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KR20200022636A - 기판 처리장치 - Google Patents

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KR20200022636A
KR20200022636A KR1020180098478A KR20180098478A KR20200022636A KR 20200022636 A KR20200022636 A KR 20200022636A KR 1020180098478 A KR1020180098478 A KR 1020180098478A KR 20180098478 A KR20180098478 A KR 20180098478A KR 20200022636 A KR20200022636 A KR 20200022636A
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metal ring
thermally conductive
electrostatic chuck
focus ring
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이정기
김선일
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판 처리장치는 기판이 안착되는 정전척, 상기 정전척의 외주부에 구비되어 상기 기판의 측면을 감싸는 포커스링, 상기 정전척의 외주부와 상기 포커스링 사이에 배치되고, 상면 및 배면에 다수의 열전도성 고무부재가 장착된 금속링, 상기 포커스링과 상기 금속링 사이 공간을 실링하는 제1 내측실링부재와 제1 외측실링부재, 상기 금속링과 상기 정전척 사이 공간을 실링하는 제2 내측실링부재와 제2 외측실링부재를 포함한다.

Description

기판 처리장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로서, 구체적으로 포커스링 하부에 배치되는 다수의 열전도성 탄성부재의 열변형을 방지하거나 열변형된 다수의 열전도성 탄성부재로부터 파티클 유입 방지를 위한 것이다.
웨이퍼가 플라즈마 에칭 처리될 때, 에칭에 의해 식각되는 웨이퍼 표면 상의 패턴 폭과 패턴 깊이는 웨이퍼의 온도의 영향을 많이 받는다. 따라서 기판 처리장치는 웨이퍼 표면의 온도를 균일하게 유지할 필요가 있다.
일반적으로 기판 처리장치는 웨이퍼를 수용하고 감압 가능한 챔버와, 에칭 처리 중에 웨이퍼를 지지하는 정전척을 포함한다. 감압된 챔버 내에는 플라즈마가 발생하여 해당 플라즈마가 웨이퍼를 에칭한다. 웨이퍼가 에칭 처리될 때, 웨이퍼는 플라즈마로부터 열을 받아 온도가 상승하므로 정전척에 구비된 온도조절기구가 웨이퍼를 냉각하여 그 온도를 일정하게 유지한다.
또한, 정전척에는 웨이퍼의 외주부를 둘러싸도록, 예컨대, 실리콘으로 이루어지는 고리 형상의 포커스 링이 구비된다. 포커스 링은 챔버 내의 플라즈마를 웨이퍼 상에 포커스시킨다. 포커스 링도 에칭 처리 시에 플라즈마로부터 열을 받아 온도가 상승한다.
에칭 처리 시, 웨이퍼의 대부분은 정전척에 구비되는 온도 조절 기구에 의해서 냉각되지만, 웨이퍼의 외주부는 포커스 링의 방사열의 영향을 받기 때문에, 웨이퍼의 전표면의 온도를 균일하게 유지하기 어렵다.
또한, 종래, 포커스 링은 정전척에 탑재될 뿐이기 때문에, 포커스 링과 정전척이 밀착되지 않아, 포커스 링 및 정전척 사이의 열 전달 효율은 낮다. 그 결과, 포커스 링에 열이 축적되어, 포커스 링의 온도가 일정하게 되지 않기 때문에, 동일 로트 내의 복수의 웨이퍼에 균일한 에칭 처리를 실시하기 어렵다.
이에 따라 포커스 링 및 정전척 사이 열 전달 효율을 개선하는 방법이 개발되어 있다. 그 중 하나는 포커스 링 및 정전척 사이에 열전도성 고무부재를 배치함으로써 열 전달 효율을 개선할 수 있다.
한편 포커스 링의 사용한계온도는 열전도성 고무부재의 사용한계온도에 의해 정해진다. 그 이유는 열전도성 고무부재가 고온의 포커스링에 의해 열분해되면서 열전도도가 변경되고, 변경된 열전도도에 의해 포커스링의 온도를 변화시켜 웨이퍼 에지부분의 CD의 변화를 유발시키기 때문이다.
한편 열전도성 고무부재는 포커스링으로부터 방사되는 열에 의해 열분해되면, 기판을 오염시킬 수 있는 파티클 인자가 될 수 있다.
또한 챔버 내에는 기압이 챔버 외의 기압보다 낮게 설정되므로 열전도성 고무부재의 한계온도가 낮아져서 파티클 인자가 될 확률이 높아진다.
본 발명은 열전도성 고무 부재의 열변형을 방지하는 데에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 열전도성 고무부재가 열분해되어 파티클 인자가 발생된 경우, 파티클 인자가 기판을 오염시키지 못하도록 방지하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판이 안착되는 정전척, 상기 정전척의 외주부에 구비되어 상기 기판의 측면을 감싸는 포커스링, 상기 정전척의 외주부와 상기 포커스링 사이에 배치되고, 상면 및 배면에 다수의 열전도성 탄성부재가 장착된 금속링, 상기 포커스링과 상기 금속링 사이 공간을 실링하는 제1 내측실링부재와 제1 외측실링부재, 상기 금속링과 상기 정전척 사이 공간을 실링하는 제2 내측실링부재와 제2 외측실링부재를 포함하는 기판 처리장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 내측실링부재, 상기 제1 외측실링부재, 상기 제2 내측실링부재 및, 상기 제2 외측실링부재는 오링(O-ring)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속링은, 상면에 제1 내측실링부재가 결합되는 제1 내측홈과, 제1 외측실링부재가 결합되는 제1 외측홈을 구비하고, 하면에 제2 내측실링부재가 결합되는 제2 내측홈과, 제2 외측실링부재가 결합되는 제2 외측홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 열전도성 탄성부재는 실리콘 고무, 열전도성 필러 및, 탄소나노튜브를 포함하는 열전도성 실리콘 고무 조성물인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 포커스링과 금속링 사이 공간을 실링하고, 금속링과 정전척 사이 공간을 실링함으로써, 금속링에 장착된 열전도성 탄성부재 교체 시 발생되는 파티클의 챔버 내 유입을 방지할 수 있다.
본 발명은 포커스링과 금속링 사이 공간을 실링하고, 금속링과 정전척 사이 공간을 실링함으로써, 실링되지 않은 경우보다 높은 압력이 가해지므로 금속링에 장착된 열전도성 탄성부재의 기화점이 높아지고, 열전도성 탄성부재의 열변형에 대한 내구도를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 열전도성 탄성부재로서 실리콘 고무, 열전도성 필러, 고순도 탄소나노튜브를 포함함으로써 높은 온도에서 기판처리 공정을 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2a는 도 1의 정전척의 외주부에 대한 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 금속링의 상면을 나타내는 도면이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 금속링의 하면을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다.
하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다고 하기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
본 실시예에서는 챔버 내에서 플라즈마를 이용하여 기판을 식각 처리하는 기판 처리 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치라면 다양한 공정에 적용 가능하다.
이하, 도 1 내지 도 3b를 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 배기 유닛(500) 그리고 배플 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 기판(W)이 처리되는 처리 공간(101)을 제공한다. 챔버(100)는 원형의 통 형상으로 제공된다.
챔버(100)의 일측벽에는 개구가 형성된다. 개구(106)는 기판(W)이 반출입되는 입구로 기능한다.
챔버(100)의 외측면에는 도어(108)가 제공된다. 도어(108)는 개구(106)를 개폐한다. 하우징(100)은 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다.
챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(150)이 형성된다.
기판 지지 유닛(200)은 처리 공간(101)에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(200)으로 제공될 수 있다. 선택적으로 기판 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
정전척(200)은 지지판(210), 포커스링(250), 그리고 베이스(230)를 포함한다.
지지판(210)은 유전체 재질을 포함하는 유전판(210)으로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다.
유전판(210)의 내부에는 내부 전극(212)이 설치된다. 내부 전극(212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 내부 전극(212)은 인가된 전력(미도시)으로부터 기판(W)이 유전판(210)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다.
유전판(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(214)가 설치된다. 히터(214)는 내부 전극(212)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 예컨대, 유전판(210)은 세라믹 재질로 제공될 수 있다.
포커스링(250)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(250)과 관련된 부분은 후술하기로 한다.
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 면적을 가진다.
베이스(230)의 내부에는 냉각유로(232)가 형성된다. 냉각유로(232)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다.
베이스에는 외부에 위치된 고주파 전원(234)과 연결된다. 고주파 전원(234)은 베이스(230)에 전력을 인가한다. 베이스(230)에 인가된 전력은 챔버(100) 내에 발생된 플라즈마가 베이스(230)를 향해 이동되도록 안내한다. 베이스(230)는 금속 재질로 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 기판 지지 유닛(200)에 지지된 기판(W) 상으로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(350), 가스 공급 라인(330), 그리고 가스 유입 포트(310)를 포함한다.
가스 공급 라인(330)은 가스 저장부(350) 및 가스 유입 포트(310)를 연결한다. 가스 저장부(350)에 저장된 공정 가스는 가스공급 라인(330)을 통해 가스 유입 포트(310)으로 공급한다. 가스 유입 포트(310)는 챔버(100)의 상부벽에 설치된다.
가스 유입 포트(310)는 기판 지지 유닛(200)과 대향되게 위치된다. 일 예에 의하면, 가스 유입 포트(310)는 챔버(100) 상부벽의 중심에 설치될 수 있다.
가스 공급 라인(330)에는 밸브가 설치되어 그 내부 통로를 개폐하거나, 그 내부 통로에 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다. 예컨대, 공정 가스는 식각 가스일 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 챔버(100) 내에 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)로는 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 안테나(410) 및 외부전원(430)을 포함한다. 안테나(410)는 챔버(100)의 외측 상부에 배치된다.
안테나(410)는 복수 회감기는 나선 형상으로 제공되고, 외부전원(430)과 연결된다. 안테나(410)는 외부전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 전력이 인가된 안테나(410)는 챔버(100)의 처리 공간(101)에 방전 공간을 형성한다. 방전 공간 내에 머무르는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.
배기 유닛(500)은 처리 공간(101)을 진공 분위기로 형성한다. 배기 유닛(500)은 배기 라인(520) 및 감압 부재(540)를 포함한다.
배기 라인(520)은 배기홀(150)에 연결되고, 감압 부재(540)는 배기 라인(520)에 설치된다. 감압 부재(540)로부터 발생된 감압력은 배기 라인(520)을 통해 처리 공간(101)으로 전달된다. 이에 따라 처리공간(101)은 감압되어 진공 분위기를 형성할 수 있다.
배기 유닛(500)은 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 플라즈마는 진공압에 의해 챔버(100)의 외부로 배출한다.
배플 유닛(600)은 처리 공간(101)에서 플라즈마가 영역 별로 균일하게 배기되도록 안내한다. 배플 유닛(600)은 처리 공간(101)에서 챔버(100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다
이하 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 포커스링(250), 금속링(260), 열전도성 탄성부재(270), 정전척(200)에 대해 설명한다.
도 2a는 도 1의 정전척의 외주부에 대한 단면도이고, 도 2b는 금속링의 상면을 나타내는 도면이고, 도 2c는 금속링의 하면을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 정전척(200)은 기판(W)을 지지하고 고정한다. 정전척(200)은 내부에 쿨링 수단이 구비된다. 쿨링 수단은 정전척의 온도를 낮출 수 있다.
포커스링(250)은 정전척(200)의 외주부에 구비되어 상기 웨이퍼(W)등과 같은 기판의 측면을 감싼다. 포커스링(250)은 정전척(200)의 외주부에 고정될 수 있다.포커스링(250)의 온도는, 웨이퍼(W) 처리 공정에 이용되는 고온의 플라즈마에 의해 200도 내지 300도 사이까지 상승될 수 있다. 포커스링(250)의 온도가 상승하면, 금속링(260)을 통해 정전척(200)으로 열을 방출해야 한다. 한편 포커스링(250)은 고체 상태이므로 고체인 금속링(260)과의 접촉 정도가 좋지 않기 때문에 이를 개선하기 위해 후술하는 바와 같이 금속링(260)에 열전도성 탄성부재(271, 272)가 구비된다.
정전척(200)의 외주부와 포커스링(250) 사이에는 금속링(260)이 배치된다.금속링(260)은 포커스링(250)으로부터 발생되는 열을 정전척(200)으로 방출할 수 있다. 금속링(260)은 열전도성, 전기전도성을 갖는 금속재질로 구성된다. 예를 들어 금속링(260)은 알루미늄 링(AL-ring)일 수 있다.
금속링(260)의 상면과 배면에는 다수의 열전도성 탄성부재(271, 272)가 각각 장착된다.
금속링(260)의 상면과 하면에 형성된 다수의 홈이 구비될 수 있다. 열전도성 탄성부재(271, 272)는 금속링(260)의 상면과 하면에 형성된 각각의 홈에 장착될 수 있다.
금속링(260)의 상면에 장착된 열전도성 탄성부재(272)는 포커스링(250)으로부터 전달되는 열을 금속링(260)을 통해 정전척(200)으로 전달할 수 있다. 또한 금속링(260)의 하면에 장착된 열전도성 탄성부재(271)는 정전척(200)과 접촉되어 열을 정전척(200)으로 방출할 수 있다.
금속링(260)의 상면에 장착된 다수의 열전도성 탄성부재(272)는 포커스링(250)과의 열접촉을 강화한다. 따라서 포커스링(250)으로부터 다수의 열전도성 탄성부재(272)로의 열전달이 효율적으로 수행될 수 있다.
금속링(260)의 하면에 장착된 다수의 열전도성 탄성부재(271)은 정전척(200)과의 열접촉을 강화한다. 따라서 다수의 열전도성 탄성부재(271)로부터 정전척(200)으로의 열전달이 효율적으로 수행될 수 있다. 금속링(260)은 정전척(200)에 고정수단을 이용하여 고정될 수 있다.
한편 금속링(260)의 상면 및 하면에 장착된 다수의 열전도성 부재(271, 272)는 포커스링(250)으로부터 방사되는 열에 의해 열변형될 수 있다. 열변형된 다수의 열전도성 부재(271, 272)의 일부는 파티클 인자가 되어 기판(W)을 오염시킬 수 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 금속링(260)의 상면에는 제1 내측실링부재(281), 제1 외측실링부재(282)가 구비된다. 금속링(260)의 하면에는 제2 내측실링부재(285), 제2 외측실링부재(286)가 구비된다.
금속링(260)의 상면에는 제1 내측실링부재(281), 제1 외측실링부재(282)가 끼움결합이 가능한 제1 내측홈(261), 제1 외측홈(262)이 대응되는 위치에 각각 구비된다. 금속링(260)의 하면에는 제2 내측실링부재(285), 제2 외측실링부재(286)가 끼움결합이 가능한 제2 내측홈(265), 제2 외측홈(266)이 대응되는 위치에 각각 구비된다. 도면에는 도시되지 않았지만 정전척(200) 또는 포커스링(250)에도 실링부재들을 끼움결합할 수 있는 홈들이 더 구비될 수 있다.
제1 내측실링부재(281)과 제1 외측실링부재(282)는 금속링(260)과 포커스링(250)의 사이 공간을 실링한다. 제1 내측실링부재(281)는 금속링(260) 상면의 내주부에 구비되고, 제1 외측실링부재(282)는 금속링(260) 상면의 외주부에 구비된다. 따라서 금속링(260)의 상면과 포커스링(250) 사이 공간은 실링된다.
금속링(260)의 상면과 포커스링(250) 사이 공간에는 금속링(260)의 상면에 장착된 다수의 열전도성 탄성부재(272)를 사이에 두고 제1 내측실링부재(281)와 제1 외측실링부재(282)가 배치된다. 따라서 금속링(260)의 상면과 포커스링(250) 사이 공간에서 다수의 열전도성 탄성부재(272)는 제1 내측실링부재(281)과 제1 외측실링부재(282)에 의해 실링된다.
상기와 같이, 다수의 열전도성 탄성부재(272)는 포커스링(250)으로부터 방사되는 고온의 열에 의해 열변형될 수 있다. 열변형된 열전도성 탄성부재(272)로부터 파티클이 발생한 경우, 파티클은 제1 내측실링부재(281)과 제1 외측실링부재(282)에 의해 실링된 공간을 벗어날 수 없다. 따라서 파티클은 기판(W)을 오염시킬 수 없다.
한편 공정처리시 챔버 내 기압은 낮아진다. 챔버 내 기압이 낮아지면, 금속링(260)의 상면과 포커스링(250) 사이 실링된 공간은 상대적으로 기압이 높아진다. 금속링(260)의 상면과 포커스링(250) 사이 실링된 공간에는 다수의 열전도성 탄성부재(272)가 위치하므로, 상대적 압력 상승에 의해 다수의 열전도성 탄성부재(272)의 열변형되는 한계온도가 상승한다. 따라서 제1 내측실링부재(281)과 제1 외측실링부재(282)를 이용하여 내부공간을 실링하면, 다수의 열전도성 탄성부재(272)의 열변형을 저감할 수 있다.
제2 내측실링부재(285)과 제2 외측실링부재(286)는 금속링(260)과 정전척(200)의 외주부의 사이 공간을 실링한다. 제2 내측실링부재(285)는 금속링(260) 하면의 내주부에 구비되고, 제2 외측실링부재(286)는 금속링(260) 하면의 외주부에 구비된다. 따라서 금속링(260)의 하면과 정전척(200)의 외주부 사이 공간은 실링된다.
금속링(260)의 하면과 정전척(200)의 외주부 사이 공간에는 금속링(260)의 하면에 장착된 다수의 열전도성 탄성부재(271)를 사이에 두고 제2 내측실링부재(285)과 제2 외측실링부재(286)가 배치된다. 따라서 다수의 열전도성 탄성부재(271)는 제2 내측실링부재(285)과 제2 외측실링부재(286)에 의해 실링된다.
상술한 바와 같이, 다수의 열전도성 탄성부재(271)는 포커스링(250)으로부터 방사되는 고온의 열에 의해 열변형될 수 있다. 열변형된 열전도성 탄성부재(271)로부터 파티클이 발생한 경우, 파티클은 제2 내측실링부재(285)와 제2 외측실링부재(286)에 의해 실링된 공간을 벗어날 수 없다. 따라서 파티클은 기판(W)을 오염시킬 수 없다.
한편, 공정처리시 챔버 내 기압은 낮아진다. 챔버 내 기압이 낮아지면, 금속링(260)의 하면과 정전척(200)의 외주부 사이 실링된 공간은 상대적으로 기압이 높아진다. 금속링(260)의 하면과 정전척(200)의 외주부 사이 실링된 공간에는 다수의 열전도성 탄성부재(271)가 위치하므로, 상대적인 압력 상승으로 인하여 다수의 열전도성 탄성부재(271)가 열변형되는 한계온도가 상승한다. 따라서 제2 내측실링부재(285)과 제2 외측실링부재(286)를 이용하여 내부 공간을 실링하면 다수의 열전도성 탄성부재(271)의 열변형을 저감할 수 있다.
상기와 같이 실링부재들(280)들은 금속링(260)과 포커스링(250)의 사이 공간을 실링하고, 정전척(200)과 금속링(260) 사이 공간을 실링할 수 있다.
상기와는 다르게 실링부재들(280)은 다수의 열전도성 탄성부재(271, 272)가 장착된 공간만을 실링할 수도 있다. 실링부재들(280)이 오링인 경우, 열전도성 탄성부재(271, 272)는 오링에 의해 각각 실링될 수 있다. 즉, 금속링(260) 상면에 형성된 홈에 탄성부재(272)가 장착되는 경우, 홈 주위를 감싸도록 오링을 배치하면 하나의 탄성부재(272)를 실링할 수 있다.
상기와 같은 실링부재(281, 282, 285, 286)들은 오링(O-ring)일 수 있다. 일반적으로 오링은 300도 이상에서도 열변형되지 않는다. 한편 오링은 열전도성이 없을 수 있다.
상기와 같이, 금속링(260)의 상면에는 제1 내측실링부재(281), 제1 외측실링부재(282)가 끼움결합이 가능한 제1 내측홈(261), 제1 외측홈(262)가 대응되는 위치에 각각 구비된다. 금속링(260)의 하면에는 제2 내측실링부재(285), 제2 외측실링부재(286)가 끼움결합이 가능한 제2 내측홈(265), 제2 외측홈(266)이 대응되는 위치에 각각 구비된다.
제1 내측홈(261), 제1 외측홈(262), 제2 내측홈(265), 제2 외측홈(266)의 각각의 단면 형상은 제1 내측실링부재(281), 제1 외측실링부재(282), 제2 내측실링부재(285), 제2 외측실링부재(286)의 단면 형상과 일치할 수도 있고 일치하지 않을 수도 있다.
도 2a에 도시된 실링부재들(281, 282, 285, 286)들의 형상과 내측홈들(261, 262, 265, 266)의 단면 형상은 원형으로 서로 동일할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만 실링부재들(281, 282, 285, 286)들의 단면 형상이 다각형일 때, 내측홈들(261, 262, 265, 266)의 단면 형상은 원형일 수 있다. 또한 실링부재들(281, 282, 285, 286)들의 단면 형상이 원형일 때, 내측홈들(261, 262, 265, 266)의 단면 형상은 다각형일 수 있다.
열전도성 탄성부재(271, 272)는 탄소나노튜브를 포함하는 실리콘 고무 조성물일 수 있다. 실리콘 고무 조성물은, 탄성력을 위한 실리콘 고무와, 열전도성을 위한 열전도성 필러와, 내열성을 갖기 위한 고순도 탄소나노튜브로 구성될 수 있다.
실리콘 고무는 탄소나노튜브를 고형화하기 위한 것으로서 탄성력을 갖는 다른 수지로 이루어질 수도 있다. 예를 들어 아크릴, 우레탄, 비닐, 에폭시 등으로 교체될 수 있다.
열전도성을 위한 열전도성 필러는 금속산화물, 금속이온을 포함한다. 예를 들어, 열전도성 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 산화실리콘(SiO2)가 될 수 있다.
고순도 탄소나노튜브는 내열성을 강화하기 위한 성분이다. 고순도 탄소나노튜브를 포함하는 실리콘 고무는, 실리콘 고무가 열분해 되는데 핵심이 되는 라디칼이 고순도 탄소나노튜브에 의해 포집되게 함으로써 열전도성 실리콘 고무의 내열 특성을 향상시킬 수 있다.
따라서 열전도성 탄성부재(271, 272)가 탄소나노튜브를 포함하는 실리콘 고무 조성물인 경우, 열전도성 탄성부재(271, 272)가 열변화되어 파티클 인자가 되는 것을 저감할 수 있다.
본 발명은 포커스링과 금속링 사이 공간을 실링하고, 금속링과 정전척 사이 공간을 실링함으로써, 금속링에 장착된 열전도성 탄성부재가 열변형되어 발생되는 파티클의 챔버 내 유입을 방지할 수 있다.
본 발명은 포커스링과 금속링 사이 공간을 실링하고, 금속링과 정전척 사이 공간을 실링함으로써, 실링되지 않은 경우보다 높은 압력이 가해지므로 금속링에 장착된 열전도성 탄성부재의 기화점이 높아지고, 열전도성 탄성부재의 열변형에 대한 내구도를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 열전도성 탄성부재로서 실리콘 고무, 열전도성 필러, 고순도 탄소나노튜브를 포함함으로써 높은 온도에서 기판처리 공정을 진행할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 100: 챔버
200: 기판 지지 유닛 250: 포커스링
260: 금속링 271, 272: 열전도성 탄성부재
281: 제1 내측실링부재 282:제1 외측실링부재
285: 제2 내측실링부재 286:제2 외측실링부재
300: 가스 공급 유닛 400: 플라즈마 소스
500: 배기 유닛 600: 배플 유닛

Claims (4)

  1. 기판이 안착되는 정전척;
    상기 정전척의 외주부에 구비되어 상기 기판의 측면을 감싸는 포커스링;
    상기 정전척의 외주부와 상기 포커스링 사이에 배치되고, 상면 및 배면에 다수의 열전도성 고무부재가 장착된 금속링;
    상기 포커스링과 상기 금속링 사이 공간을 실링하는 제1 내측실링부재와 제1 외측실링부재;
    상기 금속링과 상기 정전척 사이 공간을 실링하는 제2 내측실링부재와 제2 외측실링부재를 포함하는 기판 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내측실링부재, 상기 제1 외측실링부재, 상기 제2 내측실링부재 및, 상기 제2 외측실링부재는 오링(O-ring)인 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속링은,
    상면에 제1 내측실링부재가 결합되는 제1 내측홈과, 제1 외측실링부재가 결합되는 제1 외측홈을 구비하고,
    하면에 제2 내측실링부재가 결합되는 제2 내측홈과, 제2 외측실링부재가 결합되는 제2 외측홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 열전도성고무부재는 실리콘 고무, 열전도성 필러 및, 탄소나노튜브를 포함하는 열전도성 실리콘 고무 조성물인 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
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