KR102250368B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR102250368B1
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 제공하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 제공되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 지지 유닛의 상부에 제공되며 가스 분배홀이 형성된 샤워헤드와; 상기 샤워헤드의 일체되거나 인접하여 제공되며, 서로 번갈아 배열되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 상부 전극과; 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 라인과; 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 라인과; 상기 제1 라인과 연결되는 전력원과; 접지된 제1 접지 라인과; 상기 제2 라인을 상기 전력원 또는 상기 제1 접지 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연결시키는 제1 스위치를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 이를 이용한 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 애싱, 이온 주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다.
공정에서 건식 공정은 라디칼에 의한 화학적 처리와, 이온에 의한 물리적 처리가 이루어질 수 있다. 화학적 처리와, 물리적 처리를 독립적으로 수행하기 위해 라디칼 및 가스와 같은 전기적으로 중성인 물질은 통과시키고 이온은 통과시키지 않는 이온 블로커(이온 blocker)와 샤워헤드(showerhead)로 상하 구분되어지는 이중 챔버 구조가 제안된 바 있다.
이 같은 이중 챔버 구조는 상부 챔버와 하부 챔버를 물리적으로 분리하는 이온 블로커(이온 blocker)와 샤워헤드(showerhead)로 인해 기구적으로 부품 개수 및 체결부위가 증가하고 복수의 가스 공급 장치 및 가열장치를 삽입하여야 함에 따라 설계 복잡도를 증가시킨다. 또한, 라디칼과 가스가 통과해야 하는 경로에 곡절 및 정체구간이 존재하여 파티클이 발생될 가능성이 높다.
본 발명은 기판 처리 효율이 높은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 설계 복잡도가 감소되면서도 하나의 장치에서 화학적 처리와, 물리적 처리를 독립적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 제공하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 제공되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 지지 유닛의 상부에 제공되며 가스 분배홀이 형성된 샤워헤드와; 상기 샤워헤드의 일체되거나 인접하여 제공되며, 서로 번갈아 배열되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 상부 전극과; 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 라인과; 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 라인과; 상기 제1 라인과 연결되는 전력원과; 접지된 제1 접지 라인과; 상기 제2 라인을 상기 전력원 또는 상기 제1 접지 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연결시키는 제1 스위치를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 복수회 번갈아 배열될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 병렬로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은 제1 위치와 제2 위치 사이로 승하강 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 기판을 지지하는 지지판과;
지지판에 연결되는 지지축과; 상기 지지축에 연결되어 지지판을 상하로 이동 가능하게 구동력을 제공하는 구동원;을 포함하며, 상기 지지판은 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 위치가 상기 제2 위치보다 상기 샤워헤드와 가깝게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 지지판에 하부전극과; 상기 하부전극에 바이어스 전력을 인가하는 바이어스 전력원과; 접지된 제2 접지 라인과; 상기 하부전극을 바이어스 전력원 또는 제2 접지 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킬 수 있는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판 처리 장치를 제1 모드 또는 제2 모드로 전환가능하며, 제1 모드는, 상기 제1 스위치를 상기 전력원과 연결하고, 상기 제2 스위치를 바이어스 상기 전력원와 연결시키며, 제2 모드는, 상기 제1 스위치를 상기 제1 접지 라인과 연결하고, 상기 제2 스위치를 상기 제2 접지 라인과 연결할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 제1 모드에서, 상기 지지 유닛을 제1 위치에 위치시키고, 상기 제2 모드에서, 상기 지지 유닛을 제2 위치에 위치시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 하나 이상의 상기 제1 전극과 하나 이상의 상기 제2 전극은 동심원 방향으로 교대로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 나선을 이루고,
상기 제1전극이 이루는 나선과 상기 제2 전극이 이루는 나선이 교대로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 샤워헤드의 상기 가스분배홀은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이 영역에 형성된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가스 분배홀은 공정 가스 공급 유닛으로부터 공급된 공정 가스를 분배하는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력원은 RF 전력으로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 방법은, 상기 제1 스위치를 전력원과 연결하고, 상기 제2 스위치를 바이어스 전력원와 연결시켜 이온을 기판 방향으로 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛을 상기 샤워헤드와 거리를, 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 샤워헤드에 멀게 제공되는 제2 위치 중 상기 제1 위치에 위치시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 스위치를 제1 접지 라인과 연결하고, 상기 제2 스위치를 제2 접지 라인과 연결시켜 라디칼 공정을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛을 상기 샤워헤드와 거리를, 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 샤워헤드에 멀게 제공되는 제2 위치 중 상기 제2 위치에 위치시킬 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 의하면, 기판 처리 효율이 높다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 의하면, 설계 복잡도가 감소되면서도 하나의 장치에서 화학적 처리와, 물리적 처리를 독립적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 샤워헤드(400)와 상부 전극(600)의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 제1 모드의 동작 상태를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 기판 지지 유닛(200)과 샤워헤드(400) 및 상부 전극(600)에 의한 공정 가스 및 이온의 흐름을 상세하게 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 제2 모드의 동작 상태를 도시한 도면이다. 도 6은 도 5의 기판 지지 유닛(200)과 샤워헤드(400) 및 상부 전극(600)에 의한 공정 가스 및 이온의 흐름을 상세하게 도시한 도면이다.
도 7은 제2 모드로서 라디칼 공정을 수행할 때, 제2 전극(620)에 인가되는 전력(Vrf)을 시간에 따라 도시한 것이다.
도 8은 제2 모드로서 라디칼 공정을 수행할 때, 상부 전극(600)에서 나타나는 전위 차를 도시한 도면이다(도 2의 X1, X2, X3 참조).
도 9는 제2 실시 예에 따른 상부 전극의 평면도이다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 샤워헤드를 포함하는 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 정면이다.
도 11은 제3 실시 예에 따른 샤워헤드를 포함하는 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 상부 전극(2600)을 도시한 평면도이다.
도 13은 제4 실시 예에 따른 상부 전극(3600)을 도시한 평면도이다.
도 14는 제5 실시 예에 따른 상부 전극(4600)을 도시한 평면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 대한 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치(10)는 공정챔버(100)를 포함한다.
공정챔버(100)의 내부공간에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 기판 지지 유닛(200)이 설치된다. 기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 고정할 수 있는 정전척(ESC)이 사용될 수 있으며, 선택적으로 기계적인 구조를 통하여 클램핑이 가능한 기계척 또는 진공으로 웨이퍼(W)를 흡착하는 진공척이 사용될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 지지판(210)과, 지지축(220)과, 구동원(230)을 포함할 수 있다.
지지판(210)은 기판(W)을 지지한다. 웨이퍼(W)는 지지판(210)의 상부에 지지판(210)과 나란하게 놓여진다. 지지판(210)은 알루미늄 재질이며, 이로 인하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 패턴은 지지판(210)과 반응할 가능성이 있다. 따라서, 세라믹 재질의 보호층(미도시)을 지지판(210)의 상부면에 형성할 수 있으며, 세라믹 재질은 산화알루미늄(aluminium oxide:Al2O3)를 포함할 수 있다.
지지판(210)에는 하부전극(215, 도 4 참조)이 제공된다. 일 예로, 하부전극(215)은 지지판(210) 내부에 제공된다. 하부전극(215)은 하부전극(215)에 바이어스 전력을 인가하는 바이어스 전력원(270)과, 접지된 제2 접지 라인(280)과 중 어느 하나와 선택적으로 연결될 수 있다. 상기 선택적 연결은 제2 스위치(260)에 의해 이루어질 수 있다.
지지축(220)은 지지판(210)에 연결된다. 지지축(220)은 구동원(230)에 연결되어 승하강될 수 있다. 구동원(230)은 지지축(220)에 연결되어 지지판(210)을 상하로 이동 가능하게 한다. 지지축(220)이 승하강됨에 따라, 지지판(210)이 제1 위치와 제2 위치로 이동될 수 있다. 제1 위치는 제2 위치보다 샤워헤드(400)가깝게 제공된다.
지지축(220)과 공정챔버(100)의 바닥벽 사이에는 씰링부재(221)가 제공된다. 씰링부재(221)는 공정챔버(100) 내부의 기밀을 유지한다. 씰링부재(221)는 마그네틱 씰(magnetic seal)일 수 있다.
구동원(230)은 제어기(미도시)에 연결되며, 제어기(미도시)는 구동원(230)의 동작을 제어될 수 있다.
공정챔버(100)의 측벽에는 웨이퍼(W)가 드나들 수 있는 통로()가 형성된다. 웨이퍼(W)는 통로()를 통하여 공정챔버(100)의 내부로 진입하거나 공정챔버(100)의 외부로 빠져나간다.
통로(120) 상에는 통로(120)를 개폐하는 도어(130)가 설치된다. 도어(130)는 구동기(미도시)에 연결되며, 구동기(미도시)의 작동에 의하여 통로()의 길이방향과 대체로 수직한 방향으로 이동하면서 통로(122)를 개폐한다.
공정챔버(100)의 바닥벽에는 복수의 배기홀(102)이 형성되며, 복수의 배기홀(102)에는 각각 배기라인(104)이 연결된다. 배기라인(104) 상에는 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 배기라인(104)은 공정챔버(100) 내부의 가스를 외부로 배출하기 위한 통로가 된다. 공정챔버(100)의 내부에서 발생된 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등은 배기라인들(104)을 통하여 공정챔버(100)의 외부로 배출되며, 공정챔버(100) 내부의 압력을 진공상태로 유지하기 위하여 배기라인들(104)을 통하여 공정챔버(100) 내부의 가스를 외부로 배출할 수 있다.
공정챔버(100) 내의 상부에는 각종 공정(예컨대, 증착 또는 식각공정)을 수행할 수 있도록 공정챔버(100)의 내부에 소스가스를 공급하는 가스공급부재()가 제공된다. 가스공급부재()는 샤워헤드(400) 그리고 가스공급라인(380)을 포함한다.
샤워헤드(400)는 지지판(210)에 놓여진 기판(W)을 향하여 공정가스(process gases)를 분사한다. 샤워헤드(400)는 대체로 웨이퍼(W)와 대응되는 원판 형상이다. 샤워헤드(400)에는 복수의 가스 분배홀(422) 형성된다. 가스 분배홀(422)은 공정 가스 공급 유닛(300)으로부터 공급된 공정 가스를 분배한다.
샤워헤드(400)의 가장자리부에는 리액션 가스(Recation gases)를 공급하는 별도의 분사홀(미도시)이 제공될 수 있다.
샤워헤드(400) 가스 분배홀(422)은 가스공급라인(380)이 연결되며, 가스공급라인(380)의 내부에는 공정가스가 흐른다. 가스공급라인(380)은 밸브(381)에 의하여 개폐된다. 도시된 실시예와 달리, 가스공급라인(380)은 챔버의 상부로서, 샤워헤드의 상부에 제공되고, 가스분배홀은 샤워헤드의 상하를 관통하게 제공되고, 샤워헤드와 가스공급라인 사이에 버퍼공간이 제공되고, 공정가스는 샤워헤드에 형성된 가스 분배홀을 통해 웨이퍼(W)를 향해 분사될 수 있다.
한편, 공정챔버(100)의 내부에 공급된 공정가스는 챔버 상부에 제공되는 상부 전극(600)에 의해 방전되며, 방전에 의해 플라스마가 생성된다.
상부 전극(600)은 샤워헤드(400)의 일체되거나 인접하여 제공된다. 보다 구체적으로 샤워헤드(400)의 하부에 샤워헤드와 일체로 제공될 수 있다.
상부 전극(600)에는 전력원(542)이 연결된다. 전력원(542)은 전력을 공정챔버(100)에 제공한다. 전력원(542)은 고주파 전원(RF power)이 일 수 있다. 상부 전극(600)은 축전 결합 플라스마(Capacitively Coupled Plasma:CCP) 소스가 될 수 있다.
전력원(542)은 케이블(540)에 걸쳐서 임피던스 매쳐(544)로 전력을 발생시킨다. 임피던스 매쳐(544)는 기판 처리 동안 공정챔버(100)와 전력원(542) 사이의 임피던스 매치(match)를 발생시키는 매칭 네트워크 회로(미도시)를 수용한다. 임피던스 매쳐(544)는 케이블(540)에 걸쳐서 전력을 공정챔버(100)로 전송한다. 전력원(542)과 공정챔버(100) 사이에는 매칭 네트워크 회로(미도시)가 제공되어, 공정챔버(100)로부터의 전력의 반사, 예컨대 RF 전력의 반사를 최소화시킨다. 매칭 네트워크 회로(미도시)는 2개 이상의 가변 임피던스 소자(예컨대, 캐패시터, 인덕터)를 포함한다
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 지지판(210)에는 하부전극(215)이 내장된다. 하부전극(215)이 접지되거나 바이어스에 연결된다. 이에, 상부 전극(600)에 전원이 인가되면, 상부 전극(600)과 지지판(210) 사이에는 전자기장이 형성되며, 전자기장에 의해 공정챔버(100) 내부의 공정가스는 방전될 수 있다.
상부 전극(600)은 제1 전극(610)과 제2 전극(620)을 포함한다. 제1 전극(610)과 제2 전극(620) 서로 번갈아 배열된다.
도 2는 샤워헤드(400)와 상부 전극(600)의 평면도이다. 도 2를 참조하여 일 예를 설명하면, 제1 전극(610)은 동심원을 이루며 복수개 제공되고, 제2 전극(620)은 제1 전극(610)의 사이 사이에 제공되어 동심원을 이루며 복수개 제공된다. 제1 전극(610)과 제2 전극(620)은 복수회 번갈아 배열된다. 가스 분배홀(422)은 제1 전극(610)과 제2 전극(620)의 사이에 형성된다.
제1 전극(610)은 각각 제1 라인(510)과 전기적으로 연결된다. 제1 라인(510)은 전력원(542)에 연결된다. 제1 라인(510)(은 병렬로 분기된 분기라인들을 포함한다. 분기 라인들(511, 512, 513)은 서로 병렬로 연결된다.
제2 전극(620)은 각각 제2 라인(520)과 전기적으로 연결된다. 제2 라인(520)은 전력원(542) 또는 접지된 제1 접지 라인(550)과 중 어느 하나와 선택적으로 연결될 수 있다. 제2 라인(520)의 선택적 연결은 제1 스위치(530)에 의해 이루어질 수 있다.
제1 전극(610)과 제2 전극(620)은 병렬로 연결된다. 즉 제1 라인(510)과 제2 라인(520)은 병렬로 연결된다.
공정챔버(100) 내에서 플라스마를 생성하는 일 실시 예에 따른 구체적인 방법은 다음과 같다. 가스 공급 유닛(300)을 이용하여 기판(W)의 상부에 공정 가스를 공급한다. 가스공급라인(380) 내부를 흐르는 공정 가스는 샤워헤드(400)의 복수개의 가스 분배홀(422)을 통해 웨이퍼(W)의 상부에 공급된다.
상부 전극(600)에 고주파 전원을 인가하면 상부 전극(600)과 지지판(210) 사이에 전자기장이 형성되며, 공정챔버(100) 내부의 공정 가스는 방전되어 플라스마를 생성한다.
다음, 생성된 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 실시 예에 따르면 증착 또는 식각 공정이 수행될 수 있다.
제어기(미도시)는 기판 처리 장치의 각 구성을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기는 기판 지지 유닛(200)의 구동원(230)과, 가스 공급 유닛(300)과, 제1 스위치(530)와 제2 스위치(260)와 도어(130)의 개폐 등을 제어할 수 있다.
제어기(미도시)는 기판 처리 장치를 제1 모드 또는 제2 모드로 전환 할 수 있다.
도 3 및 도 4는 제1 모드의 동작 상태를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 기판 지지 유닛(200)과 샤워헤드(400) 및 상부 전극(600)에 의한 공정 가스 및 이온의 흐름을 상세하게 도시한 도면이다. 제1 모드는 이온 공정을 수행할 수 있다. 제1 모드는 제1 스위치(530)가 전력원(542)에 연결된다. 그리고, 제2 스위치(260)가 바이어스 전력원(270)에 연결된다. 지지판(210)은 방전하기 위한 적절한 간격인 제1 위치로 조정된다. 일예로, 제1 위치에서 지지판(210)과 샤워헤드(400)의 간격은 h1일 수 있다.
제1 모드에서 전계는 상부 전극(600)과 지지판(210) 사이에 수직하게 존재하게 되어 이온 흐름의 지배적인 방향이 수직으로 되된다. 이에 따라, 기존 장비의 이온 공정에서 지지판(210)에 도달하는 이온 flux와 유사한 이온 flux를 제공하여 기판 처리(예컨대 식각 또는 modificat이온)가 가능하다.
도 5 및 도 6은 제2 모드의 동작 상태를 도시한 도면이다. 도 6은 도 5의 기판 지지 유닛(200)과 샤워헤드(400) 및 상부 전극(600)에 의한 공정 가스 및 이온의 흐름을 상세하게 도시한 도면이다.
제2 모드는 라디칼 공정을 수행할 수 있다. 제2 모드는 제1 스위치(530)가 제1 접지 라인(550)에 연결된다. 그리고, 제2 스위치(260)가 제2 접지 라인(280)에 연결된다. 지지판(210)은 이온 영향을 최소화할 수 있는 적정한 위치인 제2 위치로 조정된다. 일예로, 제2 위치에서 지지판(210)과 샤워헤드(400)의 간격은 h2일 수 있다.
제2 모드는 전계가 상부 전극(600) 중 전력원에 연결된 제1 전극(610)과 접지에 연결된 제2 전극(620) 사이에 xy 평면(수평 면)에 방사상으로 존재하게 되어 이온 흐름의 지배적인 방향이 방사형으로 된다. 물론 IAD(Ion Angular Distribution)상 미약하나마 존재하는 지지판(210) 방향(-z)으로 이동하는 이온도 존재하지만, 상부 전극(600)과 수직운동이 가능한 지지판(210)간 의 간격(h2)을 늘려 이온 플럭스를 기존 이온 블로커가 있는 장비의 radical 공정에서 지지판(210)에 도달하는 이온 플럭스와 유사수준으로 가능하게 한다. 각 상부 전극(600)의 각 반경(ri)이 단위면적당 평균소비전력(P)이 일정하도록 평균소비전력은 아래 수식과 같이 정한다. 또한, 라디칼은 확산되기에 충분한 간격(h2)으로 인해 지지판(210)에 지지된 기판(W)에 대하여 균일한 분포되어 균일한 식각 또는 증착이 가능하다.
[수식]
Figure 112019081075724-pat00001
Figure 112019081075724-pat00002
Figure 112019081075724-pat00003
Figure 112019081075724-pat00004
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 단일 챔버로서, 이온 공정과 라디칼 공정을 수행할 수 있다.
도 7은 제2 모드로서 라디칼 공정을 수행할 때, 제1 전극(610)에 인가되는 전력(Vrf)을 시간에 따라 도시한 것이다. 도 8은 제2 모드로서 라디칼 공정을 수행할 때, 상부 전극(600)에서 나타나는 어느 순간의 전위 차를 도시한 도면이다(도 2의 X1, X2, X3 참조).
제2 모드에서 제2 전극(620)은 접지되어 제공됨에 따라, 전위는 0 또는 약간 들뜬 상태일 될 수 있다. 제1 전극(610)에 인가되는 전력(Vrf)은 항상 0보다 작게 제공된다. 제1 전극(610)과 제2 전극(620)의 사이인 X1-X2 또는 X2-X3에는 양전압으로 전위가 들뜰 수 있다.
도 9는 제2 실시 예에 따른 상부 전극의 평면도이다.
제2 실시 예에 따르면, 제1 전극(1610)과 제2 전극(1620)은 나선을 이룰 수 있다. 제1 전극(1610)이 이루는 나선과 제2 전극(1620)이 이루는 나선이 교대로 배치된다. 이에 따라, 평면에서 수직한 I-I'단면에서 바라보면 상부 전극(1600)은 제1 전극(1610)과 제2 전극(1620)이 교대로 배치된다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 샤워헤드를 포함하는 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다. 동일 부호는 동일한 구성을 지칭한다. 제2 실시 예에 따르면, 샤워헤드(1400)는 상부 전극(600)과 일체로 형성되며, 매립되는 형태로 제공될 수 있다.
도 11은 제3 실시 예에 따른 샤워헤드를 포함하는 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다. 동일 부호는 동일한 구성을 지칭한다. 제3 실시 예에 따르면, 샤워헤드(2400)는 상부 전극(600)과 일체로 형성되며, 하부에 결합되는 형태로 제공될 수 있다.
도 12는 제3 실시 예에 따른 상부 전극(2600)을 도시한 평면도이다.
사각형의 글라스 기판 내지 디스플레이 기판을 처리하는데 있어서 상부 전극(2600)은 그 외각이 사각형으로 제공될 수 있다. 이때, 제1 전극(2610)과 제2 전극(2620)은 막대로 제공되고, 제1 전극(2610)과 제2 전극(2620)은 일방향에 대하여 서로 교대로 배치될 수 있다.
도 13은 제3 실시 예에 따른 상부 전극(3600)을 도시한 평면도이다.
사각형의 글라스 기판 내지 디스플레이 기판을 처리하는데 있어서 상부 전극(3600)은 그 외각이 사각형으로 제공될 수 있다. 이때, 제1 전극(3610)과 제2 전극(3620)은 복수개의 크기가 상이한 사각형으로 제공되고, 제1 전극(3610)과 제2 전극(3620)은 중심에서 바깥 방향에 대하여 서로 교대로 배치될 수 있다.
도 14는 제4 실시 예에 따른 상부 전극(4600)을 도시한 평면도이다.
사각형의 글라스 기판 내지 디스플레이 기판을 처리하는데 있어서 상부 전극(4600)은 그 외각이 사각형으로 제공될 수 있다. 이때, 제1 전극(4610)과 제2 전극(4620)은 사각형의 나선형으로 제공될 수 있다. 제1 전극(4610)이 이루는 나선과 제2 전극(4620)이 이루는 나선이 교대로 배치된다. 이에 따라, 평면에서 수직한 II-II'단면에서 바라보면 상부 전극(1600)은 제1 전극(1610)과 제2 전극(1620)이 교대로 배치된다.
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.
100: 공정챔버
200: 기판 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛
400: 샤워헤드
600: 상부 전극

Claims (18)

  1. 내부에 처리 공간을 제공하는 챔버와;
    상기 챔버 내부에 제공되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 지지 유닛의 상부에 제공되며 가스 분배홀이 형성된 샤워헤드와;
    상기 샤워헤드의 일체되거나 인접하여 제공되며, 서로 번갈아 배열되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 상부 전극과;
    상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 라인과;
    상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 라인과;
    상기 제1 라인과 연결되는 전력원과;
    접지된 제1 접지 라인과;
    상기 제2 라인을 상기 전력원 또는 상기 제1 접지 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연결시키는 제1 스위치를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 복수회 번갈아 배열되는 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 병렬로 연결되는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은 제1 위치와 제2 위치 사이로 승하강 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    기판을 지지하는 지지판과;
    상기 지지판에 연결되는 지지축과;
    상기 지지축에 연결되어 지지판을 상하로 이동 가능하게 구동력을 제공하는 구동원;을 포함하며,
    상기 지지판은 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동 가능한 기판 처리 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 위치가 상기 제2 위치보다 상기 샤워헤드와 가깝게 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 지지판에 하부전극과;
    상기 하부전극에 바이어스 전력을 인가하는 바이어스 전력원과;
    접지된 제2 접지 라인과;
    상기 하부전극을 바이어스 전력원 또는 제2 접지 라인 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킬 수 있는 제2 스위치를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 기판 처리 장치를 제1 모드 또는 제2 모드로 전환가능하며,
    제1 모드는,
    상기 제1 스위치를 상기 전력원과 연결하고,
    상기 제2 스위치를 바이어스 상기 전력원와 연결시키며,
    제2 모드는,
    상기 제1 스위치를 상기 제1 접지 라인과 연결하고,
    상기 제2 스위치를 상기 제2 접지 라인과 연결하는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1 모드에서,
    상기 지지 유닛을 제1 위치에 위치시키고,
    상기 제2 모드에서,
    상기 지지 유닛을 제2 위치에 위치시키는 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 제1 전극과 하나 이상의 상기 제2 전극은 동심원 방향으로 교대로 배치되는 기판 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 나선을 이루고,
    상기 제1 전극이 이루는 나선과 상기 제2 전극이 이루는 나선이 교대로 배치되는 기판 처리 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 상기 가스 분배홀은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이 영역에 형성된 것인 기판 처리 장치.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 가스 분배홀은 공정 가스 공급 유닛으로부터 공급된 공정 가스를 분배하는 것인 기판 처리 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 전력원은 RF 전력으로 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제8 항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 제1 스위치를 전력원과 연결하고, 상기 제2 스위치를 바이어스 전력원와 연결시켜 이온을 기판 방향으로 제어하는 기판 처리 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛을 상기 샤워헤드와 거리를, 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 샤워헤드에 멀게 제공되는 제2 위치 중 상기 제1 위치에 위치시키는 기판 처리 방법.
  17. 제8 항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 제1 스위치를 제1 접지 라인과 연결하고, 상기 제2 스위치를 제2 접지 라인과 연결시켜 라디칼 공정을 수행하는 기판 처리 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛을 상기 샤워헤드와 거리를, 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 샤워헤드에 멀게 제공되는 제2 위치 중 상기 제2 위치에 위치시키는 기판 처리 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023003613A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Applied Materials, Inc. Uniformity control for plasma processing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000178741A (ja) * 1998-12-09 2000-06-27 Hitachi Ltd プラズマｃｖｄ装置およびそれにおける成膜とクリーニング制御法
JP2009105030A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 New Power Plasma Co Ltd 容量結合プラズマ反応器
JP2016046415A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101569904B1 (ko) * 2013-02-19 2015-11-19 세메스 주식회사 전극 어셈블리, 그리고 기판 처리 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000178741A (ja) * 1998-12-09 2000-06-27 Hitachi Ltd プラズマｃｖｄ装置およびそれにおける成膜とクリーニング制御法
JP2009105030A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 New Power Plasma Co Ltd 容量結合プラズマ反応器
JP2016046415A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023003613A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Applied Materials, Inc. Uniformity control for plasma processing

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