KR102310460B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 제공되고, 기판이 출입되는 반입구가 형성되는 챔버, 처리 공간 내에 배치되며 챔버의 내측벽과 인접하게 배치되되, 반입구와 마주보는 위치에 기판이 출입되는 개구가 형성되는 라이너, 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스, 반입구를 개폐하는 도어 어셈블리를 포함하되, 도어 어셈블리는, 챔버의 외측에 배치되어 반입구를 개방하는 개방위치와 반입구를 폐쇄하는 폐쇄위치 간에 이동 가능한 도어부와 도어부로부터 처리 공간을 향하는 방향으로 연장되며 폐쇄위치에서 라이너의 개구에 삽입되는 삽입부를 가지는 도어 및 도어를 구동하는 도어 구동기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버의 반입구 및 라이너의 개구를 개폐할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 공정들이 사용된다. 이러한 공정들로는 식각, 증착, 그리고 세정공정 등이 사용되고 있다.
공정이 진행되기 전에 챔버의 내측에 위치하는 정전 척에 기판을 공급하기 위하여, 챔버 및 라이너에는 각각 반입구 및 개구가 형성된다. 또한, 챔버를 외부와 단절시키기 위하여, 반입구를 개폐하는 도어 어셈블리가 제공된다. 다만, 종래에는 도어 어셈블리에 의해 반입구를 폐쇄하더라도 챔버의 처리 공간이 외부와 완벽히 단절되지 않는 문제가 있었고, 라이너의 개구에 의하여 열전달 및 그라운드 측면에서 라이너의 모든 영역이 연결되지 않는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 도어부 및 삽입부를 가지는 도어를 이용하여 챔버의 반입구와 라이너의 개구를 동시에 개폐할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 제공되고, 기판이 출입되는 반입구가 형성되는 챔버, 상기 처리 공간 내에 배치되며 상기 챔버의 내측벽과 인접하게 배치되되, 상기 반입구와 마주보는 위치에 기판이 출입되는 개구가 형성되는 라이너, 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스, 상기 반입구를 개폐하는 도어 어셈블리를 포함하되, 상기 도어 어셈블리는, 상기 챔버의 외측에 배치되어 상기 반입구를 개방하는 개방위치와 상기 반입구를 폐쇄하는 폐쇄위치 간에 이동 가능한 도어부와 상기 도어부로부터 상기 처리 공간을 향하는 방향으로 연장되며 상기 폐쇄위치에서 상기 라이너의 상기 개구에 삽입되는 삽입부를 가지는 도어 및 상기 도어를 구동하는 도어 구동기를 포함한다.
여기서, 상기 도어는, 상기 도어의 내부에 제공되는 가열 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가열 부재는, 상기 도어부에서 상기 삽입부까지 연장되도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 도어는, 상기 폐쇄위치에서 상기 라이너의 내측면과 상기 삽입부의 끝면이 동일한 면을 이루도록 제공될 수 있다.
여기서, 상기 도어는, 상기 폐쇄위치에서 상기 도어부가 상기 라이너와 접촉하는 위치에 접합 부재가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 접합 부재는, 도전성 개스킷(Gasket)일 수 있다.
또한, 상기 도어는, 상기 폐쇄위치에서 상기 삽입부가 상기 처리 공간에 노출되는 영역이 절연막으로 코팅될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 도어를 이용하여 챔버의 반입구 및 라이너의 개구를 동시에 개폐하여, 챔버의 처리 공간이 외부로부터 완벽히 차단될 수 있도록 하고, 열전달 및 그라운드 측면에서 라이너의 모든 영역이 연결될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 어셈블리의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 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 및 방법에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치 및 방법에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 배플 유닛(510) 및 라이너(600)를 포함한다.
챔버(100)는 내부에 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 챔버(100)는 원통 형상의 금속 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(120)이 형성된다. 배기홀(120)은 펌프(140)가 장착된 배기라인과 연결된다. 펌프(140)는 배기라인을 통해 챔버(100)의 내부에 진공압을 제공한다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 공정가스는 배기홀(120)을 통해 챔버(100)의 외부로 배출된다. 또한 챔버(100)의 내부는 배기홀(120)을 통해 소정 압력으로 감압된다. 챔버(100)의 일측벽에는 반입구(160)가 형성된다. 반입구(160)는 기판(W)이 반입 또는 반출되는 통로로서 기능한다. 반입구(160)는 챔버(100)의 외측벽에 제공되는 도어 어셈블리에 의해 개폐된다. 도어 어셈블리는 챔버(100)의 반입구(160)를 개폐하는 도어(180) 및 도어(180)를 구동하는 도어 구동기(190)로 구성된다. 도어 구동기(190)는 도어(180)를 챔버(100)에 대하여 수직방향 또는 수평방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 도어 구동기(190)는 도어(180)의 개방시에 도어(180)를 챔버(100)에서 멀어지는 방향으로 수평 이동한 후, 아래로 수직 이동할 수 있다. 또한, 도어 구동기(190)는 도어(180)의 폐쇄시에 도어(180)를 위로 수직 이동한 후 챔버(100)에 가까워지는 방향으로 수평 이동할 수 있다. 일 예로, 도어 구동기(190)는 모터 및 모터와 도어(180)를 연결하는 연결부재로 구성될 수 있으며, 모터의 구동에 의하여 연결부재가 수직 또는 수평 방향으로 이동함으로써, 도어(180)를 챔버(100)에 대하여 수직방향 또는 수평방향으로 이동시킬 수 있다.
도어(180)는 챔버(100)의 외측에 배치되어 반입구(160)를 개방하는 개방위치와 반입구(160)를 폐쇄하는 폐쇄위치 간에 이동 가능한 도어부와 도어부로부터 챔버(100)의 처리 공간을 향하는 방향으로 연장되는 삽입부로 구성된다. 도어(180)의 구체적인 구조에 관하여는 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술한다.
지지 유닛(200)은 챔버(100)의 내부에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척으로 제공될 수 있다. 선택적으로 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
지지 유닛(200)은 유전판(210), 링 어셈블리(250), 그리고 베이스(230)를 포함한다.
유전판(210)에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(212)가 설치된다. 히터(212)는 공정 진행 중에 기판(W)을 공정 온도로 유지시킨다. 히터(212)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.
링 어셈블리(250)는 포커스링(252)과 에지 링(254)을 가진다. 포커스링(252)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(252)은 유전판(210)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 포커스링(252)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 포커스링(252)은 그 상면 외측부가 내측부에 비해 높게 단차진 형상으로 제공된다. 포커스링(252)의 상면 내측부는 기판(W)의 저면 가장자리영역을 지지한다. 포커스링(252)의 상면 외측부는 기판(W)의 측부 영역을 감싸도록 제공된다. 에지 링(254)은 포커스링(252)을 감싸도록 제공된다.
베이스(230)는 유전판(210)을 지지한다. 베이스(230)는 유전판(210)의 아래에 위치되며, 유전판(210)과 고정결합된다. 베이스(230)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(230)는 그 상면의 중앙영역이 유전판(210)의 저면에 대응하는 크기를 가진다. 베이스(230)의 내부에는 냉각 유로(232)가 형성된다. 냉각 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 유체는 냉각 유로(232)가 흐르는 동안 기판(W)을 공정 온도로 유지시킬 수 있다. 냉각 유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 냉각 유로(232)는 유전판(210)에 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100)의 내부에 공정가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(350), 가스 공급 라인(330), 그리고 가스 유입 포트(330)를 포함한다. 가스 공급 라인(330)은 가스 저장부(350)와 가스 유입 포트(330)를 연결한다. 가스 저장부(350)에 저장된 공정가스는 가스 공급 라인(330)을 통해 가스 유입 포트(330)로 공급된다. 가스 공급 라인(330)에는 밸브가 설치되어 그 통로를 개폐하거나, 그 통로에 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내에 머무르는 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)는 챔버(100)의 내부공간을 방전공간으로 형성한다. 플라즈마 소스(400)는 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스로 제공될 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 상부전극(410), 하부전극(430), 그리고 전원(미도시)을 포함한다. 상부전극(410)과 하부전극(430)은 상하방향으로 대향되게 위치된다.
상부전극(410)은 샤워헤드(412) 및 링부재(426)를 포함한다. 샤워헤드(412)는 유전판(210)과 대향되게 위치되고, 유전판(210)보다 큰 직경을 가진다. 샤워헤드(412)는 가스 유입 포트(330)의 아래에 위치된다. 샤워헤드(412)는 가스 유입 포트(330)로부터 공정가스를 공급받는다. 샤워헤드(412)의 저면에는 공정가스를 분사하는 분사홀(411)들이 형성된다. 링부재(426)는 샤워헤드(412)의 외주면을 감싸도록 제공된다. 링부재(426)는 샤워헤드(412)와 접촉되어 샤워헤드(412)와 전기적으로 연결된다. 하부전극(430)은 유전판(210)의 내부에 제공된다. 하부전극(430)은 히터(212)보다 상부에 위치된다. 상부전극(410)은 접지되고, 하부전극(430)에는 전원이 연결된다. 이로 인해 전원으로부터 하부전극(430)에 고주파 전력을 인가하면, 상부전극(410)과 하부전극(430) 사이에는 방전공간이 형성된다. 방전공간 내에 머무르는 공정가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.
배플 유닛(510)에는 관통홀들(512)이 형성되어 챔버(100) 내에 머무르는 공정 가스가 배기홀(120)을 통하여 배기될 수 있도록 한다. 라이너(600)는 챔버(100)의 내측벽과 대응되는 직경을 가지며, 공정 가스가 여기되는 과정 중 챔버(100)의 내측벽이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 라이너(600)에는 기판이 출입할 수 있는 개구(610)가 형성된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 어셈블리의 동작을 나타내는 도면이다.
도어(180)는 도어 구동기(190)에 의하여 개방위치와 폐쇄위치 간에 이동할 수 있으며, 도어(180)가 폐쇄위치로 이동하는 경우, 라이너(600)의 내측면과 도어(180)의 끝면이 동일한 면을 이루도록 제공될 수 있다. 이에 따라, 라이너(600)의 개구(610)가 도어(180)의 끝면에 의하여 연결되어, 라이너(600)의 모든 영역이 전기적, 열적으로 연결될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 도어(180)는 도 5와 같이, 챔버(100)의 외측에 배치되어 반입구(160)를 개방하는 개방위치와 반입구(160)를 폐쇄하는 폐쇄위치 간에 이동 가능한 도어부(182) 및 도어부(182)로부터 챔버(100)의 처리 공간을 향하는 방향으로 연장되며 폐쇄위치에서 라이너(600)의 개구(610)에 삽입되는 삽입부(184)로 구성되며, 삽입부(184)가 라이너(600)의 개구를 폐쇄함과 동시에 삽입부(184)의 끝면이 라이너(600)의 내측면과 동일한 면을 이루도록 제공될 수 있다.
또한, 도어(180)는 도어(180)의 내부에 제공되는 가열 부재(186)를 포함한다. 가열 부재(186)는 도어부(182)에서 삽입부(184)까지 연장되도록 제공되어, 도어(180)의 모든 영역에서 온도를 균일하게 제어할 수 있다. 도어(180)는 가열 부재(186)에 의하여 라이너(600)와 동일한 온도로 제어될 수 있으며, 이에 따라 라이너(600)의 모든 영역에서 온도가 동일하게 제공될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 도어(180)는 폐쇄위치에서 도어부(182)가 라이너(600)의 외측과 접촉하는 위치에 접합 부재(187, 188)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 접합 부재(187, 188)는 라이너(600)의 외측과 도어부(182)에 각각 제공될 수 있으며, 도어(180)가 폐쇄위치에 위치하는 경우, 라이너(600)의 외측에 제공되는 접합 부재(187)와 도어부(182)에 제공되는 접합 부재(188)가 서로 결합될 수 있다. 접합 부재(187, 188)에 의하여 도어(180)와 라이너(600)가 접촉하는 부분이 완전히 결합되어, 도어(180)가 폐쇄위치에 위치하는 경우, 챔버(100)의 처리 공간이 외부로부터 완벽히 차단될 수 있도록 한다. 일 예로, 접합 부재(187, 188)는 도전성 개스킷(Gasket)으로 제공되어 처리 공간에 발생하는 플라즈마에 의하여 접합 부재(187, 188)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도어(180)는 도 5와 같이, 폐쇄위치에서 삽입부(184)가 챔버(100)의 처리 공간에 노출되는 영역이 절연막으로 코팅될 수 있다. 이에 따라, 챔버(100)의 처리 공간에서 플라즈마가 여기되는 경우, 삽입부(184)의 끝면이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 도어를 이용하여 챔버의 반입구 및 라이너의 개구를 동시에 개폐할 수 있으며, 이에 따라 챔버의 처리 공간이 외부로부터 완벽히 차단될 수 있도록 하고, 열전달 및 그라운드 측면에서 라이너의 모든 영역이 연결될 수 있도록 할 수 있다.
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 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판 처리 장치 100: 챔버
180: 도어 190: 도어 구동기
200: 지지 유닛 300: 가스 공급 유닛
400: 플라즈마 소스 510: 배플 유닛
600: 라이너

Claims (8)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 제공되고, 기판이 출입되는 반입구가 형성되는 챔버;
    상기 처리 공간 내에 배치되며 상기 챔버의 내측벽과 인접하게 배치되되, 상기 반입구와 마주보는 위치에 기판이 출입되는 개구가 형성되는 라이너;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 챔버 내에 방전 공간을 형성하여 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 그리고,
    상기 반입구를 개폐하는 도어 어셈블리를 포함하되,
    상기 도어 어셈블리는,
    도어; 그리고,
    상기 도어를 구동하는 도어 구동기를 포함하고,
    상기 도어는,
    상기 챔버의 외측에 배치되어 상기 반입구를 개방하는 개방위치와 상기 반입구를 폐쇄하는 폐쇄위치 간에 이동 가능한 도어부;
    상기 도어부로부터 상기 처리 공간을 향하는 방향으로 연장되며 상기 폐쇄위치에서 상기 라이너의 상기 개구에 삽입되는 삽입부;
    상기 도어에 제공되며 상기 도어가 상기 라이너와 동일한 온도로 제어될 수 있도록, 상기 도어를 가열하는 가열 부재; 및
    상기 도어가 상기 폐쇄위치에 위치하는 경우 상기 처리 공간이 외부로부터 차단될 수 있도록 하는 적어도 하나 이상의 도전성 접합 부재를 포함하고,
    상기 삽입부는,
    상기 도어부가 상기 폐쇄위치에 위치할 때, 상기 반입구로부터 상기 개구까지 연장되어 삽입되도록 제공되고, 상기 라이너의 내측면과 상기 삽입부에서 상기 처리 공간에 노출되는 면이 동일한 면을 이루도록 제공되고,
    상기 가열 부재는,
    상기 도어부에서 상기 삽입부까지 연장되도록 제공되고,
    상기 도어는,
    상기 폐쇄위치에서 상기 삽입부가 상기 처리 공간에 노출되는 영역이 절연막으로 코팅되는, 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 도전성 접합 부재 중 제1 접합 부재는 상기 라이너의 외측에 제공되고, 그리고
    상기 적어도 하나 이상의 도전성 접합 부재 중 제2 접합 부재는 상기 도어부에 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도어가 상기 폐쇄위치에 위치하는 경우, 상기 제1 및 제 2 접합 부재들은 서로 결합되는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접합 부재들 각각은, 도전성 개스킷(Gasket)인 기판 처리 장치.



  8. 삭제
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