KR102354879B1 - 배치식 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배치식 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리공간과 구분된 방전공간에서 분해된 공정가스를 처리공간으로 공급하는 배치식 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브; 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되는 격벽에 의해 상기 처리공간과 구분되는 방전공간을 가지며, 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되어 상기 반응튜브의 둘레방향으로 이격 배치되는 복수의 전극에 의해 상기 방전공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성부; 상기 복수의 전극 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 전원 전극에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원부; 및 상기 고주파 전원의 주파수와 상기 전원 전극의 개수 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로의 임피던스를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

배치식 기판처리장치{Batch type substrate processing apparatus}
본 발명은 배치식 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리공간과 구분된 방전공간에서 분해된 공정가스를 처리공간으로 공급하는 배치식 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판처리장치는 처리공간 내에 처리하고자 하는 기판을 위치시킨 뒤 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)법 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)법 등을 이용하여 처리공간 내에 주입된 공정가스에 포함된 반응 입자들을 기판 상에 증착시키는 장치이며, 하나의 기판에 대하여 기판처리공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single wafer type)과 복수개의 기판에 대하여 기판처리공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식(Batch type)이 있다.
배치식 기판처리장치에서는 처리공간을 둘러싸는 핫월(Hot wall) 타입의 가열수단에 의해 기판 뿐만 아니라 처리공간의 벽면까지 온도가 높아져 공정가스들이 처리공간의 내부 벽면에도 증착되면서 원하지 않은 박막이 형성되게 된다. 특히, 처리공간 내에 플라즈마(plasma)와 같은 공정환경을 조성하는 경우에는 내벽에 증착된 박막이 플라즈마 발생공간에 형성된 자기장이나 전기장 등에 의해 파티클(particle)로 떨어져 나오면서 기판처리공정 중에 오염 물질로 작용하는 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 기판 상의 박막 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 기판에 대한 처리공정의 효율을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
한국등록특허공보 제10-1145538호
본 발명은 처리공간과 구분된 방전공간에서 분해된 공정가스를 처리공간의 내부로 공급하는 배치식 기판처리장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브; 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되는 격벽에 의해 상기 처리공간과 구분되는 방전공간을 가지며, 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되어 상기 반응튜브의 둘레방향으로 이격 배치되는 복수의 전극에 의해 상기 방전공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성부; 상기 복수의 전극 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 전원 전극에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원부; 및 상기 고주파 전원의 주파수와 상기 전원 전극의 개수 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로의 임피던스를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 고주파 전원부의 설정 주파수에 따라 상기 전원 전극의 개수를 제어하거나, 상기 전원 전극의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 제어할 수 있다.
상기 고주파 전원부에 접속된 상기 전원 전극의 개수를 인식하는 전원전극 인식부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 전원전극 인식부에 인식된 상기 전원 전극의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 조정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 인식된 상기 전원 전극의 개수가 많을수록 상기 고주파 전원의 주파수가 낮아지게 조정할 수 있다.
상기 고주파 전원부에 설정된 설정 주파수를 인식하는 주파수 인식부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 주파수 인식부에 인식된 설정 주파수에 따라 상기 전원 전극의 개수를 조정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 인식된 설정 주파수가 높을수록 상기 전원 전극의 개수가 적어지게 조정할 수 있다.
상기 제어부는 4 내지 40 ㎒의 범위에서 선택되는 주파수를 갖는 고주파 전원이 상기 전원 전극에 인가되도록 제어할 수 있다.
상기 복수의 전극은 접지되는 접지 전극을 포함하고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 서로 교번되어 제공될 수 있다.
상기 복수의 전극은 홀수개이고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극의 배열은 상기 복수의 전극의 중앙에 위치한 전극을 중심으로 대칭될 수 있다.
토출구를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스를 상기 전원 전극과 상기 접지 전극의 사이 공간에 각각 공급하는 복수의 가스 공급관;을 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 형성부는 상기 토출구의 토출방향과 어긋나 제공되며, 상기 반응튜브의 길이방향으로 배열되어, 상기 플라즈마에 의해 분해된 공정가스 중 라디칼을 상기 처리공간으로 공급하는 복수의 분사구를 포함할 수 있다.
상기 복수의 가스 공급관에 선택적으로 상기 공정가스를 공급하기 위한 밸브;를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극 중 적어도 일부를 선택적으로 상기 고주파 전원부에 접속 또는 접지시키거나, 오픈시키는 스위칭부;를 더 포함할 수 있다.
상기 고주파 전원부와 상기 전원 전극의 사이에 제공되며, 상기 고주파 전원을 분배하여 상기 전원 전극에 제공하는 전력분배기;를 더 포함할 수 있다.
상기 반응튜브의 둘레방향을 따라 상기 복수의 전극의 양측 외곽에 제공되어, 토출구를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스를 상기 방전공간 내에 공급하는 복수의 가스 공급관;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 배치식 기판처리장치는 처리공간과 구분되는 방전공간에서 플라즈마(plasma)에 의해 공정가스가 분해된 뒤 처리공간의 내부로 제공됨으로써, 반응튜브의 내벽에 증착된 박막으로부터 파티클(particle)이 떨어져 나오는 것을 방지할 수 있고, 기판에 대한 처리공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제어부를 통해 전원 전극에 인가되는 고주파 전원의 주파수를 빠르게 하거나, 전원 전극의 개수를 늘림으로써, 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로(예를 들어, 고주파 전원부와 복수의 전극 등)에서의 임피던스의 허수부를 줄일 수 있으며, 이에 따라 전원 전극에 인가되는 전압을 낮출 수 있고, 고주파 전원의 주파수가 느리거나, 전원 전극의 수가 적은 경우보다 상대적으로 많은 양의 전류를 흐르게 할 수 있다. 이를 통해 높은 플라즈마 밀도 및 라디칼(radical)을 이용하여 공정시간을 단축할 수 있고, 인가되는 전압을 낮춰 스퍼터링 효과를 줄일 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 형성부의 수명을 최대로 연장할 수도 있다.
그리고 복수의 가스 공급관으로 전원 전극과 접지 전극의 사이 공간에 각각 공정가스를 공급하여 플라즈마 분해율이 향상될 수 있다. 또한, 복수의 가스 공급관에 각각 형성된 토출구의 토출방향과 어긋나게 플라즈마 형성부의 복수의 분사구를 제공함으로써, 플라즈마 분해되지 않은 공정가스가 처리공간으로 유입되지 않고, 공정가스가 충분히 분해된 후에 라디칼이 처리공간의 내부로 공급될 수 있다.
한편, 전력분배기를 통해 하나의 고주파 전원부에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 복수의 전원 전극에 제공함으로써, 전원 전극과 접지 전극의 사이에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 수평 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원전극 인식부와 주파수 인식부 및 스위칭부를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전력분배기를 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 가스 공급관의 변형예를 나타내는 수평 단면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 수평 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판처리장치를 나타내는 측단면도로, 도 2(a)는 도 1의 A-A′를 따라 절개한 측단면도이고, 도 2(b)는 도 1의 B-B′를 따라 절개한 측단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 기판(10)이 수용되는 처리공간(111)을 제공하는 반응튜브(110); 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되는 격벽(115)에 의해 상기 처리공간(111)과 구분되는 방전공간(125)을 가지며, 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되어 상기 반응튜브(110)의 둘레방향으로 이격 배치되는 복수의 전극(121)에 의해 상기 방전공간(125)에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성부(120); 상기 복수의 전극(121) 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 전원 전극(121a)에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원부(130); 및 상기 고주파 전원의 주파수와 상기 전원 전극(121a)의 개수 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로의 임피던스를 조절하는 제어부(140);를 포함할 수 있다.
반응튜브(110)는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 원통 형태로 석영 또는 세라믹 등의 내열성 재료로 형성될 수 있고, 내부에 복수의 기판(10)이 수용되어 처리되는 처리공간(111)을 제공할 수 있다. 반응튜브(110)의 처리공간(111)은 복수개의 기판(10)들이 반응튜브(110)의 길이방향으로 적층된 기판 보트(50)를 수용하고, 실제 처리공정(예를 들어, 증착 공정)이 이루어지는 공간이다.
여기서, 기판 보트(50)는 기판(10)을 지지하기 위한 구성으로서, 복수의 기판(10)이 상기 반응튜브(110)의 길이방향(즉, 상하방향)으로 적재되도록 형성될 수 있고, 복수의 기판(10)이 각각 개별적으로 처리되는 단위 처리공간을 복수개 형성할 수도 있다.
플라즈마 형성부(120)는 복수의 전극(121)을 이용하여 플라즈마(plasma)를 형성할 수 있으며, 가스 공급관(160)으로부터 공급받은 공정가스를 플라즈마에 의해 분해하여 반응튜브(110) 내의 처리공간(111)으로 제공할 수 있다. 플라즈마 형성부(120)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되는 격벽(115)에 의해 처리공간(111)과 구분되는 방전공간(125)을 가질 수 있고, 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되어 반응튜브(110)의 둘레방향으로 이격 배치되는 복수의 전극(121)에 의해 방전공간(125)에 플라즈마를 형성할 수 있다.
플라즈마 형성부(120)의 방전공간(125)은 플라즈마가 형성되는 공간이며, 격벽(115)에 의해 처리공간(111)과 구분될 수 있다. 이에, 플라즈마 형성부(120)는 가스 공급관(160)으로부터 공급받은 상기 공정가스를 방전공간(125)에서 플라즈마를 이용하여 분해시키고, 분해된 상기 공정가스 중 라디칼(radical)들만을 처리공간(111)으로 제공할 수 있다.
여기서, 격벽(115)은 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장될 수 있으며, 반응튜브(110)의 내부에 배치될 수도 있고, 반응튜브(110)의 외부에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 격벽(115)은 도 1과 같이 반응튜브(110)의 내부에 배치되어 반응튜브(110)의 내벽과 방전공간(125)을 형성할 수 있으며, 반응튜브(110)의 내벽(또는 내면)에 접속하는 복수의 부측벽부(115a,115b)와 복수의 부측벽부(115a,115b) 사이의 주측벽부(115c)를 포함할 수 있다. 복수의 부측벽부(115a,115b)는 반응튜브(110)의 내벽으로부터 반응튜브(110)의 내측으로 돌출(또는 연장)되고, 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 주측벽부(115c)는 반응튜브(110)의 내벽과 이격되어 복수의 부측벽부(115a,115b) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 복수의 부측벽부(115a,115b)와 주측벽부(115c) 모두는 반응튜브(110)의 내벽을 따라 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장될 수 있다. 다만, 격벽(115)은 처리공간(111)과 구분되는 방전공간(125)을 제공할 수 있는 형태라면 도 1에 도시된 바에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 다른 실시예로, 격벽(115)은 반응튜브(110)의 외부에 배치되어 반응튜브(110)의 외벽과 방전공간(125)을 형성할 수도 있으며, 반응튜브(110)의 외측면(또는 외벽)에 접속하는 복수의 부측벽부(115a,115b)와 복수의 부측벽부(115a,115b) 사이의 주측벽부(115c)를 포함할 수 있다. 복수의 부측벽부(115a,115b)는 반응튜브(110)의 외벽으로부터 반응튜브(110)의 외측으로 돌출되고, 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 주측벽부(115c)는 반응튜브(110)의 외벽과 이격되어 복수의 부측벽부(115a,115b) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 주측벽부(115c)를 반응튜브(110)보다 작거나 큰 직경을 갖는 튜브 형태로 구성하여 반응튜브(110)의 측벽과 주측벽부(115c)의 사이(즉, 상기 반응튜브의 내벽과 상기 주측벽부의 사이 또는 상기 반응튜브의 외벽과 상기 주측벽부의 사이)에 방전공간(125)을 형성할 수도 있다.
플라즈마 형성부(120)는 격벽(115)에 의해 처리공간(111)과 구분된 방전공간(125)에 플라즈마를 형성함으로써, 가스 공급관(160)으로부터 공급되는 공정가스가 반응튜브(110)의 내부로 직접 공급되어 처리공간(111)에서 분해되는 것이 아니라 처리공간(111)과 분리된 공간인 방전공간(125)에서 분해된 뒤 처리공간(111)으로 공급될 수 있으며, 이에 따라 처리공간(111)으로 상기 공정가스를 직접 공급하여 처리공간(111)에서 플라즈마를 형성하는 경우에 플라즈마로 인한 자기장이나 전기장에 의해 처리공간(111)의 내벽에 형성된 박막이 파티클(particle)로 떨어져 나오는 문제를 방지할 수 있다.
고주파 전원부(130)는 복수의 전극(121) 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 전원 전극(121a)에 고주파 전원(또는 RF 전원)을 인가할 수 있다. 고주파 전원부(130)는 고주파 전원(power)을 공급할 수 있으며, 공급된 고주파 전원은 복수의 전극(121) 중 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)에 인가(또는 공급)될 수 있다. 전원 전극(121a)에 상기 고주파 전원(또는 전력)이 인가되면, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이에 전기장(또는 자기장)이 생성될 수 있고, 이렇게 생성된 전기장에 의해 용량성 결합 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma; CCP)가 발생될 수 있다. 여기서, 복수의 전극(121) 중 적어도 2개 이상을 선택하여 고주파 전원부(130)에 접속시킬 수 있고, 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)에 고주파 전원이 인가될 수 있으며, 접지 전극(121b)은 복수의 전극(121) 중 전원 전극(121a)으로 선택되지 않은 나머지 전극(121)에서 선택될 수 있고, 접지(ground)될 수 있다.
적어도 2개 이상의 전원 전극(121a)에 각각 고주파 전원을 인가하는 경우(예를 들어, 2개의 상기 전원 전극의 사이에 하나의 상기 접지 전극이 위치하는 3전극 구조)에는 전원 전극(121a)들에 상기 고주파 전원이 각각 나누어 공급될 수 있으므로, 플라즈마를 형성(또는 생성)하는 데 필요한 전력 또는 원하는 양의 라디칼을 얻기 위한 전력을 감소시킬 수 있고, 하나의 전원 전극(121a)에 높은 고주파 전원(또는 전력)을 인가하는 경우에 비해 파티클의 발생이 감소되거나 방지될 수 있다. 또한, 한 쌍의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)으로 플라즈마를 형성하는 경우보다 많은(또는 넓은) 공간(또는 영역)에 플라즈마를 형성할 수 있어 더욱 효과적으로 상기 공정가스를 분해할 수 있다.
제어부(140)는 상기 고주파 전원의 주파수와 상기 전원 전극(121a)의 개수 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로의 임피던스(Impedance, Z)를 조절할 수 있다. 여기서, 상기 플라즈마 회로는 플라즈마를 형성하기 위해 고주파 전원부(130)와 복수의 전극(121) 등으로 구성된 회로일 수 있다.
상기 플라즈마 회로에서 임피던스(Z)의 허수부(Z′)가 높아지는 경우에는 전원 전극(121a)에 인가되는 전압이 높아지고 스퍼터링(sputtering) 효과가 증대되어, 방전공간(125)을 형성(또는 정의)하는 격벽(115) 및/또는 반응튜브(110)에 손상이 발생할 수 있고, 격벽(115)의 내(부)면 및 반응튜브(110)의 내벽에 증착된 박막으로부터 파티클이 발생하는 문제도 발생할 수 있다. 또한, 높은 전압이 인가됨에 따라 높은 에너지를 가지는 이온(들)이 전원 전극(121a)을 향해 가속되어 반복적으로 충돌할 수 있으며, 이에 따라 전원 전극(121a)이 손상되거나 오염될 수도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 제어부(140)는 상기 고주파 전원의 주파수와 상기 전원 전극(121a)의 개수 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 플라즈마 회로의 임피던스(Z)를 조절할 수 있고, 임피던스(Z)의 허수부(Z′)를 낮출 수 있다.
이때, 제어부(140)는 고주파 전원부(130)의 설정 주파수에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 제어하거나, 전원 전극(121a)의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 고주파 전원부(130)의 설정 주파수를 특정 주파수(예를 들어, 하나의 주파수)로 고정하거나, 고주파 전원부(120)가 주파수를 조절할 수 없는 고정 주파수를 갖는 경우에는 고주파 전원부(120)가 공급(또는 생성)하고 있는 주파수에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 조절(또는 제어)할 수 있다. 또한, 전원 전극(121a)의 개수가 고정되는 경우에 전원 전극(121a)의 개수에 따라 고주파 전원부(130)를 제어하여 전원 전극(121a) 각각에 인가되는 고주파 전원의 주파수를 조절할 수 있다. 이를 통해 상기 플라즈마 회로에서의 임피던스(Z)의 허수부(Z′)가 줄어들도록 제어할 수 있다.
자세히 살펴보면, 임피던스(Z)의 허수부(Z′)는 식 (1)로 표현될 수 있다.
Z′ = j / (ωC), ω=2πf … (1)
(Z′: 허수부 임피던스, ω : 각속도, f : 상기 전원 전극에 인가되는 고주파 전원의 주파수)
그리고 복수의 전원 전극(121a)을 갖는 경우에는 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 식 (2)로 표현될 수 있다.
Zn′ = Z′ / n … (2)
(Zn′: 복수의 상기 전원 전극으로 구성된 회로의 전체적인 허수부 임피던스, n : 상기 전원 전극의 수)
식 (1)과 식 (2)를 참조하면, 전원 전극(121a)에 인가되는 고주파 전원의 주파수(f)를 증가시켜(또는 빠르게 하여) 임피던스(Z)의 허수부(Z′)를 줄일 수 있고, 전원 전극(121a)의 개수(n)를 늘려 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄일 수 있다. 여기서, 전원 전극(121a)의 개수(n)가 동일한(또는 고정되는) 경우에는 전원 전극(121a)에 인가되는 고주파 전원의 주파수(f)가 증가할수록 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 줄어들 수 있다.
이때, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 너무 낮게 되면, 플라즈마 점화(또는 생성)에 문제가 발생할 수 있다. 즉, 플라즈마를 점화시키기 위해서는 일정 수준의 에너지가 필요한데, 전원 전극(121a)에 상기 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지는 (전체적인) 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)와 관계되며, (전체적인) 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 낮아질수록 전원 전극(121a)에 상기 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지도 낮아지게 된다. 이에, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 고주파 전원의 주파수(f)를 증가시키고 전원 전극(121a)의 개수(n)를 늘려 너무 줄이게 되면, 전원 전극(121a)에 상기 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지로 플라즈마를 점화시킬 수 없게 된다.
따라서, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄이면서도 전원 전극(121a)에 상기 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지가 플라즈마를 점화시키기 위한 상기 일정 수준의 에너지보다 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 상기 고주파 전원의 주파수(f) 및/또는 전원 전극(121a)의 수(n)의 제어(또는 조절)가 필요하며, 이에 따라 제어부(140)는 고주파 전원부(130)의 설정 주파수에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 제어하거나, 전원 전극(121a)의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 제어할 수 있고, 전원 전극(121a)의 개수(n) 및/또는 상기 고주파 전원의 주파수(f)를 제어하여 상기 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지가 상기 일정 수준의 에너지보다 낮아지는 것을 방지하면서 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄일 수 있으며, 플라즈마의 점화(또는 플라즈마를 점화시키기 위한 상기 일정 수준의 에너지)를 확보하면서 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 최소화할 수도 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 제어부(140)를 통해 전원 전극(121a)에 인가되는 상기 고주파 전원의 주파수(f)를 증가시키거나, 전원 전극(121a)의 개수(n)를 늘림으로써, 상기 플라즈마 회로에서의 임피던스(Z)의 허수부(Z′)를 줄일 수 있으며, 이에 따라 전원 전극(121a)에 인가되는 전압을 낮출 수 있고, 상기 고주파 전원의 주파수(f)가 느리거나(또는 낮거나), 전원 전극(121a)의 수(n)가 적은 경우보다 상대적으로 많은 양의 전류를 흐르게 할 수 있다. 이를 통해 높은 플라즈마 밀도 및 라디칼을 이용하여 공정시간을 단축할 수 있고, 인가되는 전압을 낮춰 스퍼터링 효과를 줄일 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 형성부(120)의 수명을 최대로 연장할 수도 있다.
본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 전극(121)을 각각 감싸는 복수의 전극보호관(126);을 더 포함할 수 있다.
복수의 전극보호관(126)은 복수의 전극(121) 각각의 외부 둘레면을 감쌀 수 있으며, 복수의 전극(121) 각각을 보호할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극(121) 각각은 상부로부터 하부에 걸쳐 전극보호관(126)에 의해 감싸진 상태로 보호될 수 있으며, 복수의 전극(121)은 연성을 가지는 편조선으로 이루어질 수도 있다.
일반적으로 고주파 전원의 사용에 따른 전기 전도는 전류가 표면을 따라 흐르는 표피 효과(Skin Effect)가 발생할(또는 전류가 흐르는 깊이인 금속의 침투 깊이(Skin Depth)에 영향을 받을) 수 있으며, 그물 타입의 그물망 전극을 사용하는 경우에는 빈 공간이 차지하는 면적이 넓으므로, 적은 표면적으로 인한 큰 저항으로 고주파 전원 인가에 비효율적인 문제점이 존재한다. 더욱이, 기판(10) 처리공정을 고온과 저온에서 반복적으로 진행하게 되는데, 전극이 그물 타입으로 이루어질 경우에는 변화되는 온도에 따라 그물망 전극의 형상이 불규칙하게 변화되어 형상 유지 측면에서 불리하게 되고, 변화되는 형상에 따라 저항이 달라지기 때문에 고주파 전원 인가 시 불균일한 플라즈마가 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 방지하기 위해, 복수의 전극(121)은 전극보호관(126) 내부로 삽입될 뿐만 아니라 빈 공간을 최소화하여, 유연성을 가지는 편조 타입(편조선)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 빈 공간을 더욱 감소시키기 위하여 각각의 전극 표면에 금속을 코팅하는 방법을 추가적으로 사용할 수도 있다. 또한, 플렉서블한 편조 타입의 복수의 전극(121)을 방전공간(125)의 내부에서 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되어 고정된 상태로 유지시키기 위해 각 전극(121)의 양단을 움직이지 않도록 고정 지지하는 스프링부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 스프링부에 의해 플렉서블한 복수의 전극(121)은 각각 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 고정되어 가늘고 길쭉한 봉 형태로 유지될 수 있다.
전극보호관(126)은 복수의 전극(121)의 외부를 둘러쌈으로써, 각 전극(121)을 전기적으로 절연시키는 동시에 플라즈마 분위기에 노출되는 전극(121)들을 플라즈마로부터 보호할 수 있고, 이에 따라 전극(121)은 플라즈마에 의해 발생될 수 있는 오염 또는 파티클로부터 안전하게 보호될 수 있다. 이때, 전극보호관(126)은 석영 또는 세라믹 등의 내열성 재료로 이루어질 수 있으며, 반응튜브(110)와 일체형으로 제작될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원전극 인식부와 주파수 인식부 및 스위칭부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)의 개수를 인식하는 전원전극 인식부(151);를 더 포함할 수 있다.
전원전극 인식부(151)는 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)의 개수를 인식(또는 파악)할 수 있으며, 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)들을 검출(또는 감지)하여 전원 전극(121a)의 개수를 인식할 수도 있고, 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)의 수를 입력받아 전원 전극(121a)의 개수를 인식할 수도 있다. 예를 들어, 전원전극 인식부(151)는 도 3과 같이 복수의 전극(121)에 각각 연결되어 각각의 전극(121)이 고주파 전원부(130)에 접속되어 있는지를 검출함으로써, 전원 전극(121a)의 개수를 인식할 수 있다. 이때, 전원전극 인식부(151)는 각각의 전극(121)에 연결되어 있는 스위칭부(170)에 각각 연결될 수도 있다. 또한, 전원전극 인식부(151)는 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)의 위치를 인식할 수도 있으며, 복수의 전극(121) 중 어느 전극이 고주파 전원부(130)에 접속되었는지를 알 수 있고, 복수의 전극(121) 중 어느 전극이 접지되었는지도 알 수도 있다. 이를 이용하여 제어부(140)는 후술할 밸브(165)를 제어할 수도 있다. 하지만, 전원전극 인식부(151)의 구성은 이에 한정되지 않고, 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)의 개수를 인식할 수 있으면 족하다.
그리고 제어부(140)는 전원전극 인식부(151)에 인식된 전원 전극(121a)의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 조정할 수 있다. 여기서, 전원전극 인식부(151)는 무선 또는 유선으로 제어부(140)와 연결될 수 있고, 상기 인식된 전원 전극(121a)의 개수를 제어부(140)에 전달(또는 전송)할 수 있다. 고주파 전원부(130)에 접속된 전원 전극(121a)의 개수가 늘어날수록 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 낮아지므로, 제어부(140)는 상기 인식된 전원 전극(121a)의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 조정하여 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지가 상기 일정 수준의 에너지보다 낮아지는 것을 방지하면서 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 최소화할 수 있다.
여기서, 제어부(140)는 상기 인식된 전원 전극(121a)의 개수가 많을수록 상기 고주파 전원의 주파수가 낮아지게 조정할 수 있다. 즉, 상기 일정 수준의 에너지를 확보할 수 있는 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 정해질 수 있고, 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 달성되는 전원 전극(121a)의 수(n)와 상기 고주파 전원의 주파수(f)의 조합이 결정될 수 있으며, 이렇게 결정된 전원 전극(121a)의 수(n)와 상기 고주파 전원의 주파수(f)의 조합에 따라 상기 고주파 전원의 주파수 및/또는 전원 전극(121a)의 개수를 조정(또는 조절)할 수 있다. 상기 고주파 전원의 주파수와 전원 전극(121a)의 개수 모두 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄이는 요소이므로, 상기 결정된 전원 전극(121a)의 수(n)와 상기 고주파 전원의 주파수(f)의 조합은 전원 전극(121a)의 수(n)가 많을수록 상기 고주파 전원의 주파수(f)가 낮을 수 밖에 없다.
따라서, 제어부(140)는 상기 결정된 전원 전극(121a)의 수(n)와 상기 고주파 전원의 주파수(f)의 조합에 따라 상기 인식된 전원 전극(121a)의 개수가 많을수록 상기 고주파 전원의 주파수가 낮아지게 조정할 수 있으며, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 플라즈마의 점화에 문제가 있는 데까지 낮아지지 않도록 상기 고주파 전원의 주파수를 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 고주파 전원부(130)에 설정된 설정 주파수를 인식하는 주파수 인식부(152);를 더 포함할 수 있다.
주파수 인식부(152)는 고주파 전원부(130)에 설정된 설정 주파수(또는 상기 고주파 전원부의 고정 주파수)를 인식할 수 있으며, 고주파 전원부(130)에서 출력(또는 공급)되는 고주파 전원의 주파수를 검출(또는 측정)하여 상기 설정 주파수를 인식할 수도 있고, 고주파 전원부(130)에 설정되는 주파수 값을 입력받아 상기 설정 주파수를 인식할 수도 있다. 여기서, 상기 설정 주파수는 주파수 변경이 가능한 고주파 전원부(130)에 설정된 주파수이거나, 주파수가 고정된 고주파 전원부(130)의 고정 주파수일 수 있다. 예를 들어, 주파수 인식부(152)는 도 3과 같이 고주파 전원부(130)에 연결되어 고주파 전원부(130)의 출력 주파수(또는 공급 주파수)를 검출함으로써, 상기 설정 주파수를 인식할 수 있으며, 제어부(140)에도 연결되어 인식된 상기 설정 주파수를 제어부(140)에 전달(또는 전송)할 수도 있다. 이때, 주파수 인식부(152)는 고주파 전원부(130) 및 제어부(140)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 하지만, 주파수 인식부(152)의 구성은 이에 한정되지 않고, 상기 설정 주파수를 인식할 수 있으면 족하다.
그리고 제어부(140)는 주파수 인식부(152)에 인식된 설정 주파수에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 조정할 수 있다. 고주파 전원부(130)의 설정 주파수가 증가할수록 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 낮아지므로, 제어부(140)는 상기 인식된 설정 주파수에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 조정하여 고주파 전원이 인가되어 발생되는 에너지가 상기 일정 수준의 에너지보다 낮아지는 것을 방지하면서 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 최소화할 수 있다.
여기서, 제어부(140)는 상기 인식된 설정 주파수가 높을수록 전원 전극(121a)의 개수가 적어지게 조정할 수 있다. 즉, 상기 결정된 상기 고주파 전원의 주파수(f)와 전원 전극(121a)의 수(n)의 조합에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 조정할 수 있으며, 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 달성할 수 있다. 상기 고주파 전원의 주파수와 전원 전극(121a)의 개수는 모두 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄이는 요소이므로, 상기 결정된 상기 고주파 전원의 주파수(f)와 전원 전극(121a)의 수(n)의 조합은 상기 고주파 전원의 주파수(f)가 높을수록 전원 전극(121a)의 수(n)가 적을 수 밖에 없다.
따라서, 제어부(140)는 상기 결정된 상기 고주파 전원의 주파수(f)와 전원 전극(121a)의 수(n)의 조합에 따라 상기 인식된 설정 주파수가 높을수록 전원 전극(121a)의 개수가 적어지게 조정할 수 있으며, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 플라즈마의 점화에 문제가 있는 데까지 낮아지지 않도록 전원 전극(121a)의 개수를 조정할 수 있다.
그리고 제어부(140)는 4 내지 40 ㎒의 범위에서 선택되는 주파수를 갖는 고주파 전원이 전원 전극(121a)에 인가되도록 제어할 수 있다. 상기 고주파 전원의 주파수가 40 ㎒보다 크게 되면, 전원 전극(121a)을 2개 갖는 3전극 구조의 경우에도 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 너무 낮아 플라즈마의 점화에 문제가 발생한다. 반면에, 상기 고주파 전원의 주파수가 4 ㎒보다 작게 되면, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 너무 커서 전원 전극(121a)의 개수를 최대한으로 늘린다 하더라도 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 달성할 수 없게 된다. 즉, 반응튜브(110)의 둘레(길이)는 기판(10)의 크기(또는 둘레)에 따라 결정되고, 반응튜브(110)의 둘레에 따라 최대한의 전원 전극(121a)의 개수가 결정되는데, 전원 전극(121a)의 개수를 늘릴 수 있는 한계에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 늘려 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄이더라도 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)에까지 줄이지는 못하게 된다.
따라서, 제어부(140)는 4 내지 40 ㎒의 범위에서 선택되는 주파수를 갖는 고주파 전원이 전원 전극(121a)에 인가되도록 제어할 수 있다. 그리고 전원 전극(121a)의 개수가 늘어날수록 플라즈마 형성영역(또는 발생영역)이 많아지게 되므로, 방전공간(125) 내의 플라즈마 균일도를 위해서는 모든 플라즈마 형성영역에 동일한(또는 일정 수준의) 플라즈마 밀도가 제공되어야 하며, 이를 위해 제어부(140)를 이용하여 각 전원 전극(121a)에 동일한(또는 오차범위 ± 10%의) 주파수의 고주파 전원을 인가할 수 있다.
예를 들어, 2개의 전원 전극(121a)의 사이에 하나의 접지 전극(121b)이 위치하는 3전극 구조의 경우에는 각각의 전원 전극(121a)에 약 27 ㎒(또는 27.12 ㎒)의 주파수를 갖는 고주파 전원이 인가될 수 있다.
복수의 전극(121)은 접지되는 접지 전극(121b)을 포함할 수 있다. 접지 전극(121b)은 접지될 수 있으며, 전원 전극(121a)에 대응하여 제공될 수 있고, 전원 전극(121a)과 짝을 이루어 상기 고주파 전원이 인가되는 전원 전극(121a)과의 사이 공간에 플라즈마가 형성될 수 있다. 이때, 접지 전극(121b) 중 적어도 하나는 방전공간(125)의 내부에 제공될 수 있다.
여기서, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)은 서로 교번되어 제공될 수 있다. 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)은 도 3 등에 도시된 바와 같이 서로 이격되어 교대로 번갈아가며 제공(또는 배치)될 수 있으며, 각 전원 전극(121a)은 적어도 일측에 접지 전극(121b)이 제공될 수 있다. 이러한 경우, 더욱 많은 공간(또는 영역)에 플라즈마를 형성할 수 있으며, 플라즈마 분해율을 향상시킬 수 있다.
이때, 복수의 전극(121)은 홀수개일 수 있고, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열은 복수의 전극(121)의 중앙에 위치한 전극(121)을 중심으로 대칭될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 전극(121)의 중앙에 위치한 전극(121)은 전원 전극(121a) 또는 접지 전극(121b)일 수 있다. 즉, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)이 서로 교번되어 제공되면서 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열에서 양측 최외곽의 전극(121)은 동일한 전극(121)일 수 있으며, 모두 전원 전극(121a)이거나, 모두 접지 전극(121b)일 수 있다. 예를 들어, 전원 전극(121a)이 2개인 경우에 2개의 전원 전극(121a) 사이에 하나의 접지 전극(121b)을 제공하여 2개의 전원 전극(121a)에 대한 공통의 접지 전극(121b)으로 이용할 수 있다.
전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)이 복수의 전극(121)의 중앙에 위치한 전극(121a or 121b)을 중심으로 대칭되어 배열되므로, 방전공간(125)의 양측 공간(또는 영역)의 플라즈마 균일도가 향상될 수 있으며, 플라즈마 형성부(120)에 형성되어 처리공간(111)으로 라디칼을 공급하는 복수의 분사구(122) 간에 공급(또는 통과)되는 라디칼의 양이 균일할 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 전극(121) 중 적어도 일부를 선택적으로 고주파 전원부(130)에 접속 또는 접지시키거나, 오픈시키는 스위칭부(170);를 더 포함할 수 있다.
스위칭부(170)는 복수의 전극(121) 중 적어도 일부를 선택적으로 선택적으로 고주파 전원부(130)에 접속시킬 수도 있고, 선택적으로 접지시킬 수도 있으며, 고주파 전원부(130)와의 접속과 접지가 모두 해제되도록 오픈(open)시킬 수도 있다. 예를 들어, 스위칭부(170)는 도 3과 같이 모든 전극(121)에 연결될 수 있으며, 스위칭(Switching)에 의해 각각의 전극(121)을 고주파 전원부(130)에 접속시킬 수도 있고, 접지시킬 수도 있다. 또한, 스위칭부(170)는 일부 전극(121)에 대해 접지와 고주파 전원부(130)와의 접속을 모두 해제함으로써, 오픈시킬 수도 있고, 오픈된 상기 일부 전극(121)은 플라즈마 형성에 관여하지 않도록 할 수 있다.
여기서, 스위칭부(170)는 선택적인 고주파 전원부(130)와의 접속 및 선택적인 접지로 복수의 전극(121) 각각을 전원 전극(121a) 또는 접지 전극(121b)으로 만들 수 있으며, 각 전극(121)에 대해 전원 전극(121a)으로 할지 또는 접지 전극(121b)으로 할지 아니면 접속과 접지를 모두 해제할지가 결정(또는 선택)된 후에 결정에 따라 스위칭할 수 있다. 이때, 제어부(140)는 스위칭부(170) 각각에 연결될 수 있으며, 스위칭부(170)는 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다.
예를 들어, 복수의 전극(121)의 중앙에 위치한 전극(121)을 중심으로 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)이 대칭되어 배열되도록 복수의 전극(121)의 중앙에 위치한 전극(121)부터 전원 전극(121a)으로 할지 또는 접지 전극(121b)으로 할지(아니면 접속과 접지를 모두 해제할지)를 결정할 수 있고, 결정에 따라 스위칭부(170)를 이용하여 스위칭할 수 있다. 그리고 스위칭부(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극(121)을 고주파 전원부(130)에 연결 및 해제(on/off)시키는 전원 스위치(171) 및/또는 전극(121)을 접지 및 해제(on/off)시키는 접지 스위치(미도시)로 구성될 수도 있다. 또한, 스위칭부(170)를 사용하는 경우에는 복수의 전극(121)이 5개 이상으로 구성될 수 있으며, 복수의 전극(121) 중에서 선택하여 전원 전극(121a) 또는 접지 전극(121b)으로 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 스위칭부(170)를 통해 필요에 따라 전원 전극(121a)의 개수를 간단하게 조절(또는 조정)할 수 있고, 전원 전극(121a)의 위치도 조절할 수 있다.
한편, 2개의 전원 전극(121a)의 사이에 하나의 접지 전극(121b)이 위치하는 3전극 구조의 조합을 상기 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 복수로 연속해서 배열할 수도 있다. 이러한 경우, 전원 전극(121a)끼리 서로 겹치는 부분(또는 영역)이 발생하여 복수의 전극(121)이 배열된 공간 내에 플라즈마가 발생하지 않는 공간(또는 영역)인 데드존(dead zone)이 발생하게 되지만, 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간마다 균일한 플라즈마가 형성될 수 있고, 플라즈마 밀도가 균일해질 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 토출구(161)를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스를 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 각각 공급하는 복수의 가스 공급관(160);을 더 포함할 수 있다.
복수의 가스 공급관(160)은 토출구(161)를 통해 공정가스를 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 각각 공급할 수 있으며, 공급된 공정가스는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에서 플라즈마에 의해 분해될 수 있다. 그리고 복수의 가스 공급관(160)은 토출구(161)를 포함할 수 있으며, 토출구(161)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되는 슬릿(slit) 형태일 수도 있고, 복수(개)로 구성되어 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 배열될 수도 있다. 토출구(161)는 가스 공급관(160)의 유로를 통해 공급되는 상기 공정가스를 방전공간(125)으로 공급(또는 토출)할 수 있다. 이때, 토출구(161)는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간을 향해 형성될 수 있고, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 상기 공정가스를 공급할 수 있다.
예를 들어, 복수의 가스 공급관(160)은 방전공간(125)의 외부에 제공될 수 있고, 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되어 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열을 따라 연결한 선으로부터 반응튜브(110)의 폭방향으로 외측(선상)에 배치될 수 있으며, 가스 공급관(160)의 토출구(161)는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 공간을 각각 향하도록 제공될 수 있다. 가스 공급관(160)은 기판(10)이 처리되는 공정에 필요한 공정가스가 플라즈마 형성부(120)에서 분해될 수 있도록 방전공간(125)으로 상기 공정가스를 공급할 수 있다. 이때, 복수의 가스 공급관(160)으로부터 공급받아 방전공간(125)이 공정가스로 채워지면 전원 전극(121a) 각각에 소정의 상기 고주파 전원을 인가하여 서로 짝을 이루는(또는 대향하는) 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이에 플라즈마를 형성할 수 있고, 플라즈마 상태로 여기되어 분해된 공정가스는 처리공간(111)의 내부로 제공되어 기판(10) 처리공정이 수행될 수 있다.
복수의 가스 공급관(160)을 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열을 따라 연결한 선으로부터 상기 반응튜브(110)의 폭방향으로 외측에 제공하고, 가스 공급관(160)의 토출구(161)는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 공간을 각각 향하도록 제공하면, 가스 공급관(160)의 토출구(161)가 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 공간에 대향될 수 있어 상기 공정가스가 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 공간에 직접적으로 공급(또는 전달)될 수 있고, 이에 따라 플라즈마 분해율이 증가될 수 있다. 즉, 가스 공급관(160)의 토출구(161)를 통해 공급되는 공정가스는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 플라즈마 발생공간으로 직접적으로 공급될 수 있으므로, 분해되기 위한 공정가스가 플라즈마 발생공간으로 확산되는 시간이 단축될 수 있어 공정가스의 분해 속도 향상 및 그에 따른 플라즈마 분해율도 향상될 수 있다.
또한, 복수의 가스 공급관(160)이 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열을 따라 연결한 선으로부터 상기 반응튜브(110)의 폭방향으로 외측에 제공되고, 가스 공급관(160)의 토출구(161)가 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 공간을 각각 향하도록 제공됨으로써, 격벽(115)으로 둘러싸인 방전공간(125)의 크기가 감소할 수 있으며, 이에 따라 방전공간(125)으로 공급되는 공정가스가 고르게 확산되는 시간이 감소될 수 있고, 공정가스가 플라즈마 분해되어 처리공간(111)으로 제공되는 시간도 단축시킬 수 있다. 도 1에는 이러한 복수의 가스 공급관(160)이 반응튜브(110)의 외측면으로부터 돌출되어 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이에 각각 제공된 것으로 도시되어 있지만, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이에 제공되면서 동시에 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 연장선상으로부터 외측에 제공될 수 있는 위치라면 특별히 그 위치는 한정되지 않는다.
공정가스는 1종 이상의 가스를 포함할 수 있으며, 소스가스 및/또는 상기 소스가스와 반응하는 반응가스를 포함할 수 있고, 상기 소스가스와 상기 반응가스가 반응하여 박막을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스는 반응가스일 수 있고, 상기 소스가스는 별도의 소스가스 공급관(미도시)을 통해 처리공간(111)으로 바로 공급될 수 있다. 가스 공급관(160)은 처리공간(111)으로 바로 상기 소스가스를 공급하는 상기 소스가스 공급관(미도시)과 다르게 플라즈마 형성부(120) 내의 방전공간(125)으로 먼저 반응가스(또는 상기 공정가스)를 공급할 수 있으며, 상기 반응가스는 플라즈마에 의해 활성화되어 처리공간(111)으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(10) 상에 증착될 박막 물질이 실리콘 질화물인 경우, 상기 소스가스는 실리콘을 함유(또는 포함)하는 가스(예를 들어, 디클로로실란(SiH2Cl2, DCS) 등)를 포함할 수 있고, 상기 반응가스는 질소를 포함하는 가스(예를 들어, NH3, N2O, NO 등)를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 낮은 온도에서도 분해되는 상기 소스가스보다 상대적으로 가스 분해 온도가 더욱 높은 NH3, N2O, NO 등의 상기 반응가스를 플라즈마 형성부(120)로 공급함으로써, 플라즈마 형성부(120)에 의해 상기 반응가스가 효과적으로 분해되어 처리공간으로 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 기판(10)을 가열하기 위해 반응튜브(110)를 둘러싸는 가열수단(미도시);을 더 포함할 수 있다. 또한, 기판 보트(50)는 기판(10) 처리공정의 균일성을 위해 기판 보트(50)의 하부에 연결될 회전수단(미도시)에 의해 회전될 수도 있다.
그리고 플라즈마 형성부(120)는 토출구(161)의 토출방향과 어긋나 제공되며, 상기 반응튜브(111)의 길이방향으로 배열되어, 상기 플라즈마에 의해 분해된 공정가스 중 라디칼을 처리공간(111)으로 공급하는 복수의 분사구(122)를 포함할 수 있다. 복수의 분사구(122)는 상기 반응튜브(111)의 길이방향으로 배열될 수 있고, 상기 플라즈마에 의해 분해된 공정가스 중 라디칼을 처리공간(111)으로 공급할 수 있으며, 토출구(161)의 토출방향과 어긋나게 제공될 수 있다. 여기서, 복수의 분사구(122)는 상기 반응튜브(111)의 길이방향으로 배열되는 복수개의 열로 제공될 수도 있으며, 각 열은 상기 반응튜브(110)의 둘레방향으로 서로 이격되어 제공될 수 있다.
즉, 분사구(122)와 토출구(161)는 반응튜브(110)의 중심축으로부터의 반경방향에 대해 서로 어긋나도록 제공될 수 있으며, 상기 반응튜브(110)의 중심축으로부터 분사구(122)까지의 반경방향과 상기 반응튜브(110)의 중심축으로부터 토출구(161)까지의 반경방향이 서로 어긋날 수 있다. 예를 들어, 복수의 분사구(122)는 기판 보트(50)의 상기 단위 처리공간에 각각 대응하여 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 서로 다른 높이에 형성됨과 동시에 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장된 복수의 전극(121) 중 적어도 어느 하나에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 가스 공급관(160)의 토출구(161)는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 사이의 공간을 향하도록 제공되므로, 복수의 분사구(122)는 토출구(161)의 토출방향과 어긋나 제공될 수 있다. 복수의 분사구(122)와 토출구(161)의 위치가 서로 대응되지 않고 서로 어긋나 있게 되면, 토출구(161)를 통해 방전공간(125)에 공급된 공정가스가 바로 분사구(120)를 통해 처리공간(111)으로 빠져나가지 않고 플라즈마 분해되기 위한 시간적 여유를 가진 뒤 분해되어 분사구(120)를 통해 라디칼(만)이 처리공간(111)으로 공급될 수 있고, 플라즈마 분해 효율이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 복수의 분사구(122)는 전원 전극(121a)과 대응하는 위치에 제공될 수도 있다. 복수의 분사구(122)가 전원 전극(121a)과 대응하는 위치마다 제공되게 되면, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열에서 양측 최외곽에 전원 전극(121a)이 배치되는 경우에도 복수의 분사구(122) 간에 처리공간(111)으로 공급하는 라디칼의 양이 균일할 수 있다. 즉, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열에서 양측 최외곽에 전원 전극(121a)이 배치되는 경우에는 다른 전원 전극(121a)(들)이 양측(즉, 2개)의 접지 전극(121b)과 두 공간(또는 2개의 공간)에 플라즈마를 형성하는 데에 반해 양측 최외곽에 전원 전극(121a)들은 하나의 접지 전극(121b)과 하나의 공간에만 플라즈마를 형성하여 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간 간에 플라즈마의 밀도가 불균해질 수 있는데, 전원 전극(121a)과 대응하는 위치마다 복수의 분사구(122)를 제공하여 분사구(122)마다 균일한(또는 동일한) 양의 라디칼이 공급(또는 통과)되도록 할 수 있다.
다시 말하면, 양측 최외곽에 전원 전극(121a)들과 각각의 접지 전극(121b)의 사이 공간에는 다른 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간보다 플라즈마 밀도가 높을 수 있는데, 전원 전극(121a)과 대응하는 위치마다 복수의 분사구(122)를 제공하여 양측 최외곽에 전원 전극(121a)들과 대응하는 위치에 제공되는 분사구(122)로는 플라즈마 밀도가 상대적으로 높은 하나의 공간에서만 라디칼이 공급되고 다른 전원 전극(121a)(들)과 대응하는 위치에 제공되는 분사구(122)로는 플라즈마 밀도가 상대적으로 낮은 두 공간에서 라디칼이 공급되게 함으로써, 결과적으로 모든 분사구(122)에 균일한 양의 라디칼이 공급되도록 할 수 있다.
또한, 복수의 분사구(122)가 전원 전극(121a)과 대응하는 위치마다 제공되게 되면, 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간마다 균일한 플라즈마가 형성될 수 있는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 배열에서 양측 최외곽에 접지 전극(121b)이 배치되는 경우에도 복수의 분사구(122) 간에 처리공간(111)으로 공급하는 라디칼의 양이 균일해질 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 가스 공급관(160)에 선택적으로 상기 공정가스를 공급하기 위한 밸브(165);를 더 포함할 수 있다.
밸브(165)는 복수의 가스 공급관(160)에 각각 연결될 수 있으며, 복수의 가스 공급관(160)에 선택적으로 상기 공정가스를 공급할 수 있다. 여기서, 밸브(165)는 가스공급원(162)과 각각의 가스 공급관(160) 사이에 각각 제공(또는 설치)될 수 있다. 밸브(165)는 복수의 전극(121) 중 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 선택에 따라 선택적으로 개폐(open/close)될 수 있으며, 복수의 가스 공급관(160)을 통해 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간(들)에만 상기 공정가스가 공급되도록 할 수 있다. 즉, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 대응하는 가스 공급관(160)에 연결(또는 설치)된 밸브(165)(들)만을 열어(open) 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 대응하는 가스 공급관(160)(들)에서만 상기 공정가스가 공급되도록 할 수 있고, 이에 따라 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간(들)에만 상기 공정가스가 공급될 수 있다. 이때, 제어부(140)는 밸브(165) 각각에 연결될 수 있으며, 밸브(165)는 제어부(140)에 의해 각각 제어될 수 있다.
예를 들어, 밸브(165)는 스위칭부(170)의 스위칭에 따라 개폐가 결정될 수 있으며, 스위칭부(170)의 스위칭에 따라 결정된 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 대응하는 가스 공급관(160)에 연결된 밸브(165)는 열고, 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간이 아닌 영역(예를 들어, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극으로 선택되지 않은 전극과 상기 전원 전극 또는 상기 접지 전극의 사이 공간)에 대응하는 가스 공급관(160)에 연결된 밸브(165)는 닫을(close) 수 있다. 이를 통해 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간(들)에만 상기 공정가스가 공급되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전력분배기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 고주파 전원부(130)와 전원 전극(121a)의 사이에 제공되며, 상기 고주파 전원을 분배하여 전원 전극(121a)에 제공하는 전력분배기(180);를 더 포함할 수 있다.
전력분배기(power splitter, 180)는 고주파 전원부(130)와 전원 전극(121a)의 사이에 제공될 수 있으며, 고주파 전원부(130)에서 공급(또는 출력)되는 상기 고주파 전원을 분배하여 전원 전극(121a)에 제공할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 전원 전극(121a)에 동일한 전원(또는 전압)이 인가됨으로써, 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 균일한 플라즈마가 형성될 수 있다.
복수의 고주파 전원부(130)를 통해 복수의 전원 전극(121a)에 각각 고주파 전원을 인가할 수도 있으나, 복수의 고주파 전원부(130) 간의 성능 차이에 의해 복수의 전원 전극(121a) 각각에 서로 다른 전원이 인가될 수 있고, 이에 따라 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 플라즈마 밀도가 서로 다른 불균일한 플라즈마가 형성될 수 있다.
하지만, 하나의 고주파 전원부(130)에서 공급되는 상기 고주파 전원을 분배하여 복수의 전원 전극(121a)에 제공하게 되면, 복수의 전원 전극(121a)에 동일한 전원을 인가할 수 있고, 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.
한편, 여러 (외부)요인에 의해서 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간 간에 플라즈마의 형성이 불균일해질 수도 있으며, 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 각각 형성되는 플라즈마 밀도가 서로 불균일해질 수 있다. 특히, 전원 전극(121a)의 적어도 일부가 격벽(115)의 외부에 배치되는 경우에는 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 격벽(115)이 위치할 수 있어 격벽(115)에 의한 간섭으로 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간 간에 플라즈마 밀도의 불균일이 더욱 심화될 수 있다. 이러한 경우에는 전력분배기(180)를 통해 복수의 전원 전극(121a) 각각에 제공되는 고주파 전원(또는 전력)의 크기 또는 비율을 조절하여 복수의 전원 전극(121a) 각각에 제공할 수 있으며, 이를 통해 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수도 있다.
그리고 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b)의 사이 공간에 각각 형성되는 플라즈마 밀도가 서로 불균일하지 않은 경우 또는 각각의 전원 전극(121a)과 접지 전극(121b) 간의 간격을 조절할 수 있는 경우에는 하나의 하나의 고주파 전원부(130)로부터 출력된 고주파 전원을 균등하게 분배하여 복수의 전원 전극(121a)에 공급할 수도 있다. 여기서, 고주파 전원부(130)는 복수의 전원 전극(121a)에 펄스(pulse) 형태의 RF 전력을 공급할 수도 있으며, 펄스의 폭(width)과 듀티비(duty ratio)를 조절하여 공급할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 가스 공급관의 변형예를 나타내는 수평 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 상기 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 복수의 전극(121)의 양측 외곽에 제공되어, 토출구(161)를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스를 방전공간(125) 내에 공급하는 복수의 가스 공급관(160);을 더 포함할 수 있다.
복수의 가스 공급관(160)은 복수의 전극(121)과 같이 상기 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있으며, 기판(10)이 처리되는 공정에 필요한 공정가스가 플라즈마 형성부(120)에서 분해될 수 있도록 상기 반응튜브(110)의 둘레방향으로 이격 배치되는 복수의 전극(121)의 양측 외곽(또는 외측)에 각각 제공되어 토출구(161)를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 상기 공정가스를 방전공간(125) 내에 공급할 수 있다.
복수의 가스 공급관(160)으로부터 공급받아 방전공간(125)이 상기 공정가스로 채워지면 전원 전극(121a) 각각에 소정의 고주파 전원을 인가하여 상기 공정가스를 플라즈마 분해시킬 수 있으며, 분해된 상기 공정가스는 처리공간(111)으로 제공되어 기판(10) 처리공정이 수행될 수 있다.
그리고 복수의 가스 공급관(160)은 토출구(161)를 포함할 수 있으며, 토출구(161)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되는 슬릿 형태일 수도 있고, 복수(개)로 구성되어 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 배열될 수도 있다. 토출구(161)는 가스 공급관(160)의 유로를 통해 공급되는 상기 공정가스를 방전공간(125)으로 공급할 수 있다.
여기서, 가스 공급관(160)이 격벽(115) 내(즉, 상기 방전공간)에 제공되는 경우, 토출구(161)는 전원 전극(121a)에 대하여 반대 방향을 향하게 형성될 수 있다. 전원 전극(121a)의 외측에 각각 제공되는 가스 공급관(160)의 토출구(161)가 격벽(115)을 대향하도록 제공되면, 토출구(161)로부터 공급되는 상기 공정가스가 토출구(161)와 대향하는 격벽(115)으로부터 방전공간(125)의 중심영역으로 점차 확산될 수 있어 방전공간(125)의 전체 공간에 상기 공정가스가 고르게 분포될 수 있고, 이에 모든 상기 공정가스가 플라즈마 분해되어 처리공간(111)으로 제공될 수 있다.
반대로, 전원 전극(121a)의 외측에 각각 제공되는 가스 공급관(160)의 토출구(161)가 격벽(115)과 대향하는 위치에 형성되지 않고, 반대로 전원 전극(121a)과 대향하는 위치에 형성될 경우에는 상기 공정가스가 방전공간(125)에 확산되어 플라즈마 분해될 수 있는 시간적 여유를 가지지 못하고 바로 플라즈마 형성부(120)의 분사구(122)를 통해 처리공간(111)으로 빠져 나가므로, 상기 공정가스가 낭비될 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 공정 효율이 저하될 수 있다.
하지만, 본 발명에서는 가스 공급관(160)의 토출구(161)를 격벽(115)과 대향하는 위치에 형성함으로써, 상기 공정가스가 플라즈마 형성부(120)의 분사구(122)를 통해 처리공간(111)으로 바로 빠져나가지 않고, 방전공간(125)의 가장자리 영역(즉, 상기 토출구와 대향하는 상기 격벽)부터 중심영역으로 고르게 확산되어 채워질 수 있고, 이에 상기 공정가스가 방전공간(125)에 머물 수 있는 시간적 여유가 증가하게 되어 상기 공정가스의 플라즈마 분해 효율이 향상될 수 있다.
그리고 가스 공급관(160)이 격벽(115)의 외부(즉, 상기 격벽의 상기 부측벽부의 외부)에 배치되는 경우에는 격벽(115) 내의 방전공간(125)으로 상기 공정가스를 공급할 수 있다. 여기서, 토출구(161)는 전원 전극(121a)을 향할 수 있다. 이러한 경우, 가스 공급관(160)이 격벽(115)의 부측벽부(115a,115b) 외측에 배치되어 격벽(115) 내의 방전공간(125)으로 상기 공정가스를 바로 공급할 수 있으므로, 방전공간(125) 내에 와류(vortex)가 형성되지 않고, 짧은 시간 내에 방전공간(125)에 균일한 압력을 형성할 수 있다. 또한, 가스 공급관(160)이 격벽(115)의 외측에 배치됨으로써, 방전공간(125)의 크기를 작게 만들 수 있고, 이에 따라 짧은 시간 내에 방전공간(125)에 균일한 압력을 형성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 반응튜브(110)와 연통되어 처리공간(111) 내의 공정 잔류물을 외부로 배기하는 배기부(190);를 더 포함할 수 있다.
배기부(190)는 처리공간(111)과 연통되어 처리공간(111) 내의 공정 잔류물을 외부로 배기하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 배기부(190)는 플라즈마 형성부(120)와 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
그리고 배기부(190)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되는 배기부재(191), 배기부재(191)에 연결되는 배기라인(192) 및 배기펌프(미도시)를 포함할 수 있다. 배기부재(191)는 플라즈마 형성부(120)의 복수의 분사구(122)와 대향되고 기판 보트(50)의 단위 처리공간(들)에 각각 대응하여 상기 반응튜브(110)의 길이방향(즉, 상하방향)으로 배열된 복수의 배기구(193)를 구비할 수 있다. 이에 따라 플라즈마 형성부(120)에서 분해되어 복수의 분사구(122)를 통해 복수의 기판(10)으로 공급된 상기 공정가스가 기판(10)을 지나 복수의 배기구(193)로 흡입될 수 있다.
따라서, 플라즈마 형성부(120)의 복수의 분사구(122)와 배기부(190)의 복수의 배기구(193)가 서로 대응하여 기판(10)이 적재되는 제1방향(또는 상기 반응튜브의 길이방향)과 교차하는 제2방향(예를 들어, 상기 기판의 표면과 평행한 방향)으로 동일선 상에 위치하므로, 분사구(122)에서 분사되는 라디칼(들)이 배기구(193)로 유입되면서 라미나 플로우(Laminar Flow)가 형성될 수 있다. 즉, 분사구(122)에서 분사되는 라디칼(들)이 기판(10)의 표면과 평행한 방향으로 흐를 수 있어 기판(10)의 상부면으로 균일하게 공급될 수 있으며, 분사구(122)에서 분사되는 라디칼(들)이 기판(10)의 표면과 접촉한 후에 기판(10)을 따라 이동하면서 배기구(193)로 유입될 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 처리공간과 구분되는 방전공간에서 플라즈마에 의해 공정가스가 분해된 뒤 처리공간의 내부로 제공됨으로써, 반응튜브의 내벽에 증착된 박막으로부터 파티클이 떨어져 나오는 것을 방지할 수 있고, 기판에 대한 처리공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제어부를 통해 전원 전극에 인가되는 고주파 전원의 주파수를 빠르게 하거나, 전원 전극의 개수를 늘림으로써, 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로에서의 임피던스의 허수부를 줄일 수 있으며, 이에 따라 전원 전극에 인가되는 전압을 낮출 수 있고, 고주파 전원의 주파수가 느리거나, 전원 전극의 수가 적은 경우보다 상대적으로 많은 양의 전류를 흐르게 할 수 있다. 이를 통해 높은 플라즈마 밀도 및 라디칼을 이용하여 공정시간을 단축할 수 있고, 인가되는 전압을 낮춰 스퍼터링 효과를 줄일 수 있으며, 이에 따라 플라즈마 형성부의 수명을 최대로 연장할 수도 있다. 그리고 복수의 가스 공급관으로 전원 전극과 접지 전극의 사이 공간에 각각 공정가스를 공급하여 플라즈마 분해율이 향상될 수 있다. 또한, 복수의 가스 공급관에 각각 형성된 토출구의 토출방향과 어긋나게 플라즈마 형성부의 복수의 분사구를 제공함으로써, 플라즈마 분해되지 않은 공정가스가 처리공간으로 유입되지 않고, 공정가스가 충분히 분해된 후에 라디칼이 처리공간의 내부로 공급될 수 있다. 한편, 전력분배기를 통해 하나의 고주파 전원부에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 복수의 전원 전극에 제공함으로써, 전원 전극과 접지 전극의 사이에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 기판 50 : 기판 보트
100 : 배치식 기판처리장치 110 : 반응튜브
111 : 처리공간 115 : 격벽
115a,115b: 부측벽부 115c: 주측벽부
120 : 플라즈마 형성부 121 : 전극
121a: 전원 전극 121b: 접지 전극
122 : 분사구 125 : 방전공간
126 : 전극보호관 130 : 고주파 전원부
140 : 제어부 151 : 전원전극 인식부
152 : 주파수 인식부 160 : 가스 공급관
161 : 토출구 162 : 가스공급원
170 : 스위칭부 171 : 전원 스위치
180 : 전력분배기 190 : 배기부
191 : 배기부재 192 : 배기라인
193 : 배기구

Claims (15)

  1. 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브;
    상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되는 격벽에 의해 상기 처리공간과 구분되는 방전공간을 가지며, 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되어 상기 반응튜브의 둘레방향으로 이격 배치되는 복수의 전극에 의해 상기 방전공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성부;
    상기 복수의 전극 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 전극에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원부;
    상기 복수의 전극 중 적어도 일부를 선택적으로 상기 고주파 전원부에 접속시키거나, 접지시키거나, 또는 오픈시키는 스위칭부; 및
    상기 고주파 전원의 주파수와 상기 고주파 전원이 인가되는 전원 전극의 개수 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 회로의 임피던스를 조절하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 스위칭부를 제어하여 상기 적어도 일부의 전극 각각을 상기 고주파 전원부에 접속되는 상기 전원 전극이나, 접지되는 접지 전극, 또는 상기 접속과 접지가 모두 해제된 오픈 전극으로 결정하고,
    상기 고주파 전원부의 설정 주파수에 따라 상기 전원 전극의 개수를 제어하거나, 상기 전원 전극의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 제어하는 배치식 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고주파 전원부에 접속된 상기 전원 전극의 개수를 인식하는 전원전극 인식부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전원전극 인식부에 인식된 상기 전원 전극의 개수에 따라 상기 고주파 전원의 주파수를 조정하는 배치식 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인식된 상기 전원 전극의 개수가 많을수록 상기 고주파 전원의 주파수가 낮아지게 조정하는 배치식 기판처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고주파 전원부에 설정된 설정 주파수를 인식하는 주파수 인식부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 주파수 인식부에 인식된 설정 주파수에 따라 상기 전원 전극의 개수를 조정하는 배치식 기판처리장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인식된 설정 주파수가 높을수록 상기 전원 전극의 개수가 적어지게 조정하는 배치식 기판처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 4 내지 40 ㎒의 범위에서 선택되는 주파수를 갖는 고주파 전원이 상기 2개 이상의 전극에 인가되도록 제어하는 배치식 기판처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 전극 중 적어도 하나를 상기 접지 전극으로 결정하고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극이 서로 교번되어 제공되도록 상기 전원 전극을 결정하는 배치식 기판처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 전극은 홀수개이고,
    상기 제어부는 상기 복수의 전극의 중앙에 위치한 전극을 중심으로 대칭되어 상기 전원 전극과 상기 접지 전극이 배열되도록 상기 전원 전극과 상기 접지 전극을 결정하는 배치식 기판처리장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    토출구를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스를 상기 전원 전극으로 결정된 전극과 상기 접지 전극으로 결정된 전극의 사이 공간에 각각 공급하는 복수의 가스 공급관;을 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 플라즈마 형성부는 상기 토출구의 토출방향과 어긋나 제공되며, 상기 반응튜브의 길이방향으로 배열되어, 상기 플라즈마에 의해 분해된 공정가스 중 라디칼을 상기 처리공간으로 공급하는 복수의 분사구를 포함하는 배치식 기판처리장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급관에 선택적으로 상기 공정가스를 공급하기 위한 밸브;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 2개 이상의 전극과 상기 고주파 전원부의 사이에 제공되며, 상기 고주파 전원을 분배하여 상기 2개 이상의 전극에 제공하는 전력분배기;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응튜브의 둘레방향을 따라 상기 복수의 전극의 양측 외곽에 제공되어, 토출구를 통해 상기 플라즈마에 의해 분해되는 공정가스를 상기 방전공간 내에 공급하는 복수의 가스 공급관;을 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
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