KR100901122B1

KR100901122B1 - 기판 표면처리장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100901122B1
Application number: KR1020060136924A
Authority: KR
Inventors: 신인철; 윤영호
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2009-06-08
Also published as: KR20080061803A

Abstract

본 발명은, 분사되는 라디칼의 밀도를 조절하여 양질의 박막을 형성하는 기판 표면처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 발생시키는 플라즈마 발생부와, 피처리물인 기판의 처리공간과, 하부에 형성된 다수의 홀을 이용하는 샤워링 방식을 통해 상기 라디칼 및 주입된 소스가스를 분사하는 샤워헤드와, 상기 샤워헤드에 연결되어 상기 분사되는 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 조절하는 라디칼 조절필터와, 상기 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 설정하고, 이에 따라 상기 라디칼 조절필터를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 표면처리장치 및 그 방법을 제안한다.

기판, 표면처리, 플라즈마, 샤워헤드, 질량필터

Description

기판 표면처리장치 및 그 방법{SURFACE PROCESSING APPARATUS FOR SUBSTRATE AND METHOD AT THE SAME}

도 1 및 도 2는 종래의 기판 표면처리장치를 나타낸 도면,

도 3a 및 도 3b는 도 2의 샤워헤드 구조를 나타낸 도면,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 기판 표면처리장치를 나타낸 도면,

도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 제1실시예를 나타낸 도면,

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 제2실시예를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 제3실시예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

115 : 처리공간 120 : 기판 또는 웨이퍼

130 : 히터 140 : 샤워헤드

141 : 샤워헤드 상판 142 : 샤워헤드 하판

143 : 유도관 144 : 소스가스홀

150 : 플라즈마 생성공간 160 : RF 전원공급부

170 : 배기구 260: 라디칼 조절필터

270 : 라디칼 조절판 280: 자기장 형성부

281: 자석 커버

본 발명은 기판 표면처리장치에 관한 것으로, 특히, 분사되는 라디칼의 밀도를 조절하여 양질의 박막을 형성하는 기판 표면처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.

건식 식각이나, 물리적 또는 화학적 기상 증착, 감광제 세정 및 기타 표면 처리 등의 단위 공정에 있어서, 플라즈마를 이용한 방법이 널리 이용되고 있다.

종래의 기판 표면처리장치의 예로 대한민국특허출원 제1997-33864호와 제2001-24902호에 소개된 것들이 있는데, 플라즈마 발생을 위해 ICP(Inductive Coupled Plasma) 안테나를 전극으로 사용하거나, CCP(Capacitor Coupling Plasma)와 같이 평판을 전극으로 사용할 수 있다.

도 1은 일반적인 플라즈마를 이용한 박막증착장치(100)를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마를 이용한 박막증착장치(100)는 저온에서 양질의 박막을 증착하기 위한 방법으로, 플라즈마 분사시 하부에 형성된 다수의 홀을 이용하는 샤워링(showering) 방식을 통해 소스가스와 반응가스와의 반응을 보다 활성화시킨다.

여기서, 박막증착장치(100)는 하부에 배기구(170)가 형성되고 내부 환경을 진공상태로 유지하는 챔버(110; chamber)와, 상기 챔버의 상부에 위치하며 하부에 다수의 분사홀을 형성하여 소스가스 공급부 및 반응가스 공급부로부터 공급된 소스가스 및 반응가스를 분사하는 샤워헤드(140)와, 상기 샤워헤드를 통해 분사되는 반응가스에 의해 활성화된 소스가스 이온이 박막으로 증착되는 웨이퍼 또는 기판(이하, 기판)(120)을 지지함과 동시에 소정의 열원을 제공하는 히터(130)를 구비한다.

또한, 박막증착장치(100)는 상부에 소스가스 공급부 및 반응가스 공급부로부터 소스가스 및 반응가스가 공급되는 가스 공급구(미도시)를 형성한다.

또한, 박막증착장치(100)는 공급된 반응가스의 플라즈마 발생을 위해 플라즈마 발생부에 RF 전원 공급부(160)가 연결된다.

이와 같이 구성된 박막증착장치(100)에서, 기판(120) 상의 박막 증착 과정은 다음과 같다.

즉, 히터(130)가 열에너지를 공급하여 증착 대상인 기판(120)을 가열하고, 상부에 형성된 플라즈마 발생부에 고주파 전원이 인가되면, 반응가스는 플라즈마 반응된다. 이때, 플라즈마 상태의 반응가스가 소스가스를 활성화시켜 상기 샤워헤드에서 분사된 소스가스가 기판(120)상에 박막으로 증착된다.

도 2는 종래의 기판 표면처리장치에 대해 보다 구체적으로 나타내고 있는데, 상부에 위치하여 반응가스가 플라즈마 반응되는 플라즈마 발생부는 ICP 타입으로 이루어지고 있다. 여기서, 플라즈마 발생부는, 제1 RF 전원공급부(160)에 연결되어 RF 전원이 인가되는 ICP 타입 안테나와, 상기 ICP 방식에 의해 유입된 반응가스를 플라즈마 이온 상태로 변환시키는 플라즈마 생성공간(150)을 구비한다.

도 2에서 반응가스는 플라즈마 생성공간(150)으로 공급되어 플라즈마 반응되어 샤워헤드(140)에 형성된 다수의 유도관을 통해 기판(120)이 위치한 처리공간(115)으로 분사된다.

샤워헤드(140)는 다수의 유도관을 가지는 상판(141)과, 상기 유도관이 관통되고 상기 유도관이 관통되는 관통홀과는 별도로 다수의 소스가스홀(144)이 형성된 하판(142)을 포함하여 이루어진다.

상기 상판(141)과 상기 하판(142) 사이에 소스가스를 수용하는 버퍼공간이 형성되며, 외부의 소스가스 공급부(155)로부터 상기 버퍼공간으로 소스가스가 공급된다. 버퍼공간에 공급된 소스가스는 소스가스홀을 통해 하부의 처리공간(115)으로 분사된다. 미설명 부호 154는 반응가스 공급부를 나타낸다.

도 3a는 종래 샤워헤드(140)의 상판(141)의 사시도이고, 도 3b는 상기 상판(141)의 평면도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 상판(141)은 다수의 홀을 가지는 원판과 같은 형태를 가진다.

위와 같은 샤워헤드(140)의 상판(141)은, 리플렉터(reflector)인 원판과 연결되어 플라즈마 생성공간(150)의 반응가스 플라즈마를 처리공간으로 분사하기 위한 원통형으로 된 복수의 유도관(143)을 가지는데, 이와 같은 구조에서는 상기 플라즈마 생성공간(150)에 생성된 반응가스 플라즈마가 유도관(143)을 통해서만 이동하게 된다. 이때, 상기 유도관(143)을 통해 반응가스 플라즈마의 이동이 있을 때, 균일한 이동 및 분포에 한계를 가지고 있었다. 이에 따라 반응가스 플라즈마가 균일하게 분포되지 못하고 한 곳에 편중되면서 기판에 증착되는 막 또한 균일한 두 께를 가질 수 없게 되는 문제점이 발생하게 되었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 분사되는 라디칼의 밀도를 조절하여 양질의 박막을 형성할 수 있는 기판 표면처리장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 발생시키는 플라즈마 발생부; 피처리물인 기판의 처리공간; 하부에 형성된 다수의 홀을 이용하는 샤워링 방식을 통해 상기 라디칼 및 주입된 소스가스를 분사하는 샤워헤드; 상기 샤워헤드에 연결되어 상기 분사되는 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 조절하는 라디칼 조절필터; 상기 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 설정하고, 이에 따라 상기 라디칼 조절필터를 제어하는 제어부;를 포함하는 기판 표면처리장치를 제공한다.

또한, 상기 라디칼 조절필터는, 상기 샤워헤드에 연결된 DC 바이어스부를 구비하고, 상기 DC 바이어스 전원의 크기에 비례하는 시스 크기를 통해 상기 라디칼이 이동하는 샤워헤드 유도관의 홀 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절필터는 설정된 질량 범위 내의 라디칼만 통과시키는 질량필터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 질량필터는, 마그네틱 섹터 방식, 사중극자 방식, 이온 트랩 방식, FT-이온 사이클론 공명 방식, 비행시간형 2차이온 질량분석기 방식 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절필터는, 상기 샤워헤드의 상부에 형성된 복수의 홀을 갖는 라디칼 조절판을 구비하고, 상기 라디칼 조절판의 홀 직경과 하부에 형성된 상기 샤워헤드 유도관의 홀 직경의 비율을 조절하여 이동하는 라디칼의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절필터는, 상기 샤워헤드의 하부에 형성되어 자기장 홀을 생성하는 자기장 형성부를 구비하고, 상기 자기장 형성부에 의한 자기장의 크기에 비례하는 상기 자기장 홀의 크기를 통해 상기 라디칼이 이동하는 상기 샤워헤드 유도관의 홀 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자기장 형성부의 하부에 자석 커버를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 표면처리방법에 있어서, 반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 생성하는 단계와, 피처리물에 상기 라디칼을 분사하는 단계와, 상기 분사 전에 상기 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절 단계는, 전기장의 영향에 따라 상기 라디칼의 이동하는 유도관의 홀 크기를 조절하는 시스 크기를 형성하는 단계와, 상기 전기장을 생성하는 DC 바이어스 전압 값이 커질수록 상기 시스 크기도 증가하여 상기 이동하는 라디칼의 양이 감소하는 단계와, 상기 DC 바이어스 전압 값이 작아질수록 상기 시스 크기도 감소하여 상기 이동하는 라디칼의 양은 증가하는 단계를 포함하는 것 을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절 단계는, 상기 라디칼이 이동하는 통로 상에서 상기 설정된 질량 범위 내의 라디칼만 통과시켜 이동하는 라디칼 분포를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절 단계는, 복수의 홀을 갖는 라디칼 조절판의 홀 직경과 하부에 형성된 유도관의 홀 직경의 비율을 조절하여 이동하는 라디칼의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 조절 단계는, 자기장의 크기에 따라 상기 라디칼의 이동하는 유도관의 홀 크기를 조절하는 자기장 홀 크기를 형성하는 단계와, 상기 자기장의 크기가 커질수록 상기 자기장 홀 크기도 증가하여 상기 이동하는 라디칼의 양이 감소하는 단계와, 상기 자기장의 크기가 작아질수록 상기 자기장 홀 크기도 감소하여 상기 이동하는 라디칼의 양은 증가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 기판 표면처리장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시되는 바와 같이, 외부에서 공급된 반응가스가 플라즈마 반응되어, 샤워헤드(140)에 형성된 다수의 유도관(143)을 통해 기판(120)이 위치한 처리 공간(115)으로 분사된다. 이때, 샤워헤드(140)는 다수의 유도관(143)을 가지는 상판(141)과 상기 유도관(143)이 관통되고 상기 유도관(143)이 관통되는 관통홀과는 별도로 다수의 소스가스홀(144)이 형성된 하판(142)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상판(141)은, 상기 플라즈마 발생부로부터 생성된 플라즈마 이온을 반사시켜 중성화빔으로 전환시키는 원판형의 리플렉터(reflector)와, 상기 리플렉터를 관통하는 복수개의 파이프 형태로 구성하여 상기 전환된 중성화빔이 처리공간(115)으로 이동하게 하는 유도관(143)을 구비한다.

상기 샤워헤드(140) 상부에는, 제1 RF 전원공급부(160)에 연결되어 RF 전원이 인가되는 ICP 타입 안테나와, 상기 ICP 방식에 의해 유입된 반응가스를 플라즈마 이온 상태로 변환시키는 플라즈마 생성공간(150) 등으로 이루어지는 플라즈마 발생부가 구비된다. 그래서, 반응가스 플라즈마는 샤워헤드(140)의 분사홀을 통해 아래에 있는 처리공간(115)으로 분사된다. 여기서, 상기 플라즈마 발생부는 ICP 타입뿐만 아니라 CCP 타입으로도 구현될 수 있다.

또한, 상기 상판(141)과 상기 하판(142) 사이에 소스가스를 수용하는 버퍼공간이 형성되며, 외부의 소스가스 공급부(155)로부터 상기 버퍼공간으로 소스가스가 공급된다. 버퍼공간에 공급된 소스가스는 소스가스홀(144)을 통해 하부의 처리공간(115)으로 분사된다. 미설명 부호 154는 반응가스 공급부, 156은 RF 차단부를 나타낸다.

또한, 샤워헤드(140)를 수직관통하여 DC 바이어스 단자(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 DC 바이어스 단자에 DC 바이어스 인가되어 상기 샤워헤드(140)를 통 과하는 반응가스 플라즈마를 중성화빔으로 전환된다. 여기서, 생성된 플라즈마 이온이 상기 리플렉터에 의해 반사된 후 중성화빔으로 전환되는 이론적 메카니즘의 토대는, 비.에이.헬머(B.A.Helmer) 및 디.비.그래이브스(D.B.Graves)에 의해 발표된 논문 "Molecular dynamics simulations of C12+ impacts onto a chlorinated silicon surface: Energys and angles of the reflected C12 and C1 fragments"(J.Vac.Sci. Technol. A 17(5), Sep/Oct 1999)에 근거하고 있다.

이와 같은 기판 표면처리장치에서, 플라즈마 반응가스 이온 및 라디칼이 하부의 처리공간(115)으로 분사될 때, 분사되는 반응가스 이온 및 라디칼(이하, 라디칼이라 한다)의 분포 밀도를 조절하여 양질의 박막을 증착할 수 있다.. 이에, 본 발명에서는, 상기 라디칼이 이동하는 통로 상에 상기 라디칼의 분포를 조절하는 라디칼 조절필터(260)를 구비한다.

이하에서 상기 라디칼 조절필터(260)의 바람직한 실시예를 첨부한 도 5 내지 도 8에서 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 일실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 일실시예는, 샤워헤드의 상판(141)에 연결된 DC 바이어스 공급부(미도시)와, 상기 DC 바이어스 공급부에 의해 형성된 전기장의 영향에 따라 분사되는 라디칼의 밀도를 조절하는 제어부(미도시)가 해당될 수 있다.

상기 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 일실시예에 따라 라디칼 분포조절의 일예를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 샤워헤드의 상판(141), 리플렉터에 DC 바이어스 전원이 공급되면, 눈에 보이지 않는 전기장의 형성에 따라 크기가 변하는 시스 크기(Sheath size)(S)가 형성된다. 아래 수학식 1의 시스 크기(S)를 수식으로 나타낸 것이다.

여기서, S는 시스 크기를 나타내고, T_e는 전자 온도(Electron temperature)를 나타내고, V_o는 플라즈마 전압(Plasma Potential)을 나타내고, V는 DC 바이어스 전압에 해당되며, λ_De 는 데비 길이(Debye length), N_e 는 이온 밀도(Ion density)를 나타낸다.

상기 수식을 참고하면, 시스 크기는 λ_De, V_o, T_e, V 값에 따라 변하므로, 상기 DC 바이어스 전원의 크기 조절에 따라 시스 크기를 조절할 수 있다.

또한, 상기 시스 크기는 형성된 전기장의 영향에 따라 상기 유도관(143)의 홀 크기(폭)을 제한할 수 있다. 가령, 상기 DC 바이어스 전원의 인가에 따라 상기 리플렉터의 상부에 시스 크기(S)가 형성되고, 형성된 시스 크기는 유도관(143)의 홀 크기를 제한하여 분사되는 라디칼의 양을 조절할 수 있게 된다. 이에 따라, 유도관 홀의 직경에서 시스 크기(S)를 뺀 값이 실질적인 유도관(143)의 직경(A)에 해당하게 된다.

따라서, 시스 크기(S)이 커질수록 실질적인 유도관(143)의 직경(A)이 작아지게 되어 상기 유도관(143)을 이동하는 라디칼의 양이 감소하게 되고, 반면에 시스 크기(S)가 작아질수록 실질적인 유도관(143)의 직경(A)이 커지게 되어 상기 유도관(143)을 이동하는 라디칼의 양이 증가하고 최대로는 현재 유도관(143)의 홀 크기에서의 이동량까지로 확대될 수 있다.

또한, 시스 크기(S)는 인가된 DC 바이어스 전원의 크기에 따라 조절될 수 있다. 가령, 인가된 바이어스 전원의 V값이 커질수록 S의 크기도 증가하게 되고 이동하는 라디칼의 양이 감소하여 라디칼의 분포밀도가 감소하게 된다. 반면에, 인가된 DC 바이어스 전원의 V값이 작아질수록 S의 크기도 감소하게 되고 이동하는 라디칼의 양은 증가하여 상대적으로 라디칼의 분포밀도가 높아지게 된다.

이를 통해, 유도관(143)을 통과하여 처리공간에 분사되는 라디칼의 양, 즉 라디칼의 분포 밀도를 조절할 수 있다.

다른 바람직한 실시예로서, 상기 라디칼 조절필터는 설정된 질량 범위 내의 라디칼만 통과시키는 질량필터와, 상기 라디칼의 질량 범위를 설정하고 이에 따라 상기 질량 필터를 제어하는 제어부(미도시)가 해당될 수 있다. 즉, 플라즈마 반응된 라디칼이 이동하는 통로 상에 설정된 질량 범위 내의 질량값을 갖는 라디칼만 통과시키는 질량필터를 설치하여 이동하는 라디칼 밀도를 조절할 수 있다. 이에 대한 설명을 위해 별도의 도면을 첨부하지 않았으므로, 일예로 상기 도 6에 도시된 사중극자(Quadrupole) 방식의 질량 필터를 참조하여 설명할 수 있다.

가령, 상기 DC 바이어스 및 RF 공급부(265)는, U+Vcos(ωt) 또는 -U-Vcos(ωt)의 형식을 갖는 수식으로 표현될 수 있고, U는 DC 바이어스 전압값을 나타내고, V는 RF 전압의 최대 전압값을 나타내며, ω는 RF 전원의 주파수를 나타낸다.

이때, 상기 U, V의 값이 고정되어 있으므로, 이온 전하가 일정하면 상기 질량필터를 통과할 수 있는 라디칼의 질량 범위가 존재한다. 가령, RF 전원은 유도관(143)으로 입사되는 라디칼에서 상기 질량필터에서 설정된 질량 범위보다 낮은 질량의 라디칼을 제거할 수 있고, DC 바이어스 전압은 상기 설정된 질량 범위보다 높은 질량의 라디칼을 제거할 수 있다. 따라서, 원하는 질량 범위를 갖는 라디칼만 분사할 수 있어 분사되는 라디칼의 밀도 또는 종류를 조절할 수 있다.

위에서 사중극자 방식에 따른 질량필터를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 마그네틱 섹터(Magnetic sector) 방식, 이온 트랩(Ion trap) 방식, FT-이온 사이클론 공명 방식, TOF(Time Of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)(비행시간형 2차이온 질량분석기) 방식 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 질량필터 방식의 예는 일반적으로 사용되는 방식으로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 제2실시예를 나타낸 도면이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 제2실시예는 리플렉터 원판의 상부에 형성된 복수의 홀을 갖는 라디칼 조절판(270)과, 설정된 라디칼의 질량 범위 또는 분포밀도에 따라 상기 라디칼 조절판(270)의 위치를 조정하는 조절판 제어부(미도시)가 해당될 수 있다

즉, 상기 라디칼 조절판(270)의 위치를 조정하여 유도관(143)을 통과하는 라디칼의 밀도를 조절할 수 있다. 가령, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상대적으로 홀 직경의 크기가 작은 라디칼의 조절판(270)이 하부에 형성된 유도관(143)의 직경과 동심원을 형성하는 위치에 놓여질 경우, 반응된 플라즈마 라디칼 전부가 유도관을 통과할 수 있어 이동하는 라디칼의 밀도를 최대로 할 수 있다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 라디칼 조절판(270)이 하부에 형성된 유도관(143)의 홀과 일치하지 않을 경우, 반응된 플라즈마 라디칼이 유도관을 통과하는 양을 최소화하여 라디칼의 밀도를 최소로 할 수 있다.

또한, 상기 라디칼 조절판(270)의 홀 직경은 유도관(143) 홀 직경 보다 작거나 동일한 정도까지가 바람직하다.

또한, 상기 조절판(270)의 재질로는, 아노다이징된 AL, 세라믹, SiC, 수지계열이 바람직하며, Al, SUS, 금속 계열이 사용될 경우에는 상기 조절판(270)과 샤워헤드 상판의 절연을 위한 절연부재가 부가될 수 있다.

또한, 상기 라디칼 조절판(270)은 복수의 홀을 갖는 2층에서 5층의 다층구조로 형성될 수 있다.

이와 같이, 샤워헤드에 위치하는 라디칼 조절판(270)의 홀 직경과 하부에 형 성된 유도관(143)의 홀 직경의 비율을 조절하여 이동하는 라디칼의 밀도를 조절할 수 있게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 라디칼 조절필터의 제3실시예는 리플렉터 원판의 하부에 형성되어 자기장에 의한 라디칼 분포 조절홀(이하, 자기장 홀 이라 한다)(H)를 생성하는 자기장 형성부(280)과, 설정된 라디칼의 분포밀도에 따라 상기 자기장의 크기를 조절하는 자기장 제어부(미도시)가 해당될 수 있다.

이처럼 제3실시예는, 샤워헤드 상판(141)의 하부에 자기장 형성을 위한 전자석 또는 영구자석 등의 자기장 형성부(280)를 구비한다.

또한, 상기 자기장 형성부(280)의 하부에 자석 커버(281)를 형성하여 커버링을 하고, 상기 자기장 형성부(280)는 상기 상판(141)의 하부에 전자석 또는 영구자석을 용접 또는 볼트 실링의 방법을 통해 접착시키는 형태로 형성할 수 있다. 또한, 전자석의 경우에는 코일을 감아 형성한다.

이와 같이, 샤워헤드 상판(141)의 하부에 전자석 또는 영구자석을 부착하여 자기장을 형성할 경우, 라디칼이 이동하는 유도관(143)의 홀에 자기장 홀(H)이 생성된다.

상기 자기장 홀(H)은 형성된 자기장의 영향에 따라 상기 유도관(143)의 홀 크기(폭)을 제한할 수 있다. 가령, 상기 자기장 형성부(280)를 통해 인가된 자기장의 크기에 따라 상기 자기장 홀(H)의 크기가 변화하게 되고, 변화되는 자기장 홀(H)의 크기를 제한하여 분사되는 라디칼의 양을 조절할 수 있게 된다. 이에 따라, 유도관 홀의 직경에서 자기장 홀(H)의 크기를 뺀 값이 실질적인 유도관(143)의 직경(B)에 해당하게 된다.

따라서, 자기장 홀(H)의 크기가 커질수록 실질적인 유도관(143)의 직경(B)이 작아지게 되어 상기 유도관(143)을 이동하는 라디칼의 양이 감소한다. 반면에 자기장 홀(H)의 크기가 작아질수록 실질적인 유도관(143)의 직경(B)이 커지게 되어 상기 유도관(143)을 이동하는 라디칼의 양이 증가하게 되고, 최대로는 현재 유도관(143)의 홀 크기에서의 이동량까지로 확대될 수 있다.

또한, 자기장 홀(H)의 크기는 인가된 자기장의 크기에 따라 조절될 수 있다. 가령, 인가된 자기장의 크기가 커질수록 H의 크기도 증가하게 되고 이동하는 라디칼의 양이 감소하여 라디칼의 분포밀도가 감소하게 된다. 반면에, 인가된 자기장의 크기가 작아질수록 H의 크기도 감소하게 되고 이동하는 라디칼의 양은 증가하여 상대적으로 라디칼의 분포밀도가 높아지게 된다.

본 발명에 따른 기판 표면처리장치는 박막증착장치에 한정되는 것은 아니며, 플라즈마를 이용하는 건식 식각이나, 물리적 또는 화학적 기상 증착, 감광제 세정 및 기타 표면 처리 등의 단위 공정에 사용되는 다양한 형태의 반도체, FPD 표면처리장치에 적용할 수 있다 할 것이다.

따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 국한되는 것은 아니며 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 설계 변경이나 회피설계를 한다 하여도 본 발명의 범위 안에 있다 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 일정한 질량범위를 갖는 라디칼을 분사하거나 원하는 분포 밀도를 갖는 라디칼을 분사하여 양질의 박막을 형성할 수 있게 한다.

아울러, 원하는 종류의 라디칼 분포를 통해, 증착, 세정 등의 표면처리 효과를 향상시킬 수 있게 한다.

Claims

반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 발생시키는 플라즈마 발생부;

피처리물인 기판의 처리공간;

하부에 형성된 다수의 홀을 이용하는 샤워링 방식을 통해 상기 라디칼 및 주입된 소스가스를 분사하는 샤워헤드;

상기 샤워헤드에 연결된 DC 바이어스부를 구비하고, 상기 DC 바이어스부에 의해 형성된 전기장의 크기에 따라 분사되는 라디칼의 밀도 및 질량 범위를 조절하는 라디칼 조절필터;

상기 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 설정하고, 이에 따라 상기 라디칼 조절필터를 제어하는 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제1항에 있어서,

상기 라디칼 조절필터는, 상기 DC 바이어스 전원의 크기에 비례하는 시스 크기를 통해 상기 라디칼이 이동하는 샤워헤드 유도관의 홀 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제1항에 있어서,

상기 라디칼 조절필터는, 설정된 질량 범위 내의 라디칼만 통과시키는 질량필터인 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제3항에 있어서,

상기 질량필터는, 마그네틱 섹터 방식, 사중극자 방식, 이온 트랩 방식, FT-이온 사이클론 공명 방식, 비행시간형 2차이온 질량분석기 방식 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 발생시키는 플라즈마 발생부;

피처리물인 기판의 처리공간;

하부에 형성된 다수의 홀을 이용하는 샤워링 방식을 통해 상기 라디칼 및 주입된 소스가스를 분사하는 샤워헤드;

상기 샤워헤드의 상부에 형성된 복수의 홀을 갖는 라디칼 조절판을 구비하고, 상기 라디칼 조절판의 홀 직경과 하부에 형성된 상기 샤워헤드 유도관의 홀 직경의 비율을 조절하여 이동하는 라디칼의 밀도를 조절하는 라디칼 조절필터와;

상기 라디칼의 밀도를 설정하고, 이에 따라 상기 라디칼 조절필터를 제어하는 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제5항에 있어서,

상기 라디칼 조절판의 홀 직경은 상기 유도관 홀 직경보다 작거나 동일한 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제5항에 있어서,

상기 라디칼 조절판은 복수의 홀을 갖는 2층 이상의 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 발생시키는 플라즈마 발생부;

피처리물인 기판의 처리공간;

하부에 형성된 다수의 홀을 이용하는 샤워링 방식을 통해 상기 라디칼 및 주입된 소스가스를 분사하는 샤워헤드;

상기 샤워헤드에 연결된 자기장 형성부를 구비하고, 상기 자기장 형성부에 의해 형성된 자기장의 크기에 따라 분사되는 라디칼의 밀도를 조절하는 라디칼 조절필터;

상기 라디칼의 밀도를 설정하고, 이에 따라 상기 라디칼 조절필터를 제어하는 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제8항에 있어서,

상기 자기장 형성부는 상기 샤워헤드의 하부에 자기장 홀을 생성하고, 상기 자기장 형성부에 의한 자기장의 크기에 비례하는 상기 자기장 홀의 크기를 통해 상기 라디칼이 이동하는 상기 샤워헤드 유도관의 홀 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
제8항에 있어서,

상기 자기장 형성부의 하부에 자석 커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리장치.
삭제
기판 표면처리장치에 있어서,

반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 생성하는 단계와,

피처리물에 상기 라디칼을 분사하는 단계와,

인가되는 전기장의 크기를 조절하여 상기 분사되는 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 조절하는 단계를 구비하되;

상기 라디칼 조절 단계는,

상기 전기장의 크기에 따라 상기 라디칼이 이동하는 유도관의 홀 크기를 조절하는 시스 크기를 형성하는 단계와,

상기 전기장을 생성하는 DC 바이어스 전압 값이 커질수록 상기 시스 크기도 증가하여 상기 이동하는 라디칼의 양이 감소하는 단계와,

상기 DC 바이어스 전압 값이 작아질수록 상기 시스 크기도 감소하여 상기 이동하는 라디칼의 양은 증가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리방법.
기판 표면처리장치에 있어서,

반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 생성하는 단계와,

피처리물에 상기 라디칼을 분사하는 단계와,

인가되는 전기장의 크기를 조절하여 상기 분사되는 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 조절하는 단계를 구비하되;

상기 라디칼 조절 단계는, 상기 라디칼이 이동하는 통로 상에서 상기 설정된 질량 범위 내의 라디칼만 통과시켜 이동하는 라디칼 분포를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리방법.
제13항에 있어서,

상기 설정된 질량 범위 내의 라디칼 통과는, 마그네틱 섹터 방식, 사중극자 방식, 이온 트랩 방식, FT-이온 사이클론 공명 방식, 비행시간형 2차이온 질량분석기 방식 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리방법.
기판 표면처리장치에 있어서,

반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 생성하는 단계와,

피처리물에 상기 라디칼을 분사하는 단계와,

복수의 홀을 갖는 라디칼 조절판의 홀 직경과 하부에 형성된 유도관의 홀 직경의 비율을 조절하여 이동하는 라디칼의 밀도를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리방법.
기판 표면처리장치에 있어서,

반응가스를 플라즈마 반응시켜 라디칼을 생성하는 단계와,

피처리물에 상기 라디칼을 분사하는 단계와,

인가되는 자기장의 크기를 조절하여 상기 분사되는 라디칼의 밀도 또는 질량 범위를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리방법.
제16항에 있어서,

상기 라디칼 조절 단계는,

상기 자기장의 영향에 따라 상기 라디칼의 이동하는 유도관의 홀 크기를 조절하는 자기장 홀 크기를 형성하는 단계와,

상기 자기장의 크기가 커질수록 상기 자기장 홀 크기도 증가하여 상기 이동하는 라디칼의 양이 감소하는 단계와,

상기 자기장의 크기가 작아질수록 상기 자기장 홀 크기도 감소하여 상기 이동하는 라디칼의 양은 증가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면처리방법.