KR102180119B1 - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

기판에 형성되는 박막의 질을 향상시킬 수 있는 기판처리장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판처리장치는 챔버; 상기 챔버에 설치되며 기판이 안치되는 안치수단; 상기 안치수단의 상부에 위치되는 제1전극; 상기 제1전극 하부에 위치되며, 복수의 관통공을 가지는 제2전극; 및 상기 제1전극의 하면에서 상기 제2전극의 상기 관통공으로 각각 연장되고 상기 제1전극에 착탈가능하게 결합되는 하나 이상의 전극봉을 포함한다.

Description

기판처리장치 {Apparatus For Processing Substrate}

본 발명은 기판에 형성되는 박막의 질을 향상시킬 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.

태양전지(Solar Cell), 반도체 소자 또는 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판의 표면에 소정의 박막, 박막 회로 패턴 또는 광학적 패턴 등을 형성하기 위한 반도체 제조공정을 수행하여야 한다.

상기 반도체 제조공정들은 각 공정에 적합하도록 최적으로 설계된 기판처리장치에서 수행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착공정 또는 식각공정을 수행하는 기판처리장치가 많이 사용되고 있다.

플라즈마를 이용하여 박막을 형성(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)하는 종래의 기판처리장치에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 기판처리장치의 구성인 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 기판처리장치는 상호 결합되어 내부에 기판(50)이 처리되는 공간을 형성하는 챔버(11)와 플라즈마전극(13)을 포함한다. 플라즈마전극(13)은 RF(Radio Frequency) 전원(15)과 접속되어 RF 전력을 공급받는다.

챔버(11)의 내부 하면측에는 기판(50)이 탑재 지지되는 서셉터(17)가 플라즈마전극(13)과 대향되게 설치되고, 서셉터(17)는 플라즈마전극(13)의 상대전극의 기능을 하며 전기적으로 접지되어야 함은 당연하다.

플라즈마전극(13)의 상면에는 기판(50)에 박막을 형성하기 위한 혼합가스를 공급하는 가스공급관(19)이 관통 설치된다. 혼합가스는 공정가스(또는 소스가스)와 희석가스(또는 반응가스)가 혼합된 가스일 수 있다.

그리고, 플라즈마전극(13)의 하면측에는 챔버(11)로 유입된 혼합가스가 기판(50)측으로 균일하게 분사되도록 안내하는 플레이트(21)가 설치된다. 이때, 플라즈마전극(13)과 플레이트(21) 사이에는 가스공급관(19)을 통하여 유입된 혼합가스가 확산되는 확산공간(13a)이 챔버(11)와 구획 형성된다. 플레이트(21)에는 복수의 분사공(21b)이 형성되어야 함은 당연하다.

그리하여, 혼합가스를 분사하면서 플라즈마전극(13)에 RF 전력을 공급하면, 플레이트(21)와 서셉터(17) 사이에서 플라즈마 방전이 발생하고, 플라즈마 방전에 의해 이온화되는 공정가스의 분자들이 기판(50)에 증착되므로, 기판(50) 상에 박막이 형성된다.

상기와 같은 종래의 기판처리장치는 기판(50)을 사이에 두고 플라즈마전극(13) 및 상대전극의 기능을 하는 서셉터(17)가 상측 및 하측에 각각 배치된다. 그러므로, 플라즈마 방전이 기판(50)을 향하면서 발생되므로, 플라즈마 방전이 기판(50)의 상면에서 발생하는 형태가 된다. 이로 인해, 플라즈마 방전에 의하여 기판(50)이 손상되고 박막의 질이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마에 의한 기판 손상을 최소화할 수 있는 기판처리장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 플라즈마를 발생시키는 전극의 설치가 용이할 뿐만 아니라 유지보수가 용이한 기판처리장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 챔버; 상기 챔버에 설치되며 기판이 안치되는 안치수단; 상기 안치수단의 상부에 위치되는 제1전극; 상기 제1전극 하부에 위치되며, 복수의 관통공을 가지는 제2전극; 및 상기 제1전극의 하면에서 상기 제2전극의 상기 관통공으로 각각 연장되고 상기 제1전극에 착탈가능하게 결합되는 하나 이상의 전극봉을 포함할 수 있다.

상기 전극봉의 상측 부위는 상기 제1전극에 착탈가능하게 결합되고, 하측 부위는 상기 관통공의 내부에 위치되며, 상기 전극봉의 하측 부위 외주면과 상기 관통공의 내주면 사이에 플라즈마 방전공간이 형성될 수 있다.

상기 제1전극과 상기 제2전극과 상기 전극봉에 의하여 기판의 처리에 필요한 제1가스와 상기 제1가스와 상이한 제2가스가 분리되어 확산 분사될 수 있다.

상기 전극봉의 내부에는 상기 제1가스를 분사하는 분사로가 형성될 수 있다.

상기 전극봉 외측의 상기 제1전극 부위에는 상기 제2가스를 상기 플라즈마 방전공간측으로 분사하는 복수의 분사공이 형성될 수 있다.

상기 제1전극의 하면에는 상기 전극봉의 상단부측이 삽입 결합되는 결합공이 형성될 수 있다.

상기 결합공의 내주면 및 상기 전극봉의 상단부측 외주면에는 상호 맞물리는 나사선이 각각 형성될 수 있다.

상기 제1전극에는 상기 제1전극의 상면에 형성된 제1공간과 상기 전극봉의 분사로를 연통시키는 관통로가 형성될 수 있다.

상기 분사로의 하단부측은 하측으로 갈수록 직경이 점점 커지는 형태로 경사질 수 있다.

상기 관통로와 상기 분사로 중, 적어도 어느 하나에는 오리피스가 형성될 수 있다.

상기 관통로의 적어도 일부분의 직경은 상기 분사로의 직경 보다 작을 수 있다.

상기 제1전극의 내부에는 상기 제2가스를 상기 분사공으로 공급하는 유로가 형성될 수 있다.

상기 제1전극 및 상기 제2전극은 각각 접지전극 및 플라즈마전극의 기능을 하고, 상기 제2전극의 외면에는 제1절연부재가 설치될 수 있다.

상기 제1전극 및 상기 제2전극은 각각 플라즈마전극 및 접지전극기능을 하고, 상기 제1전극의 외면에는 제1절연부재가 설치될 수 있다.

상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에는 절연플레이트가 개재되고, 상기 절연플레이트에는 상기 전극봉이 관통하는 관통공이 형성되며, 상기 전극봉의 외주면과 상기 절연플레이트의 상기 관통공의 내주면 사이에는 상측은 상기 분사공과 연통되고 하측은 상기 플라즈마 방전공간과 연통된 갭(Gap)이 형성될 수 있다.

상기 전극봉은 상기 결합공에 삽입 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하면에서 연장 형성되며 상기 결합부의 직경 보다 큰 직경으로 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 결합부와 접하는 상기 돌출부의 상면과 상기 제1전극 사이에는 제2절연부재가 개재될 수 있다.

상기 제2절연부재는 상기 제1전극에 삽입될 수 있다.

상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에는 절연플레이트가 개재되어 상기 결합부가 관통하고, 상기 결합부와 접하는 상기 돌출부의 상면에 상기 절연플레이트가 접촉 지지되며, 상기 절연플레이트에는 상측은 상기 분사공과 연통되고 하측은 상기 플라즈마 방전공간과 연통된 연통공이 형성될 수 있다.

상기 절연플레이트와 상기 제1전극은 이격되고, 상호 인접하는 상기 전극봉과 상기 제1전극과 상기 절연플레이트 사이에는 상기 분사공을 통하여 분사된 상기 제2가스가 확산되는 제2공간이 형성될 수 있다.

상기 전극봉의 결합부에는 상기 절연플레이트를 상기 제1전극과 이격시켜 지지하는 스페이서가 개재될 수 있다.

본 발명에 따른 기판처리장치는 높은 밀도의 플라즈마가 형성되는 영역이 기판이 위치하지 않는 부위에서 발생한다. 그러므로, 플라즈마에 의해 활성화된 반응가스를 이용하여 기판처리를 하면서도 플라즈마에 의한 기판 손상을 방지하거나 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 전극봉을 착탈가능하게 결합할 수 있으므로, 전극봉의 제작과 유지보수가 용이해지는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 전극봉을 착탈가능하게 결합할 수 있고, 공정에 따라 결합되는 전극봉의 일부의 형상을 달리할 수 있으므로, 복수의 공정이나 공정조건에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 제1전극의 하면에 착탈가능하게 결합되는 복수 개의 전극봉을 각각 형성할 수 있으므로, 일부의 전극봉만 개별적으로 처리할 수 있다. 따라서, 제작과 유지보수가 용이할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 복수의 분사홀을 가지는 제1플레이트의 각각의 분사홀의 가스유로를 기판 쪽으로 연장시키는 착탈가능한 복수의 가스유로 확장수단을 제공할 수 있어서, 기판에 전달되는 반응가스의 분사 균일도를 향상시키거나, 높은 밀도의 플라즈마가 발생되는 영역에 반응가스가 유입되는 것을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 복수의 가스유로 확장수단의 일부를 착탈가능하게 결합할 수 있고, 공정에 따라 결합되는 가스유로 확장수단의 일부의 형상을 달리할 수 있어서, 복수의 공정이나 공정조건에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는 분사홀을 가지는 제1플레이트의 하면에 착탈가능하게 결합되는 복수의 가스유로 확장수단을 각각 형성할 수 있어서, 일부의 만 개별적으로 처리할 수 있어서, 제작과 유지보수가 용이할 수 있다.

도 1은 종래의 기판처리장치의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 보인 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 가스분사유닛의 분해 사시도.
도 4a는 도 3의 "A-A"선 단면도.
도 4b는 도 3의 "B-B"선 단면도.
도 5a 내지 도 5d는 도 2에 도시된 제1전극의 관통로 및 전극봉의 분사로의 다양한 형상을 보인 도 4a의 "P"부에 대응되는 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 전극봉의 형상을 보인 요부 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 전극봉의 다른 설치 구조를 보인 요부 단면도.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 전극봉의 또 다른 설치 구조를 보인 요부 단면도.
도 10의 (a) 내지 (d)는 도 8 및 도 9에 도시된 제2절연부재의 다양한 형상을 보인 사시도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 전극봉의 형상을 보인 요부 단면도.
도 12는 도 11에 도시된 전극봉의 다른 설치 구조를 보인 요부 단면도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 보인 단면도.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 기판처리장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스분사유닛의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 기판(50)이 처리되는 공간인 챔버(111)를 포함할 수 있고, 챔버(111)에는 리드(Lid)(115)가 결합될 수 있다. 챔버(111)는 상부벽과 하부벽과 측벽을 가질 수도 있고, 측벽과 하부벽을 가지면서 상부가 개방될 수도 있다.

챔버(111)에는 가스 등을 배출시키기 위한 배출구(112)가 형성될 수 있고, 기판(50)을 반입 또는 반출하기 위한 출입구(미도시)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 출입구는 선택적으로 개폐되어야 함은 당연하다.

챔버(111)의 내부 하면측에는 기판(50)을 지지하는 지지유닛(120)이 승강가능하게 설치될 수 있다. 지지유닛(120)은 기판(50)이 안치되는 안치수단(121), 일측은 안치수단(121)의 하면에 결합되고 타측은 챔버(111)의 외측으로 노출된 지지축(123), 지지축(123)을 승강 또는 회전시키는 구동부(125) 및 지지축(123)을 감싸는 형태로 설치되어 지지축(123)과 챔버(111) 사이를 실링하는 벨로즈(127) 등을 포함할 수 있다.

구동부(125)에 의하여 기판(50)이 안치되는 안치수단(121)이 승강하므로, 기판(50)에 형성할 박막의 특성에 따라 기판(50)의 위치를 조절할 수 있다.

리드(115)의 외부 상면에는 기판(50)에 형성할 박막의 특성에 따른 가스를 공급하는 가스공급부(130)가 설치될 수 있고, 가스공급부(130)는 제1가스공급부(131)와 제2가스공급부(135)를 포함할 수 있다.

제1가스공급부(131)는 리드(115)와 가스분사유닛(140)의 상부측을 형성하는 제1전극(141)과의 사이에 형성된 제1공간(141a)으로 가스를 공급하고, 제2가스공급부(135)는 제1전극(141)의 내부에 형성된 유로(141d)(도 4b 참조)로 가스를 공급한다.

이때, 제1가스공급부(131)는 반응가스를 포함하는 제1가스를 공급할 수 있고, 제2가스공급부(135)는 제1가스와 조성이 다르거나, 공급조건이 다른 제2가스를 공급할 수 있다. 제1가스공급부(131)가 상기 제2가스를 공급하고, 제2가스공급부(135)가 상기 제1가스를 공급할 수 있음은 당연하다.

리드(115)의 내부 상면측에는 가스공급부(130)에서 공급된 상기 제1가스 및 상기 제2가스를 확산시켜 기판(50)측으로 공급하는 가스분사유닛(140)이 착탈가능하게 설치될 수 있다. 가스분사유닛(140)은 기판(50)이 안치되는 안치수단(121)과 대향하는 것이 바람직하다.

가스분사유닛(140)은 챔버(111)의 개방된 상단면(上端面)측에 착탈가능하게 설치될 수도 있다.

가스분사유닛(140)에 대하여 도 2 내지 도 4b를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4a는 도 3의 "A-A"선 단면도이고, 도 4b는 도 3의 "B-B"선 단면도이다.

도시된 바와 같이, 가스분사유닛(140)은 제1전극(141), 전극봉(143), 절연플레이트(145), 제2전극(147) 및 제1절연부재(149)를 포함할 수 있다.

제1전극(141)은 알루미늄 등과 같은 금속으로 형성되어 소정 두께를 가지는 플레이트 형상으로 형성될 수 있고, 리드(115)의 내부 상면에 결합될 수 있다. 제1전극(141)은 접지전극의 기능을 하며, 리드(115)를 통해 전기적으로 접지된다.

제1전극(141)의 테두리측에는 상측으로 벤딩 형성된 벤딩테(142)가 형성될 수 있으며, 벤딩테(142)에 의하여, 리드(115)와 제1전극(141) 사이에는 제1가스공급부(131)에서 공급된 상기 제1가스가 확산되는 제1공간(141a)이 형성된다.

제1전극(141)에는 복수의 전극봉(143)이 착탈가능하게 결합될 수 있고, 제1전극(141)의 하면에는 전극봉(143)이 삽입 결합되는 결합공(141b)(도 3 참조)이 형성될 수 있다. 전극봉(143)을 제1전극(141)에 착탈가능하게 결합할 수 있도록, 결합공(141b)의 내주면 및 전극봉(143)의 상부측 외주면에는 상호 맞물리는 나사선(螺絲線)(141ba)(143a)이 각각 형성될 수 있다.

제1전극(141)에는 제1전극(141)의 상면과 하면을 관통하는 복수의 관통로(141c)가 형성될 수 있고, 관통로(141c)의 하단부측에 전극봉(143)이 삽입 결합되는 결합공(141b)이 형성될 수 있다.

전극봉(143)은 나사선(143a)이 형성되어 제1전극(141)에 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하면에서 하측으로 연장 형성되어 기판(50)측을 향하는 돌출부를 포함할 수 있다. 그리고, 제1전극(141)과 전극봉(143)은 전기적으로 접속됨은 당연하다.

전극봉(143)의 내부에는 전극봉(143)의 길이방향을 따라 분사로(143b)가 형성되고, 제1공간(141a)으로 유입된 상기 제1가스는 관통로(141c)를 거쳐 분사로(143b)로 공급된다. 그리하여, 전극봉(143)의 하단부측을 통하여 상기 제1가스가 분사된다.

제1전극(141)의 하면에 전극봉(143)이 연결되면, 제1가스는 제1전극(141)에서 전극봉(143)이 돌출되는 거리만큼 제1전극(141) 하부로 연장된 유로를 따라 분사될 수 있다.

전극봉(143)에 형성된 분사로(143b)의 직경과 제1전극(141)에 형성된 관통로(141c)의 직경은 상호 동일하게 형성되어 연통될 수 있다.

제1전극(141)의 내부에는 제2가스공급부(135)에서 공급된 상기 제2가스가 유입되어 흐르는 유로(141d)가 형성될 수 있고, 유로(141d)의 상기 제2가스는 제1전극(141)의 하면에 형성되어 유로(141d)와 연통된 복수의 분사공(141e)을 통하여 분사된다. 분사공(141e)은 각각의 전극봉(143)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.

제2가스공급부(135)와 유로(141d) 사이에는 각 유로(141d)로 상기 제2가스를 분배하기 위한 분배부(미도시)가 설치될 수 있다.

제1전극(141)의 하면에는 세라믹 등으로 형성된 절연플레이트(145)가 결합될 수 있다. 절연플레이트(145)는 제1전극(141)과 제2전극(147) 사이를 절연하거나 전위차를 유지시키는 역할을 한다.

전극봉(143)은 절연플레이트(145)를 관통할 수 있다. 전극봉(143)이 관통할 수 있도록 절연플레이트(145)에는 관통공(145a)이 형성되며, 관통공(145a)의 내주면과 전극봉(143)의 외면 사이에는 갭(Gap)(G)이 형성될 수 있다. 이때, 분사공(141e)을 통하여 분사되는 상기 제2가스는 갭(G)으로 분사됨은 당연하다.

절연플레이트(145)의 하면에는 플레이트 형상의 제2전극(147)이 결합된다.

제2전극(147)에는 절연플레이트(145)의 하측으로 돌출된 전극봉(143)의 하단부측이 위치하는 관통공(147a)이 형성된다. 이때, 제2전극(147)의 관통공(147a)의 직경은 절연플레이트(145)의 관통공(145a)의 직경 보다 크게 형성되며, 관통공(147a)의 내주면과 전극봉(143)의 외면 사이에는 후술할 플라즈마 방전공간(PDS)인 공간이 형성된다. 플라즈마 방전공간(PDS)과 갭(G)이 상호 연통됨은 당연하므로, 상기 제2가스는 갭(G)을 통하여 플라즈마 방전공간(PDS)으로 유입되어 기판(50)측으로 분사되는 형태가 된다.

절연플레이트(145)의 관통공(145a)과 제2전극(147)의 관통공(147a)은 동심을 이루는 것이 바람직하다.

제1전극(141)과 제2전극(147)의 전위차가 일정 크기 이상이면, 제1전극(141)에 결합된 전극봉(143)은 제1전극(141)과 같거나 유사한 전위를 가지므로 제2전극(147)과 전극봉(143) 사이 공간인, 제2전극(147)의 관통공(147a)의 내주면과 전극봉(143)의 하단부측 외면 사이의 공간이 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 방전공간(PDS)이 되는 것이다. 각각의 플라즈마 방전공간(PDS)은 제2전극(147)에 격자 형태 또는 지그재그 형태로 배치되어 기판(50)과 대향할 수 있다.

제2전극(147)과 전극봉(143) 사이의 주위에서 플라즈마가 발생하면, 플라즈마 방전공간(PDS)으로 공급된 상기 제2가스는 플라즈마에 의하여 활성화되어 기판(50)으로 분사되고, 상기 제1가스는 전극봉(143)의 분사로(143b)를 통하여 기판(50)으로 하향 분사된다. 이로 인해, 활성화된 상기 제2가스가 상기 제1가스와 반응함으로써 기판(50) 상에 박막층이 형성될 수 있다.

제2전극(147)의 하면 테두리부측 및 측면에는 세라믹으로 형성된 제1절연부재(149)가 착탈가능하게 결합될 수 있다. 제1절연부재(149)는 제2전극(147)과 리드(115)를 전기적으로 절연시킬 수 있다.

제1전극(141), 전극봉(143), 절연플레이트(145), 제2전극(147) 및 제1절연부재(149)로 구성된 가스분사유닛(140)은 하나의 모듈로 일체로 형성되어, 리드(115)에 착탈가능하게 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 전극봉(143)이 별도로 형성되어 제1전극(141)의 하면에 착탈가능하게 결합된다. 그러므로, 가스분사유닛(140)이 조립된 상태에서도 전극봉(143)만을 제1전극(141)에 결합할 수 있고, 전극봉(143)의 유지보수시 전극봉(143)만을 분리하여 수리할 수 있다.

전극봉(143)은 원 기둥 또는 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 전극봉(143)의 하단 모서리는, 아킹(Arcing)의 발생을 억제하기 위하여, 볼록 또는 오목하게 라운딩지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 전극봉(143)의 하단부측 외주면과 제2전극(147)의 관통공(147a)의 내주면 사이의 공간에서 플라즈마 방전이 발생하므로, 플라즈마에 의해서 활성화된 고에너지 입자가 기판(50)에 전달되는 것이 억제된다. 이로 인해, 플라즈마 방전에 의하여 기판(50)이 손상되는 것이 방지되므로, 박막의 질이 향상된다.

그리고, 각 전극봉(143)의 길이를 조절하여, 제1전극(141)의 하측으로 돌출되는 전극봉(143)의 길이를 조절할 수 있으므로, 기판(50)과 플라즈마 방전공간(PDS) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 기판(50)에 형성하고자 하는 박막의 특성에 따라, 안치수단(121)을 승강시켜 제2전극(147)의 하면과 기판(50)의 상면 사이의 간격을 조절할 수 있다.

또한, 제1전극(141)에 상이한 길이를 가지는 전극봉(143)을 착탈가능하게 결합할 수 있다. 전극봉(143)의 길이가 상이하면, 제2전극(147)과 전극봉(143) 사이 공간에서 플라즈마 방전공간(PDS)에 변화를 줄 수 있다. 제1전극(141)에 착탈가능하게 결합되는 전극봉(143)의 일부를 상이한 길이로 함으로써, 제2전극(147)의 복수의 관통공(147a) 중 일부에서 형성되는 플라즈마 방전공간(PDS)이 상이하도록 조절할 수 있다.

한편, 상기 제1가스는 전극봉(143)의 분사로(143b)를 통하여 분사되고, 상기 제2가스는 상기 제1가스와 분리되어 제1전극(141)의 분사공(141e) → 갭(G) → 플라즈마 방전공간(PDS)으로 분사된다. 그러므로, 분사공(141e) 주변에 이상 박막이 형성되는 것이 억제된다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전극의 관통로 및 전극봉의 분사로의 다양한 형상을 보인 도 4a의 "P"부에 대응되는 단면도로서, 이를 설명한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 넓은 영역에 걸쳐서 상기 제1가스가 분사될 수 있도록, 전극봉(191)의 분사로(191b)의 하단부측은 하측으로 갈수록 직경이 점점 넓어지는 형태로 경사지게 형성될 수 있다.

도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 제1가스의 분사압력을 높게 하기 위하여, 전극봉(193)의 분사로(193b)의 내부에 오리피스(193ba)를 형성하거나, 제1전극(183)의 관통로(183c)의 내부에 오리피스(183ca)를 형성할 수 있다.

도 5d에 도시된 바와 같이, 전극봉(195)을 제1전극(185)에 결합하였을 때, 제1전극(185)의 관통로(185c)와 전극봉(195)의 분사로(195b)가 용이하게 연통될 수 있도록, 전극봉(195)의 분사로(195b)의 직경을 제1전극(185)의 관통로(185c)의 직경 보다 크게 형성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 전극봉의 형상을 보인 요부 단면도로서, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 전극봉(243)은 제1전극(241)에 삽입 결합되는 결합부(243a)와 결합부(243a)의 직경 보다 큰 직경으로 형성되어 결합부(243a)의 하면에서 연장된 돌출부(243b)를 포함할 수 있다. 그리고, 절연플레이트(245)에 형성된 관통공(245a)의 직경은 대략 결합부(243a)의 직경과 동일하게 형성된다. 그러면, 결합부(243a)와 접하는 돌출부(243b)의 상면에 절연플레이트(245)가 접촉 지지되므로, 플라즈마의 노출이 방지되고, 이로 인해 기판(50)에 이상 증착이 방지된다.

이때, 결합부(243a)의 외주면에 나사선이 형성되어야 하고, 절연플레이트(245)에는 상측은 분사공(241e)과 연통되고, 하측은 플라즈마 방전공간(PDS)과 연통된 연통공(245b)이 형성되어야 함은 당연하다.

도 7은 도 6에 도시된 전극봉의 다른 설치 구조를 보인 요부 단면도로서, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 절연플레이트(245)는 전극봉(243)의 돌출부(243b)의 상면에 지지되어 제1전극(241)과 이격되어 설치될 수 있다. 그러면, 상호 인접하는 전극봉(243)과 제1전극(241)과 절연플레이트(245) 사이에는 분사공(241e)을 통하여 분사된 상기 제2가스가 확산되는 제2공간(241f)이 형성된다. 제2공간(241f)의 상기 제2가스가 기판(50)측으로 분사될 수 있도록, 절연플레이트(245)에는 제2공간(241f)과 연통되는 연통공(245b)이 형성되어야 함은 당연하다.

절연플레이트(245)가 전극봉(243)의 돌출부(243b)의 상면에 견고하게 설치될 수 있도록, 절연플레이트(245)와 제1전극(241) 사이에는 스페이서(244)가 개재될 수 있다. 스페이서(244)는 전극봉(243)의 결합부(243a)를 외면을 감싸는 형태로 설치될 수 있다.

도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 전극봉의 또 다른 설치 구조를 보인 요부 단면도로서, 이를 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 전극봉(243)의 돌출부(243b)의 상면에는 제2절연부재(248)가 접촉 지지되며, 제2절연부재(248)는 제1전극(241)의 하면과 접촉된다. 이때, 제2연결부재(248)는 외경이 전극봉(243)의 돌출부(243b)의 직경 보다 크게 형성되어 돌출부(243b)의 외측으로 돌출되며, 제1전극(241)과 접촉한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제2절연부재(248)는 전극봉(243)의 돌출부(243b)의 상면에 지지되어 제1전극(241)의 하면에 삽입될 수 있다.

도 10의 (a) 내지 (d)는 도 8 및 도 9에 도시된 제2절연부재의 다양한 형상을 보인 사시도로서, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제2절연부재(248)는 외주면과 내주면이 원형인 형상(도 10의 (a)), 외주면은 사각형이고 내주면은 원형인 형상(도 10의 (b)), 외주면은 사각형이고 내주면은 원형이며 모서리부는 오목하게 라운딩진 형상(도 10의 (c)), 외주면은 허니컴(Honey Comb) 등과 같은 다각 형상이고 내주면은 원형인 형상(도 10의 (d)) 등으로 다양하게 형성될 수 있음은 당연하다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 전극봉의 형상을 보인 요부 단면도로서, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제1전극(341)은 내부에 형성된 유로(341d)를 기준으로 상측 및 하측에 각각 위치된 제1상부전극(341a)과 제1하부전극(341b)를 포함할 수 있고, 제1상부전극(341a)과 제1하부전극(341b)은 실링 결합된다.

그리고, 전극봉(343)은 결합부(343a)와 결합부(343a)의 직경 보다 작은 직경으로 형성되며 결합부(343a)의 하면에서 하측으로 연장된 돌출부(343b)를 포함할 수 있다. 제1하부전극(341b)에는 결합부(343a) 및 돌출부(343b)와 대응하는 형상의 결합공(341ba)이 형성되며, 돌출부(343b)는 제1하부전극(341b)의 상면에서 하면측을 향하여 관통 설치된다. 이때, 결합부(343a)의 외주면 및 결합부(343a)의 외주면이 위치되는 결합공(341ba)의 내주면에는 상호 맞물리는 나사선이 형성됨은 당연하다. 그리고, 결합부(343a)의 상면과 제1하부전극(341b)의 상면은 동일 평면상에 위치되는 것이 바람직하다.

도 12는 도 11에 도시된 전극봉의 다른 설치 구조를 보인 요부 단면도로서, 이를 설명한다.

도시된 바와 같이, 전극봉(343)의 돌출부(343b)의 외주면 일측에는 돌출부(343b)를 감싸는 형태로 제2절연부재(348)가 접촉 설치될 수 있으며, 제2절연부재(348)는 제1전극(341)의 제1하부전극(341b)에 삽입될 수 있다.

도 2 내지 도 9에 도시된 본 실시예에 따른 기판처리장치는 상기 전극봉을 상기 제1전극의 하면에 결합하는 구성이고, 도 11 및 도 12에 도시된 본 실시예에 따른 기판처리장치는 상기 전극봉을 상기 제1전극의 상기 제1하부전극의 상면에서 하면측을 향하여 삽입 결합하는 구성이다.

도 2 내지 도 9에 도시된 상기 전극봉의 결합방식은 도 11 및 도 12에 도시된 상기 전극봉의 결합방식에 비하여, 상기 제1전극의 상측 부위와 하측 부위를 분리하지 않아도 되므로, 상기 전극봉을 상기 제1전극에 용이하게 결합할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 제1전극의 하측으로 돌출되는 상기 전극봉의 상기 돌출부의 형상을 처리하고자 하는 상기 기판의 특성에 따라 다양하게 형성할 수 있다.

그리고, 상기 전극봉의 상기 돌출부가 상기 결합부 보다 크게 형성될 경우, 상기 돌출부의 상면에 상기 절연플레이트를 지지할 수 있으므로, 상기 절연플레이트와 상기 제1전극과의 사이에 상기 제2공간을 형성할 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 보인 단면도로서, 도 2와의 차이점만을 설명한다.

도시된 바와 같이, 제1전극(141)이 상기 플라즈마 전원공급부와 접속되어 플라즈마전극의 기능을 하고, 제2전극(147)이 접지전극의 기능을 할 수도 있다. 이때, 제1전극(141)은 제1절연부재(149a)에 의하여 절연되고, 제2전극(147)은 리드(115)를 통해 전기적으로 접지된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 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.

111: 챔버
115: 리드
140: 가스분사유닛
141: 제1전극
143: 전극봉
145: 절연플레이트
147: 제2전극

Claims (21)

1. 챔버;
   상기 챔버에 설치되며 기판이 안치되는 안치수단;
   상기 안치수단의 상부에 위치되는 제1전극;
   상기 제1전극 하부에 위치되며, 복수의 관통공을 가지는 제2전극; 및
   상기 제1전극의 하면에서 상기 제2전극의 상기 관통공으로 각각 연장되고, 상기 제1전극에 착탈가능하게 결합되는 전극봉을 포함하며,
   상기 전극봉은 제1가스를 분사할 수 있는 분사로를 포함하고,
   상기 제1전극은 상기 제1가스와 분리되어 제2가스를 분사할 수 있는 분사공을 포함하며,
   상기 제1전극은 상기 제1가스가 확산되는 제1공간과 상기 전극봉의 분사로를 연통시키는 관통로를 포함하는 기판처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전극봉의 상측 부위는 상기 제1전극에 착탈가능하게 결합되고, 하측 부위는 상기 관통공의 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
3. 제2항에 있어서,
   기판의 처리에 필요한 상기 제1가스와 상기 제1가스와 상이한 상기 제2가스는 상기 제1전극에 의하여 분리되어 확산 분사하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1전극의 하면에는 상기 전극봉의 상단부측이 삽입 결합되는 결합공이 형성되고,
   상기 결합공의 내주면 및 상기 전극봉의 상단부측 외주면에는 상호 맞물리는 나사선이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1전극이 내부에는 유로가 형성되고,
   상기 전극봉은 상기 제1전극에서 상기 전극봉이 돌출되는 거리만큼 상기 유로가 연장되도록 상기 유로와 연통된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 분사로의 하단부측은 하측으로 갈수록 직경이 점점 커지는 형태로 경사진 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 관통로와 상기 분사로 중, 적어도 어느 하나에는 오리피스가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 관통로의 적어도 일부분의 직경은 상기 분사로의 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
12. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극의 내부에는 상기 제2가스를 상기 분사공으로 공급하는 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극은 각각 접지전극 및 플라즈마전극의 기능을 하고,
    상기 제2전극의 외면에는 제1절연부재가 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극은 각각 플라즈마전극 및 접지전극기능을 하고,
    상기 제1전극의 외면에는 제1절연부재가 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에는 절연플레이트가 개재되고,
    상기 절연플레이트에는 상기 전극봉이 관통하는 관통공이 형성되며,
    상기 전극봉의 외주면과 상기 절연플레이트의 상기 관통공의 내주면 사이에는 상측은 상기 분사공과 연통되고 하측은 상기 제2전극과 상기 전극봉의 사이에 형성된 플라즈마 방전공간과 연통된 갭(Gap)이 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1전극의 하면에는 상기 전극봉의 상단부측이 삽입 결합되는 결합공이 형성되고,
    상기 전극봉은 상기 결합공에 삽입 결합되는 결합부와 상기 결합부의 하면에서 연장 형성되며 상기 결합부의 직경 보다 큰 직경으로 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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