀유지부재;를 포함하며,And an airtight holding member interposed in a space spaced apart by a fine height from the lower electrode and an upper surface of the cooling plate, which is an upper side of the cooling channel, to maintain the airtightness of the internal space. 상기 기밀유지부재의 내부에는 열전도도가 우수한 열전달 매체가 주입되어 하부전극에서 냉각판으로의 열전달 효율이 상승되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And a heat transfer medium having excellent thermal conductivity is injected into the hermetic holding member to increase the heat transfer efficiency from the lower electrode to the cooling plate. 제 1항에 있어서, 상기 열전달 매체는,The method of claim 1, wherein the heat transfer medium, 액체 또는 기체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.At least one of a liquid and a gas. 제 2항에 있어서, 상기 열전달 매체는,The method of claim 2, wherein the heat transfer medium, 비열이 낮은 액체로서 EG(Ethylene Glycol)와 DI(Deionized Water)를 적정 비율로 조합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.A plasma processing apparatus comprising a combination of EG (Ethylene Glycol) and DI (Deionized Water) in an appropriate ratio as a low specific heat liquid. 제 2항에 있어서, 상기 열전달 매체는,The method of claim 2, wherein the heat transfer medium, 불활성 기체로서 헬륨 가스(He)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus characterized in that the helium gas (He) as an inert gas.
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