KR101528457B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버, 기판 지지 유닛, 안테나 판, 유전판, 지파판 및 가스 공급 유닛 등을 포함한다. 가스 공급 유닛은 여기 가스 분사 유닛이 공정 가스 분사 유닛보다 높은 위치에 제공되어 비활성 가스를 포함하는 여기 가스가 공정 가스보다 높은 위치에서 분사됨으로써 유전판의 손상을 방지하고, 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있으며, 50mmTorr 이상의 공정 압력에서의 공정 또는 수소 가스가 사용된 공정에서의 공정 성능 저하를 방지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 박막 증착 공정을 수행한다. 박막 증착 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판 상에 박막으로 증착됨으로써 수행된다.
일반적으로 플라즈마 처리 장치는 챔버 내에 공정가스 및 플라즈마 여기 가스를 각각 공급하고, 안테나 판으로부터 인가되는 고주파 전력을 통해 공정 가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 챔버의 내측면에는 공정가스를 공급하는 공정가스 분사홀과 플라즈마 여기 가스를 공급하는 여기가스 분사홀이 제공된다. 공정가스 분사홀 및 여기가스 분사홀은 동일 높이에서 번갈아 배열된다.
그러나 서로 상이한 가스를 동일 높이에서 분사 시 유전판과 기판 지지 유닛의 거리가 일정 거리 이하인 경우, 유전판에 가까울수록 전자 온도가 높으므로 기판 데미지를 방지하기 위해 낮은 파워를 사용하게 되어 고밀도의 플라즈마의 생성이 불가능하고, 유전판과 기판 지지 유닛의 거리가 일정 거리 이상인 경우, 기판의 균일한 막 생성을 위해 높은 파워를 사용하게 되어 유전판에 손상이 발생된다. 또한, 일정 압력 이상 또는 수소 가스를 포함하는 공정 진행시, 기판 처리 성능이 저하된다.
본 발명은 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 유전판의 손상을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일정 압력 이상의 공정 또는 수소 가스를 포함하는 공정에서 공정 성능의 저하를 방지하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는 내부에 공간이 형성된 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 복수의 슬롯들이 형성된 안테나 판과; 상기 안테나 판의 하부에 제공되고, 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부 공간으로 확산 및 투과시키는 유전판과; 상기 유전판과 상기 기판 지지 유닛 사이의 높이에 제공되고, 상기 공정 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;을 가지되, 상기 가스 공급 유닛은, 제 1 높이에 배치되고, 제 1 가스를 공급하는 제 1 분사 유닛과; 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이에 배치되고, 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 공급하는 제 2 분사 유닛;을 가지도록 제공된다.
또한, 상기 제 1 분사 유닛은, 여기 가스를 분사하고, 상기 제 2 분사 유닛은, 공정 가스를 분사한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는 상기 가스 공급 유닛은, 제 3 분사 유닛을 포함하되, 상기 제 3 분사 유닛은, 세정 가스를 분사하도록 제공되도록 제공된다.
또한, 상기 제 3 분사 유닛은, 상기 제 2 분사 유닛의 하부에 제공된다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은 상기 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법에 있어서, 공정 진행시, 상기 공정 챔버 내 압력이 50mTorr 이상으로 제공된다.
다른 실시예에 의하면, 상기 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제 2 분사 유닛은 수소 가스를 포함하는 공정 가스를 분사한다.
또한, 수소 가스량이 상기 공정 챔버 내 전체 가스량의 20% 이상으로 제공된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 비활성 가스를 포함하는 여기 가스가 공정 가스보다 위에서 분사되므로, 유전판의 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 여기 가스가 유전판과 일정 거리 내에서 분사될 수 있으므로, 고밀도의 플라즈마를 형성시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 일정 압력 이상의 공정 또는 수소 가스를 포함하는 공정에서 공정 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 가스 공급 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 안테나 판을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 플라즈마 공정 처리를 수행한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 마이크로파 인가 유닛(400), 안테나 판(500), 지파판(600) 그리고 유전판(700)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 공간(101)이 형성되며, 내부 공간(101)은 기판(W)처리 공정이 수행되는 공간으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 바디(110)와 커버(120)를 포함한다. 바디(110)는 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다. 커버(120)는 바디(110)의 상단에 놓이며, 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐한다. 커버(120)는 상부 공간이 하부 공간보다 더 큰 반경을 갖도록 하단부 내측이 단차진다.
공정 챔버(100)의 일 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구는 기판(W)이 공정 챔버(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공된다. 개구는 도어(미도시)에 의해 개폐된다.
공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(131)과 연결된다. 배리 라인(131)을 통한 배기로, 공정 챔버(100)의 내부는 상압보다 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 그리고, 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(131)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100)의 내부에 위치하며, 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 지지 플레이트(210), 리프트 핀(미도시), 히터(220)와 지지축(230)을 포함한다.
지지 플레이트(210)는 소정 두께를 가지며, 기판(W) 보다 큰 반경을 갖는 원판으로 제공된다. 지지 플레이트(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 실시예에 의하면, 지지 플레이트(210)에는 기판(W)을 고정하는 구성이 제공되지 않으며, 기판(W)은 지지 플레이트(210)의 상면에 놓인 상태로 공정에 제공된다. 이와 달리, 지지 플레이트(210)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 고정시키는 정전 척으로 제공되거나, 기계적 클램핑 방식으로 기판(W)을 고정시키는 척으로 제공될 수 있다.
리프트 핀은 복수 개 제공되며, 지지 플레이트(210)에 형성된 핀 홀(미도시)들 각각에 위치한다. 리프트 핀들은 핀 홀들을 따라 상하방향으로 이동하며, 기판(W)을 지지 플레이트(210)에 로딩하거나 지지 플레이트(210)에 놓인 기판(W)을 언로딩한다.
히터(220)는 지지 플레이트(210)의 내부에 제공된다. 히터(220)는 나선 형상의 코일로 제공되며, 균일한 간격으로 지지 플레이트(210) 내부에 매설될 수 있다. 히터(220)는 외부 전원(미도시)과 연결되며, 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지 플레이트(210)를 거쳐 기판(W)으로 전달되며, 기판(W)을 소정 온도로 가열한다.
지지축(230)은 지지 플레이트(210)의 하부에 위치하며, 지지 플레이트(210)를 지지한다.
도 2는 가스 공급 유닛(300)을 설명하기 위한 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 공급 유닛(300)은 제 1 분사 유닛(310) 및 제 2 분사 유닛(320)을 포함한다.
제 1 분사 유닛(310)은 내부 공간(101)에 제 1 가스를 공급한다. 제 1 분사 유닛(310)은 제 1 링(311), 제 1 유입 포트(312), 제 1 가스 공급 라인(313) 그리고 제 1 가스 공급원(314)을 포함한다. 제 1 링(311)은 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다. 제 1 링(311)은 공정챔버(100)의 내측면을 감싸도록 제공된다. 제 1 링(311)은 유전판(700)의 아래에 위치된다. 제 1 링(311)의 내측면에는 복수의 제 1 가스 분사홀(315)들이 형성된다. 제 1 가스 분사홀(315)들은 제 1 링(311)의 원주를 따라 배열된다. 각각의 제 1 가스 분사홀(315)들은 동일 높이에 위치된다. 제 1 가스 분사홀(315)들은 동일 간격으로 이격되게 위치된다. 제 1 링(311)의 외측면에는 제 1 유입 포트(312)가 제공된다. 제 1 링(311)의 내부에는 제 1 유입 포트(312)와 각각의 제 1 가스 분사홀(315)들을 연결하는 제 1 연결 유로(316)가 형성된다. 제 1 가스는 제 1 유입 포트(312)를 통해 제 1 연결 유로(316)로 유입된다. 제 1 연결 유로(316)는 제 1 유입 포트(312)에 제공된 제 1 가스가 각각의 제 1 가스 분사홀(315)들로 공급되도록 제 1 가스를 분배한다. 예컨대, 제 1 가스는 여기 가스일 수 있다.
이하 유전판(700)을 투과한 마이크로파의 파장을 λ라 한다.
최적의 플라즈마 발생 조건으로, 제 1 가스 분사홀(315)과 유전판(700)간의 거리는 (1/8)λ에서 (3/8)λ로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제 1 가스 분사홀(315)과 유전판(700)간의 거리는 (1/4)λ로 제공될 수 있다.
제 2 분사 유닛(320)은 내부 공간(101)에 제 2 가스를 공급한다. 제 2 분사 유닛(320)은 제 2 링(321), 제 2 유입 포트(322), 제 2 가스 공급 라인(323), 그리고 제 2 가스 공급원(324)을 포함한다. 제 2 링(321)은 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다. 제 2 링(321)은 공정 챔버(100)의 내측면을 감싸도록 제공된다. 제 2 링(321)은 제 1 링(311)의 하부에 위치된다. 제 2 링(321)의 내측면에는 복수의 제 2 가스 분사홀(325)들이 형성된다. 제 2 가스 분사홀(325)들은 제 2 링(321)의 원주를 따라 배열된다. 각각의 제 2 가스 분사홀(325)들은 동일 높이에 위치된다. 제 2 가스 분사홀(325)들은 동일 간격으로 이격되게 위치된다. 제 2 링(321)의 외측면에는 제 2 유입 포트(312)가 제공된다. 제 2 링(321)의 내부에는 제 2 유입 포트(322)와 각각의 제 2 가스 분사홀(325)들을 연결하는 제 2 연결 유로(326)가 형성된다. 제 2 가스는 제 2 유입 포트(322)를 통해 제 2 연결 유로(326)로 유입된다. 제 2 연결 유로는 제 2 유입 포트(322)에 제공된 제 2 가스가 각각의 제 2 가스 분사홀(325)들로 공급되도록 제 2 가스를 분배한다. 제 2 가스는 공정 가스일 수 있다.
최적의 플라즈마 발생 조건으로, 제 1 가스 분사홀(315)과 제 2 가스 분사홀(325)간의 거리는 (1/8)λ에서 (3/8)λ로 제공될 수 있다. 또한, 제 2 가스 분사홀(325)과 기판 지지 유닛(200)의 상부에 제공된 기판(W)간의 거리는 (2/8)λ에서 (4/8)λ로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제 1 가스 분사홀(315)과 제 2 가스 분사홀(325)간의 거리는 (1/4)λ로 제공될 수 있다. 또한, 제 2 가스 분사홀(325)과 기판 지지 유닛(200)의 상부에 제공된 기판(W)간의 거리는 (2/4)λ로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 유전판(700)을 투과한 마이크로파의 파장에 따라 유전판(700)과 기판 지지 유닛(200)의 상부에 제공된 기판(W)간의 거리는 120mm로 제공될 수 있다.
상술한 실시예와 같이, 제 1 분사 유닛(310)과 제 2 분사 유닛(320)이 상이한 높이로 제공되는 경우, 비활성 가스를 포함하는 여기 가스가 공정 가스보다 위에서 분사되므로, 유전판의 손상을 방지할 수 있다. 따라서 여기 가스가 유전판(700)과 가까운 거리에서 분사될 수 있으므로, 고밀도의 플라즈마를 생성시킬 수 있다. 또한, 50mTorr 이상의 공정 압력에서의 공정 또는 수소(H2) 가스가 사용되는 공정 진행시 공정 성능이 저하되지 않는다. 일 예에 의하면, 수소(H2) 가스가 포함된 공정 진행시 수소(H2) 가스량이 전체 가스량의 20%이상으로 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 마이크로파 인가 유닛(400)은 안테나 판(500)으로 마이크로파를 인가한다. 마이크로파 인가 유닛(400)은 마이크로파 발생기(410), 제1도파관(420), 제2도파관(430), 위상 변환기(440), 그리고 매칭 네트워크(450)를 포함한다.
마이크로파 발생기(410)는 마이크로파를 발생시킨다.
제1도파관(420)은 마이크로파 발생기(410)와 연결되며, 내부에 통로가 형성된다. 마이크로파 발생기(410)에서 발생된 마이크로파는 제1도파관(420)을 따라 위상 변환기(440) 측으로 전달된다.
제2도파관(430)은 외부 도체(432) 및 내부 도체(434)를 포함한다.
외부 도체(432)는 제 1 도파관(420)의 끝단에서 수직한 방향으로 아래로 연장되며, 내부에 통로가 형성된다. 외부 도체(432)의 상단은 제 1 도파관(420)의 하단에 연결되고, 외부 도체(532)의 하단은 커버(120)의 상단에 연결된다.
내부 도체(434)는 외부 도체(432) 내에 위치한다. 내부 도체(434)는 원기둥 형상의 로드(rod)로 제공되며, 그 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치된다. 내부 도체(434)의 상단은 위상 변환기(440)의 하단부에 삽입 고정된다. 내부 도체(434)는 아래 방향으로 연장되어 그 하단이 공정 챔버(100)의 내부에 위치한다. 내부 도체(434)의 하단은 안테나 판(500)의 중심에 고정 결합된다. 내부 도체(434)는 안테나 판(500)의 상면에 수직하게 배치된다. 내부 도체(434)는 구리 재질의 로드에 제1도금막과 제2도금막이 순차적으로 코팅되어 제공될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제1도금막은 니켈(Ni) 재질이고, 제2도금막은 금(Au) 재질로 제공될 수 있다. 마이크로파는 주로 제1도금막을 통해 안테나 판(520)으로 전파된다.
위상 변환기(440)에서 위상이 변환된 마이크로파는 제2도파관(430)를 따라 안테나 판(500) 측으로 전달된다.
위상 변환기(440)는 제1도파관(420)과 제2도파관(430)이 접속되는 지점에 제공되며, 마이크로파의 위상을 변화시킨다. 위상 변환기(440)는 아래가 뾰족한 콘 형상으로 제공될 수 있다. 위상 변환기(440)는 제1도파관(420)으로부터 전달된 마이크로파를 모드가 변환된 상태로 제2도파관(430)에 전파한다. 위상 변환기(440)는 마이크로파를 TE 모드에서 TEM 모드로 변환시킬 수 있다.
매칭 네트워크(450)는 제1도파관(420)에 제공된다. 매칭 네트워크(450)는 제1도파관(420)을 통해 전파되는 마이크로파를 소정 주파수로 매칭시킨다.
도 3은 안테나 판(500)의 저면을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도3을 참조하면, 안테나 판(500)은 플레이트 형상으로 제공된다. 일 예로, 안테나 판(500)은 두께가 얇은 원판으로 제공될 수 있다. 안테나 판(500)은 지지 플레이트(210)에 대향되도록 배치된다. 안테나 판(500)에는 복수의 슬롯(501)들이 형성된다. 슬롯(501)들은 '×'자 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 슬롯들의 형상 및 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 슬롯(501)들은 복수개가 서로 조합되어 복수개의 링 형상으로 배치된다. 이하, 슬롯(501)들이 형성된 안테나 판(500) 영역을 제1영역(A1, A2, A3)이라 하고, 슬롯(501)들이 형성되지 않은 안테나 판(520) 영역을 제2영역(B1, B2, B3)이라 한다. 제1영역(A1, A2, A3)과 제2영역(B1, B2, B3)은 각각 링 형상을 가진다. 제1영역(A1, A2, A3)은 복수개 제공되며, 서로 상이한 반경을 갖는다. 제1영역(A1, A2, A3)들은 동일한 중심을 가지며, 안테나 판(500)의 반경 방향으로 서로 이격되어 배치 된다. 제2영역(B1, B2, B3)은 복수개 제공되며, 서로 상이한 반경을 갖는다. 제2영역(B1, B2, B3)들은 동일한 중심을 가지며, 안테나 판(500)의 반경 방향으로 서로 이격되어 배치된다. 제1영역(A1, A2, A3)은 인접한 제2영역(B1, B2, B3)들 사이에 각각 위치한다. 안테나 판(500)의 중심부에는 홀(502)이 형성된다. 내부 도체(434)는 그 하단이 홀(502)를 관통하여 안테나 판(500)과 결합된다. 마이크로파는 슬롯(501)들을 투과하여 유전판(700)으로 전달된다.
다시 도 1을 참조하면, 지파판(600)은 안테나 판(500)의 상부에 위치하며, 소정 두께를 갖는 원판으로 제공된다. 지파판(600)은 커버(120)의 내측에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 지파판(600)은 알루미나, 석영 등의 유전체로 제공된다. 내부 도체(434)를 통해 수직 방향으로 전파된 마이크로파는 지파판(600)의 반경 방향으로 전파된다. 지파판(600)에 전파된 마이크로파는 파장이 압축되며, 공진된다.
유전판(700)은 안테나 판(500)의 하부에 위치하며, 소정 두께를 갖는 원판으로 제공된다. 유전판(700)은 알루미나, 석영등의 유전체로 제공된다. 유전판(700)의 저면은 내측으로 만입된 오목면으로 제공된다. 유전판(700)은 저면이 커버(120)의 하단과 동일 높이에 위치할 수 있다. 유전판(700)의 측부는 상단이 하단보다 큰 반경을 갖도록 단차진다. 유전판(700)의 상단은 커버(120)의 단차진 하단부에 놓인다. 유전판(700)의 하단은 커버(120)의 하단부보다 작은 반경을 가진다. 마이크로파는 유전판(700)을 거쳐 공정 챔버(100) 내부로 방사된다. 방사된 마이크로파의 전계에 의하여 공정 챔버(100) 내에 공급된 여기 가스는 플라스마 상태로 여기된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(20)를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 가스 공급 유닛(300)은 제 3 분사 유닛(330)을 더 포함한다. 제 3 분사 유닛(330)은 제 3 링(331), 제 3 유입 포트(332), 제 3 가스 공급 라인(333) 그리고 제 3 가스 공급원(334)을 포함한다. 제 3 분사 유닛(330)은 제 2 분사 유닛(320)의 하부에 제공될 수 있다. 제 3 분사 유닛(330)은 제 3 가스를 공정 챔버(100) 내로 분사한다. 제 3 가스는 세정 가스일 수 있다. 그 외 제 3 분사 유닛(330)의 구성 및 구조 등은 제 1 분사 유닛(310) 및 제 2 분사 유닛(320)과 유사하다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10, 20: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 공정 챔버 200: 기판 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 마이크로파 인가 유닛
500: 안테나 판 600: 지파판
700: 유전판

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 내부에 공간이 형성된 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 복수의 슬롯들이 형성된 안테나 판과;
    상기 안테나 판의 하부에 제공되고, 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부 공간으로 확산 및 투과시키는 유전판과;
    상기 유전판과 상기 기판 지지 유닛 사이의 높이에 제공되고, 상기 공정 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;을 가지되,
    상기 가스 공급 유닛은,
    제 1 높이에 배치되고, 제 1 가스를 공급하는 제 1 분사 유닛과;
    상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이에 배치되고, 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 공급하는 제 2 분사 유닛;을 가지고,
    상기 제 1 분사 유닛은, 여기 가스를 분사하고, 그 내측에 복수개의 제 1 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 2 분사 유닛은, 공정 가스를 분사하고, 그 내측에 복수개의 제 2 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 1 분사 유닛 및 상기 제 2 분사 유닛 각각은 링 형상으로 제공되고,
    상기 유전판을 투과한 마이크로파의 파장을 λ라 할 때,
    상기 유전판과 상기 제 1 가스 분사홀 간의 거리는, (1/8)λ에서 (3/8)λ로 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 내부에 공간이 형성된 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 복수의 슬롯들이 형성된 안테나 판과;
    상기 안테나 판의 하부에 제공되고, 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부 공간으로 확산 및 투과시키는 유전판과;
    상기 유전판과 상기 기판 지지 유닛 사이의 높이에 제공되고, 상기 공정 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;을 가지되,
    상기 가스 공급 유닛은,
    제 1 높이에 배치되고, 제 1 가스를 공급하는 제 1 분사 유닛과;
    상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이에 배치되고, 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 공급하는 제 2 분사 유닛;을 가지고,
    상기 제 1 분사 유닛은, 여기 가스를 분사하고, 그 내측에 복수개의 제 1 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 2 분사 유닛은, 공정 가스를 분사하고, 그 내측에 복수개의 제 2 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 1 분사 유닛 및 상기 제 2 분사 유닛 각각은 링 형상으로 제공되고,
    상기 유전판을 투과한 마이크로파의 파장을 λ라 할 때,
    상기 제 1 가스 분사홀과 상기 제 2 가스 분사홀 간의 거리는, (1/8)λ에서 (3/8)λ로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 내부에 공간이 형성된 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 복수의 슬롯들이 형성된 안테나 판과;
    상기 안테나 판의 하부에 제공되고, 마이크로파를 상기 공정 챔버 내부 공간으로 확산 및 투과시키는 유전판과;
    상기 유전판과 상기 기판 지지 유닛 사이의 높이에 제공되고, 상기 공정 챔버 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;을 가지되,
    상기 가스 공급 유닛은,
    제 1 높이에 배치되고, 제 1 가스를 공급하는 제 1 분사 유닛과;
    상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이에 배치되고, 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 공급하는 제 2 분사 유닛;을 가지고,
    상기 제 1 분사 유닛은, 여기 가스를 분사하고, 그 내측에 복수개의 제 1 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 2 분사 유닛은, 공정 가스를 분사하고, 그 내측에 복수개의 제 2 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 1 분사 유닛 및 상기 제 2 분사 유닛 각각은 링 형상으로 제공되고,
    상기 유전판을 투과한 마이크로파의 파장을 λ라 할 때,
    상기 제 2 가스 분사홀과 상기 기판 지지 유닛의 상부에 제공된 기판간의 거리는, (3/8)λ에서 (5/8)λ로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전판을 투과한 마이크로파의 파장을 λ라 할 때,
    상기 제 1 가스 분사홀과 상기 제 2 가스 분사홀 간의 거리는, (1/8)λ에서 (3/8)λ로 제공되고,
    상기 제 2 가스 분사홀과 상기 기판 지지 유닛의 상부에 제공된 기판간의 거리는, (3/8)λ에서 (5/8)λ로 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유전판을 투과한 마이크로파의 파장을 λ라 할 때,
    상기 유전판과 상기 제 1 가스 분사홀 간의 거리 및 상기 제 1 가스 분사홀과 상기 제 2 가스 분사홀 간의 거리는, (1/4)λ로 제공되고,
    상기 제 2 가스 분사홀과 상기 기판 지지 유닛 간의 거리는, (2/4)λ로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유전판과 상기 기판 지지 유닛 간의 거리는, 120mm로 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은, 제 3 분사 유닛을 포함하되,
    상기 제 3 분사 유닛은, 세정 가스를 분사하도록 제공되는, 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 분사 유닛은, 상기 제 2 분사 유닛의 하부에 제공되는, 기판 처리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 분사 유닛은, 그 내측에 복수개의 제 1 가스 분사홀이 형성되고,
    상기 제 2 분사 유닛은, 그 내측에 복수개의 제 2 가스 분사홀이 형성되며,
    상기 제 3 분사 유닛은, 그 내측에 복수개의 제 3 가스 분사홀이 형성되되,
    상기 제 1 분사 유닛, 상기 제 2 분사 유닛 및 상기 제 3 분사 유닛 각각은 링 형상으로 제공된, 기판 처리 장치.
  13. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 있어서,
    마이크로파의 파장을 짧게 하며, 상기 안테나 판의 상부에 제공되는 지파판을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 있어서,
    공정 진행시, 상기 공정 챔버 내 압력이 50mTorr 이상인 기판 처리 장치.
  15. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제 2 분사 유닛은 수소 가스를 포함하는 공정 가스를 분사하는 기판 처리 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    수소 가스량이 상기 공정 챔버 내 전체 가스량의 20% 이상인 기판 처리 장치.
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KR20190000305A (ko) * 2017-06-22 2019-01-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 안테나 및 플라즈마 처리 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100270425B1 (ko) * 1995-05-26 2000-12-01 히가시 데쓰로 플라스마처리장치
KR100916931B1 (ko) * 2008-05-14 2009-09-15 주식회사 테스 기판 처리 장치
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100270425B1 (ko) * 1995-05-26 2000-12-01 히가시 데쓰로 플라스마처리장치
KR100916931B1 (ko) * 2008-05-14 2009-09-15 주식회사 테스 기판 처리 장치
JP2011044567A (ja) * 2009-08-20 2011-03-03 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング処理装置とプラズマエッチング処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190000305A (ko) * 2017-06-22 2019-01-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 안테나 및 플라즈마 처리 장치
KR102580452B1 (ko) * 2017-06-22 2023-09-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 안테나 및 플라즈마 처리 장치

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