KR101614032B1 - 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101614032B1
KR101614032B1 KR1020140064956A KR20140064956A KR101614032B1 KR 101614032 B1 KR101614032 B1 KR 101614032B1 KR 1020140064956 A KR1020140064956 A KR 1020140064956A KR 20140064956 A KR20140064956 A KR 20140064956A KR 101614032 B1 KR101614032 B1 KR 101614032B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
region
intermediate plate
plasma
process gas
Prior art date
Application number
KR1020140064956A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150138468A (ko
Inventor
한영기
서영수
민석기
이준혁
이규상
Original Assignee
참엔지니어링(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 참엔지니어링(주) filed Critical 참엔지니어링(주)
Priority to KR1020140064956A priority Critical patent/KR101614032B1/ko
Priority to US14/708,232 priority patent/US20150348755A1/en
Priority to JP2015097412A priority patent/JP6042942B2/ja
Priority to CN201510242245.XA priority patent/CN105185681B/zh
Publication of KR20150138468A publication Critical patent/KR20150138468A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101614032B1 publication Critical patent/KR101614032B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 내부에 상하 방향으로 분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 제 1 영역에서는 외부로부터 제 1 공정 가스를 공급받아 플라즈마 상태로 여기시킨 후 분사하고, 제 2 영역에서는 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용한 후 분사하는 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제시한다.

Description

가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치{Substrate processing apparatus}
본 발명은 가스 분배 장치에 관한 것으로, 특히 이중 플라즈마를 이용하여 기판 상에 공정 균일성을 향상시킬 수 있는 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 표시 장치, 발광 다이오드 또는 박막 태양 전지 등은 반도체 공정을 이용하여 제조한다. 반도체 공정은 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출시키는 포토 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각 공정 등을 포함하며, 반도체 공정을 복수 회 반복 실시하여 소정의 적층 구조를 형성하게 된다. 이러한 반도체 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 반응 챔버 내부에서 진행된다.
반응 챔버는 내부에 기판을 지지하는 기판 지지대와 공정 가스를 분사하는 가스 분배부가 대향 마련되고, 반응 챔버의 외측에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부가 마련된다. 즉, 반응 챔버 내부의 하측에 기판 지지대가 마련되어 기판을 지지하고, 반응 챔버 내부의 상측에 가스 분배부가 마련되어 가스 공급부로부터 공급되는 공정 가스를 기판 상에 분사한다. 이때, 예를 들어 박막 증착 공정은 박막을 구성하는 적어도 하나의 공정 가스를 반응 챔버 내에 동시에 공급하거나(CVD 방법), 적어도 둘 이상의 공정 가스를 반응 챔버 내에 순차적으로 공급(ALD 방법)할 수 있다. 또한, 기판이 대형화됨에 따라 기판의 전 영역에 고르게 박막이 증착되거나 식각되도록 하여 공정 균일성을 일정하게 유지해야 하는데, 이를 위해 넓은 영역에 고르게 공정 가스를 분사할 수 있는 샤워헤드(showerhead) 타입의 가스 분배부가 많이 이용된다. 이러한 샤워헤드의 예가 한국공개특허 제2008-0020202호에 제시되어 있다.
또한, 고집적화 및 소형화된 반도체 소자를 제조하기 위해 공정 가스를 활성화시켜 플라즈마화하는 플라즈마 장치가 이용될 수 있다. 플라즈마 장치는 플라즈마화하는 방법에 따라 통상적으로 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitive coupled plasma)와, 유도 결합형 플라즈마(inductive coupled plasma)로 나눌 수 있다. CCP는 반응 챔버 내부에 전극을 형성하고, ICP는 반응 챔버 외부에 소오스 전원이 인가되는 안테나를 설치함으로써 반응 챔버 내부에서 공정 가스의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이러한 CCP 타입의 플라즈마 장치가 한국공개특허 제1997-0003557호 에 제시되어 있고, ICP 타입의 플라즈마 장치가 한국등록특허 제10-0963519호에 제시되어 있다.
그런데, 공정 가스의 플라즈마는 반응 챔버 내부에서 발생하기 때문에 기판에 열, 플라즈마에 의한 문제점 등이 발생될 수 있고, 예를 들어 20㎚ 이하의 박막은 플라즈마에 의해 손상될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 반응 챔버 외부에서 공정 가스의 플라즈마를 발생시켜 반응 챔버 내부에 공급하는 리모트 플라즈마가 개발되었다. 또한, 이중 플라즈마 발생원을 이용함으로써 플라즈마에 의한 손상을 최소화하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 이중 플라즈마 발생원으로부터 발생된 공정 가스의 플라즈마는 기판 상에서 균일하게 결합되지 못하여 공정 균일성의 한계가 있다.
본 발명은 플라즈마에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있는 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 이중 플라즈마를 통해 활성화된 공정 가스를 기판 상에 균일하게 분배할 수 있고, 그에 따라 기판 상의 공정 균일성을 향상시킬 수 있는 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 가스 분배 장치는 내부에 상하 방향으로 분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역에서는 외부로부터 제 1 공정 가스를 공급받아 플라즈마 상태로 여기시킨 후 분사하고, 상기 제 2 영역에서는 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용한 후 분사한다.
상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 2 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 1 영역이다.
상기 중간 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 하부 플레이트가 접지되며, 상기 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이에 절연 부재가 마련된다.
상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 1 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 2 영역이다.
상기 상부 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 중간 플레이트가 접지되며, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 절연 부재가 마련된다.
상기 중간 플레이트로부터 상기 하부 플레이트를 관통하는 복수의 분사 노즐을 더 포함한다.
상기 중간 플레이트에 상기 복수의 분사 노즐이 관통하는 복수의 제 1 관통홀이 형성되며, 상기 하부 플레이트에 상기 복수의 분사 노즐이 관통하는 복수의 제 2 관통홀과 상기 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이의 영역의 공정 가스를 분사하는 복수의 제 3 관통홀이 형성된다.
상기 제 2 관통홀과 제 3 관통홀은 동일 크기 및 수로 형성된다.
상기 중간 플레이트의 상기 제 1 관통홀 상측에 상기 제 1 관통홀의 직경보다 큰 단턱부가 마련되고, 상기 분사 노즐의 상부가 상기 단턱부에 지지된다.
상기 중간 플레이트의 상면과 일면이 접촉되며 복수의 관통홀이 형성된 덮개판을 더 포함한다.
상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 마련되며 복수의 관통홀이 형성된 확산판을 더 포함한다.
상기 절연 부재 상측 및 하측의 적어도 어느 한 부분에 마련되며 상기 절연 부재와 동일 형상을 갖는 간격 조절 부재를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간이 마련된 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내에 마련되어 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 기판 지지대와 대향되어 마련되고, 내부에 상하 방향으로 분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역에서는 제 1 공정 가스를 공급받아 플라즈마 상태로 여기시킨 후 분사하고, 상기 제 2 영역에서는 상기 반응 챔버 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용한 후 분사하는 가스 분배부; 및 상기 반응 챔버 외부 및 상기 가스 분배부 내부에서 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부를 포함한다.
상기 제 1 영역에 상기 제 1 공정 가스를 공급하는 제 1 공정 가스 공급관과, 상기 제 2 영역에 상기 제 2 공정 가스를 공급하는 제 2 공정 가스 공급관을 포함하는 공정 가스 공급부를 더 포함한다.
상기 가스 분배부는 상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 2 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 1 영역이다.
상기 중간 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 하부 플레이트가 접지되며, 상기 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이에 절연 부재가 마련된다.
상기 가스 분배부는 상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 1 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 2 영역이다.
상기 상부 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 중간 플레이트가 접지되며, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 절연 부재가 마련된다.
상기 중간 플레이트로부터 상기 하부 플레이트를 관통하는 복수의 분사 노즐을 더 포함한다.
상기 플라즈마 발생부는 상기 가스 분배부 내부에서 플라즈마를 발생시키는 ICP 방식의 제 1 플라즈마 발생부와, 상기 반응 챔버 외부에서 플라즈마를 발생시키는 ICP 방식, 헬리콘 방식, 리모트 플라즈마 방식의 적어도 어느 하나의 제 2 플라즈마 발생부를 포함한다.
상기 반응 챔버 내부에 마련되어 상기 기판 지지대와 상기 가스 분배부 사이의 반응 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 더 포함한다.
상기 자장 발생부는 서로 반대 극성을 갖고 상기 반응 공간을 사이에 두고 마련된 제 1 및 제 2 자석을 포함한다.
상기 가스 분배부와 상기 기판 지지대 사이에 마련되어 상기 공정 가스의 플라즈마의 일부를 차단하는 필터부를 더 포함한다.
본 발명의 기판 처리 장치의 가스 분배부는 내부에 상하 방향으로 분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 제 1 및 제 2 영역의 어느 하나는 반응 챔버 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 공정 가스를 수용하고, 다른 하나는 가스 분배부로 공급된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 즉, 본 발명에 따른 가스 분배부는 적어도 일부가 공정 가스를 여기시키기 위한 전극으로 이용된다. 따라서, 반응 챔버의 기판 상에서 공정 가스의 플라즈마가 발생되지 않으므로 플라즈마에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 서로 다른 방식으로 여기된 공정 가스가 기판 상에서 반응하므로 기판 상의 공정 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 분배 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 분배 장치의 부분 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 분배 장치의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 분배 장치의 부분 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략 단면도.
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 분배 장치의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 분배 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 소정의 반응 공간이 마련된 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100) 내의 하부에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(200)와, 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(300)와, 반응 챔버(100) 내에 마련되며 적어도 둘 이상의 활성화된 공정 가스를 분배하는 가스 분배부(400)를 포함한다. 또한, 가스 분배부(400) 내부에서 제 1 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 제 1 플라즈마 발생부(500)와, 반응 챔버(100) 외부에 마련되어 제 2 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 제 2 플라즈마 발생부(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 플라즈마 발생부(600)는 제 1 플라즈마 발생부(500)보다 높은 밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시킨다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부(100a)와, 대략 원형으로 반응부(100a) 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개(100b)를 포함할 수 있다. 물론, 반응부(100a) 및 덮개(100b)는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다. 반응 챔버(100)의 측면 하부, 예를 들어 기판 지지대(200)보다 하측에는 배기관(110)이 연결되고, 배기관(110)에는 배기 장치(미도시)가 연결된다. 이때, 배기 장치는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프가 사용될 수 있으며, 이에 따라 반응 챔버(100) 내부를 소정의 감압 분위기, 예를 들어 0.1mTorr 이하의 소정의 압력까지 진공 흡입할 수 있도록 구성된다. 배기관(110)은 측면 뿐만 아니라, 반응 챔버(100) 하부에 설치될 수 있다. 또한, 배기되는 시간을 줄이기 위해 다수개의 배기관(110) 및 그에 따른 배기 장치가 더 설치될 수도 있다. 또한, 반응 챔버(100)의 내측에는 가스 분배부(400)와 반응 챔버(100)를 절연시키기 위한 절연체(120)가 마련될 수 있다. 한편, 반응 챔버(100) 측부 외부에는 전자석(미도시)이 마련될 수 있다.
기판 지지대(200)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 가스 분배부(400)와 대향하는 위치에 설치된다. 기판 지지대(200)는 반응 챔버(100) 내로 유입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를 들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 기판(10)은 정전력에 의해 정전척에 흡착 유지된다. 이때, 정전력 외에 진공 흡착이나 기계적 힘에 의해 기판(10)을 유지할 수도 있다. 또한, 기판 지지대(200)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 여기서, 기판(10)은 반도체 소자 제조를 위한 대략 원형의 실리콘 기판과, 표시 장치 제조를 위한 대략 직사각형의 글래스 기판을 포함할 수 있다. 기판 지지대(200) 하부에는 기판 지지대(200)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(210)가 마련된다. 기판 승강기(210)는 기판 지지대(200) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 지지대(200)를 가스 분배부(400)와 근접하도록 이동시킨다. 또한, 기판 지지대(200) 내부에는 히터(미도시)가 장착될 수 있다. 히터는 소정 온도로 발열하여 기판(10)을 가열함으로써 박막 증착 공정 등이 기판(10) 상에 용이하게 실시되도록 한다. 히터는 할로겐 램프를 이용할 수 있으며, 기판 지지대(200)를 중심으로 기판 지지대(200)의 둘레 방향에 설치될 수 있다. 이때, 발생되는 에너지는 복사 에너지로 기판 지지대(200)를 가열하여 기판(10)의 온도를 상승시키게 된다. 한편, 기판 지지대(200) 내부에는 히터 이외에 냉각관(미도시)이 더 마련될 수 있다. 냉각관은 기판 지지대(200) 내부에 냉매가 순환되도록 함으로써 냉열이 기판 지지대(200)를 통해 기판(10)에 전달되어 기판(10)의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다. 물론, 히터 및 냉각관은 기판 지지대(200)에 마련되지 않고 반응 챔버(100) 외측에 마련될 수도 있다. 이렇게 기판 지지대(200) 내부 또는 반응 챔버(100) 외부에 마련되는 히터에 의해 기판(10)이 가열될 수 있으며, 히터의 장착 개수를 조절하여 50℃∼800℃로 가열할 수 있다. 한편, 기판 지지대(200)에는 바이어스 전원(220)이 접속되며, 바이어스 전원(220)에 의해 기판(10)에 입사되는 이온의 에너지를 제어할 수 있다.
공정 가스 공급부(300)는 복수의 공정 가스를 각각 저장하는 복수의 공정 가스 저장원(미도시)과, 공정 가스 저장원으로부터 공정 가스를 가스 분배부(400)로 공급하는 복수의 공정 가스 공급관(310, 320)을 포함한다. 예를 들어, 제 1 공정 가스 공급관(310)은 반응 챔버(100)의 상측 중앙부를 관통하여 가스 분배부(400)에 연결될 수 있으며, 제 2 공정 가스 공급부(320)는 반응 챔버(100)의 상측 외곽을 관통하여 가스 분배부(400)에 연결될 수 있다. 여기서, 제 1 공정 가스 공급부(310)는 적어도 하나 마련될 수 있고, 제 2 공정 가스 공급부(320)는 복수 마련되어 제 1 공정 가스 공급부(310)를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 복수의 공정 가스 공급관(310, 320)의 소정 영역에는 공정 가스의 공급을 제어하는 밸브 및 질량 흐름기 등이 마련될 수 있다. 한편, 박막 증착 가스는 예를 들어 실리콘 옥사이드를 증착하는 경우 실리콘 함유 가스와 산소 함유 가스를 이용할 수 있는데, 실리콘 함유 가스는 SiH4 등을 포함할 수 있고, 산소 함유 가스는 O2, H2O, O3 등을 포함할 수 있다. 이때, 실리콘 함유 가스와 산소 함유 가스는 서로 다른 공정 가스 공급관(310, 320)을 통해 공급된다. 예를 들어, 제 1 공정 가스 공급관(310)을 통해 실리콘 함유 가스가 공급되고, 제 2 공정 가스 공급관(320)을 통해 산소 함유 가스가 공급될 수 있다. 또한, 박막 증착 가스와 더불어 H2, Ar 등의 불활성 가스가 공급될 수 있는데, 불활성 가스는 제 1 및 제 2 공정 가스 공급관(310, 320)을 통해 실리콘 함유 가스 및 산소 함유 가스와 동시에 공급될 수 있다. 한편, 제 2 공정 가스 공급관(320)은 내부에서 공정 가스의 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생관으로 이용될 수 있으므로 사파이어, 퀄츠, 세라믹 등의 재질로 제작될 수 있다.
가스 분배부(400)는 내부에 소정의 공간이 마련되며, 제 1 공정 가스를 공급받는 제 1 영역(S1)과 제 2 공정 가스를 공급받는 제 2 영역(S2)을 포함할 수 있다. 이러한 가스 분배부(400)는 상하 방향으로 서로 소정 간격 이격된 상부 플레이트(410), 중간 플레이트(420) 및 하부 플레이트(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 상부 플레이트(410)와 중간 플레이트(420) 사이에 제 2 영역(S2)이 마련되고, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이에 제 1 영역(S1)이 마련될 수 있다. 또한, 상부 플레이트(410)와 중간 플레이트(420) 사이에 적어도 하나의 확산판(440)이 마련될 수 있고, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이에 이들 사이의 간격을 유지하며 절연시키는 적어도 하나의 절연 부재(350)가 마련될 수 있다. 그리고, 중간 플레이트(420)로부터 제 1 영역(S1)을 통해 하부 플레이트(430)를 관통하도록 마련된 복수의 분사 노즐(360)을 포함할 수 있다. 이러한 가스 분배부(400)는 제 1 영역(S1)에서 공급받은 제 1 공정 가스를 플라즈마 상태로 활성화시키고, 제 2 영역(S2)으로는 반응 챔버(100) 외부에서 플라즈마 상태로 활성화된 제 2 공정 가스를 공급받는다. 이를 위해 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430)는 그 사이의 제 1 영역(S1)에서 플라즈마를 발생시키기 위한 상부 전극 및 하부 전극으로 기능할 수 있다. 이러한 가스 분배부(400)의 구조 및 기능에 대해서는 도 2 및 도 3을 이용하여 추후 더욱 상세하게 설명하겠다.
제 1 플라즈마 발생부(500)는 반응 챔버(100) 내에 공급된 제 1 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 마련된다. 이를 위해 본 발명의 실시 예는 제 1 플라즈마 발생부(500)로서 CCP 방식을 이용한다. 즉, 제 1 플라즈마 발생부(500)는 가스 분배부(400)의 제 1 영역(S1)에 공급된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 이러한 제 1 플라즈마 발생부(500)는 가스 분배부(400) 내에 마련된 전극과, 전극에 제 1 고주파 전원을 인가하는 제 1 전원 공급부(510)와, 전극에 접지 전원을 공급하는 접지 전원을 포함할 수 있다. 전극은 가스 분배부(400) 내에 마련되는 중간 플레이트(420) 및 하부 플레이트(430)를 포함할 수 있다. 즉, 중간 플레이트(420)에 제 1 고주파 전원(510)이 공급되고 하부 플레이트(430)가 접지됨으로써 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이의 제 1 영역(S1)에 공정 가스의 플라즈마가 발생된다. 이를 위해 중간 플레이트(420) 및 하부 플레이트(430)는 도전 물질로 제작될 수 있다. 제 1 전원 공급부(510)는 반응 챔버(100)의 측면을 관통하여 중간 플레이트(420)와 연결되고, 제 1 영역(S1)에 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전원을 공급한다. 이러한 제 1 전원 공급부(510)는 고주파 전원 및 정합기를 포함할 수 있다. 고주파 전원은 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전원을 생성하고, 정합기는 반응 챔버(100)의 임피던스를 검출하여 임피던스의 허수 성분과 반대 위상의 임피던스 허수 성분을 생성함으로써 임피던스가 실수 성분인 순수 저항과 동일하도록 반응 챔버(100) 내에 최대 전력을 공급하고, 그에 따라 최적의 플라즈마를 발생시키도록 한다. 하부 플레이트(430)는 반응 챔버(100)의 측면과 연결될 수 있고, 반응 챔버(100)가 접지 단자와 연결되어 하부 플레이트(430) 또한 접지 전위를 유지하게 된다. 따라서, 중간 플레이트(420)에 고주파 전원이 인가되면 하부 플레이트(430)가 접지 상태를 유지하므로 이들 사이에 전위차가 발생되고, 그에 따라 제 1 영역(S1)에서 공정 가스가 플라즈마 상태로 여기된다. 이때, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이의 간격, 즉 제 1 영역(S1)의 상하 간격은 플라즈마가 여기될 수 있는 최소한의 간격 이상을 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 3㎜ 이상의 간격을 유지할 수 있다. 이렇게 제 1 영역(S1)에서 여기된 공정 가스는 하부 플레이트(430)의 관통홀(431)을 통해 기판(10) 상으로 분사된다.
제 2 플라즈마 발생부(600)는 반응 챔버(100) 외부에서 공정 가스의 플라즈마를 발생시킨다. 이를 위해 제 2 플라즈마 발생부(600)는 ICP 방식, 헬리콘(helicon) 방식 및 리모트 플라즈마 방식의 적어도 어느 하나를 이용할 수 있는데, 본 실시 예에서는 헬리콘 방식을 예로 들어 설명한다. 이러한 제 2 플라즈마 발생부(600)는 복수의 제 2 공정 가스 공급관(320)을 감싸도록 마련된 안테나(610)와, 제 2 공정 가스 공급관(320) 주위에 마련된 자계 발생용 코일(620)과, 안테나(620)와 접속된 제 2 고주파 전원(630)을 포함한다. 제 2 공정 가스 공급관(320)은 내부에서 공정 가스의 플라즈마가 발생될 수 있도록 사파이어, 퀄츠, 세라믹 등의 재질로 제작될 수 있으며, 소정의 통 향상으로 마련된다. 안테나(610)는 반응 챔버(100)의 상측 외부에서 제 2 공정 가스 공급관(320)을 감싸도록 마련되며, 제 2 고주파 전원(630)으로부터 제 2 고주파 전원을 공급받아 제 2 공정 가스 공급관(520) 내에서 제 2 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 안테나(610)는 소정의 관 형상으로 마련되고 내부에 냉각수가 흐를 수 있도록 하여 제 2 고주파 전원 인가 시 온도 상승을 방지할 수 있다. 또한, 자계 발생용 코일(620)은 제 2 공정 가스 공급관(320)에서 플라즈마에 의해 생성된 래디컬들이 기판(10)까지 원활하게 도달되도록 하기 위해 제 2 공정 가스 공급관(320) 주위에 마련된다. 이러한 제 2 플라즈마 발생부(600)는 공정 가스 공급부(300)로부터 제 2 공정 가스가 도입되고 배기에 의해 제 2 공정 가스 공급관(320) 내부를 적당한 압력으로 유지하면서 제 2 고주파 전원(630)에 의해 안테나(610)에 제 2 고주파 전원을 인가하면 제 2 공정 가스 공급관(320)에 플라즈마가 발생된다. 또한, 자계 생성용 코일(620)에는 서로 반대 방향으로 전류를 흐르게 하여 제 2 공정 가스 공급관(320) 근처 공간에 자계를 가두어둘 수 있다. 예를 들어, 제 2 공정 가스 공급관(320) 안쪽의 코일(620)에는 기판(10)으로 향하는 자계가 발생하도록 전류를 흘리고, 바깥쪽의 코일(620)에는 기판(10)과 반대 방향으로 향하는 자계가 발생하도록 전류를 흘리게 되면, 자계를 제 2 공정 가스 공급관(320)의 근처 공간에서 가둘 수 있다. 따라서, 제 2 공정 가스 공급관(320)과 기판(10)과의 거리가 짧아도 기판(10) 근처에는 자계가 비교적 작아지고, 그에 따라 비교적 고진공에서 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있고, 낮은 손상으로 기판(10)을 처리할 수 있다.
도 2 및 도 3을 이용하여 가스 분배부를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
가스 분배부(400)는 서로 소정 간격 이격된 상부 플레이트(410), 중간 플레이트(420) 및 하부 플레이트(430)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 플레이트(410)와 중간 플레이트(420) 사이에 적어도 하나의 확산판(440)이 마련될 수 있고, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이에 이들 사이의 간격을 유지하며 절연시키는 적어도 하나의 절연 부재(450)이 마련될 수 있다. 그리고, 중간 플레이트(420)로부터 제 1 영역(S1)을 통해 하부 플레이트(430)를 관통하도록 마련된 복수의 분사 노즐(460)을 포함할 수 있다.
상부 플레이트(410)는 기판(10)의 형상에 대응되는 판 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 기판(10)이 원형일 경우 상부 플레이트(410)는 원형의 판 형상으로 마련될 수 있고, 기판(10)이 사각형일 경우 상부 플레이트(410)는 사각형의 판 형상으로 마련될 수 있다. 본 실시 예는 가스 분배부(400)가 원형으로 마련되고, 그에 따라 상부 플레이트(410) 등이 원형의 경우를 설명한다. 상부 플레이트(410)에는 공정 가스 공급관(310, 320)이 삽입되는 복수의 삽입구(411, 412)가 형성될 수 있다. 즉, 상부 플레이트(410)의 중앙부에는 제 1 공정 가스 공급관(310)이 관통 삽입되는 제 1 삽입구(411)가 형성되고, 상부 플레이트(410)의 외곽에는 복수의 제 2 공정 가스 공급관(320)이 관통하는 복수의 제 2 삽입구(412)가 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 삽입구(411, 412)의 직경은 제 1 및 제 2 공정 가스 공급관(310, 320)이 삽입될 수 있도로록 이들의 직경에 따라 형성되는데, 제 1 및 제 2 삽입구(411, 412)의 직경이 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 한편, 상부 플레이트(410)의 가장자리에는 플렌지가 마련되어 상부 플레이트(410)와 하부 플레이트(420)의 결합에 이용될 수 있다.
중간 플레이트(420)는 상부 플레이트(410)와 동일한 형상을 갖는 판 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 중간 플레이트(420)는 기판(10)의 형상을 따라 대략 원형의 판 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 중간 플레이트(420)에는 상하 관통하는 복수의 관통홀(321)이 형성된다. 복수의 관통홀(421)에는 복수의 분사 노즐(460)이 각각 삽입될 수 있다. 또한, 중간 플레이트(420)의 중앙부에는 제 1 공정 가스 공급관(210)이 관통 삽입되는 삽입구(422)가 형성된다. 여기서, 상부 플레이트(410)와 중간 플레이트(420) 사이의 영역이 제 2 영역(S2)이 되며, 제 2 영역(S2)에는 반응 챔버(100) 외부에서 활성화된 공정 가스가 공급된다. 즉, 제 2 공정 가스 공급관(320)은 상부 플레이트(410)을 관통하여 출구가 제 2 영역(S2)에 위치하는데, 제 2 공정 가스 공급관(320)은 반응 챔버(100) 외부에서 플라즈마에 의해 활성화된 공정 가스를 공급하므로 제 2 영역(S2)에는 활성화된 공정 가스가 공급된다. 또한, 중간 플레이트(420)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부에 소정 두께의 걸림턱(423)이 형성될 수 있다. 즉, 관통홀(421) 상측에 관통홀(421)의 직경보다 크게 함몰되고, 그 부분이 걸림턱(423)이 된다. 걸림턱(423)은 분사 노즐(470)의 상부가 안착되도록 하여 분사 노즐(470)이 중간 플레이트(420)에 의해 지지될 수 있도록 한다.
한편, 상부 플레이트(410)와 중간 플레이트(420) 사이에는 적어도 하나의 확산판(440)이 마련될 수 있다. 확산판(440)은 제 2 영역(S2)으로 공급된 활성화된 공정 가스를 제 2 영역(S2) 내에 고르게 확산시키기 위해 마련된다. 즉, 확산판(440)이 제 2 영역(S2) 내에 상하 방향으로 마련되므로 확산판(440) 상측에 공정 가스가 공급되고, 확산판(440)을 통해 분산되어 제 2 영역(S2) 내에 공정 가스가 고르게 분포될 수 있다. 이때, 확산판(440)에는 복수의 관통홀(441)이 형성된다. 즉, 제 2 영역(S2)에 공급된 공정 가스를 고르게 분산시켜 중간 플레이트(420) 쪽으로 이동시키기 위해 확산판(440)에는 복수의 관통홀(441)이 각각 형성된다. 이때, 확산판(440)에 각각 형성된 복수의 관통홀(441)은 동일 크기 및 동일 간격으로 형성될 수 있고, 서로 다른 크기 또는 간격으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 공정 가스 공급관(320)의 직하방에 위치한 영역에는 보다 많은 양의 공정 가스가 공급될 수 있으므로 제 2 공정 가스 공급관(320)의 직하방에 위치하는 관통홀(441)은 크기가 작고 이로부터 멀어질수록 크기가 커질 수 있다. 또한, 제 2 공정 가스 공급관(320)의 직하방에 위치하는 관통홀(441)은 간격이 조대하고 이로부터 멀어질수록 간격이 조밀해질 수 있다. 즉, 관통홀(441)의 크기가 동일하게 형성될 경우 제 2 공정 가스 공급관(320)으로부터 멀어질수록 간격이 조밀하게 형성될 수 있고, 관통홀(441)의 간격이 동일하게 형성될 경우 제 2 공정 가스 공급관(320)으로부터 멀어질수록 크기가 커질 수 있다. 한편, 확산판(440)의 중앙부에는 제 1 공정 가스 공급관(310)이 관통 삽입되는 삽입구(442)가 형성될 수 있다. 즉, 제 1 공정 가스 공급관(310)은 확산판(440)의 삽입구(442) 및 중간 플레이트(420)의 삽입구(422)를 관통하여 중간 플레이트(420)의 하측까지 연장된다.
하부 플레이트(430)는 중간 플레이트(420)와 이격되어 그 하측에 마련된다. 하부 플레이트(430)는 상부 플레이트(410) 및 중간 플레이트(420)와 동일 형상으로 마련되며, 대략 원형의 판 형상으로 마련된다. 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이의 영역이 제 1 영역(S1)이 되고, 제 1 영역(S1)에는 제 1 공정 가스 공급부(310)로부터 공정 가스가 공급된다. 또한, 하부 플레이트(430)에는 상하 관통하는 복수의 관통홀(431)이 형성된다. 복수의 관통홀(431)의 일부에는 분사 노즐(470)이 삽입될 수 있다. 따라서, 하부 플레이트(430)의 관통홀(431)은 중간 플레이트(420)의 관통홀(421)보다 많은 수로 형성되는데, 예를 들어 중간 플레이트(420)의 관통홀(421)보다 두배 많은 수로 형성될 수 있다. 즉, 하부 플레이트(430)의 관통홀(431)은 일부가 제 1 영역(S1)의 활성화된 공정 가스를 하측으로 분사하고, 다른 일부가 분사 노즐(470)이 삽입될 수 있다. 이때, 분사 노즐(470)이 삽입되는 관통홀(421)과 분사 노즐(470)이 삽입되지 않은 관통홀(421)은 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 분사 노즐(470)을 통해 분사되는 제 2 공정 가스와 관통홀(431)을 통해 분사되는 제 1 공정 가스를 균일하게 분사하기 위해 이들은 서로 인접하고 균일하게 배치될 수 있다. 한편, 중간 플레이트(420)과 하부 플레이트(430)는 제 1 영역(S1)에 공급된 제 1 공정 가스를 활성화시키기 위한 전극으로 기능한다. 예를 들어, 중간 플레이트(420)에 고주파 전원이 인가되고 하부 플레이트(430)가 접지됨으로써 제 1 영역(S1)에 공급된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수 있다. 또한, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430)가 소정의 간격을 유지하고, 이들이 서로 절연되도록 하기 위해 이들 사이에 절연 부재(460)가 마련된다. 따라서, 절연 부재(460)의 두께에 따라 제 1 영역(S1)의 폭이 결정될 수 있다. 절연 부재(460)은 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430)의 가장자리 영역 사이에 마련되도록 예를 들어 링(ring) 형상으로 마련될 수 있다.
분사 노즐(460)은 소정의 길이 및 직경을 갖는 관 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 분사 노즐(460)은 중간 플레이트(420)로부터 제 1 영역(S1)을 통해 하부 플레이트(430)로 삽입될 수 있다. 즉, 분사 노즐(460)은 제 1 영역(S1)을 사이에 두고 소정 간격 이격된 중간 플레이트(420)의 관통홀(421) 및 하부 플레이트(430)의 관통홀(431)에 삽입될 수 있다. 따라서, 외부로부터 활성화되어 제 2 영역(S2)으로 공급되는 공정 가스를 분사 노즐(460)을 통해 기판(10) 상으로 분사할 수 있다. 한편, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430)는 각각 도전 물질로 제작되어 제 1 영역(S1)에서 플라즈마 발생을 위한 상부 전극 및 하부 전극으로 기능하므로 분사 노즐(470)은 이들을 절연시키기 위해 절연 물질로 제작될 수 있다. 한편, 분사 노즐(460)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부에 다른 영역보다 폭이 넓은 머리(461)가 형성될 수 있다. 머리(461)는 중간 플레이트(420)의 단턱(423)에 걸려 지지되도록 한다. 즉, 분사 노즐(460)은 몸체가 중간 플레이트(420)의 관통홀(421)에 관통 삽입되고 머리(461)가 중간 플레이트(420)의 단턱부(423)에 걸리게 됨으로써 분사 노즐(460)이 중간 플레이트(420)에 지지될 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 가스 분배부(400)는 상하 방향으로 이격된 제 1 영역(S1) 및 제 2 영역(S2)을 가지며, 제 1 및 제 2 영역(S1, S2)의 어느 하나는 반응 챔버(100) 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 공정 가스를 수용하고, 다른 하나는 가스 분배부(400)로 공급된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 즉, 본 발명에 따른 가스 분배부(400)는 적어도 일부가 공정 가스를 여기시키기 위한 전극으로 이용된다. 예를 들어, 가스 분배부(400)는 상하 방향으로 소정 간격 이격된 상부 플레이트(410), 중간 플레이트(420) 및 하부 플레이트(430)를 포함하며, 상부 플레이트(410)와 중간 플레이트(420) 사이의 제 2 영역(S2)으로 반응 챔버(100) 외부에서 플라즈마 상태로 여기된 공정 가스를 공급받으며, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430)가 각각 상부 및 하부 전극으로 기능하여 이들 사이의 제 1 공간(S1)에 공급된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 또한, 중간 플레이트(420), 제 1 영역(S1) 및 하부 플레이트(430)를 관통하도록 분사 노즐(460)이 마련하여 제 2 영역(S2)의 여기된 공정 가스를 기판(10) 상으로 분사한다. 따라서, 반응 챔버(100)의 기판(10) 상에서 공정 가스의 플라즈마가 발생되지 않으므로 플라즈마에 의한 기판(10)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 분배부(400)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 확산판(440)과 중간 플레이트(420) 사이에 덮개판(470)이 더 마련될 수 있다. 또한, 중간 플레이트(420) 또는 하부 플레이트(430)와 절연 부재(450) 사이에 간격 조절 부재(480)가 더 마련될 수도 있다.
덮개판(470)은 확산판(440)과 중간 플레이트(420) 사이에 마련되며, 중간 플레이트(420)의 상면에 접촉되어 마련될 수 있다. 이때, 덮개판(470)은 중간 플레이트(420)의 단턱(423)에 돌출부(461)가 지지되어 중간 플레이트(420)에 삽입된 분사 노즐(460)의 상부를 덮도록 마련된다. 덮개판(470)이 마련됨으로써 중간 플레이트(420)와 분사 노즐(460) 사이의 영역에 공정 가스의 파티클이 축적되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 중간 플레이트(420)의 덮개판(470)이 안착되는 부분에는 단차가 형성될 수 있다. 즉, 덮개판(470)의 일면이 접촉하는 중간 플레이트(420)의 상면의 중앙 영역과 덮개판(470)의 일면이 접촉하지 않는 중간 플레이트(420)의 가장자리 사이에는 덮개판(470)의 두께만큼 단차가 형성될 수 있으며, 중간 플레이트(420)의 가장자리가 덮개판(470)의 두께만큼 상면보다 높다. 따라서, 덮개판(470)이 중간 플레이트(420) 상에 안착된 후 중간 플레이트(420)의 가장자리와 덮개판(470)은 평면을 이루게 된다. 또한, 덮개판(470)에는 복수의 관통홀(471)이 형성되고, 중앙부에는 제 1 공정 가스 공급관(310)이 삽입되는 관통구(472)가 형성된다. 복수의 관통홀(471)은 중간 플레이트(420)에 형성된 복수의 관통홀(421)과 동일 위치에 동일 크기로 형성될 수 있다. 즉, 덮개판(470)의 복수의 관통홀(471)은 중간 플레이트(420)의 복수의 관통홀(421)과 중첩된다.
간격 조절 부재(480)는 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430)의 간격을 조절하기 위해 적어도 하나 마련될 수 있다. 즉, 중간 플레이트(420)와 하부 플레이트(430) 사이의 간격, 즉 제 1 영역(S1)의 간격은 절연 부재(450)에 의해 두께에 의해 고정되고, 적어도 하나의 간격 조절 부재(480)를 절연 부재(450) 하측 또는 상측에 삽입함으로써 간격 조절 부재(480)의 두께에 따라 제 1 영역(S1)의 간격을 조절할 수 있다. 이러한 간격 조절 부재(480)는 절연 부재(450)와 동일 형상, 예컨데 링 형상으로 마련되며, 절연 부재(450)와 동일 직경을 갖도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 실시 예들에 따른 가스 분배부는 하측의 제 1 영역(S1)에서 제 1 공정 가스의 플라즈마를 발생시키고, 상측의 제 2 영역(S2)에서 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용하였다. 그러나, 본 발명의 가스 분배부는 하측의 제 1 영역(S1)에서 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용할 수 있고, 상측의 제 2 영역(S2)에서 제 1 공정 가스의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이때, 분사 노즐(460)은 제 2 영역(S2)으로부터 제 1 영역(S1)을 관통하여 반응 챔버(100)의 내측 공간까지 연장되어 제 2 영역(S2)에서 발생된 플라즈마 상태의 제 2 공정 가스를 분사할 수 있다.
또한, 상기한 가스 분배부를 구비하는 기판 처리 장치는 다양하게 변형 가능한데, 이러한 기판 처리 장치의 다양한 실시 예를 도 6 및 도 7을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략 단면도로서, 반응 챔버(100) 내부에 마련되어 플라즈마를 활성화시키기 위한 자장을 발생시키는 자장 발생부(700)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 소정의 반응 공간이 마련된 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100) 내의 하부에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(200)와, 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(300)와, 반응 챔버(100) 내에 마련되며 적어도 둘 이상의 활성화된 공정 가스를 분배하는 가스 분배부(400)와, 가스 분배부(400) 내부에서 제 1 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 제 1 플라즈마 발생부(500)와, 반응 챔버(100) 외부에 마련되어 제 2 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 제 2 플라즈마 발생부(600)와, 반응 챔버(100) 내부에 마련되어 플라즈마를 활성화시키기 위한 자장을 발생시키는 자장 발생부(700)를 포함할 수 있다.
자장 발생부(700)는 반응 챔버(100) 내부에 마련되고, 반응 챔버(100) 내부에 자장을 발생시킨다. 이러한 자장 발생부(700)는 예를 들어, 가스 분사부(400) 상측에 마련된 제 1 자석(710)과, 기판 지지대(200) 하측에 마련된 제 2 자석(720)을 포함할 수 있다. 즉, 제 1 자석(710)은 가스 분사부(400)와 반응 챔버(100)의 덮개(100b) 사이에 마련될 수 있고, 제 2 자석(720)은 기판 지지대(200) 하측의 반응 챔버(100) 내부 바닥면에 마련될 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 자석(710, 720)의 위치는 플라즈마가 처리가 실시되는 영역, 즉 가스 분사부(400)의 하측과 기판 지지대(200)의 상측 영역 외측의 어느 부분에 마련되는 것도 가능하다. 예를 들어, 제 1 자석(710)이 가스 분사부(400) 내부의 상측, 즉 제 2 영역(S2)에 마련될 수 있고, 제 2 자석(720)이 기판 지지대(200)와 반응 챔버(100) 바닥면 사이에 마련될 수 있다. 또한, 제 1 자석(710) 및 제 2 지석(720)은 극성이 서로 다르게 마련될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 자석(710, 720)이 각각 N극 및 S극을 갖는 단일 자석으로 마련되거나, 각각 S극 및 N극을 갖는 단일 자석으로 마련될 수도 있다. 이러한 제 1 및 제 2 자석(710, 720)은 영구 자석, 전자석 등으로 마련될 수 있고, 이들이 내부에 마련되고 이를 외측에서 감싸도록 케이스가 마련될 수 있다. 즉, 소정의 내부 공간을 가지는 케이스 내에 영구 자석, 전자석 등을 마련하여 제 1 및 제 2 자석(710, 720)을 제작할 수 있다. 이때, 케이스는 예를 들어 알루미늄 재질로 제작될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 자석(710, 520)은 단일 자석으로 마련되며, 기판(10)의 형상 및 사이즈로 마련될 수 있다. 한편, 제 1 자석(710)은 제 1 및 제 2 공정 가스 공급관(310, 320)이 삽입되도록 개구가 형성될 수 있으며, 제 2 자석(720)은 소정 영역에 기판 승강기(210)가 승하강하도록 개구가 형성될 수 있다. 이렇게 서로 다른 극성을 갖는 제 1 및 제 2 자석(710, 720)이 반응 챔버(100)의 상측 및 하측에 각각 마련되므로 반응 챔버(100) 내부의 상하 방향으로 자장이 발생된다. 이렇게 상하 방향으로 발생된 자장에 의해 플라즈마를 활성화시킬 수 있고, 그에 따라 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 반응 챔버(100)의 상측 뿐만 아니라 하측에도 거의 동일한 밀도로 플라즈마가 발생될 수 있다. 따라서, 기판(10) 상의 플라즈마 밀도를 높게 유지할 수 있어 기판(10) 상에 증착되는 박막의 막질을 향상시킬 수 있고 박막의 식각율을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 소정의 반응 공간이 마련된 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100) 내의 하부에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(200)와, 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(300)와, 반응 챔버(100) 내에 마련되며 적어도 둘 이상의 활성화된 공정 가스를 분배하는 가스 분배부(400)와, 가스 분배부(400) 내부에서 제 1 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 제 1 플라즈마 발생부(500)와, 반응 챔버(100) 외부에 마련되어 제 2 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 제 2 플라즈마 발생부(600)와, 기판 지지부(200)와 가스 분배부(400) 사이에 마련된 필터부(800)를 포함할 수 있다. 또한, 반응 챔버(100) 내부에 마련되어 플라즈마를 활성화시키기 위한 자장을 발생시키는 자장 발생부(700)를 더 포함할 수 있다.
필터부(800)는 가스 분배부(400)와 기판 지지대(200) 사이에 마련되며, 측면이 반응 챔버(100)의 측벽과 연결된다. 따라서, 필터부(800)는 접지 전위를 유지할 수 있다. 이러한 필터부(800)는 가스 분배부(400)로부터 분사되는 플라즈마의 이온, 전자 및 빛을 필터링한다. 즉, 가스 분배부(400)로부터 분사되는 여기된 공정 가스가 필터부(800)를 거치게 되면 이온, 전자 및 빛이 차단되어 반응종만이 기판(10)과 반응되도록 한다. 이러한 필터부(800)는 플라즈마가 적어도 한번은 필터부(800)에 부딪힌 다음 기판(10)에 인가되도록 한다. 이를 통해 플라즈마가 접지 전위의 필터부(800)에 부딪힐 경우, 에너지가 큰 이온 및 전자가 흡수될 수 있다. 또한, 플라즈마의 빛은 필터부(800)에 부딪히게 되어 투과하지 못하게 된다. 이러한 필터부(800)는 다양한 형상으로 마련될 수 있는데, 예를 들어 복수의 관통홀(810)이 형성된 단일 판으로 형성하거나, 관통홀(810)이 형성된 판을 다층으로 배치시키고 각 판을 다층으로 배치시키고 각 판의 관통홀(810)이 서로 어긋나게 형성하거나, 다수의 관통홀(810)이 소정의 굴절된 경로를 갖는 판 형상으로 형성할 수도 있다.
본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 반응 챔버 200 : 기판 지지부
300 : 공정 가스 공급부 400 : 가스 분배부
500 : 제 1 플라즈마 발생부 600 : 제 2 플라즈마 발생부
410 : 상부 플레이트 420 : 중간 플레이트
430 : 하부 플레이트 440 : 확산판
450 : 절연 부재 460 : 분사 노즐

Claims (23)

  1. 내부에 상하 방향으로 분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역에서는 외부로부터 제 1 공정 가스를 공급받아 플라즈마 상태로 여기시킨 후 분사하고, 상기 제 2 영역에서는 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용한 후 분사하는 가스 분배 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 2 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 1 영역인 가스 분배 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 중간 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 하부 플레이트가 접지되며, 상기 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이에 절연 부재가 마련되는 가스 분배 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 1 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 2 영역인 가스 분배 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 상부 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 중간 플레이트가 접지되며, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 절연 부재가 마련되는 가스 분배 장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서, 상기 중간 플레이트로부터 상기 하부 플레이트를 관통하는 복수의 분사 노즐을 더 포함하는 가스 분배 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 중간 플레이트에 상기 복수의 분사 노즐이 관통하는 복수의 제 1 관통홀이 형성되며, 상기 하부 플레이트에 상기 복수의 분사 노즐이 관통하는 복수의 제 2 관통홀과 상기 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이의 영역의 공정 가스를 분사하는 복수의 제 3 관통홀이 형성된 가스 분배 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 2 관통홀과 제 3 관통홀은 동일 크기 및 수로 형성된 가스 분배 장치.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 중간 플레이트의 상기 제 1 관통홀 상측에 상기 제 1 관통홀의 직경보다 큰 단턱부가 마련되고, 상기 분사 노즐의 상부가 상기 단턱부에 지지되는 가스 분배 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 중간 플레이트의 상면과 일면이 접촉되며 복수의 관통홀이 형성된 덮개판을 더 포함하는 가스 분배 장치.
  11. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 마련되며 복수의 관통홀이 형성된 확산판을 더 포함하는 가스 분배 장치.
  12. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서, 상기 절연 부재 상측 및 하측의 적어도 어느 한 부분에 마련되며 상기 절연 부재와 동일 형상을 갖는 간격 조절 부재를 더 포함하는 가스 분배 장치.
  13. 반응 공간이 마련된 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 마련되어 기판을 지지하는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대와 대향되어 마련되고, 내부에 상하 방향으로 분리된 제 1 영역 및 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역에서는 제 1 공정 가스를 공급받아 플라즈마 상태로 여기시킨 후 분사하고, 상기 제 2 영역에서는 상기 반응 챔버 외부로부터 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 제 2 공정 가스를 수용한 후 분사하는 가스 분배부; 및
    상기 반응 챔버 외부 및 상기 가스 분배부 내부에서 공정 가스의 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부를 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제 1 영역에 상기 제 1 공정 가스를 공급하는 제 1 공정 가스 공급관과, 상기 제 2 영역에 상기 제 2 공정 가스를 공급하는 제 2 공정 가스 공급관을 포함하는 공정 가스 공급부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 가스 분배부는 상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 2 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 1 영역인 기판 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 중간 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 하부 플레이트가 접지되며, 상기 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이에 절연 부재가 마련되는 기판 처리 장치.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 가스 분배부는 상하 방향으로 서로 이격된 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이가 상기 제 1 영역이며, 상기 중간 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이가 상기 제 2 영역인 기판 처리 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 상부 플레이트에 고주파 전원이 인가되고 상기 중간 플레이트가 접지되며, 상기 상부 플레이트와 중간 플레이트 사이에 절연 부재가 마련되는 기판 처리 장치.
  19. 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서, 상기 중간 플레이트로부터 상기 하부 플레이트를 관통하는 복수의 분사 노즐을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 청구항 13에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 가스 분배부 내부에서 플라즈마를 발생시키는 ICP 방식의 제 1 플라즈마 발생부와, 상기 반응 챔버 외부에서 플라즈마를 발생시키는 ICP 방식, 헬리콘 방식, 리모트 플라즈마 방식의 적어도 어느 하나의 제 2 플라즈마 발생부를 포함하는 기판 처리 장치.
  21. 청구항 13에 있어서, 상기 반응 챔버 내부에 마련되어 상기 기판 지지대와 상기 가스 분배부 사이의 반응 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 자장 발생부는 서로 반대 극성을 갖고 상기 반응 공간을 사이에 두고 마련된 제 1 및 제 2 자석을 포함하는 기판 처리 장치.
  23. 청구항 13 또는 청구항 21에 있어서, 상기 가스 분배부와 상기 기판 지지대 사이에 마련되어 상기 공정 가스의 플라즈마의 일부를 차단하는 필터부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
KR1020140064956A 2014-05-29 2014-05-29 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 KR101614032B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140064956A KR101614032B1 (ko) 2014-05-29 2014-05-29 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
US14/708,232 US20150348755A1 (en) 2014-05-29 2015-05-09 Gas distribution apparatus and substrate processing apparatus including same
JP2015097412A JP6042942B2 (ja) 2014-05-29 2015-05-12 ガス分配装置およびこれを備える基板処理装置
CN201510242245.XA CN105185681B (zh) 2014-05-29 2015-05-13 气体分配装置及包含所述气体分配装置的基板加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140064956A KR101614032B1 (ko) 2014-05-29 2014-05-29 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150138468A KR20150138468A (ko) 2015-12-10
KR101614032B1 true KR101614032B1 (ko) 2016-04-21

Family

ID=54978883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140064956A KR101614032B1 (ko) 2014-05-29 2014-05-29 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101614032B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024010295A1 (ko) * 2022-07-08 2024-01-11 주성엔지니어링(주) 가스 분사 장치, 기판 처리 장치 및 박막 증착 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101982615B1 (ko) * 2017-05-26 2019-05-29 제주대학교 산학협력단 원자층 증착용 헤드 및 이를 갖는 원자층 증착 장치
US20210032753A1 (en) * 2019-07-30 2021-02-04 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for dual channel showerheads

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100423954B1 (ko) 2001-03-19 2004-03-24 디지웨이브 테크놀러지스 주식회사 화학기상증착방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100423954B1 (ko) 2001-03-19 2004-03-24 디지웨이브 테크놀러지스 주식회사 화학기상증착방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024010295A1 (ko) * 2022-07-08 2024-01-11 주성엔지니어링(주) 가스 분사 장치, 기판 처리 장치 및 박막 증착 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150138468A (ko) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6042942B2 (ja) ガス分配装置およびこれを備える基板処理装置
KR101451244B1 (ko) 라이너 어셈블리 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
JP6499771B2 (ja) 基板処理装置
TWI720010B (zh) 利用二次電漿佈植的電漿蝕刻系統及方法
US11049755B2 (en) Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
TWI574345B (zh) 靜電夾盤
TWI404165B (zh) 基材支撐裝置及包含該裝置之電漿蝕刻裝置
KR100561848B1 (ko) 헬리컬 공진기형 플라즈마 처리 장치
KR101632376B1 (ko) 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR20160134908A (ko) 기판 처리 장치
US20130034666A1 (en) Inductive plasma sources for wafer processing and chamber cleaning
KR101420709B1 (ko) 기판 지지 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR20130093102A (ko) 프로세스 챔버에서 가스의 유동을 제어하기 위한 장치
US10388528B2 (en) Non-ambipolar electric pressure plasma uniformity control
KR101234706B1 (ko) 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
KR101614032B1 (ko) 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR20140126518A (ko) 기판 처리 장치
JP2000031121A (ja) プラズマ放出装置及びプラズマ処理装置
KR100785404B1 (ko) 유도 결합형 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리장치와 방법
TW201426897A (zh) 用於電漿增強基板處理之沉積遮罩
TWI851944B (zh) 用於循環與選擇性材料移除與蝕刻的處理腔室
KR20080030713A (ko) 기판 가공 장치
KR102215639B1 (ko) 가스 분배 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR20170133670A (ko) 가스 분배기 및 기판 처리 장치
KR20170133669A (ko) 기판 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 4