KR101664840B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101664840B1
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gas supply
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황석원
이수형
정선욱
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 장치에 있어서, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 공정 공정 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 처리가스를 공급하는 가스공급유닛과; 상기 처리 공간 내로 공급된 처리가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 가스공급유닛은, 상기 지지 유닛과 대향되게 제공되며 분사홀들이 형성된 샤워 헤드와; 상기 샤워 헤드의 상부에 제공되며 전력이 인가되는 전극 플레이트를 구비하되, 상기 전극 플레이트는, 바디와; 상기 바디로부터 아래 방향으로 돌출된 돌기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 {APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마의 밀도를 제어하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 공정 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 공정 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다. 그러나, 공정 챔버 내에서 공정 진행시, 영역별로 플라즈마의 밀도가 달라서 영역별로 식각률이 상이하다. 따라서, 기판에서 영역별 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 다양한 방법들이 사용되고 있다.
본 발명은 균일한 식각률을 얻을 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 공정 챔버 내에서 영역별로 식각률을 조절할 수 있는 신규한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 처리가스를 공급하는 가스공급유닛과; 상기 처리 공간 내로 공급된 처리가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되, 상기 가스공급유닛은, 상기 지지 유닛과 대향되게 제공되며 분사홀들이 형성된 샤워 헤드와; 상기 샤워 헤드의 상부에 제공되며 전력이 인가되는 전극 플레이트를 구비하되, 상기 전극 플레이트는, 바디와; 상기 바디로부터 아래 방향으로 돌출된 돌기를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 샤워 헤드는 상면에 상기 돌기가 삽입되는 홈이 형성되며, 상기 돌기는 상기 홈 내에 삽입된다.
일 실시예에 의하면, 상기 돌기는 링 형상으로 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 돌기의 내측면은 아래로 갈수록 상기 전극 플레이트의 중심축으로부터 멀어지도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 돌기의 폭은 아래로 갈수록 감소하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 돌기의 폭은 상하 방향으로 일정하도록 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 돌기는 상기 지지 유닛 상에 놓여진 기판의 가장자리 영역에 대응되게 제공된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 공정 챔버 내의 영역별 플라즈마의 밀도를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 영역별 식각률을 조절할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타난 전극 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타난 전극 플레이트와 샤워 헤드의 결합을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타난 전극 플레이트와 샤워 헤드의 결합을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 4의 기판 처리 장치의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 나타난 전극 플레이트와 샤워 헤드의 결합을 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 그리고 배플 유닛(500)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 내부에 처리 공간을 가지고, 밀폐된 형상으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)는 접지될 수 있다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부는 소정 압력으로 감압된다.
일 예에 의하면, 공정 챔버(100) 내부에는 라이너(130)가 제공될 수 있다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 원통 형상을 가진다. 라이너(130)는 공정 챔버(100)의 내측면과 접촉하도록 제공될 수 있다. 라이너(130)는 공정 챔버(100)의 내측벽을 보호하여 공정 챔버(100)의 내측벽이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 공정 챔버(100)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 선택적으로, 라이너(130)는 제공되지 않을 수도 있다.
지지 유닛(200)은 공정 챔버(100) 내부에 제공된다. 지지 유닛(200)은 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척(210), 하부 커버(250) 그리고 플레이트(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100) 내부에서 공정 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다.
정전 척(210)은 유전판(220), 몸체(230) 그리고 포커스 링(240)을 포함한다. 정전 척(210)은 기판(W)을 지지한다.
유전판(220)은 정전 척(210)의 상단에 위치한다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치한다.
유전판(220)은 내부에 제1 전극(223), 히터(225) 그리고 제1 공급 유로(221)를 포함한다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.
제1 전극(223)은 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 제1 전원(223a)은 직류 전원을 포함한다. 제1 전극(223)과 제1 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치된다. 제1 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제1 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온(ON) 되면, 제1 전극(223)에는 직류 전류가 인가된다. 제1 전극(223)에 인가된 전류에 의해 제1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제1 전극(223)의 하부에 위치한다. 히터(225)는 제2 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다.
유전판(220)의 하부에는 몸체(230)가 위치한다. 유전판(220)의 저면과 몸체(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 몸체(230)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 몸체(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 몸체(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면과 접착된다. 몸체(230)는 내부에 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 몸체(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)들은 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 몸체(230)의 상면으로 제공된다. 제2 공급 유로(243)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 몸체(230)를 냉각한다. 몸체(230)는 냉각되면서 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
몸체(230)는 금속판을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 몸체(230) 전체가 금속판으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 하부 전원(420)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 전원(420)은 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 고주파 전원은 RF 전원으로 제공될 수 있다. 몸체(230)는 하부 전원(420)으로부터 고주파 전력을 인가 받는다. 이로 인하여 몸체(230)는 전극으로서 기능할 수 있다.
포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(W) 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다.
하부 커버(250)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(250)는 공정 챔버(100)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(250)는 상면이 개방된 공간(255)이 내부에 형성된다. 하부 커버(250)의 외부 반경은 몸체(230)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(250)의 내부 공간(255)에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척(210)으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다. 리프트 핀 모듈(미도시)은 하부 커버(250)로부터 일정간격 이격되어 위치한다. 하부 커버(250)의 저면은 금속 재질로 제공될 수 있다.
하부 커버(250)는 연결 부재(253)를 갖는다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면과 공정 챔버(100)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(253)는 하부 커버(250)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(253)는 지지 유닛(200)을 공정 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(253)는 공정 챔버(100)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(250)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 하부 전원(420)과 연결되는 제3 전원라인(420c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(253)의 내부 공간(255)을 통해 하부 커버(250) 내부로 연장된다.
정전 척(210)과 하부 커버(250)의 사이에는 플레이트(270)가 위치한다. 플레이트(270)는 하부 커버(250)의 상면을 덮는다. 플레이트(270)는 몸체(230)에 상응하는 단면적으로 제공된다. 플레이트(270)는 절연체를 포함할 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 가스 저장부(330), 샤워 헤드(340), 전극 플레이트(350), 그리고 지지부(360)를 포함한다.
가스 공급 노즐(310)은 공정 챔버(100)의 상면 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
도 2는 전극 플레이트(350)를 보여주는 사시도이고, 도 3은 샤워 헤드(340)와 전극 플레이트(350)의 결합을 보여주는 단면도이다. 이하, 도 2와 도 3을 참조하여 샤워 헤드(340) 및 전극 플레이트(350)를 상세히 설명한다.
샤워 헤드(340)는 공정 챔버(100) 내부에서 지지 유닛(200)의 상부에 위치한다. 샤워 헤드(340)는 지지 유닛(200)과 대향하도록 위치한다. 샤워 헤드(340)에는 분사홀(341)이 형성된다. 분사홀(341)은 샤워 헤드(340)의 상면과 하면을 수직 방향으로 관통한다. 분사홀(341)을 통해 공정 가스가 통과할 수 있다. 샤워 헤드(340)의 상면에는 후술하는 돌기(354)가 삽입될 수 있도록 돌기(354)에 대응되는 홈(344)이 형성된다. 샤워 헤드(340)는 실리콘(Si) 재질로 구비될 수 있다. 또는 샤워 헤드(340)는 절연체로 구비될 수 있다.
전극 플레이트(350)는 샤워 헤드(340)의 상부에 제공된다. 샤워 헤드(340)는 공정 챔버(100)의 상면에서 하부로 일정거리 이격되어 위치한다. 전극 플레이트(350)과 공정 챔버(100)의 상면은 그 사이에 일정한 공간이 형성된다.
전극 플레이트(350)는 공정 챔버(100) 내부의 전기장의 밀도를 제어한다. 전극 플레이트(350)의 저면은 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 그 표면이 양극화 처리될 수 있다. 전극 플레이트(350)의 단면은 지지 유닛(200)와 동일한 형상과 단면적을 가지도록 제공될 수 있다. 전극 플레이트(350)는 복수개의 분사홀(355)을 포함한다. 분사홀(355)을 통해 공정 가스가 통과할 수 있다. 전극 플레이트(350)의 분사홀(355)은 샤워 헤드(340)의 분사홀(341)과 연통되도록 형성될 수 있다. 전극 플레이트(350)는 금속 재질을 포함한다. 전극 플레이트(350)는 상부 전원(410)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 전원(410)은 고주파 전원으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 전극 플레이트(350)는 전기적으로 접지될 수도 있다. 전극 플레이트(350)는 상부 전원(410)과 전기적으로 연결되거나, 접지되어 전극으로서 기능할 수 있다.
전극 플레이트(350)는 바디(352)와 돌기(354)를 포함한다. 바디(352)는 두께가 일정한 판 형상으로 제공될 수 있다. 돌기(354)는 바디(352)로부터 아래 방향으로 돌출되어 형성된다. 돌기(354)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 돌기(354)의 폭은 상하 방향으로 일정하도록 제공될 수 있다. 링 형상의 돌기(354)의 두께는 일정할 수 있다. 돌기(354)는 지지 유닛 상에 놓여진 기판의 가장 자리 영역에 대응되게 제공될 수 있다.
지지부(360)는 샤워 헤드(340) 및 전극 플레이트(350)의 측부를 지지한다. 지지부(360)는 상단은 공정 챔버(100)의 상면과 연결되고, 하단은 샤워 헤드(340) 및 전극 플레이트(350)의 측부와 연결된다. 지지부(360)는 비금속 재질을 포함할 수 있다.
플라즈마 소스(400)는 공정 챔버(100) 내에 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(400)는 상부 전원(410), 하부 전원(420)을 포함한다. 상부 전원(410)은 상부 전극에 고주파 전력을 인가하고, 하부 전원(420)은 하부 전극에 고주파 전력을 인가할 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 전극은 전극 플레이트(350)로 제공되고, 하부 전극은 몸체(230)로 제공될 수 있다. 발생된 전자기장은 공정 챔버(100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
배플 유닛(500)은 공정 챔버(100)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배플(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배플(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 공정 챔버(100) 내에 제공된 공정 가스는 배플(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배플(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
이하, 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하도록 한다.
지지 유닛(200)에 기판(W)이 놓이면, 제1 전원(223a)으로부터 제1 전극(223)에 직류 전류가 인가된다. 제1 전극(223)에 인가된 직류 전류에 의해 제1 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 정전 척(210)에 흡착된다.
기판(W)이 정전 척(210)에 흡착되면, 가스 공급 노즐(310)을 통하여 공정 챔버(100) 내부에 공정 가스가 공급된다. 공정 가스는 전극 플레이트(350)의 분사홀(355)과 샤워 헤드(340)의 분사홀(341)을 통하여 공정 챔버(100)의 내부 영역으로 균일하게 분사된다. 하부 전원(420)에서 생성된 고주파 전력은 하부 전극으로 제공되는 몸체(230)에 인가된다. 상부 전극으로 제공되는 전극 플레이트(350)에는 상부 전원(410)에 의해 고주파 전력이 인가된다. 몸체(230)와 전극 플레이트(350) 사이에 전기장이 발생하고 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 플라즈마는 기판(W)에 제공되어 기판(W)을 처리한다. 플라즈마는 식각 공정을 수행할 수 있다.
상부 전극인 전극 플레이트(350)와 하부 전극인 몸체(230) 사이의 거리에 따라 공정 챔버(100) 내부에 발생하는 전기장의 밀도가 달라진다. 전극 플레이트(350)와 몸체(230)의 거리가 멀면 전기장이 약하다. 반면에, 전극 플레이트(350)와 몸체(230)의 거리가 가까우면 전기장이 강하다. 따라서, 공정 챔버(100) 내에서 영역별로 전기장의 밀도가 다르고, 그에 따라 플라즈마의 밀도가 달라진다.
전극 플레이트(350) 하부에 형성된 돌기(354)에 대응되는 영역은 전극 플레이트(350)와 하부전극 사이의 거리가 가깝다. 돌기(354)에 대응되는 공정 챔버(100) 내 영역은 전기장의 밀도가 높다. 따라서, 형성되는 플라즈마의 밀도가 높고, 기판을 에칭하는 효과가 크다.
반면에, 돌기(354) 외 부분에 대응되는 영역은 전극 플레이트(350)와 몸체(230) 사이의 거리가 멀다. 돌기(354) 외 부분에 대응되는 공정 챔버(100) 내 영역은 전기장의 밀도가 낮다. 따라서, 형성되는 플라즈마의 밀도가 낮고, 기판을 에칭하는 효과가 상대적으로 낮다.
이와 같이, 공정 챔버(100)내의 영역별로 플라즈마의 밀도 제어가 가능하고, 균일한 에칭 효율을 얻을 수 있다. 또한, 돌기(354)를 지지 유닛(200) 상에 놓여진 기판의 가장 자리 영역에 대응되게 제공되는 경우, 기판의 가장 자리 영역의 에칭 효율을 높일 수 있다. 이로 인해, 기판 전체에 걸쳐 균일한 에칭 효율을 얻을 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예 및 변형예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 것이다.
상술한 실시예에서는 돌기(354)의 폭이 일정한 것을 예로 설명하였으나, 이와 달리 돌기(354)의 폭이 상하로 달라질 수 있다. 예를 들어, 바디(352)의 아래로 갈수록 돌기(354)의 폭이 감소할 수 있다. 돌기(354)의 내측면은 아래로 갈수록 전극 플레이트(350)의 중심축으로부터 멀어지도록 제공될 수 있다.
예를 들어, 기판(W)의 중심부에서 멀어질수록 돌기(354)와 몸체(230) 사이의 거리가 가까워지도록 할 수 있다. 돌기(354)의 내측면이 외측으로 갈수록 일정한 기울기를 가지고 경사를 형성할 수 있다. 따라서, 돌기(354)와 몸체(230) 사이의 영역에 형성되는 플라즈마의 분포가 세분화하여 제어될 수 있다. 또한, 경사의 기울기를 조절하여 플라즈마 분포를 다양하게 제어할 수 있다.
도 4 내지 도 5와 같이, 돌기(354)의 하단이 평면을 이루도록 제공되거나, 도 6 내지 도 7과 같이, 돌기(354)의 하단이 침 형상으로 제공될 수도 있다. 돌기(354) 하단이 침 형상으로 제공되는 경우, 더욱 넓은 범위에서 플라즈마 밀도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 가장 자리 영역에서 더욱 세밀하게 플라즈마의 밀도를 제어할 수 있다.
상술한 예에서는 돌기(354)의 내측 경사의 기울기가 일정하여, 내측면이 평면인 것으로 설명하였다. 이와 달리, 도시하지는 않았으나 돌기(354)의 내측면은 곡면일 수 있다. 또는 내측면의 기울기는 전극 플레이트(350)의 중심축으로부터의 거리에 따라 단계적으로 달라질 수 있다. 이와 같이 돌기(354) 내측면의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
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 100: 공정 챔버
200: 지지 유닛 300: 가스 공급 유닛
400: 플라즈마 소스 500: 배플 유닛

Claims (7)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간 내로 처리가스를 공급하는 복수의 홀들을 가지는 가스공급유닛과;
    상기 처리 공간 내로 공급된 처리가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 포함하되,
    상기 가스공급유닛은,
    상기 지지 유닛과 대향되게 제공되며, 상하 방향을 향하는 복수의 분사홀들이 형성되는 샤워 헤드와;
    상기 샤워 헤드의 상부에 적층되게 위치되고, 상기 상하 방향을 향하는 복수의 분사홀들이 형성되며, 전력이 인가되는 전극 플레이트를 구비하되,
    상기 샤워 헤드는 영역 별 두께가 상이하게 제공되고,
    상기 전극 플레이트는 영역 별 두께가 상이하게 제공되며,
    상기 전극 플레이트는,
    바디와;
    상기 바디로부터 아래 방향으로 돌출된 돌기를 포함하되,
    상기 샤워 헤드의 분사홀들과 상기 전극 플레이트의 분사홀들은 서로 일대일 연통되게 제공되고,
    상기 가스공급유닛의 홀들은 상기 샤워 헤드의 분사홀들과 상기 전극 플레이트의 분사홀들이 서로 합쳐진 것으로 제공되되,
    상기 가스공급유닛의 홀들은 영역 별로 서로 동일한 깊이를 가지는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드는 상면에 상기 돌기가 삽입되는 홈이 형성되며,
    상기 돌기는 상기 홈 내에 삽입되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기는 링 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌기의 내측면은 아래로 갈수록 상기 전극 플레이트의 중심축으로부터 멀어지도록 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 돌기의 폭은 아래로 갈수록 감소하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 돌기의 폭은 상하 방향으로 일정하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 지지 유닛 상에 놓여진 기판의 가장자리 영역에 대응되게 제공되는 기판 처리 장치.
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