KR101830322B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR101830322B1
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Abstract

본 발명은 플라즈마를 분사하는 공간과 소스 가스를 분사하는 공간을 분리하여 박막 물질의 균일도를 증가시키고 박막 물질의 막질 제어를 용이하게 할 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 회전 가능하게 설치되어 복수의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 일정한 간격으로 설치된 복수의 전극 모듈을 이용해 상기 각 기판 상에 소스 가스(Source Gas)와 반응 가스가 서로 분리되도록 분사하여 상기 복수의 기판 상에 박막 물질을 증착하는 전극부를 포함하여 구성되고, 상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 기판 상에 반응 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간, 및 상기 반응 가스 분사 공간과 공간적으로 분리되어 상기 기판 상에 소스 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간을 포함하여 구성하여 구성될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 플라즈마를 분사하는 공간과 소스 가스를 분사하는 공간을 분리하여 박막 물질의 균일도를 증가시키고 박막 물질의 막질 제어를 용이하게 할 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각장치 등이 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치는 챔버(10), 플라즈마 전극(20), 서셉터(30), 및 가스 분사 수단(40)을 구비한다.
챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.
플라즈마 전극(20)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(10)의 상부에 설치된다.
플라즈마 전극(20)의 일측은 정합 부재(22)를 통해 RF(Radio Frequency) 전원(24)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(24)은 RF 전력을 생성하여 플라즈마 전극(20)에 공급한다.
또한, 플라즈마 전극(20)의 중앙 부분은 기판 처리 공정을 위한 소스 가스를 공급하는 가스 공급관(26)에 연통된다.
정합 부재(22)는 플라즈마 전극(20)과 RF 전원(24) 간에 접속되어 RF 전원(24)으로부터 플라즈마 전극(20)에 공급되는 RF 전력의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
서셉터(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(W)을 지지한다. 이러한 서셉터(30)는 플라즈마 전극(20)에 대향되는 대향 전극으로써, 서셉터(30)를 승강시키는 승강축(32)을 통해 전기적으로 접지된다.
승강축(32)은 승강 장치(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강된다. 이때, 승강축(32)은 승강축(32)과 챔버(10)의 바닥면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 의해 감싸여진다.
가스 분사 수단(40)은 서셉터(30)에 대향되도록 플라즈마 전극(20)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사 수단(40)과 플라즈마 전극(20) 사이에는 플라즈마 전극(20)을 관통하는 가스 공급관(26)으로부터 공급되는 소스 가스가 확산되는 가스 확산 공간(42)이 형성된다. 이러한, 가스 분사 수단(40)은 가스 확산 공간(42)에 연통된 복수의 가스 분사홀(44)을 통해 소스 가스를 반응 공간의 전 부분에 균일하게 분사한다.
이와 같은, 일반적인 기판 처리 장치는 기판(W)을 서셉터(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 소스 가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(20)에 RF 전력을 공급해 반응 공간에 전자기장을 형성함으로써 상기 전자기장에 의해 기판(W) 상에 형성되는 플라즈마를 이용해 기판(W) 상의 소정의 박막을 형성하게 된다.
그러나, 일반적인 기판 처리 장치는 소스 가스가 분사 공간과 플라즈마 공간이 동일하기 때문에 반응 공간에 형성되는 플라즈마 밀도의 균일도에 따라 기판(W)에 증착되는 박막 물질의 균일도가 결정되고, 이로 인해 박막 물질의 막질 제어에 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마를 분사하는 공간과 소스 가스를 분사하는 공간을 분리하여 박막 물질의 균일도를 증가시키고, 박막 물질의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 챔버 내 증착되는 누적 두께를 최소화하여 파티클을 개선할 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 회전 가능하게 설치되어 복수의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 일정한 간격으로 설치된 복수의 전극 모듈을 이용해 상기 각 기판 상에 소스 가스(Source Gas)와 반응 가스가 서로 분리되도록 분사하여 상기 복수의 기판 상에 박막 물질을 증착하는 전극부를 포함하여 구성되고, 상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 기판 상에 반응 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간, 및 상기 반응 가스 분사 공간과 공간적으로 분리되어 상기 기판 상에 소스 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기판 처리 장치는 상기 복수의 전극 모듈 각각의 반응 가스 분사 공간에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부; 상기 복수의 전극 모듈 각각의 반응 가스 분사 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 및 상기 복수의 전극 모듈 각각의 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 가지도록 형성되어 상기 챔버 리드의 전극 삽입부에 삽입 설치되고, 상기 반응 가스 분사 공간에 중첩되는 절연 부재 지지 홀을 포함하는 접지 프레임; 상기 접지 프레임의 내부에 수직하게 설치되어 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 공간적으로 분리하는 격벽 부재; 상기 절연 부재 지지 홀에 삽입된 절연 부재; 상기 절연 부재를 관통하여 상기 반응 가스 분사 공간에 배치됨과 아울러 상기 플라즈마 전원 공급부에 전기적으로 접속된 플라즈마 전극 부재; 상기 반응 가스 분사 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 부재; 및 상기 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기판 처리 장치는 상기 복수의 전극 모듈 각각의 반응 가스 분사 공간에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부; 상기 복수의 전극 모듈 각각의 반응 가스 분사 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 및 상기 복수의 전극 모듈 각각의 반응 가스 분사 공간에 퍼지 가스(Purge Gas)를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 및 상기 복수의 전극 모듈 각각의 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 가지도록 형성되어 상기 챔버 리드의 전극 삽입부에 삽입 설치되고, 상기 반응 가스 분사 공간에 중첩되는 절연 부재 지지 홀을 포함하는 접지 프레임; 상기 접지 프레임의 내부에 수직하게 설치되어 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 공간적으로 분리하는 격벽 부재; 상기 절연 부재 지지 홀에 삽입된 절연 부재; 상기 절연 부재를 관통하여 상기 반응 가스 분사 공간에 배치됨과 아울러 상기 플라즈마 전원 공급부에 전기적으로 접속된 플라즈마 전극 부재; 상기 반응 가스 분사 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 부재; 상기 반응 가스 분사 공간에 퍼지 가스(Purge Gas)를 공급하는 퍼지 가스 공급 부재; 및 상기 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 가지도록 형성되어 상기 챔버 리드의 전극 삽입부에 삽입 설치되고, 상기 반응 가스 분사 공간에 중첩되는 제 1 절연 부재 지지 홀 및 상기 소스 가스 분사 공간에 중첩되는 제 2 절연 부재 지지 홀을 포함하는 접지 프레임; 상기 접지 프레임의 내부에 수직하게 설치되어 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 공간적으로 분리하는 격벽 부재; 상기 제 1 및 제 2 절연 부재 지지 홀 각각에 삽입된 제 1 및 제 2 절연 부재; 상기 제 1 절연 부재를 관통하여 상기 반응 가스 분사 공간에 배치됨과 아울러 상기 플라즈마 전원 공급부에 전기적으로 접속된 제 1 플라즈마 전극 부재; 상기 제 2 절연 부재를 관통하여 상기 소스 가스 분사 공간에 배치됨과 아울러 상기 플라즈마 전원 공급부에 전기적으로 접속된 제 2 플라즈마 전극 부재; 상기 반응 가스 분사 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 부재; 및 상기 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 기판 지지부의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 대칭되도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하거나 상기 기판의 각기 다른 영역에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하고, 상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 일부 영역에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 소스 가스 분사 공간에만 공급되는 상기 소스 가스를 상기 기판 상에 분사하거나, 상기 반응 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스와 상기 소스 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스를 상기 기판 상에 함께 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 제 1 플라즈마 전극 부재에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 제 2 플라즈마 전극 부재에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 소스 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 소스 가스만을 상기 기판 상에 분사할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 회전 가능하게 설치된 기판 지지부에 복수의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 복수의 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 상기 기판 지지부 상부에 일정한 간격으로 배치된 복수의 전극 모듈을 이용해 소스 가스(Source Gas)와 반응 가스를 서로 공간적으로 분리하여 상기 기판 상에 분사하는 단계(C)를 포함하여 이루어지고, 상기 기판 상에는 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 반응에 의해 박막 물질이 증착된다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 공간적으로 분리된 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간과 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간을 포함하여 구성되고, 상기 단계(C)는 상기 복수의 전극 모듈 각각의 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하여 상기 기판 상에 소스 가스를 분사하고, 상기 복수의 전극 모듈 각각의 상기 반응 가스 분사 공간에 반응 가스와 플라즈마 전원을 공급해 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스를 상기 기판 상에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 공간적으로 분리된 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간과 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간을 포함하여 구성되고, 상기 단계(C)는 상기 복수의 전극 모듈 중 적어도 하나의 전극 모듈의 소스 가스 분사 공간에 소스 가스와 플라즈마 전원을 공급해 상기 소스 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 소스 가스를 상기 기판 상에 분사하고, 상기 복수의 전극 모듈 중 적어도 하나의 전극 모듈의 상기 반응 가스 분사 공간에 반응 가스와 플라즈마 전원을 공급해 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스를 상기 기판 상에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 공간적으로 분리된 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간과 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간을 포함하여 구성되고, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사하고, 상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 상기 소스 가스 분사 공간에만 공급되는 상기 소스 가스를 상기 기판 상에 분사하거나, 상기 반응 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스와 상기 소스 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스를 상기 기판 상에 함께 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 공간적으로 분리되고 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간과 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간을 포함하여 구성되고, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사하고, 상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 소스 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 소스 가스만을 상기 기판 상에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하거나 상기 기판의 각기 다른 영역에 분사할 수 있다.
상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하고, 상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 일부 영역에 분사할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 복수의 기판을 회전시키는 기판 지지부 상에 소정의 형태로 배치된 복수의 전극 모듈에 마련된 반응 가스 분사 공간과 소스 가스 분사 공간을 공간적으로 분리함으로써 박막 물질의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 박막 물질이 반응 가스 분사 공간의 주변 및/또는 플라즈마 전극 부재에 증착되지 것을 방지 내지 최소화하여 소스 가스의 사용 효율 및 박막 물질의 균일도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치와 이를 이용한 기판 처리 방법은 퍼지 가스를 이용한 기판에 증착되지 않은 소스 가스 및/또는 소스 가스와 반응하지 않고 잔존하는 반응 가스를 퍼지시킴으로써 박막 물질의 균일도 및 박막 물질의 막질 제어를 더욱 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 챔버 리드와 전극부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 후면 및 평면 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 I-I' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 각 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 각 전극 모듈의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 전술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 각 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 각 전극 모듈의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예들에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 각 전극 모듈의 변형 실시 예를 개략적으로 나타내는 배면 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 각 전극 모듈의 다른 변형 실시 예를 개략적으로 나타내는 후면 및 평면 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 18에 도시된 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 21은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예들에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 전극부의 변형 실시 예들을 설명하기 위한 평면도이다.
도 22a 및 도 22b는 도 21에 도시된 제 3 및 제 4 전극 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 도 21에 도시된 제 1 내지 제 4 전극 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예 중 어느 한 실시 예의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법의 제 1 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예 중 어느 한 실시 예의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법의 제 2 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예 중 어느 한 실시 예의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법의 제 3 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예 중 어느 한 실시 예의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법의 제 4 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 챔버 리드와 전극부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(600)는 공정 챔버(610), 챔버 리드(615), 기판 지지부(620), 전극부(630), 플라즈마 전원 공급부(650), 반응 가스 공급부(660), 및 소스 가스 공급부(670)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(610)는 기판 처리 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 상기의 공정 챔버(610)의 바닥면은 반응 공간의 가스 등을 배기시키기 위한 배기관(612)에 연통된다.
챔버 리드(615)는 공정 챔버(610)의 상부를 덮도록 공정 챔버(610)의 상부에 설치되어 전기적으로 접지된다. 이러한 챔버 리드(615)는 전극부(630)를 지지하는 것으로, 전극부(630)가 삽입 설치되는 복수의 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d)를 포함하여 이루어진다.
도 3에서 챔버 리드(615)는 4개의 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d)를 구비하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 챔버 리드(615)는 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 2N(단, N은 자연수)개의 전극 모듈 삽입부를 구비할 수 있다. 이때, 복수의 전극 모듈 삽입부 각각은 챔버 리드(615)의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 상호 대칭되도록 구비된다. 이하, 챔버 리드(615)는 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d)를 구비하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
기판 지지부(620)는 공정 챔버(610) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 이러한 기판 지지부(620)는 공정 챔버(610)의 중앙 바닥면을 관통하는 회전축(622)에 의해 지지된다. 상기 회전축(622)은 축 구동 부재(624)의 구동에 따라 회전됨으로써 기판 지지부(620)를 소정 방향으로 회전시킨다. 그리고, 공정 챔버(610)의 하면 외부로 노출되는 상기의 회전축(622)은 공정 챔버(610)의 하면에 설치되는 벨로우즈(626)에 감싸여진다.
상기 기판 지지부(620)는 외부의 기판 로딩 장치(미도시)로부터 로딩되는 복수의 기판(W)을 지지한다. 이때, 기판 지지부(620)은 원판 형태를 가지는 것으로, 복수의 기판(W), 예를 들어 반도체 기판 또는 웨이퍼가 일정한 간격을 가지도록 원 형태로 배치된다.
전극부(630)는 챔버 리드(615)에 형성된 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 전극부(630)는 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 상에 플라즈마화된 반응 가스 및 소스 가스를 분사한다. 이를 위해, 전극부(630)는 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d) 각각에 삽입 설치된 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)을 포함하여 구성된다.
제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 챔버 리드(615)의 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d) 각각에 삽입 설치되어 기판 지지부(620)의 중심점을 기준으로 X축 및 Y축 방향으로 서로 대칭되도록 배치된다. 이러한 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 반응 가스 분사 공간과 소스 가스 분사 공간을 포함하도록 형성되어 반응 가스 분사 공간 및 소스 가스 분사 공간 각각을 통해 플라즈마화된 반응 가스 및 소스 가스 중 적어도 하나의 가스를 복수의 기판(W) 상에 직접적으로 분사한다. 이를 위해, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 접지 프레임(710), 격벽 부재(720), 절연 부재(730), 플라즈마 전극 부재(740), 반응 가스 공급 부재(760), 및 소스 가스 공급 부재(770)를 포함하여 구성된다.
접지 프레임(710)은 격벽 부재(720)에 의해 분리된 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S2)을 가지도록 하면이 개구된 직사각 형태의 단면을 가지도록 형성된다. 이러한 접지 프레임(710)은 챔버 리드(615)의 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d) 각각에 삽입 설치되어 챔버 리드(615)를 통해 전기적으로 접지된다. 이를 위해, 접지 프레임(710)은 상면 플레이트(710a) 및 측벽들(710b)로 이루어진다.
상면 플레이트(710a)는 절연 부재 지지 홀(711), 및 복수의 제 1 내지 제 3 가스 공급 홀(713, 715, 717)을 포함하여 이루어진다.
절연 부재 지지 홀(711)은 반응 가스 분사 공간(S1)에 연통되도록 상면 플레이트(710a)를 관통하여 형성된다.
복수의 제 1 가스 공급 홀(713) 각각은 반응 가스 분사 공간(S1)의 일측에 연통되도록 절연 부재 지지 홀(711)의 일측에 인접한 상면 플레이트(710a)의 일측 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다. 복수의 제 2 가스 공급 홀(715) 각각은 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측에 연통되도록 절연 부재 지지 홀(711)의 타측에 인접한 상면 플레이트(710a)의 타측 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다. 상기 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각은 절연 부재 지지 홀(711)을 사이에 두고 서로 나란하게 형성된다.
복수의 제 3 가스 공급 홀(717) 각각은 소스 가스 분사 공간(S2)에 연통되도록 복수의 제 1 가스 공급 홀(713) 각각에 인접한 상면 플레이트(710a)의 일측 가장자리 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다.
격벽 부재(720)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S2) 사이, 즉 제 1 가스 공급 홀(713)과 제 3 가스 공급 홀(717) 사이에 중첩되는 상면 플레이트(710a)의 하면으로부터 수직하게 돌출되어 형성된다. 이러한 격벽 부재(720)는 접지 프레임(710)의 내부에 형성됨으로써 접지 프레임(710)의 내부를 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S2)으로 분리한다. 상기 격벽 부재(720)는 접지 프레임(710)에 일체화되거나 전기적으로 결합됨으로써 접지 프레임(710)을 통해 전기적으로 접지된다.
반응 가스 분사 공간(S1)은 절연 부재 지지 홀(711)과 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715)에 중첩되도록 접지 프레임(710)의 장변 측벽의 길이 방향을 따라 길게 형성된다.
소스 가스 분사 공간(S2)은 복수의 제 3 가스 공급 홀(717)을 중첩되도록 격벽 부재(720)를 사이에 두고 반응 가스 분사 공간(S1)과 나란하도록 형성된다.
절연 부재(730)는 절연 물질로 이루어져 접지 프레임(710)에 형성된 절연 부재 지지 홀(711)에 삽입되어 접지 프레임(710)에 지지된다. 이를 위해, 절연 부재(730)는 "T"자 형태의 단면을 가지는 것으로, 접지 프레임(710)의 절연 부재 지지 홀(711)에 삽입되는 몸체(732), 몸체(732)의 상면에 형성되어 접지 프레임(710)의 상면에 지지되는 헤드부(734), 및 헤드부(734)와 몸체(732)를 관통하는 전극 삽입부(736)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 절연 부재(730)는 접지 프레임(710)과 플라즈마 전극 부재(740) 사이를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.
플라즈마 전극 부재(740)는 도전성 물질로 이루어져 절연 부재(730)에 형성된 전극 삽입부(736)에 삽입되어 접지 프레임(710)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출됨으로써 반응 가스 분사 공간(S1)에 배치된다. 이때, 플라즈마 전극 부재(740)는 격벽 부재(720) 및 접지 프레임(710)의 측벽들(710b) 각각과 동일한 높이로 돌출되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 플라즈마 전극 부재(740)는 "T"자 형태의 단면을 가지도록 형성된다. 이러한 플라즈마 전극 부재(740)는 급전 케이블(750)을 통해 플라즈마 전원 공급부(650)에 전기적으로 접속된다.
반응 가스 공급 부재(760)는 반응 가스 공급부(660)로부터 공급되는 반응 가스를 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각에 공급함으로써 반응 가스가 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)에 분사되도록 한다. 이를 위해, 반응 가스 공급 부재(760)는 반응 가스 공급 관(762), 복수의 제 1 가스 분기 관(764), 및 복수의 제 1 가스 연결 관(766)을 포함하여 구성된다.
반응 가스 공급 관(762)은 반응 가스 공급부(660)에 연통되어 반응 가스 공급부(660)로부터 공급되는 반응 가스를 복수의 제 1 가스 분기 관(764) 각각에 공급한다.
복수의 제 1 가스 분기 관(764) 각각은 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각에 대응되도록 반응 가스 공급 관(762)으로부터 분기됨과 아울러 챔버 리드(615)를 덮는 리드 커버(617)를 관통하여 복수의 제 1 가스 연결 관(766) 각각에 연통된다.
복수의 제 1 가스 연결 관(766) 각각은 제 1 가스 분기 관(764)으로부터 분기되어 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각에 연통되도록 접지 프레임(710)에 결합된다. 이에 따라, 복수의 제 1 가스 연결 관(766) 각각은 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)에 연통됨으로써 제 1 가스 분기 관(764)으로부터 공급되는 반응 가스를 반응 가스 분사 공간(S1)에 분사한다.
소스 가스 공급 부재(770)는 소스 가스 공급부(670)로부터 공급되는 소스 가스를 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 3 가스 공급 홀(717) 각각에 공급함으로써 소스 가스가 복수의 제 3 가스 공급 홀(717) 각각을 통해 소스 가스 분사 공간(S2)에 분사되도록 한다. 이를 위해, 소스 가스 공급 부재(770)는 소스 가스 공급 관(772), 복수의 제 2 가스 분기 관(774), 및 복수의 제 2 가스 연결 관(776)을 포함하여 구성된다.
소스 가스 공급 관(772)은 소스 가스 공급부(670)에 연통되어 소스 가스 공급부(670)로부터 공급되는 소스 가스를 복수의 제 2 가스 분기 관(774) 각각에 공급한다.
복수의 제 2 가스 분기 관(774) 각각은 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각에 대응되도록 소스 가스 공급 관(772)으로부터 분기됨과 아울러 챔버 리드(615)를 덮는 리드 커버(617)를 관통하여 복수의 제 2 가스 연결 관(776) 각각에 연통된다.
복수의 제 2 가스 연결 관(776) 각각은 제 2 가스 분기 관(774)으로부터 분기되어 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 3 가스 공급 홀(717) 각각에 연통되도록 접지 프레임(710)에 결합된다. 이에 따라, 복수의 제 2 가스 연결 관(776) 각각은 제 3 가스 공급 홀(717) 각각을 통해 소스 가스 분사 공간(S2)에 연통됨으로써 제 2 가스 분기 관(774)으로부터 공급되는 소스 가스를 소스 가스 분사 공간(S2)에 분사한다.
다시 도 2 및 도 3에서, 플라즈마 전원 공급부(650)는 소정의 주파수를 가지는 플라즈마 전원을 발생하고, 급전 케이블(750)을 통해 플라즈마 전원을 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 플라즈마 전극 부재(740)에 공통적으로 공급하거나 개별적으로 공급한다. 이때, 플라즈마 전원은 고주파(예를 들어, HF(High Frequency) 전력 또는 VHF(Very High Frequency) 전력이 공급된다. 예를 들어, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가지며, VHF 전력은 30㎒ ~ 300㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.
상기 급전 케이블(750)에는 임피던스 매칭 회로(652)가 접속된다.
임피던스 매칭 회로(652)는 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 각 플라즈마 전극 부재(740)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다. 이러한 임피던스 매칭 회로(652)는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)로 이루어질 수 있다.
반응 가스 공급부(660)는 소정의 반응 가스를 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 반응 가스 분사 공간(S1)에 공급한다. 이를 위해, 반응 가스 공급부(660)는 챔버 리드(615)를 덮는 리드 커버(617)의 상면 또는 공정 챔버(610) 외부에 설치되어 전술한 반응 가스 공급 부재(760)를 통해 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 반응 가스 분사 공간(S1)에 반응 가스를 공급한다. 이때, 상기 반응 가스는 소스 가스와 반응하는 가스로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반응 가스는 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 및 오존(O3) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 반응 가스는 반응 가스 분사 공간(S1)에서 발생되는 플라즈마에 의해 플라즈마화 되어 기판(W) 상으로 분사됨으로써 소스 가스 분사 공간(S2)으로부터 기판(W) 상에 분사되는 소스 가스와 반응하여 원하는 박막 물질이 기판(W) 상에 증착되도록 한다.
소스 가스 공급부(670)는 소정의 소스 가스를 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2)에 공급한다. 이를 위해, 소스 가스 공급부(670)는 챔버 리드(615)를 덮는 리드 커버(617)의 상면 또는 공정 챔버(610) 외부에 설치되어 전술한 소스 가스 공급 부재(770)를 통해 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2)에 소스 가스를 공급한다. 이때, 상기 소스 가스는 기판(W) 상에 증착될 박막 물질을 포함하여 이루어지는 것으로, 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 알루미늄(Al) 등을 함유하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)을 함유하여 이루어진 소스 가스는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다. 이러한 소스 가스(SG)는 전술한 반응 가스와 반응하여 기판(W) 상에 증착됨으로써 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 형성한다.
도 7 및 도 8은 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면으로써, 이를 참조하여 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(620)에 일정한 간격으로 로딩시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 로딩된 기판 지지부(620)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2)에 소스 가스(SG)를 공급하여 각 소스 가스 분사 공간(S2)의 하부로 소스 가스(SG)를 분사함으로써 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 각각에 소스 가스(SG)를 분사한다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 플라즈마 전극 부재(740)에 플라즈마 전원을 공급함과 아울러 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 반응 가스(RG)를 공급하여 각 반응 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 형성되는 플라즈마에 의해 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판(W) 상으로 분사시킨다. 이때, 플라즈마화된 반응 가스(RG)는 반응 가스 분사 공간(S1)에 공급되는 반응 가스(RG)의 유속(또는 흐름)에 의해 반응 가스 분사 공간(S1)의 하부로 분사될 수 있다. 이에 따라, 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W)에서는 각 소스 가스 분사 공간(S2)으로부터 분사되는 소스 가스(SG)와 반응 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 플라즈마화된 반응 가스(RG)가 상호 반응하게 되고, 이로 인해 기판(W) 상에는 소정의 박막 물질이 증착되게 된다.
전술한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서, 소스 가스(SG)를 분사하는 단계와 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 분사시키는 단계는 동시에 수행되거나, 순차적으로 수행될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 복수의 기판(W)을 회전시키는 기판 지지부(620) 상에 소정의 형태로 배치된 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S1)을 공간적으로 분리, 즉 소스 가스와 플라즈마를 분리함으로써 박막 물질의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 박막 물질이 반응 가스 분사 공간(S1)의 주변 및/또는 플라즈마 전극 부재(740)에 증착되지 것을 방지 내지 최소화하여 소스 가스(SG)의 사용 효율 및 박막 물질의 균일도를 증가시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 각 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 11은 도 9에 도시된 각 전극 모듈의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(800)는 공정 챔버(610), 챔버 리드(615), 기판 지지부(620), 전극부(830), 플라즈마 전원 공급부(650), 반응 가스 공급부(660), 소스 가스 공급부(670), 및 퍼지(Purge) 가스 공급부(680)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(800)에서 전극부(830), 및 퍼지 가스 공급부(680)를 제외한 나머지 구성들은 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(600)와 동일하므로 동일한 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
전극부(830)는 기판 지지부(620) 상에 배치되어 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 상에 플라즈마화된 반응 가스와 소스 가스 및 퍼지 가스를 선택적으로 분사한다. 이를 위해, 전극부(830)는 챔버 리드(615)에 일정한 간격을 가지도록 소정 형태로 배치된 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)을 포함하여 구성된다.
제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 전술한 반응 가스 분사 공간(S1)과 복수의 소스 분사 공간(S2)을 가지도록 형성되는 것으로, 접지 프레임(710), 격벽 부재(720), 절연 부재(730), 플라즈마 전극 부재(740), 반응 가스 공급 부재(860), 소스 가스 공급 부재(770), 및 퍼지 가스 공급 부재(880)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각에서 반응 가스 공급 부재(860) 및 퍼지 가스 공급 부재(880)를 제외한 나머지 구성들은 도 2 내지 도 6에 도시된 전술한 기판 처리 장치(800)의 전극부(630)와 동일하므로 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
반응 가스 공급 부재(860)는 반응 가스 공급부(660)로부터 공급되는 반응 가스(RG)를 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 1 가스 공급 홀(713) 각각에 공급함으로써 반응 가스(RG)가 복수의 제 1 가스 공급 홀(713) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)의 일측 영역에 분사되도록 한다. 이를 위해, 반응 가스 공급 부재(860)는 반응 가스 공급 관(862), 제 1 가스 분기 관(864), 및 복수의 제 1 가스 연결 관(866)을 포함하여 구성된다.
반응 가스 공급 관(862)은 반응 가스 공급부(660)에 연통되어 반응 가스 공급부(660)로부터 공급되는 반응 가스를 복수의 제 1 가스 분기 관(864) 각각에 공급한다.
제 1 가스 분기 관(864) 각각은 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각에 대응되도록 반응 가스 공급 관(862)으로부터 분기됨과 아울러 챔버 리드(615)를 관통하여 복수의 제 1 가스 연결 관(866) 각각에 연통된다.
복수의 제 1 가스 연결 관(866) 각각은 제 1 가스 분기 관(864)으로부터 분기되어 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 1 가스 공급 홀(713) 각각에 연통되도록 접지 프레임(710)에 결합된다. 이에 따라, 복수의 제 1 가스 연결 관(866) 각각은 제 1 가스 공급 홀(713) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)의 일측 영역에 연통됨으로써 제 1 가스 분기 관(864)으로부터 공급되는 반응 가스(RG)를 반응 가스 분사 공간(S1)의 일측 영역에 분사한다.
퍼지 가스 공급 부재(880)는 퍼지 가스 공급부(680)로부터 공급되는 퍼지 가스(PG)를 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 2 가스 공급 홀(715) 각각에 공급함으로써 퍼지 가스(PG)가 복수의 제 2 가스 공급 홀(715) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측 영역에 분사되도록 한다. 이를 위해, 퍼지 가스 공급 부재(880)는 퍼지 가스 공급 관(882), 제 3 가스 분기 관(884), 및 복수의 제 3 가스 연결 관(886)을 포함하여 구성된다.
퍼지 가스 공급 관(882)은 퍼지 가스 공급부(680)에 연통되어 퍼지 가스 공급부(680)로부터 공급되는 퍼지 가스(PG)를 복수의 제 3 가스 분기 관(884) 각각에 공급한다.
제 3 가스 분기 관(884) 각각은 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각에 대응되도록 퍼지 가스 공급 관(882)으로부터 분기됨과 아울러 챔버 리드(615)를 관통하여 복수의 제 3 가스 연결 관(886) 각각에 연통된다.
복수의 제 3 가스 연결 관(886) 각각은 제 3 가스 분기 관(884)으로부터 분기되어 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 2 가스 공급 홀(715) 각각에 연통되도록 접지 프레임(710)에 결합된다. 이에 따라, 복수의 제 3 가스 연결 관(886) 각각은 제 2 가스 공급 홀(715) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측 영역에 연통됨으로써 제 3 가스 분기 관(884)으로부터 공급되는 퍼지 가스(PG)를 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측 영역에 분사한다.
퍼지 가스 공급부(680)는 소정의 퍼지 가스(PG)를 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측 영역에 공급한다. 이를 위해, 퍼지 가스 공급부(680)는 챔버 리드(615)를 덮는 리드 커버(617)의 상면 또는 공정 챔버(610) 외부에 설치되어 전술한 퍼지 가스 공급 부재(880)를 통해 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측 영역에 퍼지 가스(PG)를 공급한다. 이때, 퍼지 가스(PG)는 기판(W)에 증착되지 않은 소스 가스(SG) 및/또는 소스 가스(SG)와 반응하지 않고 잔존하는 반응 가스(RG)를 퍼지(Purge)하기 위한 것으로, 질소(N2), 아르곤(Ar), 제논(Ze), 및 헬륨(He) 중 적어도 하나의 가스로 이루어질 수 있다.
도 12는 전술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면으로써, 도 7과 도 12를 결부하여 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(620)에 일정한 간격으로 로딩한다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 안착된 기판 지지부(620)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2) 각각에 소스 가스(SG)를 공급하여 각 소스 가스 분사 공간(S2)의 하부로 소스 가스(SG)를 분사함으로써 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 각각에 소스 가스(SG)를 분사한다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 플라즈마 전극 부재(740)에 플라즈마 전원을 공급함과 아울러 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 반응 가스(RG)를 공급하여 각 반응 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 써 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 형성되는 플라즈마에 의해 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판(W) 상으로 분사시킨다. 이에 따라, 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W)에서는 각 소스 가스 분사 공간(S2)으로부터 분사되는 소스 가스(SG)와 반응 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 플라즈마화된 반응 가스(RG)가 상호 반응하게 되고, 이로 인해 기판(W) 상에는 소정의 박막 물질이 증착되게 된다.
그런 다음, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 플라즈마 전극 부재(740) 각각에 공급되는 플라즈마 전원을 중단하고, 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 퍼지 가스(PG)를 공급하여 각 반응 가스 분사 공간(S1)의 하부로 퍼지 가스(PG)를 분사함으로써 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 각각에 퍼지 가스(PG)를 분사한다. 이에 따라, 복수의 기판(W)에 분사되는 퍼지 가스(PG)는 기판(W)에 증착되지 않은 소스 가스(SG) 및/또는 소스 가스(SG)와 반응하지 않고 잔존하는 반응 가스(RG)를 퍼지한다.
전술한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서, 소스 가스(SG)를 분사하는 단계, 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 분사시키는 단계, 및 퍼지 가스(PG)를 분사하는 단계는 동시에 수행되거나, 순차적으로 수행될 수 있다. 그리고, 퍼지 가스(P)를 분사하는 단계에서 퍼지 가스(PG)와 함께 각 플라즈마 전극 부재(740)에 플라즈마 전원을 공급하여 각 반응 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 플라즈마화된 퍼지 가스를 기판(W) 상으로 분사시킬 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법과 동일한 효과를 제공할 뿐만 아니라, 퍼지 가스(PG)를 이용하여 기판(W)에 증착되지 않은 소스 가스(SG) 및/또는 소스 가스(SG)와 반응하지 않고 잔존하는 반응 가스(RG)를 퍼지시킴으로써 박막 물질의 균일도 및 박막 물질의 막질 제어를 더욱 용이하게 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14는 도 13에 도시된 각 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 15는 도 13에 도시된 각 전극 모듈의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치(900)는 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 반응 가스 공급 부재(860)와 퍼지 가스 공급 부재(880)가 서로 연통되도록 구성되는 것을 제외하고, 전술한 도 8 내지 도 10에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(800)와 동일한다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 13 및 도 14에서 알 수 있듯이, 반응 가스 공급 부재(860)와 퍼지 가스 공급 부재(880)는 반응/퍼지 가스 연결관(890)을 통해 상호 연통된다.
반응/퍼지 가스 연결관(890)은 반응 가스 공급 부재(860)의 제 1 가스 연결 관(866)과 퍼지 가스 공급 부재(880)의 제 3 가스 연결관(886)에 연통됨으로써 반응 가스 공급부(660)로부터 제 1 가스 연결 관(866)에 공급되는 반응 가스(RG)와 퍼지 가스 공급부(680)로부터 제 3 가스 연결 관(886)에 공급되는 퍼지 가스(PG)가 혼합되어 반응 가스 분사 공간(S1)에 공급되도록 한다.
본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치(900)는 반응 가스 공급부(660)와 퍼지 가스 공급부(680) 각각의 구동 상태 또는 박막 증착 공정에 따라 반응 가스(RG) 및 퍼지 가스(PG) 중 적어도 하나의 가스를 반응 가스 분사 공간(S1)에 선택적으로 공급할 수 있다.
도 6 및 도 12를 결부하여, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(620)에 일정한 간격으로 로딩한다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 안착된 기판 지지부(620)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2) 각각에 소스 가스(SG)를 공급하여 각 소스 가스 분사 공간(S2)의 하부로 소스 가스(SG)를 분사함으로써 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 각각에 소스 가스(SG)를 분사한다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 플라즈마 전극 부재(740)에 플라즈마 전원을 공급함과 아울러 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 반응 가스(RG) 및 퍼지 가스(PG)를 동시에 공급하여 각 반응 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 써 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 형성되는 플라즈마에 의해 플라즈마화된 반응 가스(RG) 및 퍼지 가스를 기판(W) 상으로 분사시킨다. 이에 따라, 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W)에서는 각 소스 가스 분사 공간(S2)으로부터 분사되는 소스 가스(SG)와 반응 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 플라즈마화된 반응 가스(RG)가 상호 반응하게 되고, 이로 인해 기판(W) 상에는 소정의 박막 물질이 증착되게 된다. 이와 함께, 반응 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 플라즈마화된 퍼지 가스는 기판(W)에 증착되지 않은 소스 가스(SG) 및/또는 소스 가스(SG)와 반응하지 않고 잔존하는 반응 가스(RG)를 퍼지한다.
전술한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서, 소스 가스(SG)를 분사하는 단계, 플라즈마화된 반응 가스(RG) 및 퍼지 가스(PG)를 분사시키는 단계는 동시에 수행되거나, 순차적으로 수행될 수 있다. 이때, 플라즈마화된 반응 가스 및 퍼지 가스를 분사시키는 단계는 동시에 수행되거나 순차적으로 수행될 수 있다. 그리고, 퍼지 가스(PG)는 플라즈마에 의해 플라즈마화되지 않은 상태로 분사될 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 전술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법과 동일한 효과를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서, 전극부(630, 830)의 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 하나의 반응 가스 분사 공간(S1) 및 하나의 소스 가스 분사 공간(S2)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 복수의 반응 가스 분사 공간(S1) 및 복수의 소스 가스 분사 공간(S2)을 구비하여 구성될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예들에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 각 전극 모듈의 변형 실시 예를 개략적으로 나타내는 배면 사시도이고, 도 17은 도 16에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16 및 도 17에서 알 수 있듯이, 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 복수의 반응 가스 분사 공간(S1)과 복수의 소스 가스 분사 공간(S2)을 포함하여 구성된다. 즉, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 연속적으로 구성된 복수의 모듈 세트(M1, M2)를 구비한다.
복수의 모듈 세트(M1, M2) 각각은 전술한 바와 같이 접지 프레임(710)의 측벽들과 격벽(720)에 의해 공간적으로 분리된 하나의 반응 가스 분사 공간(S1)과 하나의 소스 가스 분사 공간(S2)을 포함하도록 구성된다.
복수의 모듈 세트(M1, M2) 각각의 반응 가스 분사 공간(S1)에는 전술한 바와 같이 플라즈마 전극 부재(740)가 설치됨과 아울러 반응 가스(RG)가 공급되거나 반응 가스(RG)와 퍼지 가스(PG)의 혼합 가스(PG+RG)가 공급된다.
복수의 모듈 세트(M1, M2) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2)에는 한 종류의 소스 가스(SG) 또는 각기 다른 종류의 소스 가스가 공급될 수 있다. 상기 복수의 모듈 세트(M1, M2) 각각의 소스 가스 분사 공간(S2)에 각기 다른 종류의 소스 가스가 공급되는 경우, 기판(W) 상에 각기 다른 박막 물질로 이루어진 다층 박막을 형성할 수 있다.
한편, 도 16 및 도 17에는 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각이 2개의 모듈 세트(M1, M2)로 구성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 M(단, M은 2 이상의 자연수)개의 모듈 세트로 구성될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 각 전극 모듈의 다른 변형 실시 예를 개략적으로 나타내는 후면 및 평면 사시도이고, 도 19는 도 18에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 20은 도 18에 도시된 전극 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 18 내지 도 20에서 알 수 있듯이, 다른 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 도 3에 도시된 챔버 리드(615)의 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d) 각각에 삽입 설치되어 기판 지지부(620)의 중심점을 기준으로 X축 및 Y축 방향으로 서로 대칭되도록 배치된다. 이러한 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 반응 가스 분사 공간과 소스 가스 분사 공간을 포함하도록 형성되어 반응 가스 분사 공간 및 소스 가스 분사 공간 각각을 통해 플라즈마화된 반응 가스 및 플라즈마화된 소스 가스 중 적어도 하나의 가스를 복수의 기판(W) 상에 직접적으로 분사한다. 이를 위해, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 접지 프레임(710), 격벽 부재(720), 제 1 및 제 2 절연 부재(730a, 730b), 제 1 및 제 2 플라즈마 전극 부재(740a, 740b), 반응 가스 공급 부재(760), 및 소스 가스 공급 부재(770)를 포함하여 구성된다.
접지 프레임(710)은 격벽 부재(720)에 의해 분리된 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S2)을 가지도록 하면이 개구된 직사각 형태의 단면을 가지도록 형성된다. 이러한 접지 프레임(710)은 챔버 리드(615)의 제 1 내지 제 4 전극 모듈 삽입부(615a, 615b, 615c, 615d) 각각에 삽입 설치되어 챔버 리드(615)를 통해 전기적으로 접지된다. 이를 위해, 접지 프레임(710)은 상면 플레이트(710a) 및 측벽들(710b)로 이루어진다.
상면 플레이트(710a)는 제 1 및 제 2 절연 부재 지지 홀(711a, 711b), 및 복수의 제 1 내지 제 4 가스 공급 홀(713, 715, 717, 719)을 포함하여 이루어진다.
제 1 절연 부재 지지 홀(711a)은 반응 가스 분사 공간(S1)에 연통되도록 상면 플레이트(710a)를 관통하여 형성된다.
제 2 절연 부재 지지 홀(711b)은 소스 가스 분사 공간(S2)에 연통되도록 상면 플레이트(710a)를 관통하여 형성된다.
복수의 제 1 가스 공급 홀(713) 각각은 반응 가스 분사 공간(S1)의 일측에 연통되도록 제 1 절연 부재 지지 홀(711a)의 일측에 인접한 상면 플레이트(710a)의 일측 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다. 복수의 제 2 가스 공급 홀(715) 각각은 반응 가스 분사 공간(S1)의 타측에 연통되도록 제 1 절연 부재 지지 홀(711a)의 타측에 인접한 상면 플레이트(710a)의 타측 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다. 상기 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각은 제 1 절연 부재 지지 홀(711a)을 사이에 두고 서로 나란하게 형성된다.
복수의 제 3 가스 공급 홀(717) 각각은 소스 가스 분사 공간(S2)의 일측에 연통되도록 제 2 절연 부재 지지 홀(711b)의 일측에 인접한 상면 플레이트(710a)의 일측 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다. 복수의 제 4 가스 공급 홀(719) 각각은 소스 가스 분사 공간(S2)의 타측에 연통되도록 제 2 절연 부재 지지 홀(711b)의 타측에 인접한 상면 플레이트(710a)의 타측 영역을 일정한 간격으로 관통하여 형성된다. 상기 복수의 제 3 및 제 4 가스 공급 홀(717, 719) 각각은 제 2 절연 부재 지지 홀(711b)을 사이에 두고 서로 나란하게 형성된다.
격벽 부재(720)는 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S2) 사이, 즉 제 1 가스 공급 홀(713)과 제 3 가스 공급 홀(717) 사이에 중첩되는 상면 플레이트(710a)의 하면으로부터 수직하게 돌출되어 형성된다. 이러한 격벽 부재(720)는 접지 프레임(710)의 내부에 형성됨으로써 접지 프레임(710)의 내부를 반응 가스 분사 공간(S1)과 소스 가스 분사 공간(S2)으로 분리한다. 상기 격벽 부재(720)는 접지 프레임(710)에 일체화되거나 전기적으로 결합됨으로써 접지 프레임(710)을 통해 전기적으로 접지된다.
반응 가스 분사 공간(S1)은 제 1 절연 부재 지지 홀(711a)과 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715)에 중첩되도록 접지 프레임(710)의 장변 측벽의 길이 방향을 따라 길게 형성된다.
소스 가스 분사 공간(S2)은 제 2 절연 부재 지지 홀(711b)과 복수의 제 3 및 제 4 가스 공급 홀(717, 719)에 중첩되도록 격벽 부재(720)를 사이에 두고 반응 가스 분사 공간(S1)과 나란하도록 형성된다.
제 1 절연 부재(730a)는 절연 물질로 이루어져 접지 프레임(710)에 형성된 제 1 절연 부재 지지 홀(711a)에 삽입되어 접지 프레임(710)에 지지된다. 이를 위해, 제 1 절연 부재(730a)는 "T"자 형태의 단면을 가지는 것으로, 접지 프레임(710)의 제 1 절연 부재 지지 홀(711a)에 삽입되는 몸체(732a), 몸체(732a)의 상면에 형성되어 접지 프레임(710)의 상면에 지지되는 헤드부(734a), 및 헤드부(734a)와 몸체(732a)를 관통하는 전극 삽입부(736a)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 제 1 절연 부재(730a)는 접지 프레임(710)과 제 1 플라즈마 전극 부재(740a) 사이를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.
제 2 절연 부재(730b)는 절연 물질로 이루어져 접지 프레임(710)에 형성된 제 2 절연 부재 지지 홀(711b)에 삽입되어 접지 프레임(710)에 지지된다. 이를 위해, 제 2 절연 부재(730b)는 "T"자 형태의 단면을 가지는 것으로, 접지 프레임(710)의 제 2 절연 부재 지지 홀(711b)에 삽입되는 몸체(732b), 몸체(732b)의 상면에 형성되어 접지 프레임(710)의 상면에 지지되는 헤드부(734b), 및 헤드부(734b)와 몸체(732b)를 관통하는 전극 삽입부(736b)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 제 2 절연 부재(730b)는 접지 프레임(710)과 제 2 플라즈마 전극 부재(740b) 사이를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.
제 1 플라즈마 전극 부재(740a)는 도전성 물질로 이루어져 제 1 절연 부재(730a)에 형성된 전극 삽입부(736a)에 삽입되어 접지 프레임(710)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출됨으로써 반응 가스 분사 공간(S1)에 배치된다. 이때, 제 1 플라즈마 전극 부재(740a)는 격벽 부재(720) 및 접지 프레임(710)의 측벽들(710b) 각각과 동일한 높이로 돌출되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제 1 플라즈마 전극 부재(740a)는 "T"자 형태의 단면을 가지도록 형성된다. 이러한 제 1 플라즈마 전극 부재(740a)는 급전 케이블(750)을 통해 플라즈마 전원 공급부(650)에 전기적으로 접속됨으로써 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 플라즈마 전원이 공급될 수 있다.
제 2 플라즈마 전극 부재(740b)는 도전성 물질로 이루어져 제 2 절연 부재(730b)에 형성된 전극 삽입부(736b)에 삽입되어 접지 프레임(710)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출됨으로써 소스 가스 분사 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제 2 플라즈마 전극 부재(740b)는 격벽 부재(720) 및 접지 프레임(710)의 측벽들(710b) 각각과 동일한 높이로 돌출되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제 2 플라즈마 전극 부재(740b)는 "T"자 형태의 단면을 가지도록 형성된다. 이러한 제 2 플라즈마 전극 부재(740b)는 급전 케이블(750)을 통해 플라즈마 전원 공급부(650)에 전기적으로 접속됨으로써 소스 가스(SG)의 물질에 따라 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 플라즈마 전원이 선택적으로 공급될 수 있다.
반응 가스 공급 부재(760)는 반응 가스 공급부(660)로부터 공급되는 반응 가스를 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각에 공급함으로써 반응 가스(RG)가 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀(713, 715) 각각을 통해 반응 가스 분사 공간(S1)에 분사되도록 한다. 이를 위해, 반응 가스 공급 부재(760)는 반응 가스 공급 관(762), 복수의 제 1 가스 분기 관(764), 및 복수의 제 1 가스 연결 관(766)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 반응 가스 공급 부재(760)는 전술한 실시 예와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
소스 가스 공급 부재(770)는 소스 가스 공급부(670)로부터 공급되는 소스 가스(SG)를 접지 프레임(710)에 형성된 복수의 제 3 및 제 4 가스 공급 홀(717, 719) 각각에 공급함으로써 소스 가스(SG)가 복수의 제 3 및 제 4 가스 공급 홀(717, 719) 각각을 통해 소스 가스 분사 공간(S2)에 분사되도록 한다. 이를 위해, 소스 가스 공급 부재(770)는 소스 가스 공급 관(772), 복수의 제 2 가스 분기 관(774), 및 복수의 제 2 가스 연결 관(776)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 소스 공급 부재(770)는 복수의 제 2 가스 연결 관(776) 각각이 복수의 제 3 및 제 4 가스 공급 홀(717, 719) 각각에 연통되는 것을 제외하고는 전술한 실시 예와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 7, 도 8, 및 도 17을 결부하여 전술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(620)에 일정한 간격으로 로딩시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 로딩된 기판 지지부(620)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 제 2 플라즈마 전극 부재(740b)에 플라즈마 전원을 공급함과 아울러 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 소스 가스 분사 공간(S2)에 소스 가스(SG)를 공급하여 각 소스 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성함으로써 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 소스 가스 분사 공간(S2)에 형성되는 플라즈마에 의해 플라즈마화된 소스 가스(RG)를 기판(W) 상으로 분사시킨다.
이어서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 제 1 플라즈마 전극 부재(740a)에 플라즈마 전원을 공급함과 아울러 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 반응 가스(RG)를 공급하여 각 반응 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 각 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)의 반응 가스 분사 공간(S1)에 형성되는 플라즈마에 의해 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판(W) 상으로 분사시킨다. 이에 따라, 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W)에서는 각 소스 가스 분사 공간(S2)으로부터 분사되는 플라즈마화된 소스 가스(SG)와 반응 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 플라즈마화된 반응 가스(RG)가 상호 반응하게 되고, 이로 인해 기판(W) 상에는 소정의 박막 물질이 증착되게 된다.
전술한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서, 플라즈마화된 소스 가스(SG)를 분사하는 단계와 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 분사시키는 단계는 동시에 수행되거나, 순차적으로 수행될 수 있다. 또한, 전술한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서는, 제 2 플라즈마 전극 부재(740b)에 플라즈마 전원을 공급하지 않고, 플라즈마화되지 않은 소스 가스(SG)를 기판(W) 상에 분사하고, 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판(W) 상에 분사하여 기판(W) 상에 박막 물질을 증착시킬 수도 있다. 즉, 소스 가스(SG)는 플라즈마에 의해 분해되거나 분해되지 않은 상태로 기판(W) 상에 분사될 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치에서, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 하나의 반응 가스 분사 공간(S1) 및 하나의 소스 가스 분사 공간(S2)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 복수의 반응 가스 분사 공간(S1) 및 복수의 소스 가스 분사 공간(S2)을 구비하여 구성될 수도 있다. 즉, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 접지 프레임(710)의 측벽들과 격벽(720)에 의해 공간적으로 분리된 하나의 반응 가스 분사 공간(S1)과 하나의 소스 가스 분사 공간(S2)을 하나의 모듈 세트로 구성하고, M(단, M은 2 이상의 자연수)개의 모듈 세트가 연속적으로 배치되어 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 전술한 실시 예들과 동일한 효과를 제공할 뿐만 아니라, 소스 가스 분사 공간(S2)에 설치된 제 2 플라즈마 전극 부재(740b)에 플라즈마를 선택적으로 공급하여 플라즈마화된 소스 가스(SG) 또는 플라즈마화되지 않은 소스 가스(SG)를 기판(W) 상에 분사할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 분해가 필요한 소스 가스를 이용한 박막 증착 공정 또는 분해가 필요 없는 소스 가스를 이용한 박막 증착 공정을 선택적으로 수행할 수 있다.
이상과 같이 전술한 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예들에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서, 전극부(630, 830)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(620)의 중심점(CP)에 교차하는 X축 방향 및 Y축 방향으로 서로 대칭되도록 배치된 4개의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)을 포함하여 구성되는 것을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 기판 지지부(620)의 중심점(CP)을 기준으로 서로 대칭되는 2N(단, N은 자연수)개의 전극 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 전술한 실시 예들의 전극부(630, 830)의 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)이 서로 동일한 크기(또는 길이)를 가지는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 길이는 다양하게 설정될 수 있다.
도 21은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예들에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 전극부의 변형 실시 예들을 설명하기 위한 평면도이다.
도 21을 참조하면, 변형 실시 예에 따른 전극부(630, 830)는 전술한 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)을 포함하여 구성되고, 각 기판(W)에 증착된 박막 물질의 두께 균일화를 위해, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각의 길이는 기판 지지부(620)에 의해 회전되는 각 기판(W)의 영역별 각속도에 따라 설정된다.
먼저, 복수의 기판(W) 각각은 기판 지지부(620) 상에 배치되어 기판 지지부(620)의 회전에 따라 회전하기 때문에 기판 지지부(620)의 중심점(CP)을 기준으로 한 회전 반경(RR)에 따라 내측 영역(IA)과 외측 영역(OA)으로 구분될 수 있다. 이때, 기판(W)의 내측 영역(IA)은 기판 지지부(620)의 중심점(CP)으로부터 기판(W)의 중심점 사이의 내측 회전 반경(RR)에 대응되는 영역으로 정의될 수 있고, 기판(W)의 외측 영역(OA)은 기판 지지부(620)의 중심점(CP)으로부터 기판(W)의 중심점 사이의 내측 회전 반경(RR)을 제외한 나머지 기판의 외측 회전 반경(RR)에 대응되는 영역으로 정의될 수 있다. 이에 따라, 변형 실시 예에 따른 전극부(630, 830)는 각 기판(W)의 영역별 각속도에 따라 설정된 길이를 가지는 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d)을 포함하여 구성됨으로써 기판(W)의 내측 영역(IA)과 외측 영역(OA)에 대한 가스 노출 시간을 균일할 수 있다.
구체적으로, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 각각은 Y축 방향으로 서로 동일한 길이를 가짐과 아울러 기판(W)의 직경과 동일하거나 긴 길이를 가지도록 형성되어 기판(W) 전체에 중첩되도록 배치됨으로써 기판 지지부(620)에 의해 회전되는 각 기판(W)의 전체 영역에 전술한 가스를 분사한다. 이러한 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 각각에는 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 동일한 제 1 및 제 2 플라즈마 전원(RF1, RF2)이 인가되거나, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 각각의 급전 케이블 중 어느 하나에 접속된 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 이루어진 전력 분배 소자(미도시)에 의해 상이하게 전력 분배된 제 1 및 제 2 플라즈마 전원(RF1, RF2)이 인가된다.
제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d) 각각은 X축 방향으로 서로 동일한 길이를 가짐과 아울러 기판(W)의 직경보다 짧은 길이를 가지도록 형성되어 기판(W)의 외측 영역(OA)에 중첩되도록 배치됨으로써 기판 지지부(620)에 의해 회전되는 각 기판(W)의 외측 영역(OA)에만 전술한 가스를 분사한다. 이러한 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d) 각각에는 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 동일한 제 3 및 제 4 플라즈마 전원(RF3, RF4)이 인가되거나, 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d) 각각의 급전 케이블 중 어느 하나에 접속된 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 이루어진 전력 분배 소자(미도시)에 의해 상이하게 전력 분배된 제 3 및 제 4 플라즈마 전원(RF3, RF4)이 인가된다.
이와 같은, 변형 실시 예에 따른 전극부(630, 830)는 기판(W)의 각속도에 대응되도록 각 기판(W)의 가스 노출 시간을 보상함으로써 박막 물질이 기판(W)의 전체 영역에 균일하게 증착되도록 한다.
전술한 변형 실시 예에 따른 전극부(630, 830)에서, 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d) 각각의 X축 방향 길이 중 어느 하나의 길이는 상대적으로 짧게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 4 전극 모듈(630d)은, 도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 제 3 전극 모듈(630c)보다 상대적으로 짧은 길이(또는 크기)를 가지도록 형성되어 각 기판(W)의 내측 영역(IA) 또는 각 기판(W)의 외측 영역(OA)에 중첩되도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d) 각각에는 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 서로 다른 제 3 및 제 4 플라즈마 전원(RF3, RF4)이 개별적으로 인가된다. 예를 들어, 제 4 전극 모듈(630d)에는 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d) 각각의 급전 케이블 중 어느 하나에 접속된 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 이루어진 전력 분배 소자(미도시)의 전력 분배에 따라 제 3 플라즈마 전원(RF3)과 상이한 제 4 플라즈마 전력(RF4)이 인가될 수 있다.
한편, 전술한 변형 실시 예에 따른 전극부(630, 830)에서는 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b)은 동일한 형태 및 구조를 가지도록 형성되어 서로 대칭되도록 배치되는 것으로 설명하였지만, 도 23에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 역시도 서로 다른 길이(또는 크기)를 가지도록 형성되어 서로 대칭되도록 배치될 수도 있다. 즉, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 각각은 Y축 방향으로 서로 다른 길이를 가짐과 아울러 기판(W)의 직경보다 짧은 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극 모듈(630a)은 기판(W)의 외측 영역(OA)에 중첩되도록 배치되고, 제 2 전극 모듈(630b)은 기판(W)의 내측 영역(IA)에 중첩되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 각각에는 플라즈마 전원 공급부(650)로부터 서로 다른 제 1 및 제 2 플라즈마 전원(RF1, RF2)이 개별적으로 인가된다. 예를 들어, 제 1 전극 모듈(630a)에는 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b) 각각의 급전 케이블 중 어느 하나에 접속된 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 이루어진 전력 분배 소자(미도시)의 전력 분배에 따라 제 2 플라즈마 전원(RF2)과 상이한 제 1 플라즈마 전력(RF1)이 인가될 수 있다.
도 24 내지 도 27은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예 중 어느 한 실시 예의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법의 다양한 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 전술한 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예 중 어느 한 실시 예의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에서는, 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각에서 소스 가스(SG)와 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 회전하는 기판 상에 분사하여 기판 상에 박막 물질을 증착한다. 반면에, 변형 실시 예의 기판 처리 방법은 반응 가스 공급부, 소스 가스 공급부, 퍼지 가스 공급부, 및 플라즈마 전원 공급부 각각의 선택적인 구동에 따라 제 1 내지 제 4 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각을 개별적으로 구동하여 플라즈마화된 반응 가스(RG), 소스 가스(SG), 플라즈마화된 소스 가스(SG), 퍼지 가스(PG), 및 플라즈마화된 퍼지 가스(PG)를 선택적으로 분사할 수 있다.
제 1 변형 실시 예의 기판 처리 방법에 있어서, 도 24에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 일부 전극 모듈(예를 들어, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b))은 소스 가스 분사 공간만을 통해 소스 가스(SG) 또는 플라즈마화된 소스 가스(SG)를 기판 상에 분사하고, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 나머지 전극 모듈(예를 들어, 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d))은 반응 가스 분사 공간만을 통해 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판 상에 분사할 수 있다.
제 2 변형 실시 예의 기판 처리 방법에 있어서, 도 25에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 일부 전극 모듈(예를 들어, 제 1 및 제 3 전극 모듈(630a, 630c))은 반응 가스 분사 공간과 소스 가스 분사 공간을 통해 플라즈마화되지 않은 반응 가스(RG)와 소스 가스(SG)를 기판 상에 분사하고, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 나머지 전극 모듈(예를 들어, 제 2 및 제 4 전극 모듈(630b, 630d))은 플라즈마화된 반응 가스(RG)만을 통해 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판 상에 분사할 수 있다.
제 3 변형 실시 예의 기판 처리 방법에 있어서, 도 26에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 제 1 군의 전극 모듈(예를 들어, 제 1 전극 모듈(630a))은 반응 가스 분사 공간과 소스 가스 분사 공간을 통해 플라즈마화되지 않은 반응 가스(RG)와 소스 가스(SG)를 기판 상에 분사하고, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 제 2 군의 전극 모듈(예를 들어, 제 2 및 제 4 전극 모듈(630b, 630d))은 반응 가스 분사 공간만을 통해 플라즈마화되지 않은 반응 가스(RG)를 기판 상에 분사하며, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 나머지 전극 모듈(예를 들어, 제 3 전극 모듈(630c))은 반응 가스 분사 공간만을 통해 플라즈마화된 반응 가스(RG)를 기판 상에 분사할 수 있다.
제 4 변형 실시 예의 기판 처리 방법에 있어서, 도 27에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 일부 전극 모듈(예를 들어, 제 1 및 제 2 전극 모듈(630a, 630b))은 반응 가스 분사 공간만을 통해 플라즈마화된 반응 가스(RG)와 퍼지 가스(PG)의 혼합 가스(RG+PG)를 기판 상에 분사하고, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 나머지 전극 모듈(예를 들어, 제 3 및 제 4 전극 모듈(630c, 630d))은 소스 가스 분사 공간만을 통해 소스 가스(SG) 또는 플라즈마화된 소스 가스(SG)를 기판 상에 분사할 수 있다.
결과적으로, 전술한 제 1 내지 제 4 변형 실시 예의 기판 처리 방법에 따르면, 전술한 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 플라즈마화된 반응 가스, 소스 가스, 퍼지 가스, 및 플라즈마화된 퍼지 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 선택적으로 기판 상에 분사한다. 이때, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 일부 전극 모듈은 플라즈마화된 반응 가스, 소스 가스, 퍼지 가스, 및 플라즈마화된 퍼지 가스 중 어느 한 종류의 가스만을 기판 상에 분사할 수 있다.
또한, 전술한 제 1 내지 제 4 변형 실시 예의 기판 처리 방법에 따르면, 전술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 각각은 플라즈마화된 반응 가스, 소스 가스, 플라즈마화된 소스 가스, 퍼지 가스, 및 플라즈마화된 퍼지 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 선택적으로 기판 상에 분사한다. 이때, 복수의 전극 모듈(630a, 630b, 630c, 630d) 중 일부 전극 모듈은 플라즈마화된 반응 가스, 소스 가스, 플라즈마화된 소스 가스, 퍼지 가스, 및 플라즈마화된 퍼지 가스 중 적어도 한 종류의 가스만을 기판 상에 분사할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
610: 공정 챔버 620: 기판 지지부
630: 전극부 650: 플라즈마 전원 공급부
660: 반응 가스 공급부 670: 소스 가스 공급부
710: 접지 프레임 720: 격벽 부재
730: 절연 부재 740: 플라즈마 전극 부재
750: 급전 케이블 760: 반응 가스 공급 부재
770: 소스 가스 공급 부재 780: 퍼지 가스 공급 부재

Claims (20)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 회전 가능하게 설치되어 복수의 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮으면서 설치되며, 전극 모듈 삽입부가 형성된 챔버 리드; 및
    상기 챔버 리드에 일정한 간격으로 설치되고, 상기 복수의 기판 상에 증착하기 위한 박막 물질인 소스 가스(Source Gas)와 반응 가스를 분리하여 분사하기 위한 복수의 전극 모듈을 가지는 전극부를 포함하며,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은,
    상기 기판 상에 반응 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간 및 상기 반응 가스 분사 공간과 공간적으로 분리되어 상기 기판 상에 소스 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간이 형성되고, 상기 전극 모듈 삽입부에 삽입 설치되는 접지 프레임;
    상기 접지 프레임의 내부에 수직하게 설치되어 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 공간적으로 분리하는 격벽 부재를 포함하고,
    상기 반응 가스 분사 공간에만 플라즈마가 형성되도록 상기 반응 가스 분사 공간 내부에 배치되는 플라즈마 전극 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 각각에 설치된 상기 플라즈마 전극 부재에 플라즈마 전원을 공급하는 플라즈마 전원 공급부;
    상기 복수의 전극 모듈 각각의 상기 반응 가스 분사 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 및
    상기 복수의 전극 모듈 각각의 상기 소스 가스 분사 공간에 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접지 프레임은 상기 기판 지지부를 향하는 일면은 개구되고, 타면에는 상기 반응 가스 분사 공간과 중첩되게 절연 부재 지지 홀이 형성되며,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은,
    상기 플라즈마 전극 부재가 통과하며 상기 절연 부재 지지 홀에 삽입된 절연 부재;
    상기 반응 가스 분사 공간으로 상기 반응 가스 공급부의 반응 가스를 공급하기 위한 반응 가스 공급 부재; 및
    상기 소스 가스 분사 공간으로 상기 소스 가스 공급부의 소스 가스를 공급하기 위한 소스 가스 공급 부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하거나, 상기 기판의 각기 다른 영역에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하고,
    상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 일부 영역에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 소스 가스 분사 공간에만 공급되는 상기 소스 가스를 상기 기판 상에 분사하거나, 상기 반응 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스와 상기 소스 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스를 상기 기판 상에 함께 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 공정 챔버에 회전 가능하게 설치된 기판 지지부에 복수의 기판을 안착시키는 단계(A);
    상기 복수의 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및
    상기 기판 지지부의 상부에 일정한 간격으로 설치되어 상기 복수의 기판 상에 증착하기 위한 박막 물질인 소스 가스(Source Gas)와 반응 가스를 분리하여 분사하는 복수의 전극 모듈을 이용하여 소스 가스와 반응 가스를 상기 기판 상에 분사하는 단계(C)를 포함하며,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은,
    상기 기판 상에 반응 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 반응 가스 분사 공간 및 상기 반응 가스 분사 공간과 공간적으로 분리되어 상기 기판 상에 소스 가스를 분사하기 위한 적어도 하나의 소스 가스 분사 공간이 형성된 접지 프레임;
    상기 접지 프레임의 내부에 수직하게 설치되어 상기 반응 가스 분사 공간과 상기 소스 가스 분사 공간을 공간적으로 분리하는 격벽 부재를 포함하고,
    상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 발생시켜 상기 기판 상으로 분사하기 위한 플라즈마 전극 부재가 상기 접지 프레임에 설치되며,
    상기 기판 상에는 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 반응에 의해 박막이 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판 지지부와 대향하는 상기 접지 프레임의 일면에는 개구가 형성되고, 상기 접지 프레임의 타면에는 절연 부재 지지 홀이 형성되며,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은,
    상기 절연 부재 지지 홀에 삽입된 절연 부재를 더 포함하고,
    상기 플라즈마 전극 부재는 상기 절연 부재를 통과하여 상기 반응 가스 분사 공간에 설치되며,
    상기 단계(C)에서,
    상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사하고,
    상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 상기 소스 가스 분사 공간에만 공급되는 상기 소스 가스를 상기 기판 상에 분사하거나, 상기 반응 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스와 상기 소스 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스를 상기 기판 상에 함께 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판 지지부와 대향하는 상기 접지 프레임의 일면에는 개구가 형성되고, 상기 접지 프레임의 타면에는 절연 부재 지지 홀이 형성되며,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은,
    상기 절연 부재 지지 홀에 삽입된 절연 부재를 더 포함하고,
    상기 플라즈마 전극 부재는 상기 절연 부재를 통과하여 상기 반응 가스 분사 공간에 설치되며,
    상기 단계(C)에서,
    상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 플라즈마 전원에 따라 상기 반응 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성하여 플라즈마화된 반응 가스만을 상기 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 각각은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하거나 상기 기판의 각기 다른 영역에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 모듈 중 일부 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 전체 영역에 분사하고,
    상기 복수의 전극 모듈 중 나머지 전극 모듈은 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판의 일부 영역에 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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