特開 2023-99485 基板支持ユニット及びプラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023099485

(43)【公開日】2023-07-13

(54)【発明の名称】基板支持ユニット及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20230706BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230706BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

H01L21/68 R

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200385

(22)【出願日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】10-2021-0194111

(32)【優先日】2021-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】520236767

【氏名又は名称】サムス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チェヒ リ

(72)【発明者】

【氏名】キヨン リ

(72)【発明者】

【氏名】チソク キム

(72)【発明者】

【氏名】トンチャン リ

(72)【発明者】

【氏名】チェキョン リ

【テーマコード（参考）】

2G084

5F131

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB14

2G084BB21

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC14

2G084CC33

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD37

2G084FF06

2G084FF14

2G084FF38

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA06

5F131CA12

5F131EA03

5F131EB14

5F131EB78

5F131EB81

5F131EB82

(57)【要約】

【課題】基板支持ユニット及びプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の基板支持ユニットは、基板を固定するように構成された静電チャック；静電チャックを取り囲み、静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーション；及び絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板；を含み、静電チャック、絶縁アイソレーション及びグラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されて配置され、静電チャックの側面及び下面、絶縁アイソレーションの表面及びグラウンド板の表面は、疎水性を有することを特徴とする。
【選択図】図２Ｃ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハを固定するように構成された静電チャックと、
前記静電チャックの下部に配置され、前記静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーションと、
前記絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板と、を含み、
前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されて配置され、
前記静電チャックの下面、前記絶縁アイソレーションの表面または前記グラウンド板の表面は、疎水性を有することを特徴とする基板支持ユニット。

【請求項2】

前記静電チャック、前記絶縁アイソレーションまたは前記グラウンド板それぞれの表面は、粗面化（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）構造を有する疎水性構造物を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板支持ユニット。

【請求項3】

前記疎水性構造物は、前記静電チャック、前記絶縁アイソレーションまたは前記グラウンド板それぞれの表面に前記表面と垂直な側壁及び前記表面と平行な平坦面を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板支持ユニット。

【請求項4】

前記平坦面の水平方向の長さが１００ｎｍ～５μｍであることを特徴とする請求項３に記載の基板支持ユニット。

【請求項5】

前記疎水性構造物は、前記静電チャック、前記絶縁アイソレーションまたは前記グラウンド板それぞれの表面に陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｅ）を通じて形成されることを特徴とする請求項２に記載の基板支持ユニット。

【請求項6】

前記疎水性構造物は、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛及び酸化錫のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の基板支持ユニット。

【請求項7】

前記疎水性構造物は、前記静電チャック、前記絶縁アイソレーションまたは前記グラウンド板それぞれの表面に蒸着を通じてコーティングされて形成されることを特徴とする請求項２に記載の基板支持ユニット。

【請求項8】

ウェーハを固定するように構成された静電チャックと、
前記静電チャックを取り囲み、リング状を有するエッジリングと、
前記静電チャック及び前記エッジリングを取り囲み、前記静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーションと、
前記エッジリングの側面と前記絶縁アイソレーションの側面との間に配置されるシーリング部材と、
前記絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板と、を含み、
前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されて配置され、
前記絶縁アイソレーションの表面は、疎水性を有することを特徴とする基板支持ユニット。

【請求項9】

前記シーリング部材は、前記エッジリングの側面及び前記絶縁アイソレーションの側面と直接接触することを特徴とする請求項８に記載の基板支持ユニット。

【請求項10】

前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されてエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を形成し、
前記エアギャップに冷媒またはクリーンドライ空気（ｃｌｅａｎ ｄｒｙ ａｉｒ）が流通されるように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の基板支持ユニット。

【請求項11】

前記冷媒またはクリーンドライ空気それぞれは、前記静電チャックの上面に流通されないことを特徴とする請求項１０に記載の基板支持ユニット。

【請求項12】

前記静電チャックの下面及び前記エッジリングの側面は、それぞれ疎水性を有することを特徴とする請求項８に記載の基板支持ユニット。

【請求項13】

前記グラウンド板の表面は、疎水性を有することを特徴とする請求項８に記載の基板支持ユニット。

【請求項14】

前記エアギャップの内部にクリーンドライ空気が流通されるように構成された流路が提供され、
前記流路の表面は、疎水性を有することを特徴とする請求項１０に記載の基板支持ユニット。

【請求項15】

プラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバの内部に配置され、ウェーハを固定するように構成された静電チャックと、
前記静電チャックを取り囲み、リング状を有するエッジリングと、
前記静電チャックの下部に配置され、前記静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーションと、
前記絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板と、を含み、
前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されてエアギャップを形成し、
前記エアギャップに冷媒またはクリーンドライ空気が流通されるように構成され、
前記静電チャックの下面、前記絶縁アイソレーションの表面及び前記グラウンド板の表面は、疎水性を有することを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項16】

前記静電チャックの下面、前記絶縁アイソレーションの表面、及び前記グラウンド板の表面それぞれは水に対する接触角が１５０°以上であることを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項17】

前記静電チャックの下面、前記絶縁アイソレーションの表面または前記グラウンド板の表面は、超疎水性を有することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項18】

前記冷媒が流通されるように構成された冷媒流路が前記絶縁アイソレーションの内部または前記グラウンド板の内部に提供されることを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項19】

前記絶縁アイソレーションは、前記静電チャックまたは前記エッジリングを取り囲み、
前記絶縁アイソレーションの側面と前記エッジリングの側面との間にシーリング部材が配置されるか、または
前記絶縁アイソレーションの側面と前記静電チャックの側面との間にシーリング部材が配置され、
前記シーリング部材は、前記エッジリングの側面及び前記絶縁アイソレーションの側面と直接接触することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項20】

前記静電チャックの側面または前記エッジリングの側面は、疎水性を有することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板支持ユニット及びその基板支持ユニットを含むプラズマ処理装置に係り、特に、プラズマチャンバ内の結露の発生が防止される基板支持ユニット及びその基板支持ユニットを含むプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマを用いて基板に半導体工程を行うプラズマチャンバにおいて、基板は、既定の温度によって制御される。基板は、プラズマによって加熱されるので、プラズマを用いた半導体工程中の基板の温度を既定の温度に保持するには、基板は、冷却する必要がある。例えば、基板が配置される基板支持ユニットの内部に室温より低温の冷媒を流通させることで、基板支持ユニットを介在して基板は、冷却されうる。

【0003】

ところが、基板支持ユニットは、内部を流通する冷媒によって室温より低温になり、外気に接触する部分に結露が発生しうる。また、基板支持ユニットに接触する他の部品もまた、温度が低くなって結露が発生しうる。基板支持ユニットに結露が発生すれば、結露によって発生した水分によって、プラズマ処理装置の信頼性が低くもなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする第１の技術的課題は、プラズマチャンバ内に結露の発生が防止される基板支持ユニットを提供することである。

【0005】

本発明が解決しようとする第２の技術的課題は、プラズマチャンバ内に結露の発生が防止される基板支持ユニットを含むプラズマ処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明の技術的思想は、ウェーハを固定するように構成された静電チャック；前記静電チャックの下部に配置され、前記静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーション；及び前記絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板；を含み、前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されて配置され、前記静電チャックの下面、前記絶縁アイソレーションの表面または前記グラウンド板の表面は、疎水性を有することを特徴とする基板支持ユニットを提供する。

【0007】

また、本発明の技術的思想は、前記課題を解決するために、ウェーハを固定するように構成された静電チャック；前記静電チャックを取り囲み、リング状を有するエッジリング；前記静電チャック及び前記エッジリングを取り囲み、前記静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーション；前記エッジリングの側面と前記絶縁アイソレーションの側面との間に配置されるシーリング部材；及び前記絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板；を含み、前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されて配置され、前記絶縁アイソレーションの表面は、疎水性を有することを特徴とする基板支持ユニットを提供する。

【0008】

一方、本発明の技術的思想は、前記課題を解決するために、プラズマチャンバ；前記プラズマチャンバの内部に配置され、ウェーハを固定するように構成された静電チャック；前記静電チャックを取り囲み、リング状を有するエッジリング；前記静電チャックの下部に配置され、前記静電チャックを絶縁させるように構成された絶縁アイソレーション；及び前記絶縁アイソレーションの下部に配置されるグラウンド板；を含み、前記静電チャック、前記絶縁アイソレーション及び前記グラウンド板がそれぞれ垂直方向に離隔されてエアギャップを形成して、前記エアギャップに冷媒またはクリーンドライ空気が流通されるように構成され、前記静電チャックの下面、前記絶縁アイソレーションの表面及び前記グラウンド板の表面は、疎水性を有することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の技術的思想による基板支持ユニット及びその基板支持ユニットを含むプラズマ処理装置は、静電チャック、絶縁アイソレーションまたは、グラウンド板が疎水性を有し、プラズマチャンバ内に結露の発生が防止及び低減され、プラズマチャンバ内に生成された結露が容易に除去されうる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置を示す断面図である。

【図2A】表面に疎水性処理されていない固体の表面上に水滴が配置された形状を模式的に示す側面図である。

【図2B】表面に疎水性処理された固体の表面上に水滴が配置された形状を模式的に示す側面図である。

【図2C】表面に超疎水性処理された固体の表面上に水滴が配置された形状を模式的に示す側面図である。

【図3】疎水性の性質を有する固体またはセラミックの表面を示す斜視図である。

【図4】本発明の他の実施形態によるプラズマ処理装置を示す構成図である。

【図5】本発明のさらに他の実施形態によるプラズマ処理装置を示す構成図である。

【図6】本発明のさらに他の実施形態によるプラズマ処理装置を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図面において、同じ構成要素には、同じ参照符号を付し、これらについての重複説明は省略する。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置１０を示す断面図である。

【0013】

図１を参照すれば、プラズマ処理装置１０は、プラズマチャンバ１００、基板支持ユニット２００、ガス供給ユニット３００、及びプラズマソースユニット４００を含む。

【0014】

プラズマチャンバ１００は、プラズマ処理が遂行される空間を提供し、基板支持ユニット２００は、プラズマチャンバ１００の内部で基板Ｗを支持する。ガス供給ユニット３００は、プラズマチャンバ１００の内部に工程ガスを供給し、プラズマソースユニット４００は、プラズマチャンバ１００の内部に電磁波を提供して工程ガスからプラズマを生成する。以下、各構成について詳細に説明する。

【0015】

プラズマチャンバ１００は、チャンバボディー１１０と誘電体カバー１２０とを含む。チャンバボディー１１０は、上面が開放され、内部に空間が形成される。チャンバボディー１１０の底壁には、排気ホール１１３が形成される。排気ホール１１３は、排気ライン１１７と連結され、チャンバボディー１１０内部に滞留ガスと工程過程で発生した反応副産物が外部に排出される通路を提供する。排気ホール１１３は、チャンバボディー１１０の底壁エッジ領域に複数個形成されうる。

【0016】

誘電体カバー１２０は、チャンバボディー１１０の開放された上面を密閉する。誘電体カバー１２０は、チャンバボディー１１０周囲に相応する半径を有する。誘電体カバー１２０は、誘電体材質からもなる。誘電体カバー１２０は、アルミニウム材質からもなる。誘電体カバー１２０とチャンバボディー１１０によって取り囲まれる空間は、プラズマ処理工程が遂行される処理空間１３０として提供される。

【0017】

バッフル２５０は、プラズマチャンバ１００内で工程ガスの流れを制御する。バッフル２５０は、リング状からなり、プラズマチャンバ１００と基板支持ユニット２００との間に位置する。バッフル２５０には、分配ホール２５１が形成される。プラズマチャンバ１００内の滞留工程ガスは、分配ホール２５１を通過して排気ホール１１３に流入される。分配ホール２５１の形状及び配列によって排気ホール１１３に流入される工程ガスの流れが制御されうる。

【0018】

ガス供給ユニット３００は、プラズマチャンバ１００内部に工程ガスを供給するように構成される。ガス供給ユニット３００は、ノズル３１０、ガス保存部３２０、及びガス供給ライン３３０を含む。

【0019】

ノズル３１０は、誘電体カバー１２０に装着される。ノズル３１０は、誘電体カバー１２０の中心領域に位置する。ノズル３１０は、ガス供給ライン３３０を通じてガス保存部３２０と連結される。ガス供給ライン３３０には、バルブ３４０が設けられる。バルブ３４０は、ガス供給ライン３３０を開閉し、工程ガスの供給流量を調節する。ガス保存部３２０に保存された工程ガスは、ガス供給ライン３３０を通じてノズル３１０に供給され、ノズル３１０からプラズマチャンバ１００の内部に噴射される。ノズル３１０は、主に処理空間１３０の中央領域に工程ガスを供給する。一方、ガス供給ユニット３００は、チャンバボディー１１０の側壁に装着されたノズル（図示せず）をさらに含む。ノズルは、処理空間１３０のエッジ領域に工程ガスを供給する。

【0020】

プラズマソースユニット４００は、工程ガスからプラズマを生成する。プラズマソースユニット４００は、アンテナ４１０及び電源４２０を含む。プラズマソースユニット４００は、プラズマを生成するように構成されうる。前記プラズマソースユニット４００は、容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ， ＣＣＰ）ソース、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ， ＩＣＰ）ソース及びマイクロ波（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）プラズマソース及びリモートプラズマ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｐｌａｓｍａ）ソースなどを含む。

【0021】

アンテナ４１０は、プラズマチャンバ１００の上部に提供される。アンテナ４１０は、螺旋状のコイルとして提供されうる。電源４２０は、ケーブルを通じてアンテナ４１０と連結され、高周波電力をアンテナ４１０に印加する。高周波電力の印加によってアンテナ４１０では、電磁波が発生する。電磁気波は、プラズマチャンバ１００内部に誘導電場を形成する。工程ガスは、誘導電場からイオン化に必要なエネルギーを得てプラズマとして生成される。プラズマは、基板Ｗに提供され、エッチング工程を遂行する。

【0022】

基板支持ユニット２００は、処理空間１３０に位置し、基板Ｗを支持する。基板支持ユニット２００は、静電気力を用いて基板Ｗを固定するか、機械的クランピング方式で基板Ｗを支持する。以下、基板支持ユニット２００は、静電気力を用いて基板Ｗを固定する方式を例として説明する。

【0023】

基板支持ユニット２００は、サセプタ２１０、ハウジング２３０、及びリフトピン構造体９００を含む。

【0024】

サセプタ２１０は、静電気力を用いて基板を吸着する。サセプタ２１０は、静電チャック２１１、電極２１２、ヒータ２１３、エッジリング２１４、絶縁アイソレーション２１５、及びグラウンド板２１６を含む。

【0025】

静電チャック２１１は、円板状からなる。静電チャック２１１の上面は、基板Ｗに相応するか、基板Ｗより小さい半径を有する。例えば、静電チャック２１１は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍｎｉｔｒｉｄｅ、ＡｌＮ）のようなセラミックからなりうる。

【0026】

静電チャック２１１の上面には、突出部２１１ａが形成されうる。基板Ｗは、突出部２１１ａに置かれ、静電チャック２１１の上面と所定間隔で離隔される。静電チャック２１１は、下部領域が上部領域より大きい半径を有するように側面が段付けされうる。

【0027】

電極２１２は、静電チャック２１１内部に埋め込まれる。電極２１２は、薄厚の伝導性材質の円板であり、ケーブル２２１を通じて外部電源（図示せず）と連結される。外部電源から印加された電力は、電極２２０と基板Ｗとの間に静電気力を形成して基板Ｗを静電チャック２１１の上面に固定させる。外部電源は、ＤＣ電源またはＲＦ電源でもある。

【0028】

ヒータ２１３は、静電チャック２１１内部に提供される。ヒータ２１３は、電極２１２の下部に提供されうる。ヒータ２１３は、ケーブル２２２を通じて外部電源（図示せず）と連結される。ヒータ２１３は、外部電源から印加された電流に抵抗することで熱を発生させる。発生した熱は、静電チャック２１１を経て基板Ｗに伝達され、基板Ｗを所定温度に加熱する。ヒータ２１３は、螺旋状のコイルからなり、均一な間隔で静電チャック２１１の内部に埋め込まれる。

【0029】

エッジリング２１４は、リング状からなり、静電チャック２１１の上部領域周囲に沿って配置される。エッジリング２１４は、シリコンによって形成され、基板Ｗのシリコン領域を拡張させる効果を誘導し、プラズマが基板Ｗのエッジ部分に集中される現象を防止する。エッジリング２１４の上面は、静電チャック２１１に隣接した内側部が外側部より低くなるように段付けされる。エッジリング２１４の上面内側部は、静電チャック２１１の上面と同一高さに位置する。エッジリング２１４は、プラズマが形成される領域の中心に基板Ｗが位置するように電磁場形成領域を拡張させる。これにより、基板Ｗの全領域にわたってプラズマが均一に形成されうる。一方、エッジリング５３６は、１個のリングタイプと２個のリングタイプとがあるが、通常、１個のリングタイプは、フォーカスリング（ｆｏｃｕｓ ｒｉｎｇ）と称し、２個のリングタイプは、コンボリング（ｃｏｍｂｏ ｒｉｎｇ）と称する。

【0030】

絶縁アイソレーション２１５は、静電チャック２１１の下部に位置し、静電チャック２１１を支持する。絶縁アイソレーション２１５は、所定厚さを有する円板であり、静電チャック２１１に相応する半径を有する。絶縁アイソレーション２１５は、絶縁材質からなる。絶縁アイソレーション２１５は、ケーブル２２３を通じて外部電源（図示せず）と連結される。ケーブル２２３を通じて絶縁アイソレーション２１５に印加された高周波電流は、基板支持ユニット２００と誘電体カバー１２０との間に電磁場を形なする。電磁場は、プラズマを生なするエネルギーとして提供される。絶縁アイソレーション２１５は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような絶縁体によって形成されうる。もちろん、絶縁アイソレーション２１５の材質がそれに限定されるものではない。また、他の実施形態において、絶縁アイソレーション２１５は、静電チャック２１１及びエッジリング２１４を取り囲む。

【0031】

絶縁アイソレーション２１５には、冷却流路２１１ｂが形成されうる。冷却流路２１１ｂは、ヒータ２１３の下部に位置する。冷却流路２１１ｂは、冷却流体が循環する通路を提供する。冷却流体の熱は、静電チャック２１１と基板Ｗとに伝達され、加熱された静電チャック２１１と基板Ｗを迅速に冷却する。冷却流路２１１ｂは、螺旋状からなる。一方、冷却流路２１１ｂは、互いに異なる半径を有するリング状の流路が同じ中心を有するように配置されうる。それぞれの流路は、互いに連通されうる。さらに他の実施形態において、冷却流路２１１ｂは、グラウンド板２１６の内部に形成されうる。

【0032】

グラウンド板２１６は、絶縁アイソレーション２１５の下部に位置する。グラウンド板２１６は、所定厚さを有する円板であり、絶縁アイソレーション２１５に相応する半径を有する。グラウンド板２１６は、接地される。グラウンド板２１６は、絶縁アイソレーション２１５とチャンバボディー１１０とを電気的に絶縁させる。グラウンド板２１６は、電気的グラウンド状態を保持することで、プラズマチャンバ１００の内部にプラズマを生成させうる。また、グラウンド板２１６は、プラズマに耐性の強い物質からなるか、または金属やセラミックなどからなり、外面上にプラズマに耐性の強い物質膜がコーティングされうる。例えば、グラウンド板２１６は、アルミニウム、銅、チタン、タングステン、亜鉛、または錫及びそれらの合金からなりうる。また、グラウンド板２１６の形状は、多様に変形されうる。例えば、グラウンド板２１６は、円形、楕円形、または多角平板状を有することができる。

【0033】

サセプタ２１０内には、ピンホール２２６が形成される。ピンホール２２６は、サセプタ２１０の上面に形成される。そして、ピンホール２３６は、サセプタ２１０を垂直に貫通することができる。ピンホール２２６は、静電チャック２１１の上面から、静電チャック２１１、絶縁アイソレーション２１５、及びグラウンド板２１６を順次に経てグラウンド板２１６の下面に提供される。

【0034】

ピンホール２２６は、複数個形成されうる。ピンホール２２６は、静電チャック２１１の円周方向に複数個配置されうる。例えば、３個のピンホール２２６は、静電チャック２１１の円周方向に１２０°間隔で離れて配置されうる。その他にも、４個のピンホール２２６が静電チャック２１１の円周方向に９０°間隔で離れて配置されるなど、多様な数のピンホール２２６が形成されうる。

【0035】

そして、ピンホール２２６は、静電チャック２１１の突出部２１１ａに形成されうる。例えば、円形の平面形状を有する突出部２１１ａの中央に円形のピンホール２２６が形成されうる。但し、突出部２１１ａとピンホール２２６の平面形状は、多様に設けられうる。ピンホール２２６は、突出部２１１ａの一部に形成されうる。例えば、６個の突出部２１１ａが静電チャック２１１の円周方向に６０°間隔で離れて配置され、３個のピンホール２２６が３０°間隔で離れて配置されうる。

【0036】

ハウジング２３０は、グラウンド板２１６の下部に位置し、グラウンド板２１６を支持する。ハウジング２３０は、所定高さを有する円筒であって、内部に空間が形成される。ハウジング２３０は、グラウンド板２１６に相応する変更を有する。ハウジング２３０の内部には、各種ケーブル２２１、２２２、２２３とリフトピン構造体９００が位置する。

【0037】

リフトピン構造体９００は、上昇及び下降動きを通じて静電チャック２１１に基板Ｗをローディングするか、静電チャック２１１から基板Ｗをアンローディングする。リフトピン構造体９００は、基板を支持するリフトピン９１０を含む。

【0038】

リフトピン９１０は、複数個提供され、ピンホール２２６それぞれの内部に収容される。ここで、リフトピン９１０の直径は、ピンホール２２６の直径より微細に小さく形成される。具体的に、リフトピン９１０の直径は、リフトピン９１０とピンホール２２６とが同じ中心軸を有するように配置されたとき、リフトピン９１０がピンホール２２６の内側壁に接触されない最小限の直径に備えられうる。

【0039】

支持板８１０は、リフトピン構造体９００を支持する。また、駆動機８２０は、支持板８１０に連結されて支持板８１０及びリフトピン構造体９００を上下方向に駆動することができる。但し、図１と異なって、支持板８１０が提供されず、駆動機８２０が直接リフトピン構造体９００を上下方向に駆動することもできる。リフトピン構造体９００は、リフトピン９１０と支持板８１０とを連結する連結部材９２０を含む。

【0040】

駆動機８２０は、支持板８１０を上下方向に駆動してリフトピン構造体９００を上下方向に移動させうる。すなわち、駆動機８２０の駆動によってリフトピン９１０は、ピンホール２２６の上部に移動して基板のデチャック動作を遂行することができる。また、図１において、駆動機８２０は、プラズマチャンバ１００の外部に配置されているように図示したが、駆動機８２０は、チャンバ内部にも提供されうる。

【0041】

前記静電チャック２１１、絶縁アイソレーション２１５及び／またはグラウンド板２１６それぞれの表面は、疎水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）を有する。例えば、前記静電チャック２１１、絶縁アイソレーション２１５及び／またはグラウンド板２１６それぞれの表面は、超疎水性（ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）を有する。例えば、静電チャック２１１の下面は、疎水性を有する。また、絶縁アイソレーション２１５及び／またはグラウンド板２１６それぞれの表面は、疎水性を有する。静電チャック２１１の上面には、冷媒またはクリーンドライ空気（ＣＤＡ）が流通されず、静電チャック２１１の上面は、疎水性処理が不要にもなる。前記基板支持ユニット２００が含む複数の装置それぞれの表面に疎水性処理を行う方式は、図２Ａないし図３で詳細に説明する。

【0042】

前記静電チャック２１１、絶縁アイソレーション２１５及び／またはグラウンド板２１６それぞれは、垂直方向（Ｚ方向）に一定距離離隔されて配置されうる。したがって、基板支持ユニット２００の内部にエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ、ＡＧ）が形成されうる。前記エアギャップ（ＡＧ）に沿って冷媒またはクリーンドライ空気（ＣＤＡ）が流通されうる。クリーンドライ空気（ＣＤＡ）は、クリーンドライ空気サプライ２４０から供給され、前記エアギャップ（ＡＧ）通じて流通されうる。前記エアギャップ（ＡＧ）には、クリーンドライ空気（ＣＤＡ）が流通されるように構成された流路が提供され、前記流路の表面は、さらに疎水性を有することができる。さらに他の実施形態において、前記エアギャップ（ＡＧ）に冷媒も流通されうる。

【0043】

一般的なプラズマ処理装置において、半導体工程において、基板の温度は、一定に保持される必要がある。しかし、基板の上面がプラズマと接触し、基板の温度は、上昇してしまう。したがって、基板の温度を低めるために、基板支持ユニットに低温の冷媒を流通させ、基板の温度を低めた。しかし、基板支持ユニットに低温の冷媒が流通され、基板支持ユニットが含む装備の表面に結露の発生可能性があった。また、前記基板支持ユニットが含む装備それぞれの表面に発生した結露を除去するためにクリーンドライ空気も基板支持ユニットの内部に流通した。

【0044】

本実施形態のプラズマ処理装置１０及び基板支持ユニット２００は、基板支持ユニット２００が含む構成部それぞれの表面が疎水性を有し、基板支持ユニット２００が含む構成部それぞれの表面に結露の発生可能性が相対的に減少しうる。したがって、プラズマ処理装置１０及び基板支持ユニット２００それぞれの信頼性が向上しうる。また、基板支持ユニット２００が含む構成部それぞれの表面に結露が相対的に減少し、必要なクリーンドライ空気（ＣＤＡ）の流量も相対的に減少しうる。

【0045】

例えば、静電チャック２１１によれば、絶縁アイソレーション２１５の表面及び／またはグラウンド板２１６の表面は、疎水性を有することができる。

【0046】

図２Ａは、表面に疎水性処理されていない固体の表面上に水滴が配置された形状を模式的に示す側面図であり、図２Ｂは、表面に疎水性処理された固体の表面上に水滴が配置された形状を模式的に示す側面図である，図２Ｃは、表面に超疎水性処理された固体の表面上に水滴が配置された形状を模式的に示す側面図である。

【0047】

図２Ａないし図２Ｃを参照すれば、固体の表面に水滴が接触することができる。疎水性処理がなされていない固体の表面に位置した水滴は、相対的に接触角が低くもなる。逆に、疎水性処理または超疎水性処理された固体の表面に位置した水滴は相対的に接触角が高くもなる。

【0048】

また、湿潤性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）は、固体材料の主要表面特性であり、これは、化学的組成及び幾何学的マイクロ／ナノ構造によって主に支配されうる。湿潤性表面は、油－水分離、反射防止、生体癒着防止、粘着防止、汚染防止、自己洗浄及び流体乱流抑制のような多様な分野で使用されうる。

【0049】

例えば、固体表面に対する水滴接触角（ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅ）が約９０°未満である場合、前記固体は、親水性でもあり、固体表面に対する水滴接触角が約９０°以上である場合、前記固体は、疎水性でもある。超疎水性は、固体表面に対する水滴接触角が約１５０°以上である場合を意味しうる。接触角は、固体表面に液体が配置される場合、固体と液体との接触点Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３で接線と固体面がなす角のうち、液体を含む側の角をその液体の固体に対する接触角と定義しうる。すなわち、接触角は、液体と気体とが固体の表面上で熱力学的に平衡をなすとき、前記液体と固体の表面とがなす角度を意味しうる。すなわち、接触角は、固体表面の湿潤性の大きさを意味しうる。

【0050】

例えば、図２Ａのθ_１は、約９０°未満でもあり、図２Ｂのθ_２は、約９０°以上でもある，図２Ｃのθ３は、約１５０°以上でもある。超疎水性を有する固体の表面に配置された水滴は、相対的に球状に近い形状を有することができる。

【0051】

前記固体の表面に疎水性処理を行う方法は、図３で詳細に説明する。

【0052】

図３は、疎水性の性質を有する固体またはセラミックの表面を示す斜視図である。

【0053】

図３を参照すれば、粗面化（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ）構造を有する疎水性構造物は、前記疎水性構造物の表面と実質的に平行面をなす平坦面（ｐｌａｔｅａｕ）及び前記疎水性構造物の表面と実質的に垂直な面をなす側壁を含む微細構造を含む。ここで、前記側壁と前記平坦面とが実質的に垂直をなすということは、必ずしも前記側壁と前記平坦面とがなす角度が約９０°という意味よりは、複数のレベル（ｌｅｖｅｌ）を有する平坦面同士を連結する平面としての側壁が平坦面と識別可能に存在することを意味する。

【0054】

また、複数の前記側壁と平坦面は、一定の規則を有するか、または一定の規則を有さず、前記超疎水構造物の表面に沿って連続して配置されうる。しかし、複数の前記側壁と平坦面が必ずしも前記超疎水構造物の全体表面にわたって配置される必要はなく、疎水性能力が要求される前記超疎水構造物の表面にのみ配置されうる。

【0055】

また、前記平坦面の水平方向の長さは、定義された平坦面のエッジのうち、最も遠い２点間の距離Ｌと定義され、水平方向の長さが約１００ｎｍ～５μｍでもある。

【0056】

図３において、例示的に、前記疎水性構造物が直方体形状を有することを図示したが、疎水性構造物の形状は、それに限定されない。例えば、疎水性構造物は、球状、多角柱状、及び／または不規則な多様な形状を有する。

【0057】

陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｅ）を通じて金属基材の表面に疎水性を与えることができる。陽極酸化の方式は、当該技術分野に通常の知識を有する者によく知られている。例えば、前記金属基材を硫酸溶液、シュウ酸溶液、クエン酸溶液、硝酸ナトリウム溶液、塩化ナトリウム溶液、クロム酸溶液、またはリン酸溶液内に浸漬させ、金属基材を正極として電圧を印加する。前記電圧は、約１０Ｖ～３０Ｖでもある。前記陽極酸化は、室温で約１分～３０分間遂行されうる。前述した電圧、温度、及び時間などは、例示的なものであって、金属基材の材質や寸法などによって多様に変形されうる。前記金属基材の表面に陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｅ）されて形成された疎水性構造物は、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛及び／または酸化錫からなりうる。前記疎水性構造物の材質は、金属基材の材質によっても変わりうる。

【0058】

また、セラミックの表面に前記疎水性構造物をコーティングし、セラミックの表面が疎水性を有する。例えば、レーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）、コロイド性プロセスを経て蒸着コーティング、薄膜またはレーザーを用いたコンフォーマルコーティング方式で前記疎水性構造物をセラミックの表面に蒸着させうる。例えば、前記コーティングの厚さの範囲は、２００ｎｍ～３５０ｎｍでもある。例えば、前記セラミックは、ＣｅＯ_２，Ｐｒ_６Ｏ_１１，Ｎｄ_２Ｏ_３，Ｓｍ_２Ｏ_３，Ｅｕ_２Ｏ_３，Ｇｄ_２Ｏ_３，Ｔｂ_４Ｏ_７，Ｄｙ_２Ｏ_３，Ｈｏ_２Ｏ_３，Ｅｒ_２Ｏ_３，Ｔｍ_２Ｏ_３，Ｙｂ_２Ｏ_３及び／またはＬｕ_２Ｏ_３を含むことができる。

【0059】

さらに他の実施形態において、固体及び／またはセラミックの表面にフッ素化処理を進める場合、前記表面は、疎水性を有する。上述した固体及び／またはセラミックの表面に疎水性処理を行う方式は、例示的なものであって、固体及び／またはセラミックの表面に疎水性処理のための多様な方法が採択されうる。

【0060】

加工されていない固体またはセラミックの表面は、相対的に平坦でもある。したがって、加工されていない固体またはセラミックの表面は、相対的に高い湿潤性を有し、加工されていない固体またはセラミックの表面は、相対的に親水性に近い。したがって、加工されていない固体またはセラミックの表面上に水滴が配置される場合、接触角は、約９０°未満であり、水滴の形状は、楕円形に相対的に近い。

【0061】

図３において、固体またはセラミックの表面を加工して固体またはセラミックの表面が疎水性を有することを敍述したが、これは、例示的なものであって、加工される金属またはセラミックの種類は、多様に変形されうる。

【0062】

図４は、本発明の他の実施形態によるプラズマ処理装置１０ａを示す構成図である。

【0063】

図１及び図４を共に参照すれば、本実施形態の基板支持ユニット２００ａは、シーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）部材２６０をさらに含むという点で、図１の基板支持ユニット２００と異なってもいる。また、図１及び図４を共に参照すれば、本実施形態のプラズマ処理装置１０ａは、絶縁アイソレーション２１５ａが静電チャック２１１とエッジリング２１４を取り囲むという点で、図１のプラズマ処理装置１０と異なってもいる。さらに具体的に説明すれば、本実施形態の基板支持ユニット２００ａは、静電チャック２１１、エッジリング２１４ａ、絶縁アイソレーション２１５ａ、グラウンド板２１６及びシーリング部材２６０を含む。静電チャック２１１及びグラウンド板２１６は、図１の基板支持ユニット２００の静電チャック２１１、グラウンド板２１６について説明した通りである。

【0064】

前記エッジリング２１４ａの側面にクリーンドライ空気（ＣＤＡ）が接触する。したがって、前記エッジリング２１４ａの側面は、疎水性を有する。また、静電チャック２１１の側面にクリーンドライ空気（ＣＤＡ）が接触する。静電チャック２１１の側面図疎水性を有する。また、前記絶縁アイソレーション２１５ａは、前記静電チャック２１１と前記エッジリング２１４ａとを取り囲む。

【0065】

シーリング部材２６０は、静電チャック２１１と絶縁アイソレーション２１５ａとの間に介在されうる。シーリング部材２６０は、冷媒またはクリーンドライ空気（ＣＤＡ）が静電チャック２１１の上部に移動しないように構成されうる。すなわち、シーリング部材２６０は、エッジリング２１４及び絶縁アイソレーション２１５ａそれぞれの側面と直接接触する。例えば、シーリング部材２６０は、ペンタフルオロフェニル（ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ，ＰＦＰ）からなりうる。本発明の一実施形態によれば、シーリング部材２６０の表面は、疎水性処理されない。

【0066】

さらに他の実施形態によれば、シーリング部材２６０の下面に冷媒またはクリーンドライ空気（ＣＤＡ）と直接接触することができ、シーリング部材２６０の下面も疎水性処理されうる。疎水性処理方式は、図３の説明部分で説明したように実質的に同一である。

【0067】

すなわち、本実施形態の基板支持ユニット２００ａは、エッジリング２１４ａと絶縁アイソレーション２１５ａとの間にシーリング部材２６０が介在されうる。したがって、エッジリング２１４ａと絶縁アイソレーション２１５ａとが直接接触せず、基板支持ユニット２００ａの電気的安定性が向上しうる。

【0068】

また、絶縁アイソレーション２１５ａの最上面がエッジリング２１４ａの上面のうち、最上面と実質的に同一平面に位置する。さらに他の実施形態によれば、絶縁アイソレーション２１５ａの最上面がエッジリング２１４ａの上面のうち、最上面より低い垂直レベルに位置する。

【0069】

図５は、本発明のさらに他の実施形態によるプラズマ処理装置１０ｂを示す構成図である。

【0070】

図５を参照すれば、本実施形態の基板支持ユニット２００ｂは、冷却流路２１１ｂがグラウンド板２１６ａの内部に配置されるという点で、図１の基板支持ユニット２００と異なってもいる。

【0071】

前記冷却流路２１１ｂの配置位置を除いて、本実施形態の基板支持ユニット２００ｂは、図１の基板支持ユニット２００と実質的に同一でもある。

【0072】

図５に図示されていないが、絶縁アイソレーション２１５ｂが静電チャック２１１及びエッジリング２１４を取り囲むように配置されうる。また、静電チャック２１１と絶縁アイソレーション２１５ｂとの間にシーリング部材２６０が配置されるということは言うまでもない。

【0073】

図６は、本発明のさらに他の実施形態によるプラズマ処理装置１０ｃを示す構成図である。

【0074】

図１及び図６を共に参照すれば、本実施形態の基板支持ユニット２００ｃは、シーリング部材２６０をさらに含むという点で、図１の基板支持ユニット２００と異なってもいる。また、図１、図４及び図６を共に参照すれば、本実施形態のプラズマ処理装置１０ｃは、絶縁アイソレーション２１５ｃが静電チャック２１１を取り囲むという点で、図１及び図４のプラズマ処理装置１０、１０ａと異なってもいる。さらに具体的に説明すれば、本実施形態の基板支持ユニット２００ｃは、静電チャック２１１、エッジリング２１４、絶縁アイソレーション２１５ｃ、グラウンド板２１６及びシーリング部材２６０を含む。静電チャック２１１及びグラウンド板２１６は、図１の基板支持ユニット２００の静電チャック２１１及びグラウンド板２１６について説明した通りである。

【0075】

シーリング部材２６０は、静電チャック２１１と絶縁アイソレーション２１５ｃとの間に介在されうる。シーリング部材２６０は、冷媒またはクリーンドライ空気（ＣＤＡ）が静電チャック２１１の上部に移動しないように構成されうる。すなわち、シーリング部材２６０は、静電チャック２１１及び絶縁アイソレーション２１５ｃそれぞれの側面と直接接触する。例えば、シーリング部材２６０は、ペンタフルオロフェニル（ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ，ＰＦＰ）からなりうる。本発明の一実施形態によれば、シーリング部材２６０の表面は、疎水性処理されてもいない。

【0076】

さらに他の実施形態によれば、シーリング部材２６０の下面に冷媒またはクリーンドライ空気（ＣＤＡ）と直接接触し、シーリング部材２６０の下面も疎水性処理されうる。疎水性処理方式は、図３の説明部分で説明したように実質的に同一である。

【0077】

すなわち、本実施形態の基板支持ユニット２００ｃは、静電チャック２１１と絶縁アイソレーション２１５ｃとの間にシーリング部材２６０が介在されうる。したがって、静電チャック２１１と絶縁アイソレーション２１５ｃが直接接触せず、基板支持ユニット２００ｃの電気的安定性が向上しうる。

【0078】

また、絶縁アイソレーション２１５ｃの最上面が静電チャック２１１の上面のうち、最下面と実質的に同一平面に位置する。さらに他の実施形態によれば、絶縁アイソレーション２１５ｃの最上面が静電チャック２１１の上面のうち、最下面より低い垂直レベルに位置しうる。

【符号の説明】

【0079】

１０、１０ａ、１０ｂ プラズマ処理装置
２００、２００ａ、２００ｂ 基板支持ユニット
２１１ 静電チャック
２１５、２１５ａ、２１５ｂ 絶縁アイソレーション
２１６、２１６ａ グラウンド板
２６０ シーリング部材

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】