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KR-20260060911-A - SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS

KR20260060911AKR 20260060911 AKR20260060911 AKR 20260060911AKR-20260060911-A

Abstract

본 발명의 기술적 사상은, 기판을 지지하는 척킹 부재; 상기 척킹 부재를 지지하는 베이스 플레이트; 상기 척킹 부재와 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되어, 상기 척킹 부재를 상기 베이스 플레이트에 접착시키도록 구성된 본딩층; 및 상기 베이스 플레이트 내에 배치되는 히팅 전극; 을 포함하며, 상기 척킹 부재는, 상기 기판과 접촉하는 복수의 지지부; 상기 복수의 지지부를 수용하는 바디부; 상기 지지부와 상기 바디부 사이에 배치되는 탄성부; 및 상기 기판이 상기 지지부에 가하는 압력을 측정하는 압력 센싱부; 를 포함하고, 상기 복수의 지지부는 상기 기판의 자중에 의해 상기 기판의 휘어진 외형에 대응하여 개별적으로 상기 베이스 플레이트 방향으로 이동하는 정전 척을 제공할 수 있다.

Inventors

  • 김계인
  • 김지예
  • 김익수

Assignees

  • 삼성전자주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (10)

  1. 기판을 지지하는 척킹 부재(220); 상기 척킹 부재를 지지하는 베이스 플레이트(121); 및 상기 척킹 부재와 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되어, 상기 척킹 부재를 상기 베이스 플레이트에 접착시키도록 구성된 본딩층(210); 을 포함하며, 상기 척킹 부재(220)는, 상기 기판과 접촉하는 복수의 지지부(222); 상기 복수의 지지부를 수용하는 바디부(221); 상기 지지부와 상기 바디부 사이에 배치되는 탄성부(223); 및 상기 기판이 상기 지지부에 가하는 압력을 측정하는 압력 센싱부(224); 를 포함하고, 상기 복수의 지지부는 상기 기판의 자중에 의해 상기 기판의 휘어진 외형에 대응하여 개별적으로 상기 베이스 플레이트 방향으로 이동하는 기판 처리 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 지지부는 상기 기판에 의한 눌림이 해소되는 경우, 상기 탄성부에 의해 원위치로 복귀하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지부와 상기 바디부 사이에 배치되며, 서로 교차하는 제1 가동부와 제2 가동부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 가동부와 상기 제2 가동부는 상기 제1 가동부와 상기 제2 가동부가 교차하는 교차점에서 서로 회전 가능하게 연결되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 가동부의 상단은 상기 지지부에 연결되고, 상기 제1 가동부의 하단은 상기 바디부에서 슬라이딩하며, 상기 제2 가동부의 하단은 상기 바디부에 연결되고, 상기 제2 가동부의 상단은 상기 지지부에서 슬라이딩하는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 바디부는 상기 제1 가동부의 하단이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 바디 슬롯을 포함하며, 상기 지지부는 상기 제2 가동부의 상단이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 지지 슬롯을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 정전기력을 이용하여 기판을 지지하는 척킹 부재; 상기 척킹 부재를 지지하는 베이스 플레이트; 상기 척킹 부재와 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되어, 상기 척킹 부재를 상기 베이스 플레이트에 접착시키도록 구성된 본딩층; 및 상기 베이스 플레이트 내에 배치되는 히팅 전극; 을 포함하며, 상기 척킹 부재는, 상기 기판과 접촉하는 복수의 지지부; 상기 복수의 지지부를 수용하는 바디부; 상기 지지부와 상기 바디부 사이에 배치되며, 상기 지지부의 상하 이동을 제한하는 변위 허용부; 및 상기 기판이 상기 지지부에 가하는 압력을 측정하는 압력 센싱부; 를 포함하고, 상기 복수의 지지부는 상기 기판의 자중에 의해 상기 기판의 휘어진 외형에 대응하여 개별적으로 상기 베이스 플레이트 방향으로 이동하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 변위 허용부는, 서로 교차하는 제1 가동부와 제2 가동부; 및 상기 제1 가동부와 상기 제2 가동부를 초기 위치로 복원시키는 복원부; 를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 가동부의 상단은 상기 지지부에 연결되고, 상기 제1 가동부의 하단은 상기 바디부에서 슬라이딩하며, 상기 제2 가동부의 하단은 상기 바디부에 연결되고, 상기 제2 가동부의 상단은 상기 지지부에서 슬라이딩하는 기판 처리 장치.
  10. 내부에 기판을 처리하는 처리 공간이 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 상기 하우징 내부로 공급하는 샤워 헤드 유닛; 상기 하우징의 내부에서 상기 샤워 헤드 유닛의 하부에 설치되며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 및 상기 기판을 처리하기 위해 상기 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛;을 포함하고 상기 기판 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 척킹 부재; 상기 척킹 부재를 지지하는 베이스 플레이트; 및 상기 척킹 부재와 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되어, 상기 척킹 부재를 상기 베이스 플레이트에 접착시키도록 구성된 본딩층; 을 포함하며, 상기 척킹 부재는, 상기 기판과 접촉하는 복수의 지지부; 상기 복수의 지지부를 수용하는 바디부; 상기 지지부와 상기 바디부 사이에 배치되며, 상기 지지부의 상하 이동을 제한하는 변위 허용부; 상기 기판이 상기 지지부에 가하는 압력을 측정하는 압력 센싱부; 및 상기 압력 센싱부로부터 측정된 압력에 따른 상기 지지부의 이동 거리로부터 상기 기판의 휘어진 정도를 산출하는 제어부; 를 포함하고, 상기 복수의 지지부는 상기 기판의 자중에 의해 상기 기판의 휘어진 외형에 대응하여 개별적으로 상기 베이스 플레이트 방향으로 이동하는 기판 처리 장치.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS} 본 발명의 기술적 사상은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 정전 척은 반도체 제조 공정에서 웨이퍼를 안정적으로 고정하고 온도를 제어하는 핵심 장비로서 널리 사용되고 있다. 정전 척은 정전기력을 이용하여 웨이퍼를 흡착하며, 공정 중 웨이퍼의 온도를 정밀하게 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 반도체 제조 공정에서 정전 척의 역할은 매우 중요하다. 특히 플라즈마를 이용하는 공정에서는 웨이퍼의 안정적인 고정과 균일한 온도 제어가 공정의 성공과 직결될 수 있다. 정전 척은 이러한 요구사항을 충족시키는 핵심 장비로 자리잡고 있다. 최근 반도체 산업의 발전에 따라 웨이퍼의 크기가 증가하고 공정이 미세화되고 있다. 이에 따라 정전 척 기술도 지속적으로 발전하고 있으며, 더욱 정밀하고 효율적인 웨이퍼 제어 기술의 개발이 이루어지고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 기판 지지 유닛의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도 및 평면도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 2의 기판 지지 유닛의 척킹 부재의 동작을 나타내는 단면도이다. 도 5a 내지 도 5b는 도 1의 기판 지지 유닛이 기판을 척킹하는 과정을 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 1의 기판 지지 유닛의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7a 및 도 7b는 도 6의 기판 지지 유닛의 척킹 부재의 동작을 나타내는 단면도이다. 이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 따르면, 기판 처리 장치(100)는 하우징(110), 기판 지지 유닛(120), 플라즈마 생성 유닛(130), 샤워 헤드 유닛(140), 제1 가스 공급 유닛(150), 제2 가스 공급 유닛(160), 월 라이너(wall liner unit; 170), 배플 유닛(baffle unit; 180) 및 상부 모듈(190)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 진공 환경에서 식각 공정(예를 들어, 건식 식각 공정(dry etching process)을 이용하여 기판(W)을 처리하는 장치일 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 예를 들어, 플라즈마 공정(plasma process)을 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 하우징(110)은 플라즈마 공정이 수행되는 공간을 제공할 수 있다. 이러한 하우징(110)은 그 하부에 배기 홀(111)을 구비할 수 있다. 배기 홀(111)은 펌프(112)가 장착된 배기 라인(113)과 연결될 수 있다. 이러한 배기 홀(111)은 배기 라인(113)을 통해 플라즈마 공정 과정에서 발생된 반응 부산물과 하우징(110)의 내부에 잔여하는 가스를 하우징(110)의 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 하우징(110)의 내부 공간은 소정의 압력으로 감압될 수 있다. 하우징(110)은 그 측벽에 개구부(114)가 형성될 수 있다. 개구부(114)는 하우징(110)의 내부로 기판(W)이 출입하는 통로로서 기능할 수 있다. 이러한 개구부(114)는 도어 어셈블리(115)에 의해 개폐되도록 구성될 수 있다. 도어 어셈블리(115)는 외측 도어(115a) 및 도어 구동기(115b)를 포함하여 구성될 수 있다. 외측 도어(115a)는 하우징(110)의 외벽에 제공될 수 있다. 상기 외측 도어(115a)는 도어 구동기(115b)를 통해 수직 방향(Z 방향)으로 이동될 수 있다. 도어 구동기(115b)는 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 등을 이용하여 작동할 수 있다. 기판 지지 유닛(120)은 하우징(110)의 내부 하측 영역에 설치될 수 있다. 이러한 기판 지지 유닛(120)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 기판 지지 유닛(120)은 기계적 클램핑(mechanical clamping), 진공(vacuum) 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(120)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 경우, 베이스 플레이트(121)와 척킹 부재(220)를 포함하는 정전 척(ESC; Electro-Static Chuck)으로 구현될 수 있다. 베이스 플레이트(121)는 척킹 부재를 지지할 수 있다. 베이스 플레이트(121)는 예를 들어, 알루미늄 성분을 소재로 하여 제조되어 알루미늄 베이스 플레이트(Al base plate)로 제공될 수 있다. 척킹 부재(220)는 정전기력을 이용하여 그 상부에 안착되는 기판(W)을 지지할 수 있다. 척킹 부재(220)는 세라믹 성분을 소재로 하여 제조되어 세라믹 플레이트(ceramic plate) 또는 세라믹 퍽(ceramic puck)으로 제공될 수 있으며, 베이스 플레이트(121) 상에 고정되도록 베이스 플레이트(121)와 결합될 수 있다. 척킹 부재(220)는 복수의 지지부(222)를 포함할 수 있다. 복수의 지지부(222) 상에는 기판(W)이 안착될 수 있다. 복수의 지지부(222)는 그 상부에 안착되는 기판(W)의 자중에 의해 기판(W)의 휘어진 외형에 대응하여 개별적으로 베이스 플레이트(121) 방향(-Z축 방향)으로 하강할 수 있다. 기판(W)이 복수의 지지부(222) 상으로 들어 올려지면 하강하였던 복수의 지지부(222)는 원위치로 되돌아올 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 베이스 플레이트(121)와 그 위에 형성되는 척킹 부재(220) 사이에는 본딩층(bonding layer)(210)이 형성될 수 있으며, 본딩층을 보호하기 위해 그 외곽에는 본딩 보호 부재가 설치될 수 있다. 본딩층 및 본딩 보호 부재에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다. 척킹 부재(220)는 구동 부재(미도시)를 이용하여 하우징(110)의 내부에서 수직 방향(Z 방향)으로 이동 가능하게 설치될 수도 있다. 척킹 부재(220)가 이와 같이 수직 방향(Z 방향)으로 이동 가능하게 형성되는 경우, 기판(W)을 보다 균일한 플라즈마 분포를 나타내는 영역에 위치시키는 것이 가능해질 수 있다. 링 어셈블리(123)는 척킹 부재(220)의 테두리를 감싸도록 제공되는 것이다. 이러한 링 어셈블리(123)는 링 형상으로 제공되어, 기판(W)의 테두리 영역을 지지하도록 구성될 수 있다. 링 어셈블리(123)는 포커스 링(123a) 및 절연 링(123b)을 포함하여 구성될 수 있다. 포커스 링(123a)은 절연 링(123b)의 내측에 형성되며, 척킹 부재(220)를 감싸도록 제공된다. 이러한 포커스 링(123a)은 실리콘 재질로 제공될 수 있으며, 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킬 수 있다. 절연 링(123b)은 포커스 링(123a)의 외측에 형성되며, 포커스 링(123a)을 감싸도록 제공된다. 이러한 절연 링(123b)은 쿼츠(quartz) 재질로 제공될 수 있다. 한편, 링 어셈블리(123)는 포커스 링(123a)의 테두리에 밀착 형성되는 에지 링(edge ring)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 에지 링은 플라즈마에 의해 척킹 부재(220)의 측면이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다. 제1 가스 공급 유닛(150)은 링 어셈블리(123)의 상부나 척킹 부재(220)의 테두리 부분에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 제1 가스를 공급하는 것이다. 이러한 제1 가스 공급 유닛(150)은 제1 가스 공급원(151) 및 제1 가스 공급 라인(152)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 가스 공급원(151)은 제1 가스로 질소 가스(N2 gas)를 공급할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 가스 공급원(151)은 다른 가스나 세정제 등을 공급할 수 있다. 제1 가스 공급 라인(152)은 척킹 부재(220)와 링 어셈블리(123) 사이에 제공될 수 있다. 제1 가스 공급 라인(152)은 예를 들어, 척킹 부재(220)와 포커스 링(123a) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다. 한편, 제1 가스 공급 라인(152)은 포커스 링(123a)의 내부에 제공되어, 척킹 부재(220)와 포커스 링(123a) 사이로 연결되도록 형성되는 것도 가능하다. 가열 부재(124) 및 냉각 부재(125)는 하우징(110)의 내부에서 식각 공정이 진행되고 있을 때에 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 제공될 수 있다. 가열 부재(124)는 이를 위해 열선으로 제공될 수 있으며, 냉각 부재(125)는 이를 위해 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 가열 부재(124) 및 냉각 부재(125)는 기판(W)이 공정 온도를 유지할 수 있도록 하기 위해 기판 지지 유닛(120)의 내부에 설치될 수 있다. 일례로, 가열 부재(124)는 척킹 부재(220)의 내부에 설치될 수 있으며, 냉각 부재(125)는 베이스 플레이트(121)의 내부에 설치될 수 있다. 한편, 냉각 부재(125)는 냉각 장치(126)를 이용하여 냉매를 공급받을 수 있다. 냉각 장치(126)는 하우징(110)의 외부에 설치될 수 있다. 플라즈마 생성 유닛(130)은 방전 공간에 잔류하는 가스로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 여기서, 방전 공간은 하우징(110)의 내부 공간 중에서 기판 지지 유닛(120)의 상부에 위치하는 공간을 의미한다. 플라즈마 생성 유닛(130)은 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 소스를 이용하여 하우징(110) 내부의 방전 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 플라즈마 생성 유닛(130)은 상부 모듈(190)에 설치되는 안테나 유닛(193)을 상부 전극으로 이용하고, 기판 지지 유닛(120)을 하부 전극으로 이용할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다