KR101574740B1 - 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치는 피처리 기판을 처리하기 위한 반응기 몸체와, 공정 가스가 유입되고 플라즈마가 직접 유도되어 공정 가스를 해리하는 반응기 몸체 내의 직접 플라즈마 발생 영역과, 직접 플라즈마 발생 영역으로부터 유입된 해리된 공정 가스와 반응기 몸체의 외부에서 유입된 기화 가스가 반응한 반응종에 의해 피처리 기판이 처리되는 반응기 몸체 내의 기판 처리 영역과, 직접 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 유도하는 플라즈마 유도 어셈블리 및 직접 플라즈마 발생 영역과 기판 처리 영역 사이에 구비되고, 직접 플라즈마 발생 영역에서 기판 처리 영역으로 해리된 공정가스가 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 관통홀을 갖는 가스 분배 배플을 포함한다. 본 발명의 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치는 대전에 의한 손상이 없이 피처리 기판을 세정할 수 있다. 또한 피처리 기판 세정시 부산물이 발생되하지 않으며 선택비가 높은 장점이 있다. 또한 기상세정을 위한 기화가스를 균일하게 피처리 기판으로 제공함으로써 피처리 기판의 표면을 균일하게 세정할 수 있다. 기화가스를 분사하는 가스 분배 배플에 구비된 히터를 이용하여 기화가스의 온도를 조절할 수 있다. 또한 대전에 의한 손상이 없어 미세 패턴 가공 공정에서도 피처리 기판의 세정이 가능하다.

Description

기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치{PLASMA APPARATUS FOR VAPOR PHASE ETCHING AND CLEANING}
본 발명은 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응성이 높은 원자 혹은 분자들을 직접 이용하여 피처리 기판 표면의 박막과 직접적인 반응을 일으켜서 선택적인 세정을 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치에 관한 것이다.
반도체는 전기신호의 저장, 증폭, 스위칭 등의 기능을 갖는 능동형 전자소자로서, 고집적, 고성능, 저전력을 기반으로 시스템 산업 및 서비스 산업의 고부가가치화를 견인하고 디지털 정보화시대를 주도하는 핵심부품이다.
반도체 제조공정은 크게 전공정(웨이퍼 가공공정) 및 후공정(조립공정 및 검사공정)으로 구분할 수 있으며, 전공정 장비시장 비중이 약 75%를 차지한다. 이중에서 습식세정 장치와 플라즈마 식각이라 불리는 건식식각이 합계 22.6%로 두 번째로 큰 시장을 형성하고 있다. 반도체 공정시, 각각의 부품과 이를 전기적으로 연결하는 회로를 하나의 패턴(회로 설계도)으로 만들어 반도체 내 여러 층의 얇은 막(박막)에 그려 넣는 방식을 사용하게 되는데, 이때 박막이 형성된 기판(웨이퍼) 위에 불필요한 부분을 제거해 회로 패턴이 드러나도록 하는 과정이 식각(etching)공정이다. 식각공정에는 플라즈마를 이용한 드라이 식각공정과 세정용액을 이용한 습식공정이 있다.
드라이 식각공정은 플라즈마를 사용한 이온흐름(Ion Flux)에 의한 수직 입사 입자에 의한 물리, 화학적 식각을 하는 공정이다. 따라서 디바이스 디자인이 점차 작아지면서 공정에 따라서 패턴에 손상을 주는 문제가 대두되었다. 습식공정은 오랫동안 보편적으로 사용되어 온 기술로 세정용액을 담은 용기에 웨이퍼를 일정시간동안 담그거나, 웨이퍼를 일정속도로 회전시키면서 세정용액을 분사하여 웨이퍼 표면에 불필요한 부분을 제거하는 방식이다. 그러나 습식공정에서는 다량의 폐수가 발생하며 세정량 조절 및 세정 균일도 제어가 어려운 단점이 있다. 또한 등방성 식각에 따라 세정 후의 패턴이 설계 상의 의도보다 커지거나 작아지게 되어 미세폐턴의 가공이 어려워지게 되었다.
최근에는 더 빠른 처리속도를 가진 소자와 고용량 메모리에 대한 수요가 늘어남에 따라 반도체 칩의 단위 소자들의 크기가 계속 줄어들고 있으며, 이에 따라 웨이퍼 표면에 형성되는 패턴들의 간격은 계속 좁아지고, 소자의 게이트 절연막 두께는 점점 더 얇아지고 있다. 이에 따라 예전의 반도체 공정 시에 나타나지 않거나 중요하지 않았던 문제들이 점점 더 부각되고 있다. 그 중 플라즈마에 의해 나타나는 대표적인 문제는 대전에 의한 손상(Plasma Damage)이다. 대전에 의한 손상은 반도체 소자의 미세화가 진행되면서 웨이퍼 표면이 노출되는 모든 공정에서 트랜지스터를 포함한 많은 소자의 특성과 신뢰에 영향을 미친다. 플라즈마로 야기되는 대전에 의한 박막손상은 주로 식각공정에서 나타난다. 대전에 의한 손상은 드라이 식각공정 또는 습식공정시 발생하는 문제점으로 이를 해결하기 위한 노력이 요구되어 진다.
본 발명의 목적은 대전에 의한 손상이 없도록 피처리 기판 표면의 박막과 직적접인 반응을 일으켜 세정을 할 수 있는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치는 피처리 기판을 처리하기 위한 반응기 몸체; 공정 가스가 유입되고 플라즈마가 직접 유도되어 공정 가스를 해리하는 반응기 몸체 내의 직접 플라즈마 발생 영역; 직접 플라즈마 발생 영역으로부터 유입된 해리된 공정 가스와 반응기 몸체의 외부에서 유입된 기화 가스가 반응한 반응종에 의해 피처리 기판이 처리되는 반응기 몸체 내의 기판 처리 영역; 직접 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 유도하는 플라즈마 유도 어셈블리; 및 직접 플라즈마 발생 영역과 기판 처리 영역 사이에 구비되고, 직접 플라즈마 발생 영역에서 기판 처리 영역으로 해리된 공정가스가 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 관통홀을 갖는 가스 분배 배플을 포함한다.
그리고 가스 분배 배플은 외부에서 유입된 기화 가스를 기판 처리 영역으로 분사하는 복수개의 기화 가스 분사 홀을 포함한다.
또한 기화 가스를 기판 처리 영역으로 직접 분사하는 하나 이상의 가스 분사 노즐을 포함한다.
그리고 플라즈마 유도 어셈블리는 상호 용량 결합되는 제1 전극과 제2 전극을 포함한다.
또한 플라즈마 유도 어셈블리는 제1 및 제2 전극과 직접 플라즈마 발생 영역 사이에 설치되는 유전체 윈도우를 포함한다.
그리고 가스 분배 배플은 온도를 조절하기 위한 히터를 포함한다.
또한 플라즈마 유도 어셈블리는 냉각 채널을 포함한다.
그리고 기화 가스는 기화된 H2O 이다.
본 발명의 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판을 처리하기 위한 반응기 몸체; 공정 가스가 유입되고 플라즈마가 직접 유도되어 공정 가스를 해리하는 반응기 몸체 내의 직접 플라즈마 발생 영역; 직접 플라즈마 발생 영역으로부터 유입된 해리된 공정 가스와 반응기 몸체의 외부에서 유입된 기화 가스가 반응하여 반응종을 형성하는 반응 영역; 반응 영역으로부터 유입된 반응종에 의해 피처리 기판이 처리되는 반응기 몸체 내의 기판 처리 영역; 직접 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 유도하는 플라즈마 유도 어셈블리; 반응 영역과 기판 처리 영역 사이에 구비되고, 반응 영역에서 기판 처리 영역으로 반응종이 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 제1 관통홀을 갖는 제1 가스 분배 배플; 및 직접 플라즈마 발생 영역과 반응 영역 사이에 구비되고, 직접 플라즈마 발생 영역에서 반응 영역으로 해리된 공정가스가 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 제2 관통홀을 갖는 제2 가스 분배 배플을 포함한다.
그리고 제1 가스 분배 배플은 외부에서 유입된 기화 가스를 반응 영역으로 분사하는 복수개의 기화 가스 분사홀을 포함한다.
또한 기화 가스를 반응 영역으로 직접 분사하는 하나 이상의 가스 분사 노즐을 포함한다.
그리고 플라즈마 유도 어셈블리는 상호 용량 결합되는 제1 전극과 제2 전극을 포함한다.
또한 플라즈마 유도 어셈블리는 제1 및 제2 전극과 직접 플라즈마 발생 영역 사이에 설치되는 유전체 윈도우를 포함한다.
그리고 제1 가스 분배 배플은 온도를 조절하기 위한 히터를 포함한다.
또한 플라즈마 유도 어셈블리는 냉각 채널을 포함한다.
그리고 기화 가스는 기화된 H2O 이다.
본 발명의 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치는 대전에 의한 손상이 없이 피처리 기판을 세정할 수 있다. 또한 피처리 기판 세정시 부산물이 발생되하지 않으며 선택비가 높은 장점이 있다. 또한 기상세정을 위한 기화가스를 균일하게 피처리 기판으로 제공함으로써 피처리 기판의 표면을 균일하게 세정할 수 있다. 기화가스를 분사하는 가스 분배 배플에 구비된 히터를 이용하여 기화가스의 온도를 조절할 수 있다. 또한 대전에 의한 손상이 없어 미세 패턴 가공 공정에서도 피처리 기판의 세정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 용량 결합 전극 어셈블리의 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 제1 가스 분배 배플의 상부를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 제1 가스 분배 배플의 하부를 도시한 평면도이다.
도 5는 접지 전극에 냉각 채널이 구비된 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 제1 가스 분배 배플의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 배기 배플의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 용량 결합 전극 어셈블리의 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10)는 반응기 몸체(12), 용량 결합 전극 어셈블리(20), 제1 가스 분배 배플(50), 제2 가스 분배 배플(40) 및 전원 공급원(3)으로 구성된다. 반응기 몸체(12)는 내부에 피처리 기판(1)이 놓이는 기판 지지대(2)가 구비된다. 반응기 몸체(12)의 상부에는 플라즈마 처리를 위한 공정 가스가 공급되는 가스 주입구(14)가 구비되고, 공정 가스 공급원(15)으로부터 공급된 공정 가스는 가스 주입구(14)를 통해 반응기 몸체(12) 내부로 공급된다. 가스 주입구(14)에는 복수 개의 가스 분사홀(32)이 구비된 가스 분사 헤드(30)가 구비되어, 가스 분사홀(32)을 통해 공정 가스를 반응기 몸체(12) 내부로 공급할 수 있다. 가스 분사 헤드(30)는 유전체 윈도우(28)의 하부로 공정 가스를 분사할 수 있도록 가스 주입구(14)에 연결된다. 반응기 몸체(12)는 하부에 형성된 가스 배출구(16)가 배기 펌프(17)에 연결된다. 가스 배출구(16)는 반응기 몸체(12)의 하부 일측에 형성되어 있어 배기 가스가 반응기 몸체(12) 외부로 균일하게 배기되기 어렵다. 그러므로 반응기 몸체(12)의 하부에는 배기홀(72)이 형성된 배기링(70)이 구비된다. 배기링(70)은 기판 지지대(2)의 주변을 감싸도록 형성되는데, 중앙에 관통 홀이 형성되고, 상단부가 외측으로 연장된 형상을 갖는다. 배기링(70)은 중앙의 관통 홀에 기판 지지대(2)가 위치되고, 상단부의 연장된 부분은 반응기 몸체(12) 내부의 측벽과 접하도록 설치된다. 여기서, 배기링(70)의 둘레에는 반응기 몸체(12) 내부의 배기 가스를 균일하게 배출하기 위한 배기홀(72)이 구비된다. 배기홀(72)은 연속적으로 개구된 형태일 수도 있고, 복수 개의 관통홀로 형성될 수도 있다.
반응기 몸체(12)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작될 수 있다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 제작될 수도 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 제작될 수도 있다. 또 다른 대안으로 반응기 몸체(12)를 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하다. 이와 같이 반응기 몸체(12)는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 어떠한 물질로도 제작될 수 있다. 반응기 몸체(12)의 구조는 피처리 기판(1)에 따라 그리고 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다.
피처리 기판(1)은 예를 들어, 반도체 장치, 디스플레이 장치, 태양전지 등과 같은 다양한 장치들의 제조를 위한 웨이퍼 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판들이다. 기판 지지대(1)는 바이어스 전원 공급원(6)에 연결되어 바이어스 된다. 또한, 서로 다른 무선 주파수 전원을 공급하는 두 개의 바이어스 전원 공급원이 임피던스 정합기(7)를 통하여 기판 지지대(2)에 전기적으로 연결되어 바이어스 될 수 있다. 또는 기판 지지대(2)는 바이어스 전원의 공급 없이 제로 퍼텐셜(zero potential)을 갖는 구조로 변형 실시될 수도 있다. 기판 지지대(2)에는 피처리 기판(1)을 지지하면서 피처리 기판(1)을 승강 또는 하강시키기 위해 리프트핀 구동부(62)에 연결된 리프트 핀(60)이 구비된다. 기판 지지대(2)는 히터를 포함할 수 있다. 그리고 기판 지지대(2)는 정전척을 포함할 수 있다. 피처리 기판의 온도 균일도를 유지하기 위하여 진공척을 사용하여 공정하는데, 이때 반응기 몸체(12) 내부는 진공이기 때문에 압력에 제약이 발생하는데, 정전척은 압력에 제약이 없이 사용이 가능하다.
용량 결합 전극 어셈블리(20)는 반응기 몸체(12)의 천장을 이루도록 반응기 몸체(12)의 상부에 구비된다. 용량 결합 전극 어셈블리(20)는 접지(21)로 연결된 제1 전극(22)과 전원 공급원(3)에 연결되어 주파수 전원을 공급받는 제2 전극(24)으로 구성된다. 제1 전극(22)은 반응기 몸체(12)의 천장을 형성하며, 접지(21)로 연결된다. 제1 전극(22)은 하나의 판 형상으로 형성되고, 일정한 간격으로 이격되어 반응기 몸체(12) 내부로 돌출 형성된 돌출부(22a)를 갖는다. 제1 전극(22)의 중앙에는 가스 주입구(14)가 구비된다. 제2 전극(24)은 제1 전극(22)과 소정의 간격으로 이격되도록 돌출부(22a) 사이에 구비된다. 제2 전극(24)은 일부가 제1 전극(22)에 삽입되어 장착된다. 제2 전극(24)은 전원 공급원(3)과 연결되어 무선 주파수 전원을 공급받는 전원 전극(24a)과 전원 전극(24b)의 외부를 감싸도록 형성된 절연부(24b)로 구성된다. 제1 전극(22)과 제2 전극(24)은 플라즈마 발생 영역으로 직접 용량 결합된 플라즈마를 발생시킨다. 본 발명에서는 플라즈마를 유도하기 위한 구성으로 용량 결합 전극 어셈블리(20)를 이용하였으나, 유도 결합된 플라즈마를 발생하기 구성으로 무선 주파수 안테나를 이용할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 용량 결합 전극 어셈블리(20)는 접지에 연결된 제1 전극(22)과 전원 공급원(3)에 연결된 제2 전극(24)은 나선형 구조로 구비된다. 제1 전극(22)의 돌출부(22a)와 제2 전극(24)의 전원 전극(24a)은 소정의 간격으로 이격되어 나선형 구조를 이룬다. 제2 전극(24)와 제1 전극(22)의 돌출부(22a)가 일정한 간격을 유지하며 마주하고 있어 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다. 용량 결합 전극 어셈블리(20)와 제2 가스 분배 배플(40) 사이에는 유전체 윈도우(28)가 구비된다. 유전체 윈도우(28)는 용량 결합 전극 어셈블리(20)가 플라즈마에 노출되지 않도록 한다. 유전체 윈도우(28)는 대전 손상(Plasma Damage)에 강하며 반영구적으로 사용이 가능하다. 여기서, 제1, 2 전극(22, 24)은 병렬 전극으로도 구비될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전원 공급원(3)은 임피던스 정합기(5)를 통하여 제2 전극(24)에 연결되어 무선 주파수 전원을 공급한다. 제2 전극(24)은 직류 전원 공급원(4)이 선택적으로 연결될 수 있다. 제1 가스 분배 배플(50)은 기화 가스를 피처리 기판(1)으로 분배하기 위한 구성으로 기판 지지대(2)의 상부에 구비된다. 제1 가스 분배 배플(50)은 관통 형성된 복수 개의 제1 관통홀(52)과 제1 가스 분배 배플(50) 내부에 구비된 기화가스 공급로(53)에 형성된 복수 개의 기화가스 분사홀(54)로 구성된다. 직접 플라즈마가 발생되는 영역에서 발생된 플라즈마는 제1 관통홀(52)을 통해 피처리 기판(1)이 처리되는 영역, 즉 제1 가스 분배 배플(50) 하부 영역으로 분배된다. 기화가스 분사홀(54)은 제1 가스 분배 배플(50)의 저면, 즉 피처리 기판(1)을 향해 형성된다. 제1 가스 분배 배플(50)은 내부에 기화가스가 이동하기 위한 기화가스 공급로(53)가 구비되고, 기화가스 공급로(53)에 복수 개의 기화가스 분사홀(54)이 형성된다. 기화가스는 기화가스 공급원(56)으로부터 제1 가스 분배 배플(50)과 기판 지지대(2) 사이의 공간으로 하나 이상의 가스 분사노즐을 통해 직접 공급될 수 있고, 기화가스 공급로(53)의 기화가스 분사홀(54)을 통해 공급될 수 있다. 제1 가스 분배 배플(50)의 하부 영역에서는 플라즈마와 기화가스가 반응하여 피처리 기판(1)을 처리한다. 제1 관통홀(52)과 기화가스 분사홀(54)은 교대적으로 형성될 수 있다.
반응기 몸체(12)에는 플라즈마를 균일하게 분배하기 위한 제2 가스 분배 배플(40)이 더 구비될 수 있다. 제2 가스 분배 배플(40)은 용량 결합 전극 어셈블리(20)와 제1 가스 분배 배플(50) 사이에 구비되며, 관통 형성된 복수 개의 제2 관통홀(42)을 통해 플라즈마를 균일하게 분배한다. 플라즈마는 제2 가스 분배 배플(40)을 통해 균일하게 분배된 후, 제1 가스 분배 배플(50)을 통해 다시 균일하게 분배된다. 제1 가스 분배 배플(50)을 통해 분배된 플라즈마는 기화가스 분사홀(54)을 통해 분사된 기화가스와 반응하여 반응종(reactive sepcies)을 형성하고, 반응종은 피처리 기판(1)의 부산물과 흡착되어 열처리 과정에서 제거된다. 이러한 방식의 세정을 기상 세정(Vapor Phase etching)이라한다. 기상 세정은 습식세정과 건식식각의 장점을 갖춘 세정 방식으로 저온의 진공 챔버에서 반응성이 높은 원자 혹은 분자들을 직접 이용하여 피처리기 기판(1)의 표면의 박막과 직접적인 반응을 일으켜서 선택적인 식각 및 세정을 일으킨다. 기상 세정은 선택비가 높으며, 세정량 제어가 용이하고 대전 손상(Plasma Damage)이 전혀 없다는 장점이 있다. 또한 일반적으로 부산물을 만들지 않고, 만들더라도 습식세정보다 간단한 방법으로 제거가 충분히 가능한 장점이 있다. 반응종을 형성하기 위한 가스로는 기화된 물(H2O)을 사용한다.
제1 가스 분배 배플(50)의 테두리 부분에는 히터(51)가 더 구비될 수 있다. 히터(51)는 제1 가스 분배 배플(50)의 기화가스 공급로(53)를 지나는 기화된 물(H2O)에 지속적으로 열을 가하여 기화된 물(H2O)이 액화되지 않고 기화상태를 유지하여 피처리 기판(1)에 도달할 수 있도록 한다. 또한 제1 가스 분배 배플(50)에는 기화가스의 온도를 측정할 수 있는 센서가 더 구비될 수 있다.
도 3은 도 1의 제1 가스 분배 배플의 상부를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 1의 제1 가스 분배 배플의 하부를 도시한 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 가스 분배 배플(50)의 제1 관통홀(52)은 제1 가스 분배 배플(50)에 관통 형성된다. 반면, 기화가스 분사홀(54)은 제1 가스 분배 배플(50) 내부에 형성된 기화가스 공급로(53)의 하부, 즉 제1 가스 분배 배플(50)의 저면에 형성된다. 그러므로 제1 가스 분배 배플(50)의 저면에서는 제1 관통홀(52)과 기화가스 분사홀(54)을 확인할 수 있고, 제1 가스 분배 배플(50)의 상면에서는 제1 관통홀(52)을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제1 관통홀(52)을 기화가스 분사홀(54)보다 더 크게 형성하였다. 기화가스 분사홀(54)과 제1 관통홀(52)은 제1 가스 분배 배플(50) 전체에 균일하게 형성됨으로써 균일한 플라즈마 분배 및 기화가스의 분사가 가능하다.
도 5는 접지 전극에 냉각 채널이 구비된 플라즈마 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10a)는 접지(21)로 연결된 제1 전극(22)의 내부에 냉각 채널(26)을 구비할 수 있다. 냉각 채널(26)은 냉각수 공급원(27)으로부터 냉각수를 공급받아 과열된 제1 전극(22)의 온도를 낮춰 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.
도 6은 제1 가스 분배 배플의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10b)에서 제1 가스 분배 배플(50a)은 기화가스 분사홀(54a)이 제1 가스 분배 배플(50a)의 상부에 구비될 수 있다. 그러므로 기화가스는 기화가스 분사홀(54a)을 통해 제1 가스 분배 배플(50a)의 상부로 분사된다. 여기서, 기화가스는 제1 가스 분배 배플(50a)과 제2 가스 분배 배플(40) 사이 공간으로 하나 이상의 노즐을 이용하여 직접 공급할 수 있다. 공급된 기화가스와 제2 가스 분배 배플(40)을 통해 분배된 플라즈마는 제1 가스 분배 배플(50a)과 제2 가스 분배 배플(40) 사이 공간(반응 영역)에서 혼합되어 반응종을 형성한다. 반응종은 제1 가스 분배 배플(50a)의 제1 관통홀(52)을 통해 피처리 기판(1)으로 균일하게 분배된다. 제2 가스 분배 배플(40)과 제1 가스 분배 배플(50a) 사이의 공간에서 반응종을 형성한 후 피처리 기판(1)으로 분배하기 때문에 플라즈마와 기화가스의 반응이 보다 효율적으로 이루어질 수 있고, 제1 가스 분배 배플(50a)의 제1 관통홀(52)을 통해 반응종이 균일하게 피처리 기판(1)으로 분배될 수 있다.
도 7은 배기 배플의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 배기링(70a)은 내부에 복수 개의 분배판(74)이 구비될 수 있다. 복수 개의 분배판(74)은 복수 개의 격벽(74)은 배기링(60a)의 내벽과 반응기 몸체(12) 내벽에 교대적으로 구비되어, 배기홀(72)을 통해 배기링(70a) 내부로 유입된 배기가스가 교대적으로 배치된 분배판을 지나면서 균일하게 배기될 수 있도록 한다.
이상에서 설명된 본 발명의 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 피처리 기판 2: 기판 지지대
3: 전원 공급원 4: 직류 전원 공급원
5: 임피던스 정합기 6: 바이어스 전원 공급원
7: 임피던스 정합기 10, 10a, 10b: 플라즈마 처리 장치
12: 반응기 몸체 14: 가스 주입구
15: 공정 가스 공급원 16: 가스 배출구
17: 배기펌프 20: 용량 결합 전극 어셈블리
21: 접지 22: 제1 전극
22a: 돌출부 24: 제2 전극
24a: 전원 전극 24b: 절연부
26: 냉각 채널 27: 냉각수 공급원
28: 유전체 윈도우 30: 가스 분사 헤드
32: 가스 분사홀 40: 제2 가스 분배 배플
42: 제2 관통홀 50, 50a: 제1 가스 분배 배플
51: 히터 52: 제1 관통홀
53: 기화가스 공급로 54, 54a: 기화가스 분사홀
56: 기화 가스 공급원 60: 리프트 핀
62: 리프트 핀 구동부 70: 배기링
72: 배기홀 74: 분배판

Claims (16)

  1. 피처리 기판을 처리하기 위한 반응기 몸체;
    공정 가스가 유입되고 플라즈마가 직접 유도되어 공정 가스를 해리하는 반응기 몸체 내의 직접 플라즈마 발생 영역;
    직접 플라즈마 발생 영역으로부터 유입된 해리된 공정 가스와 반응기 몸체의 외부에서 유입된 기화 가스가 반응한 반응종에 의해 피처리 기판이 처리되는 반응기 몸체 내의 기판 처리 영역;
    직접 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 유도하되, 상호 용량 결합되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 플라즈마 유도 어셈블리;
    상기 제1, 2 전극이 플라즈마에 노출되지 않도록 직접 플라즈마 발생 영역과 기판 처리 영역 사이에 구비된 유전체 윈도우;
    공정가스가 유입되는 가스 주입구에 설치되어 직접 플라즈마 발생 영역으로 공정가스를 분사하기 위한 가스 분사 헤드; 및
    직접 플라즈마 발생 영역과 기판 처리 영역 사이에 구비되고, 직접 플라즈마 발생 영역에서 기판 처리 영역으로 해리된 공정가스가 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 관통홀 및 외부에서 유입된 기화 가스를 기판 처리 영역으로 분사하는 복수개의 기화 가스 분사 홀을 갖는 가스 분배 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    기화 가스를 기판 처리 영역으로 직접 분사하는 하나 이상의 가스 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    가스 분배 배플은 온도를 조절하기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    플라즈마 유도 어셈블리는 냉각 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    기화 가스는 기화된 H2O 인 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  9. 피처리 기판을 처리하기 위한 반응기 몸체;
    공정 가스가 유입되고 플라즈마가 직접 유도되어 공정 가스를 해리하는 반응기 몸체 내의 직접 플라즈마 발생 영역;
    직접 플라즈마 발생 영역으로부터 유입된 해리된 공정 가스와 반응기 몸체의 외부에서 유입된 기화 가스가 반응하여 반응종을 형성하는 반응기 몸체 내의 반응 영역;
    반응 영역으로부터 유입된 반응종에 의해 피처리 기판이 처리되는 반응기 몸체 내의 기판 처리 영역;
    직접 플라즈마 발생 영역에 플라즈마를 유도하는 플라즈마 유도 어셈블리;
    반응 영역과 기판 처리 영역 사이에 구비되고, 반응 영역에서 기판 처리 영역으로 반응종이 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 제1 관통홀을 갖는 제1 가스 분배 배플; 및
    직접 플라즈마 발생 영역과 반응 영역 사이에 구비되고, 직접 플라즈마 발생 영역에서 반응 영역으로 해리된 공정가스가 유입될 수 있도록 관통된 복수 개의 제2 관통홀을 갖는 제2 가스 분배 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 가스 분배 배플은
    외부에서 유입된 기화 가스를 반응 영역으로 분사하는 복수개의 기화 가스 분사홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    기화 가스를 반응 영역으로 직접 분사하는 하나 이상의 가스 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    플라즈마 유도 어셈블리는 상호 용량 결합되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    플라즈마 유도 어셈블리는 제1 및 제2 전극과 직접 플라즈마 발생 영역 사이에 설치되는 유전체 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    제1 가스 분배 배플은 온도를 조절하기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    플라즈마 유도 어셈블리는 냉각 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    기화 가스는 기화된 H2O 인 것을 특징으로 하는 기상식각 및 세정을 위한 플라즈마 처리 장치.
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