KR101670804B1 - 샤워 헤드 및 이를 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 샤워 헤드는 중심 플레이트, 및 다수의 링 플레이트를 구비한다. 중심 플레이트는 공정 가스를 분사하는 다수의 제1 분사홀이 형성되고, 다수의 제1 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 수직 이동이 가능하다. 다수의 링 플레이트는 공정 가스를 분사하는 다수의 제2 분사홀이 형성되고, 링 형상으로 형성되어 각각 중심 플레이트를 둘러싸며, 다수의 제2 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 각각 수직 이동이 가능하다. 이에 따라, 샤워 헤드는 기판 과의 거리를 샤워 헤드의 각 분사면 별로 조절할 수 있으므로, 플라즈마의 분포를 각 분사면에 대응하는 영역별로 조절할 수 있다.
Description
본 발명은 박막을 처리하는 반도체 장치에 관한 것으로서, 기판을 처리하기 위한 가스를 공급하는 샤워 헤드 및 이를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 반도체 공정은 박막을 증착하는 증착 공정과 증착된 박막을 패터닝하는 식각 공정 등이 있으며, 증착 공정과 식각 공정을 수회 반복하는 과정을 통해 반도체 소자가 완성된다.
특히 박막을 패터닝하는 식각 공정은 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 보다 미세한 패턴 형성을 위해 플라즈마를 이용한 식각 공정이 주로 이용되고 있다. 플라즈마를 이용한 반도체 공정 장치는 플라즈마를 형성하는 방법에 따라 분류될 수 있는데, 용량 결합형 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma) 타입과 유도 결합형 플라즈마(Inductive Cupled Plasma) 타입 등이 있다.
플라즈마 공정 장치는 두 개의 전극에 각각 RF 파워를 제공하여 챔버 내부에 배치된 기판의 상부에 전계를 형성한다. 챔버 내부로 분사된 가스는 RF 전계에 의해서 플라즈마 상태로 여기되고, 이러한 플라즈마에서 나오는 이온과 전자를 이용하여 기판에 박막을 증착하거나 식각한다.
플라즈마 공정 장치는 가스를 기판에 균일하게 분사하기 위한 샤워 헤드를 구비한다. 샤워 헤드는 가스를 분사하는 다수의 분사홀을 구비하고, 기판이 안착되는 기판 지지부재의 상부에 배치된다.
플라즈마를 이용한 식각 공정시, 샤워 헤드와 기판 간의 거리에 따라 식각 균일도가 달라진다. 특히, 저주파 파워에 비해 상대적으로 높은 고주파 파워 사용시 샤워 헤드와 기판 사이에 형성되는 플라즈마가 돔 형태로 형성되어 기판의 중심부 상부로 플라즈마가 몰리는 현상이 발생한다. 이로 인해, 기판의 중심부와 주변부 간의 식각율이 현저하게 달라져 식각 균일도가 저하된다.
본 발명의 목적은 분사면의 수직 위치를 조절할 수 있는 샤워 헤드를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 샤워 헤드를 구비하여 기판과 샤워 헤드 사이에 형성되는 플라즈마의 분포를 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 샤워 헤드는, 공정 가스를 분사하는 다수의 제1 분사홀이 형성되고, 상기 다수의 제1 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 수직 이동이 가능한 중심 플레이트; 및 상기 공정 가스를 분사하는 다수의 제2 분사홀이 형성되고, 링 형상으로 형성되어 각각 상기 중심 플레이트를 둘러싸며, 상기 다수의 제2 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 각각 수직 이동이 가능한 다수의 링 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중심 플레이트는, 상기 다수의 제1 분사홀과 연통되며 상기 공정 가스가 유입되어 확산되는 버퍼 공간이 형성될 수 있다.
더불어, 상기 다수의 링 플레이트 각각은, 상기 다수의 제2 분사홀과 연통되며 상기 공정 가스가 유입되어 흐르는 가스 유로가 형성될 수 있다.
한편, 상기 다수의 링 플레이트는 상기 가스 유로의 깊이가 서로 다르게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버퍼 공간의 깊이는 상기 다수의 링 플레이트의 가스 유로들의 깊이와 서로 다르게 형성될 수 있다.
한편, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 처리 장치는, 반도체 공정이 이루어지는 공정 공간이 내부에 형성되고, 상부가 개방된 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 기판이 안착되는 기판 지지부재; 상기 챔버의 개방된 상부에 배치되고, 상기 챔버와 결합하여 상기 공정 공간을 밀폐시키는 리드; 상기 기판 지지부재와 상기 리드 사이에 배치되고, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 분사하는 다수의 분사홀이 상기 기판과 마주하는 분사면에 형성되며, 상기 분사면이 다수의 영역으로 분리 결합되고, 상기 분사면의 수직 위치가 각 영역별로 조절되도록 상기 각 영역별로 수직 이동이 가능한 샤워 헤드; 및 상기 리드와 연결되고, 상기 리드와 상기 샤워 헤드 사이의 공간으로 상기 공정 가스를 공급하는 가스 공급관을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다수의 분사홀은 다수의 제1 분사홀과 다수의 제2 분사홀로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 샤워 헤드는, 상기 다수의 제1 분사홀이 형성되고, 상기 다수의 제1 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 수직 이동이 가능한 중심 플레이트; 및 상기 다수의 제2 분사홀이 형성되고, 링 형상으로 형성되어 각각 상기 중심 플레이트를 둘러싸며, 상기 다수의 제2 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 각각 수직 이동이 가능한 다수의 링 플레이트를 포함할 수 있다.
한편, 상기 중심 플레이트 및 각각의 링 플레이트는 상기 리드의 하면에 결합될 수 있다. 상기 리드는 하면에 상기 샤워 헤드와 결합하기 위한 다수의 결합 돌기가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 중심 플레이트 및 상기 각각의 링 플레이트는 상기 다수의 결합 돌기 중 서로 인접한 두 개의 결합 돌기 사이에 각각 끼워질 수 있다.
또한, 상기 중심 플레이트는, 상기 다수의 제2 분사홀과 연통되며 상기 공정 가스가 상기 가스 공급관으로부터 유입되어 확산되는 버퍼 공간이 형성되고, 상기 중심 플레이트는 상기 리드와의 결합에 의해 상기 버퍼 공간이 밀폐될 수 있다.
그리고, 상기 각각의 링 플레이트는, 상기 다수의 제2 분사홀과 연통되며 상기 공정 가스가 유입되어 흐르는 가스 유로가 형성되고, 상기 리드와의 결합에 의해 상기 가스 유로가 밀폐될 수 있다.
한편, 상기 샤워 헤드는,서로 인접한 상기 중심 플레이트와 결합 돌기 사이, 및 서로 인접한 상기 링 플레이트와 결합 돌기 사이에 각각 개재되고, 상기 버퍼 공간 및 상기 가스 유로에 유입된 공정 가스가 상기 샤워 헤드와 상기 상기 다수의 결합 돌기 사이를 통해 유실되는 것을 방지하는 오링을 더 포함할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는 상기 샤워 헤드에 결합되어 상기 중심 플레이트 및 각각의 링 플레이트를 각각 수직 이동시키는 승강 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 샤워 헤드 및 이를 구비하는 기판 처리 장치에 따르면,
첫째, 중심 플레이트와 각 링 플레이트가 각각 수직 이동할 수 있으므로, 샤워 헤드와 기판 간의 거리를 샤워 헤드의 각 분사면 별로 조절할 수 있다.
둘째, 샤워 헤드와 기판 간의 거리를 각 분사면 별로 조절하여 플라즈마의 분포를 각 분사면에 대응하는 영역별로 조절할 수 있다.
셋째, 각 분사면의 수직 위치 조절을 통해 공정 조건에 따라 플라즈마의 분포를 조절하고, 플라즈마가 기판의 특정 영역의 상부로 집중되는 것을 방지하며, 식각 공정 시 식각 균일도를 향상시킬 수 있다.
넷째, 샤워 헤드와 리드가 결합되는 부분에 오링을 개재하여 중심 플레이트와 리드가 결합되는 부분을 통해 공정 가스가 유실되는 것을 방지할 수 있다.
다섯째, 승강 부재를 이용하여 각 링 플레이트와 중심 플레이트를 자동으로 수직 이동시킬 수 있으므로, 각 분사면의 수직 위치 조절이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 샤워 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 샤워 헤드를 나타낸 절단 사시도이다.
도 4는 도 3의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 부분 절개 입면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 샤워 헤드와 리드의 결합관계를 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 중심 플레이트와 각각의 링 플레이트의 수직 위치를 조절하는 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 6에 도시된 샤워 헤드에서 공정 가스가 분사되는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 도 1에 도시된 샤워 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 샤워 헤드를 나타낸 절단 사시도이다.
도 4는 도 3의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 부분 절개 입면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 샤워 헤드와 리드의 결합관계를 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 중심 플레이트와 각각의 링 플레이트의 수직 위치를 조절하는 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 6에 도시된 샤워 헤드에서 공정 가스가 분사되는 과정을 나타낸 공정도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤워 헤드를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 샤워 헤드를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 샤워 헤드를 나타낸 절단 사시도이고, 도 4는 도 3의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 샤워 헤드(100)는 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 확산시켜 기판에 균일하게 분사하기 위한 부재이다. 샤워 헤드(100)는 공정 가스를 분사하는 다수의 분사홀(111, 120a)이 형성되고, 다수의 영역으로 분리 결합된다. 여기서, 다수의 분사홀(111, 120a)은 다수의 제1 분사홀(111)과 다수의 제2 분사홀(120a)로 이루어진다.
구체적으로, 샤워 헤드(100)는 중심 플레이트(110) 및 다수의 링 플레이트(120)를 포함한다.
중심 플레이트(110)는 다수의 제1 분사홀(111)이 형성되고, 다수의 제1 분사홀(111)이 형성된 분사면(112)의 수직 위치가 조절되도록 수직 이동이 가능하다. 이 실시예에 있어서, 중심 플레이트(110)는 원 형상을 가지나 중심 플레이트(110)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.
다수의 링 플레이트(120)는 각각 서로 분리되어 구비되고, 중심 플레이트(110)와도 분리되어 구비된다. 각각의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 링 형상으로 형성되고, 중심 플레이트(110)를 각각 둘러싼다.
이 실시예에 있어서, 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 원형의 링 형상으로 이루어지나, 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.
각각의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)에는 다수의 제2 분사홀(120a)이 형성된다. 다수의 링 플레이트(120)는 다수의 제2 분사홀(120a)이 형성된 각 분사면(121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치가 조절되도록 각각 수직 이동이 가능하다.
이렇게, 중심 플레이트(110)와 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)가 개별적으로 수직 이동이 가능하므로, 샤워 헤드(100)는 중심 영역에 위치하는 분사면(112)의 수직 위치와 주변 영역에 위치하는 분사면(121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치를 각각 조절할 수 있다. 또한, 샤워 헤드(100)의 주변 영역은 다수의 링 플레이트(120)에 의해 또 다시 여러개의 영역으로 분리될 수 있으므로, 주변 영역에 위치하는 각 분사면(121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 별로 수직 위치를 조절할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 다수의 링 플레이트(120)는 5개의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)를 구비하나, 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)의 개수는 샤워 헤드(100)의 크기 및 공정 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.
한편, 중심 플레이트(110)는 도 3에 도시된 것처럼 공정 가스가 유입되어 확산되는 버퍼 공간(BS)이 형성된다. 버퍼 공간(BS)은 다수의 제1 분사홀(111)과 연통되고, 버퍼 공간(BS)으로 유입된 공정 가스는 다수의 제1 분사홀(111)을 통해 기판에 분사된다.
각각의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 도 4에 도시된 것처럼 공정 가스가 유입되어 흐르는 가스 유로(GP)가 형성된다. 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)의 가스 유로(GP)는 다수의 제2 분사홀(120a)과 연통되고, 가스 유로(GP)에 유입된 공정 가스는 다수의 제2 분사홀(120a)을 통해 기판에 분사된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 샤워 헤드(100)는 중심 영역에 구비되는 중심 플레이트(110)와 중심 영역을 둘러싼 주변 영역에 구비되는 다수의 링 플레이트(120)가 서로 분리되므로, 중심 플레이트(110)와 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)에 의해 서로 분리 정의되는 각 영역별로 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치 조절이 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 샤워 헤드(100)가 구비된 기판 처리 장치에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 부분 절개 입면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 샤워 헤드와 리드의 결합관계를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(800)는 반도체 공정을 이용하여 기판(10)을 처리하기 위한 장치로서, 챔버(200), 기판 지지부재(300), 리드(400), 가스 공급부(500), 샤워 헤드(100), 및 배기 라인(600)을 포함한다.
구체적으로, 챔버(200)는 바닥면 및 바닥면으로부터 수직하게 연장된 측벽을 포함하고, 상부가 개방된 통 형상으로 구비되어 반도체 공정이 이루어지는 공정 공간(PS)을 제공한다.
챔버(200) 내부에는 기판 지지부재(300)가 설치된다. 기판 지지부재(300)는 그 상면에 기판(10)이 안착되고, 반도체 공정 시 기판(10)을 고정시킨다.
한편, 챔버(200)의 상부에는 챔버(200)와 결합하여 공정 공간(PS)을 밀폐하는 리드(400)가 구비되고, 리드(400)는 기판 지지부재(400)와 마주하게 배치된다.
리드(400)의 상부에는 다수의 가스 공급관(500)이 결합되며, 다수의 가스 공급관(500)은 공정 가스를 챔버(200) 내부로 공급한다.
리드(400)와 기판 지지부재(300) 사이에는 샤워 헤드(100)가 구비된다. 샤워 헤드(100)는 기판 지지부재(300)와 마주하게 배치되고, 가스 공급관(500)으로부터 제공되는 공정 가스를 확산시켜 기판 지지부재(300)에 안착된 기판(10)에 균일하게 분사한다. 샤워 헤드(100)는 대체로 플레이트 형상을 가지며, 기판(10)의 면적보다 큰 면적을 갖는다. 이 실시예에 있어서, 샤워 헤드(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 샤워 헤드(100)와 동일하므로, 참조 부호를 병기하고 중복된 설명은 생략한다.
샤워 헤드(100)는 중심 플레이트(110)와 다수의 링 플레이트(120)를 포함한다.
중심 플레이트(110)는 기판(10)과 마주하는 분사면(112)에 다수의 제1 분사홀(111)이 형성된다. 마찬가지로, 각각의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 기판(10)과 마주하는 분사면(121a, 122a, 123a, 124a, 125a)에 다수의 제2 분사홀(120a)이 형성된다.
중심 플레이트(110)와 각각의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 리드(400)의 하면에 결합된다. 리드(400)의 하면에는 샤워 헤드(100)와 결합하기 위한 다수의 결합 돌기(410)가 형성된다. 중심 플레이트(110) 및 각각의 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 다수의 결합 돌기(410) 중 서로 인접한 두 개의 결합 돌기 사이에 끼워져 리드(400)와 결합한다.
이에 따라, 중심 플레이트(110)의 버퍼 공간(BS)과 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)의 가스 유로(GP)는 샤워 헤드(100)와 리드(400)의 결합에 의해 밀폐된다.
샤워 헤드(100)는 공정 가스의 유실을 방지하기 위한 오링(130)을 더 포함할 수 있다. 오링(130)은 도 4 및 도 7에 도시된 것처럼 샤워 헤드(100)와 리드(400)가 결합되는 부분, 즉, 서로 인접한 중심 플레이트(110)와 결합 돌기(410) 사이 및 서로 인접한 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)와 결합 돌기(410) 사이에 각각 개재된다. 이에 따라, 샤워 헤드(100)는 버퍼 공간(BS) 및 가스 유로(GP)에 유입된 공정 가스가 중심 플레이트(110)와 결합 돌기(410) 사이 및 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)와 결합 돌기(410) 사이를 통해 유실되는 것을 방지한다.
한편, 중심 플레이트(110)는 수직 이동이 가능하고, 이에 따라, 다수의 제1 분사홀(111)이 형성된 분사면(112)의 수직 위치를 조절할 수 있다. 다수의 링 플레이트(120)는 각각 수직 이동이 가능하고, 이에 따라, 다수의 제2 분사홀(120a)이 형성된 각 분사면(121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치를 조절할 수 있다.
이렇게, 샤워 헤드(100)는 중심 플레이트(110)와 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125) 별로 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치가 조절되므로, 샤워 헤드(100)와 기판(10) 간의 거리를 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 별로 조절할 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 중심 플레이트와 각각의 링 플레이트의 수직 위치를 조절하는 일례를 나타낸 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 중심 플레이트(110)와 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 개별적으로 수직 이동이 가능하기 때문에, 분사면들(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치가 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 별로 다양하게 조절된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 중심 플레이트(110)의 분사면(112)의 수직 위치가 다수의 링 플레이트(120)의 분사면들(121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 보다 높게 배치될 수 있고, 다수의 링 플레이트(120)의 분사면들(121a, 122a, 123a, 124a, 125a)은 중심 플레이트(110)로부터 멀어질 수록 그 수직 위치가 점차 낮아지는 계단 형태으로 배치될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 중심 플레이트(110)의 분사면(112)과 중심 플레이트(110)와 인접한 첫번째 및 두번째 링 플레이트(121, 122)의 분사면들(121a, 122a)의 수직 위치를 동일하게 배치하고, 세번째 링 플레이트(123)에서 다섯번째 링 플레이트(125)로 갈 수록 분사면들(123a, 124a, 125a)의 수직 위치가 점차 낮아지는 계단 형태로 배치될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 다섯번째 링 플레이트(125)의 분사면(125a)의 수직 위치를 제일 낮게 배치하고, 중심 플레이트(110)의 분사면(112)과 첫번째 링 플레이트(121)의 분사면(121a)의 수직 위치를 제일 높게 배치하며, 세번째 링 플레이트(123)와 네번째 링 플레이트(124)의 분사면들(123a, 124a)의 수직 위치를 두 번째로 높게 배치하고, 두번째 링 플레이트(122)의 분사면(122a)의 수직 위치를 세번째로 높게 배치할 수 있다.
이렇게 샤워 헤드(100)는 중심 플레이트(110)와 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)를 각각 수직 이동시켜 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치를 다양하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 기판 처리 장치(800)는 샤워 헤드(100)와 기판(10) 간의 거리를 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 별로 조절하여 기판(10)과 샤워 헤드(100) 사이에 형성되는 플라즈마의 분포를 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)에 대응하는 영역별로 조절할 수 있다. 그 결과, 기판 처리 장치(800)는 공정 조건에 따라 플라즈마의 분포를 조절하고, 플라즈마가 기판(10)의 특정 영역의 상부로 집중되는 것을 방지하며, 식각 공정 시 식각 균일도를 향상시킬 수 있다.
한편, 다수의 링 플레이트(120)는 도 8에 도시된 것처럼 가스 유로(GP)의 깊이(PD1, PD2, PD3, PD4, PD5)가 서로 다르게 형성될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)의 가스 유로(GP)는 첫번째 링 플레이트(121)로부터 다섯번째 링 플레이트(125)로 갈수록 그 깊이(PD1, PD2, PD3, PD4, PD5)가 증가한다.
또한, 중심 플레이트(110)에 형성된 버퍼 공간(BS)의 깊이(BD) 또한 가스 유로(GP)의 깊이(PD1, PD2, PD3, PD4, PD5)와 다르게 형성될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 버퍼 공간(BS)의 깊이(BD)는 링 플레이트들(120)의 가스 유로들의 깊이(PD1, PD2, PD3, PD4, PD5) 보다 낮게 형성된다.
도 6을 참조하면, 배기 라인(600)은 챔버(200)와 연결되고, 기판(10) 처리 후 공정 공간(PS)에 잔존하는 가스와 부산물은 배기 라인(600)을 통해 외부로 배출된다.
한편, 본 발명의 기판 처리 장치(800)는 샤워 헤드(100)에 결합되어 중심 플레이트(110) 및 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)를 각각 수직 이동시키는 승강 부재를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치(800)는 공정 조건에 따라 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치를 자동으로 다양하게 조절할 수 있다.
도 10은 도 6에 도시된 샤워 헤드에서 공정 가스가 분사되는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 샤워 헤드(100)의 중심 플레이트(110)와 각 링 플레이트(121, 122, 123, 124, 125)는 각각 수직 이동되어 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)의 수직 위치가 조절된다. 이에 따라, 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 별로 기판(10)과의 거리가 조절되며, 그 결과, 기판 처리 장치(800)는 기판(10)의 상부에 형성되는 플라즈마의 분포를 공정 조건에 맞도록 형성할 수 있다.
다수의 가스 공급관(500)으로부터 제공되는 공정 가스는, 먼저 샤워 헤드(100)의 버퍼 공간(BS)과 각 가스 유로(GP)로 유입된다. 버퍼 공간(BS)과 각 가스 유로(GP)로 유입된 공정 가스는 버퍼 공간(BS)과 각 가스 유로(GP) 내에서 확산된 후 다수의 분사홀(111, 120a)을 통해 기판(10)에 분사된다. 도 10에서 참조부호 GF는 공정 가스의 흐름을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(800)는 반도체 공정 시 샤워 헤드(100)와 기판(10) 간의 거리를 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a) 별로 조절하여 플라즈마의 분포를 각 분사면(112, 121a, 122a, 123a, 124a, 125a)에 대응하는 영역별로 조절한다. 그 결과, 기판 처리 장치(800)는 공정 조건에 따라 플라즈마 분포를 조절하고, 플라즈마가 기판(10)의 특정 영역의 상부로 집중되는 것을 방지하며, 식각 공정 시 균일한 식각 균일도를 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 샤워 헤드 110 : 중심 플레이트
121, 122, 123, 124, 125 : 링 플레이트
130 : 오링 200 : 챔버
300 : 기판 지지부재 400 : 리드
500 : 가스 공급관 600 : 배기 라인
700 : 승강 부재 800 : 기판 처리 장치
121, 122, 123, 124, 125 : 링 플레이트
130 : 오링 200 : 챔버
300 : 기판 지지부재 400 : 리드
500 : 가스 공급관 600 : 배기 라인
700 : 승강 부재 800 : 기판 처리 장치
Claims (12)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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- 반도체 공정이 이루어지는 공정 공간이 내부에 형성되고, 상부가 개방된 챔버;
상기 챔버의 내부에 설치되고, 기판이 안착되는 기판 지지부재;
상기 챔버의 개방된 상부에 배치되고, 상기 챔버와 결합하여 상기 공정 공간을 밀폐시키는 리드;
상기 기판 지지부재와 상기 리드 사이에 배치되고, 상기 기판을 처리하기 위한 공정 가스를 분사하는 다수의 분사홀이 상기 기판과 마주하는 분사면에 형성되며, 상기 분사면이 다수의 영역으로 분리 결합되고, 상기 분사면의 수직 위치가 각 영역별로 조절되도록 상기 각 영역별로 수직 이동이 가능한 샤워 헤드; 및
상기 리드와 연결되고, 상기 리드와 상기 샤워 헤드 사이의 공간으로 상기 공정 가스를 공급하는 가스 공급관을 포함하고,
상기 다수의 분사홀은 다수의 제1 분사홀과 다수의 제2 분사홀을 포함하고,
상기 샤워 헤드는,
상기 다수의 제1 분사홀이 형성되고, 상기 다수의 제1 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 수직 이동이 가능한 중심 플레이트; 및
상기 다수의 제2 분사홀이 형성되고, 링 형상으로 형성되어 각각 상기 중심 플레이트를 둘러싸며, 상기 다수의 제2 분사홀이 형성된 분사면의 수직 위치가 조절되도록 각각 수직 이동이 가능한 다수의 링 플레이트를 포함하고,
상기 중심 플레이트 및 각각의 링 플레이트는 상기 리드의 하면에 결합되고,
상기 리드는 하면에 상기 샤워 헤드와 결합하기 위한 다수의 결합 돌기를 구비하며,
상기 중심 플레이트 및 상기 각각의 링 플레이트는 상기 다수의 결합 돌기 중 서로 인접한 두 개의 결합 돌기 사이에 각각 끼워지고,
상기 중심 플레이트는,
상기 다수의 제1 분사홀과 연통되며 상기 공정 가스가 상기 가스 공급관으로부터 유입되어 확산되는 버퍼 공간이 형성되고,
상기 중심 플레이트는 상기 리드와의 결합에 의해 상기 버퍼 공간이 밀폐되고,
상기 각각의 링 플레이트는,
상기 다수의 제2 분사홀과 연통되며 상기 공정 가스가 유입되어 흐르는 가스 유로가 형성되고,
상기 각각의 링 플레이트는 상기 리드와의 결합에 의해 상기 가스 유로가 밀폐된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 샤워 헤드는,
서로 인접한 상기 중심 플레이트와 결합 돌기 사이, 및 서로 인접한 상기 링 플레이트와 결합 돌기 사이에 각각 개재되고, 상기 버퍼 공간 및 상기 가스 유로에 유입된 공정 가스가 상기 샤워 헤드와 상기 다수의 결합 돌기 사이를 통해 유실되는 것을 방지하는 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. - 제6항에 있어서,
상기 샤워 헤드에 결합되어 상기 중심 플레이트 및 다수의 링 플레이트를 각각 수직 이동시키는 승강 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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