KR102610445B1 - 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마의 균일성을 극대화시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 장치는 기판을 처리하기 위한 처리 공간과, 상기 기판을 처리하기 위한 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 모듈을 포함하고, 상기 플라즈마 생성 모듈은 제1 방향으로 서로 나란하게 배치된 다수의 제1 전극과, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 나란하게 배치된 다수의 제2 전극과, 상기 다수의 제1 전극과 상기 다수의 제2 전극과 연결된 다수의 마이크로 플라즈마 셀을 포함하는 어레이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고, 상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀에 공정 가스를 제공하며, 상기 처리 공간에 반응 가스를 제공하고, 상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀 중 제1 마이크로 플라즈마 셀에는 제1 크기의 제1 에너지를 제공하고, 제2 마이크로 플라즈마 셀에는 상기 제1 크기와 다른 제2 크기의 제2 에너지를 제공하여, 상기 제1 마이크로 플라즈마 셀에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양과, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양을 다르게 한다.

Description

플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법{Substrate processing apparatus and method using the plasma}
본 발명은 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 또는 디스플레이 장치를 제조할 때에는, 플라즈마를 이용한 다양한 공정(예를 들어, 식각, 애싱, 이온주입, 세정 등)이 사용될 수 있다. 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치는, 플라즈마 발생 방식에 따라 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 타입과 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입으로 구분할 수 있다. CCP 타입은 챔버 내에 두 전극이 서로 마주보도록 배치되고, 두 전극 중 어느 하나 또는 둘 모두에 RF 신호를 인가하여 챔버 내에 전기장을 형성함으로써 플라즈마를 생성한다. 반면, ICP 타입은 챔버에 하나 또는 그 이상의 코일이 설치되고, 코일에 RF 신호를 인가하여 챔버 내에 전자장을 유도함으로써 플라즈마를 생성한다.
한편, 종래의 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치(예를 들어, RDC(Radical Dry Clean) 장비)의 경우, 가스 유량, 비율, 압력, RF 전력의 주파수 및 크기와 같은 공정 파라미터를 조절하여 플라즈마의 균일성(uniformity)를 향상시키고자 한다. 그럼에도 불구하고 생성된 플라즈마는 비대칭(asymmetric) 형상일 수 있기 때문에, 척 내에 멀티존(multi-zone) 온도 제어 장치를 추가하거나, 라디컬이나 반응 가스의 확산을 위한 버퍼 공간을 확보하기도 한다. 이에 따라, 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치는 구조가 복잡해지고 부피가 증가하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 플라즈마의 균일성을 극대화시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 플라즈마의 균일성을 극대화시킬 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판이 배치되는 처리 공간; 및 상기 기판을 처리하기 위한 플라즈마를 생성하는, 플라즈마 생성 모듈을 포함하되, 상기 플라즈마 생성 모듈은, 제1 방향으로, 서로 나란하게 배치된 다수의 제1 전극과, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로, 서로 나란하게 배치된 다수의 제2 전극과, 다수의 마이크로 플라즈마 셀을 포함하는 어레이로서, 각 마이크로 플라즈마 셀은 대응되는 제1 전극 및 제2 전극에 연결되고 상기 대응되는 제1 전극에 인가되는 제1 전압 및 상기 대응되는 제2 전극에 인가되는 제2 전압에 따라 플라즈마를 생성하는 어레이를 포함한다.
상기 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마 형성 공간과, 상기 플라즈마 형성 공간의 일측에 배치되고, 상기 대응되는 제1 전극이 설치되며, 상기 플라즈마 형성 공간 내에 공정 가스를 인입하기 위한 인입구가 형성된 제1 플레이트와, 상기 플라즈마 형성 공간의 타측에 배치되고, 상기 대응되는 제2 전극이 설치되며, 상기 플라즈마 형성 공간에서 형성된 플라즈마의 일부 성분을 필터링하는 배출구가 형성된 제2 플레이트를 포함한다.
상기 배출구는, 상기 플라즈마의 이온 성분은 블록킹하고, 상기 플라즈마의 라디칼은 통과시킨다.
상기 마이크로 플라즈마 셀은, 상기 플라즈마 형성 공간을 관통하여 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 연결하며, 반응 가스를 상기 처리 공간으로 전달하기 위한 바이패스 라인을 더 포함한다.
상기 마이크로 플라즈마 셀은, 상기 플라즈마 형성 공간을 정의하는 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 상기 측벽을 관통하여 반응 가스를 상기 처리 공간으로 전달하기 위한 바이패스 라인을 더 포함한다.
상기 제2 플레이트에는, 여기되지 않은 반응 가스를 상기 처리 공간에 제공하기 위한 반응 가스 라인 및 공급홀이 더 형성된다.
상기 제1 전극은 서로 나란하게 배치된 2개의 버스 전극을 포함한다.
상기 제1 전압 또는 제2 전압의 크기를 조절하여, 상기 생성되는 플라즈마의 생성량을 조절한다.
상기 어레이는 서로 다른 제1 마이크로 플라즈마 셀과 제2 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고, 상기 제1 마이크로 플라즈마 셀은, 제1 시간동안 플라즈마를 생성하고, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀은, 상기 제1 시간과 다른 제2 시간동안 플라즈마를 생성한다.
상기 어레이는 서로 다른 제1, 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고, 제1 구간동안, 상기 제1 및 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 제3 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않고, 상기 제1 구간에 연속된 제2 구간동안, 상기 제1 및 제3 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않는다.
상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은 교대로 반복하여 진행된다.
상기 어레이는 교대로 배치된 다수의 제1 마이크로 플라즈마 셀과 다수의 제2 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고, 제1 구간동안, 상기 다수의 제1 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 다수의 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않고, 상기 제1 구간에 연속된 제2 구간동안, 상기 다수의 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 다수의 제1 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 다른 면은, 플라즈마 형성 공간; 상기 플라즈마 형성 공간의 상측에 배치되고, 상기 플라즈마 형성 공간 내에 공정 가스를 인입하기 위한 인입구가 형성된 제1 플레이트; 상기 플라즈마 형성 공간의 하측에 배치되고, 상기 플라즈마 형성 공간에서 형성된 플라즈마의 일부 성분을 필터링하기 위한 배출구가 형성되는 제2 플레이트; 상기 제1 플레이트에 설치되고, 제1 방향으로 길게 연장된 제1 전극; 상기 제2 플레이트에 설치되고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 길게 연장된 제2 전극; 및 상기 플라즈마 형성 공간을 관통하여 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 연결하며, 여기되지 않은 반응 가스를 전달하는 바이패스 라인을 포함한다.
상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 유전체를 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트 내에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 플레이트 내에 배치된다.
상기 제1 플레이트에는 다수의 인입구가 형성되되, 상기 다수의 인입구는 상기 제1 전극의 양측에 배치되고, 상기 바이패스 라인은 다수개이고, 상기 다수의 바이패스 라인은 상기 제1 전극의 양측에 배치된다.
상기 공정 가스는 비활성 가스와, C, N, F 중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 이루어진 가스를 포함하고, 상기 반응 가스는 H, N 중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 이루어진 가스를 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 방법의 일 면은, 기판을 처리하기 위한 처리 공간과, 상기 기판을 처리하기 위한 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 모듈을 포함하고, 상기 플라즈마 생성 모듈은 제1 방향으로 서로 나란하게 배치된 다수의 제1 전극과, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 나란하게 배치된 다수의 제2 전극과, 상기 다수의 제1 전극과 상기 다수의 제2 전극과 연결된 다수의 마이크로 플라즈마 셀을 포함하는 어레이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고, 상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀에 공정 가스를 제공하며, 상기 처리 공간에 반응 가스를 제공하고, 상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀 중 제1 마이크로 플라즈마 셀에는 제1 크기의 제1 에너지를 제공하고, 제2 마이크로 플라즈마 셀에는 상기 제1 크기와 다른 제2 크기의 제2 에너지를 제공하여, 상기 제1 마이크로 플라즈마 셀에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양과, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양을 다르게 한다.
상기 마이크로 플라즈마 셀은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 연결하며, 상기 반응 가스를 여기시키지 않고 상기 처리 공간으로 전달하기 위한 바이패스 라인을 더 포함한다.
상기 제1 마이크로 플라즈마 셀에 제1 에너지를 제공하는 제1 시간과, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀에 제2 에너지를 제공하는 제2 시간이 서로 다르다.
상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀은 제3 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고, 상기 제1 및 제2 마이크로 플라즈마 셀이 플라즈마를 생성하는 동안, 상기 제3 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않는다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 생성 모듈을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 영역 A를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 12은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 14은 본 발명의 제6 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 플라즈마 생성 모듈을 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 도 2의 영역 A를 확대하여 도시한 평면도이다. 도 4는 도 3의 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)을 설명하기 위한 사시도이다.
우선, 도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 공정 챔버(100), 지지 모듈(200), 플라즈마 생성 모듈(300), 가스 공급 모듈(500) 등을 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판(W)이 처리되는 처리 공간(101)을 제공한다. 공정 챔버(100)는 원형의 통 형상일 수 있다. 공정 챔버(100)는 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 공정 챔버(100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(100)의 일측벽에는 개구(130)가 형성된다. 개구(130)는 기판(W)이 반출입 가능한 출입구로 사용된다. 출입구는 도어에 의해 개폐 가능하다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기 포트(102)가 설치된다. 배기 포트(102)는 처리 공간(101)에 발생된 부산물이 공정 챔버(100)의 외부로 배출되는 배출구 역할을 한다. 배기 포트(102)는 배기 라인(131)과 연결된다. 펌프에 의해서 배기 동작이 이루어진다.
지지 모듈(200)은 처리 공간(101) 내에 설치되고, 기판(W)을 지지한다. 지지 모듈(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 정전척은, 상면에 기판(W)이 놓여지는 유전판, 유전판 내에 설치되고 기판(W)이 유전판에 흡착되도록 정전기력을 제공하는 전극, 유전판 내에 설치되어 기판(W)의 온도제어를 위해 기판(W)을 가열하는 히터 등을 포함할 수 있다.
가스 공급 모듈(500)은 플라즈마 생성 모듈(300) 및/또는 처리 공간(101)에 기판 처리를 위해 필요한 가스를 공급한다.
구체적으로, 제1 가스 공급 모듈(510)은 다수의 마이크로 플라즈마 셀(MPC)에 공정 가스(process gas)를 제공한다. 공정 가스는 예를 들어, Ar, He 등과 같은 비활성 가스(inert gas)와, C, N, F 중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 이루어진 가스(CxFy, NxFy 등)를 포함할 수 있다.
제2 가스 공급 모듈(520)은 처리 공간(101)에 반응 가스(reaction gas)를 제공한다. 반응 가스는 마이크로 플라즈마 셀(MPC)을 우회하여, 플라즈마로 여기되지 않은 상태로 처리 공간(101)에 직접 제공될 수 있다. 이러한 반응 가스는 예를 들어, H, N 중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 이루어진 가스(H2, NH3 등)를 포함할 수 있다.
플라즈마 생성 모듈(300)은 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 생성하여, 기판(W)을 처리하기 위한 플라즈마의 적어도 일부 성분(예를 들어, 라디칼)을 처리 공간(101)에 제공한다.
여기서 도 1 및 도 2를 참고하여 플라즈마 생성 모듈을 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위해서 도 2에서는, 마이크로 플라즈마 셀(MPC)을 도시하지 않고, 다수의 제1 전극(TE)과 다수의 제2 전극(BE)의 배치를 위주로 도시하였다.
플라즈마 생성 모듈(300)은 다수의 제1 전극(TE), 다수의 제2 전극(BE), 다수의 마이크로 플라즈마 셀(MPC)을 포함하는 어레이를 포함한다.
다수의 제1 전극(TE)은 제1 방향(X)으로 서로 나란하게 배치된다. 각 제1 전극(TE)은 제2 방향(Y)으로 길게 연장되어 배치된다. 다수의 제1 전극(TE)은 제1 전원(310)과 제1 스위칭 박스(312)를 통해서 연결된다.
다수의 제2 전극(BE)은 제2 방향(Y)으로 서로 나란하게 배치된다. 각 제2 전극(BE)은 제1 방향(X)으로 길게 연장되어 배치된다. 다수의 제1 전극(TE)은 제2 전원(320)과 제2 스위칭 박스(322)를 통해서 연결된다.
도 2에 예시적으로 도시된 것과 같이, 제1 스위칭 박스(312)는 다수의 제1 스위치(SW11~SW19)를 포함하고, 각 제1 스위치(SW11~SW19)는 대응하는 제1 전극(TE)과 연결된다. 제2 스위칭 박스(322)는 다수의 제2 스위치(SW21~SW29)를 포함하고, 각 제2 스위치(SW21~SW29)는 대응하는 제2 전극(BE)과 연결된다.
다수의 마이크로 플라즈마 셀(MPC)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 어레이를 이루어 배치되고, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC)은 대응되는 제1 전극(TE) 및 제2 전극(BE)에 연결된다. 도 2에 도시하지 않았으나, 제1 전극(TE)과 제2 전극(BE)이 교차하는 영역에 마이크로 플라즈마 셀(MPC)이 위치한다. 예를 들어, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC)의 일측(예를 들어, 상측)에는 대응되는 제1 전극(TE)이 연결되고, 타측(예를 들어, 하측)에는 대응되는 제2 전극(BE)이 연결될 수 있다.
제1 스위칭 박스(312)는 제1 선택 신호(CS1)를 제공받고, 제2 스위칭 박스(322)는 제2 선택 신호(CS2)를 제공받는다. 예를 들어, 제1 선택 신호(CS1)가 제1 스위치(SW14)를 선택하는 신호(즉, 제1 스위치(SW14)를 턴온하는 신호)이고, 제2 선택 신호(CS2)가 제2 스위치(SW23)를 선택하는 신호(즉, 제2 스위치(SW23)를 턴온하는 신호)라면, 제1 스위치(SW14)와 연결된 제1 전극(TE)과, 제2 스위치(SW23)와 연결된 제2 전극(BE)이 교차하는 마이크로 플라즈마 셀(MPC)이 선택된다. 제1 스위치(SW14)가 턴온되었기 때문에 제1 전원(310)으로부터 제1 전압이 선택된 마이크로 플라즈마 셀(MPC)에 제공되고, 제2 스위치(SW23)가 턴온되었기 때문에 제2 전원(320)으로부터 제2 전압이 선택된 마이크로 플라즈마 셀(MPC)에 제공되어, 선택된 마이크로 플라즈마 셀(MPC)은 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 생성한다.
한편, 도 2에서 마이크로 플라즈마 셀(MPC)이 원형으로 배열될 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 마이크로 플라즈마 셀(MPC)은 방형(rectangular)으로 배열될 수도 있다.
여기서 도 3 및 도 4를 참고하여, 마이크로 플라즈마 셀(MPC)의 구체적인 형상을 설명한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 다수의 제1 전극(TE1, TE2)이 제1 방향(X)으로 서로 나란하게 배치되고, 다수의 제2 전극(BE1, BE2)이 제2 방향(Y)으로 서로 나란하게 배치된다.
제1 전극(TE1)과 제2 전극(BE1)이 교차되는 영역에 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)이 배치되고, 제1 전극(TE1)과 제2 전극(BE2)이 교차되는 영역에 제2 마이크로 플라즈마 셀(MPC2)이 배치되고, 제1 전극(TE2)과 제2 전극(BE1)이 교차되는 영역에 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC3)이 배치되고, 제1 전극(TE2)과 제2 전극(BE2)이 교차되는 영역에 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)이 배치된다.
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)은 플라즈마 형성 공간(16), 제1 플레이트(12), 제2 플레이트(13) 등을 포함한다.
제1 플레이트(12)는 플라즈마 형성 공간(16)의 일측에 배치된다. 제1 플레이트(12)는 부도체 특성을 갖는 유전체(예를 들어, Y2O3, Al2O3)로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 플레이트(12)에는 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에 대응되는 제1 전극(TE1)이 설치되며, 플라즈마 형성 공간(16) 내에 공정 가스를 인입하기 위한 인입구(31)가 형성될 수 있다.
제1 전극(TE1)은 제1 플레이트(12)의 내측에 설치될 수도 있고, 제1 플레이트(12)의 일면(예를 들어, 상면)에 설치될 수도 있다. 도시된 것과 같이, 제1 전극(TE1)은 플라즈마 형성 공간(16)의 중심을 통과하도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 플라즈마 형성 공간(16)의 한쪽으로 치우쳐 배치될 수도 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 전극(TE1)은 2개의 버스 전극(TEx, TEy)를 포함할 수 있다. 2개의 버스 전극(TEx, TEy)은 제1 방향(X)으로 서로 나란하게 배치될 수 있다. 다만, 제1 전극(TE1)의 형상 및/또는 구성은, 전압 인가 방식에 따라 달라질 수 있다.
제2 플레이트(13)는 플라즈마 형성 공간(16)의 타측에 배치된다. 제2 플레이트(13)는 부도체 특성을 갖는 유전체(예를 들어, Y2O3, Al2O3)로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 플레이트(13)에는 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에 대응되는 제2 전극(BE1)이 설치되며, 플라즈마 형성 공간(16)에서 형성된 플라즈마의 일부 성분을 필터링하는 배출구(51)가 형성된다. 배출구(51)는 형성된 플라즈마의 이온 성분은 블록킹하고, 플라즈마의 라디칼은 통과시킬 수 있다. 형성될 플라즈마의 시스(sheath) 두께를 고려하여 배출구(51)의 사이즈를 결정함으로써, 플라즈마의 이온 성분을 블록킹할 수 있다. 예를 들어, 배출구(51)가 원형인 경우, 배출구(51)의 반지름이 시스의 두께보다 작도록 결정하면, 플라즈마의 이온 성분이 배출구(51)를 통과하지 못할 수 있다.
제2 전극(BE1)은 제2 플레이트(13)의 내측에 설치될 수도 있고, 제2 플레이트(13)의 타면(예를 들어, 하면)에 설치될 수도 있다. 도시된 것과 같이, 제2 전극(BE1)은 플라즈마 형성 공간(16)의 중심을 통과하도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 플라즈마 형성 공간(16)의 한쪽으로 치우쳐 배치될 수도 있다.
또한, 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에는 바이패스 라인(41)이 더 설치될 수 있다. 바이패스 라인(41)은 플라즈마 형성 공간(16)을 관통하여 제1 플레이트(12)와 제2 플레이트(13)를 연결한다. 반응 가스는 바이패스 라인(41)을 통해서, 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)을 바이패스하여 처리 공간(도 1의 101 참고)으로 제공될 수 있다. 바이패스 라인(41)이 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)을 관통하도록 설치함으로써, 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)과 무관하게 바이패스 라인을 별도로 설치하는 것보다 공간을 줄일 수 있다.
도 3을 다시 참고하면, 인입구(31, 32)는 제1 전극(TE1)을 중심으로 제1 전극(TE1)의 양측에 배치된다. 인입구(33, 34)는 제1 전극(TE2)을 중심으로, 제1 전극(TE2)의 양측에 배치된다. 유사하게, 바이패스 라인(41, 42)은 제1 전극(TE1)을 중심으로 제1 전극(TE1)의 양측에 배치된다. 바이패스 라인(43, 44)는 제1 전극(TE2)을 중심으로 제1 전극(TE2)의 양측에 배치된다.
또한, 인입구(31, 33)는 제2 전극(BE1)을 중심으로 제2 전극(BE1)의 양측에 배치된다. 인입구(32, 34)는 제2 전극(BE2)을 중심으로 제2 전극(BE2)의 양측에 배치된다. 유사하게, 바이패스 라인(41, 43)은 제2 전극(BE1)을 중심으로 제2 전극(BE1)의 양측에 배치된다. 바이패스 라인(42, 44)는 제2 전극(BE2)을 중심으로 제2 전극(BE2)의 양측에 배치된다.
따라서, 각 마이크로 플라즈마 셀(예를 들어, MPC1)에서, 2개의 인입구(31)가 대각선 방향에 위치하고, 2개의 바이패스 라인(41)이 대각선 방향에 위치할 수 있다. 이와 같이 배치됨으로써 플라즈마 형성 공간(16) 내에서 균일하게 플라즈마를 형성시킬 수 있고, 플라즈마의 라디칼 성분이 처리 공간(도 1의 101 참고)에 균일하게 전사되어, 안정적인 기판 처리 동작이 진행될 수 있다.
도 4를 다시 참고하여 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)의 동작 과정을 설명하면, 제1 전극(TE) 중 버스 전극(TEy)에 기설정된 전압이 인가되고, 제2 전극(BE)에 기설정된 전압이 인가되면, 제1 플레이트(12) 및 제2 플레이트(13)의 주변에 전하가 형성된다. 이어서, 버스 전극(TEx)과 버스 전극(TEy)에 기설정된 전압을 교대로 전압을 인가하면, 플라즈마 형성 공간(16)에서 방전이 일어나서 공정 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성한다.
형성된 플라즈마 중 이온 성분은 배출구(51)에서 필터링되어 배출구(51)를 통과하지 못하고, 라디칼 성분(예를 들어, F 라디칼)은 배출구(51)를 통과하여 처리 공간(도 1의 101)으로 제공될 수 있다. 한편, 반응 가스는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)을 관통하여, 처리 공간(101)으로 제공된다. 처리 공간(101)에서 라디칼 성분과 반응 가스가 화학적으로 반응하여 에천트(예를 들어, NH4F*.HF*, NH4F*)를 만들고, 에천트에 의해서 기판 처리가 진행된다.
정리하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서, 어레이 형태로 배열된 다수의 마이크로 플라즈마 셀(MPC)이 이용된다. 따라서, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC) 별로 제공되는 전압 및/또는 공정 가스를 제어함으로써, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC)에서 생성되는 플라즈마의 크기, 밀도 등을 제어할 수 있다. 이에 따라 처리 공간(101)에 전달되는 플라즈마의 라디칼의 양 및 밀도 등도 제어할 수 있다. 또한, 마이크로 플라즈마 셀(MPC)을 관통하여 반응 가스가 제공되기 때문에, 라디칼과 반응 가스의 화학 반응으로 생성되는 에천트의 양도 균일하게 제어될 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 마이크로 플라즈마 셀(MPC)을 관통하는 바이패스 라인(41)을 갖기 때문에, 기판 처리 장치(1)의 전체적인 부피를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치(2)에서, 인입구(31, 32)는 제1 전극(TE1)을 중심으로 제1 전극(TE1)의 일측에 배치된다. 인입구(33, 34)는 제1 전극(TE2)을 중심으로 제1 전극(TE2)의 일측에 배치된다. 유사하게, 바이패스 라인(41, 42)은 제1 전극(TE1)을 중심으로 제1 전극(TE1)의 일측에 배치된다. 바이패스 라인(43, 44)는 제1 전극(TE2)을 중심으로 제1 전극(TE2)의 일측에 배치된다.
또한, 인입구(31, 33)는 제2 전극(BE1)을 중심으로 제2 전극(BE1)의 일측에 배치된다. 인입구(32, 34)는 제2 전극(BE2)을 중심으로 제2 전극(BE2)의 일측에 배치된다. 유사하게, 바이패스 라인(41, 43)도 제2 전극(BE1)을 중심으로 제2 전극(BE1)의 일측에 배치된다. 바이패스 라인(42, 44)는 제2 전극(BE2)을 중심으로 제2 전극(BE2)의 일측에 배치된다.
즉, 각 마이크로 플라즈마 셀(예를 들어, MPC1)에서, 제1 전극(TE1)과 제2 전극(BE1)은 플라즈마 형성 공간의 한쪽으로 치우쳐 배치되고, 플라즈마 형성 공간의 나머지 공간에 인입구(31) 및 바이패스 라인(41)이 배치될 수 있다. 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)의 사이즈가 작아지면, 도 3에서와 같이 마이크로 플라즈마 셀(MPC1) 내에 2개의 인입구(31) 및 2개의 바이패스 라인(41)을 설치하기 어려울 수 있다. 이러한 경우, 인입구(31)를 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)의 중심에 배치하고, 바이패스 라인(41)을 인입구(31)의 주변에 배치할 수 있다. 이와 같이 배치됨으로써 플라즈마 형성 공간(16) 내에서 균일하게 플라즈마를 형성시킬 수 있고, 플라즈마의 라디칼 성분이 처리 공간(도 1의 101 참고)에 균일하게 전사되어, 안정적인 기판 처리 동작이 진행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치(3)에서, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4) 내에는 인입구(31~34)가 배치되고, 바이패스 라인(45)은 배치되지 않는다.
바이패스 라인(45)은 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)을 서로 분리하기 위한 영역에 설치될 수 있다. 예를 들어, 인접한 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4) 사이에는 측벽들이 형성될 수 있는데, 바이패스 라인(45)은 측벽을 관통하여 배치될 수 있다. 여기서, 측벽은 마이크로 플라즈마 셀(예를 들어, MPC1) 내에서의 플라즈마 형성 공간(예를 들어, 도 4의 16 참고)을 정의하기 위해, 플라즈마 형성 공간(16)을 둘러싸는 벽을 의미할 수 있다.
특히 도시된 것과 같이, 인접한 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)의 모서리 공간에 바이패스 라인(45)을 설치함으로써, 바이패스 라인(45)을 설치하기 위한 공간을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 6을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(4)에서, 제1 전극(TE1, TE2, TE3)은 제1 방향(X)으로 서로 나란하게 배치되고, 제2 전극(BE1, BE2, BE3)은 제2 방향(Y)으로 서로 나란하게 배치된다. 반면, 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)이 아닌 다른 방향으로 어레이를 이룰 수 있다. 예를 들어, 도 7에서는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)는 방향(X') 및 방향(Y')으로 어레이를 이루고 있다. 예를 들어, 방향(X')는 제1 방향(X)에 대해 45° 기울어지고, 방향(Y')는 제2 방향(Y)에 대해 45° 기울어질 수 있다.
인입구(31), 바이패스 라인(41)는 제1 전극(TE1)을 중심으로 제1 전극(TE1)의 양측에 배치된다. 인입구(32, 33), 바이패스 라인(42, 43)는 제1 전극(TE2)을 중심으로 제1 전극(TE2)의 양측에 배치된다. 인입구(34), 바이패스 라인(44)는 제1 전극(TE3)을 중심으로 제1 전극(TE3)의 양측에 배치된다.
또한, 인입구(33), 바이패스 라인(43)는 제2 전극(BE1)을 중심으로 제2 전극(BE1)의 양측에 배치된다. 인입구(31, 34), 바이패스 라인(41, 44)는 제2 전극(BE2)을 중심으로 제2 전극(BE2)의 양측에 배치된다. 인입구(32), 바이패스 라인(42)는 제2 전극(BE3)을 중심으로 제2 전극(BE3)의 양측에 배치된다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 7을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명하고, 도 8에서는 제1 전극 및 제2 전극을 도시하지 않는다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(1~4)에서, 반응 가스는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)을 관통하는 바이패스 라인(41~44)을 통해서 공급된다.
반면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(5)에서, 마이크로 플라즈마 셀(MPC5, MPC6)은 바이패스 라인을 구비하지 않는다. 마이크로 플라즈마 셀(MPC5, MPC6)의 제1 플레이트(즉, 상부 플레이트)(12a)에는 공정 가스가 제공되는 인입구(35, 36)가 설치되고, 제2 플레이트(즉, 하부 플레이트)(13a)에는 형성된 플라즈마의 일부 성분(예를 들어, 이온 성분)을 블록킹하고 라디칼을 통과시키는 배출구(55, 56)가 설치된다.
제2 플레이트(13a)에는 반응 가스 라인 및 공급홀(45, 46)이 설치될 수 있다. 반응 가스는 반응 가스 라인을 따라 이동되고, 공급홀(45, 46)을 통해서 처리 공간(101)에 제공될 수 있다.
이하 도 9 내지 도 14를 이용하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 3, 도 4 및 도 9를 참고하면, 시간 t0에서, 공정 가스가 인입구(31~34)를 통해서 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)의 플라즈마 형성 공간(16)에 공급되기 시작한다. 반응 가스는 바이패스 라인(41~44)을 통해서 처리 공간(101)에 공급되기 시작한다. 따라서, 플라즈마 형성 공간(16) 및 처리 공간(101)의 압력은 높아지기 시작한다. 공정 가스는 불소 함유 가스(예를 들어, 삼불화질소)이고, 반응 가스는 질소 및 수소 함유 가스(예를 들어, 암모니아)일 수 있다.
시간 t1에서, 플라즈마 형성 공간(16) 및 처리 공간(101)의 압력이 기설정된 값에 이른다. 제1 전극(TE1, TE2) 및 제2 전극(BE1, BE2)에 기설정된 전압을 인가한다. 예를 들어, 제1 전극(TE1, TE2)에는 적절한 고주파 전압을 인가할 수 있다. 제1 전극(TE1, TE2)의 버스 전극(TEx)과 버스 전극(TEy)에 기설정된 전압을 교대로 전압을 인가할 수 있다. 제2 전극(BE1, BE2)에는 접지 전압을 인가할 수 있다. 시간 t1 에서 시간 t2 까지 플라즈마가 형성되고, 처리 공간(101)에서 기판에 대한 처리가 진행된다.
시간 t2에서, 제1 전극(TE1, TE2) 및 제2 전극(BE1, BE2)으로의 전압 인가를 중지한다. 그리고, 플라즈마 형성 공간(16) 및 처리 공간(101)을 배기하기 시작한다.
도 9에서는 플라즈마 형성 공간(16) 및 처리 공간(101)의 압력이 동일한 시점(즉, 시간 t1)에서 기설정된 값에 이르는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 서로 다른 시점에서 플라즈마 형성 공간(16) 및 처리 공간(101)의 압력이 기설정된 값에 이를 수 있다. 이러한 경우, 플라즈마 형성 공간(16) 및 처리 공간(101)의 압력 모두가 기설정된 값에 이른 후에, 제1 전극(TE1, TE2) 및 제2 전극(BE1, BE2)에 기설정된 전압을 인가한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 설명의 편의상 도 9를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 9에서는 모든 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)에 동일한 시점(즉, 시간 t1)에서 전압 인가를 시작하고 동일한 시점(즉, 시간 t2)에서 전압 인가를 중지하였다.
반면, 도 10에서는 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)에 전압 인가하는 구간을 다르게 조절할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에는 제1 시간 동안(즉, 시간 t1~시간 t21) 전압을 인가하여 플라즈마를 형성한다. 반면, 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)에는 제1 시간과 다른 제2 시간 동안(즉, 시간 t1~시간 t22) 전압을 인가하여 플라즈마를 형성할 수 있다.
도 10에서는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC4)에 전압을 인가하는 시작 시점(시간 t1)은 동일한 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따르면, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)이 플라즈마를 생성하는 시간을 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 일 부분이 다른 부분에 비해서 플라즈마 세정이 잘 이루어지지 않는다면, 상기 일 부분에 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)은 상대적으로 긴 시간동안 플라즈마를 생성하고, 다른 부분에 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)은 상대적으로 짧은 시간동안 플라즈마를 생성하다. 이와 같이 함으로써, 기판(W) 전체에 대해서 기판 처리 결과가 균일하게 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 설명의 편의상 도 9 및 도 10을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 11에서는, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)에 인가하는 전압(즉, 에너지) 크기를 다르게 조절할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에는 제1 크기(h1)의 전압(또는, 제1 크기(h1)의 에너지)을 인가하고, 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)에는 제1 크기(h1)와 다른 제2 크기(h2)의 전압(또는, 제2 크기(h2)의 에너지)을 인가한다. 이와 같이 함으로써, 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)과 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)에서 생성되는 플라즈마의 양을 다르게 할 수 있다. 이에 따라서, 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양과, 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양을 다르게 조절할 수 있다.
예를 들어, 기판(W)의 일 부분이 다른 부분에 비해서 플라즈마 세정이 잘 이루어지지 않는다면, 상기 일 부분에 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)에는 상대적으로 큰 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하고, 다른 부분에 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에는 상대적으로 작은 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하다. 이와 같이 함으로써, 기판(W) 전체에 대해서 기판 처리 결과가 균일하게 할 수 있다.
별도로 도시하지 않았으나, 도 10과 도 11을 이용하여 설명한 방식을 조합할 수도 있다. 즉, 마이크로 플라즈마 셀(MPC4) 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 제공되는 에너지의 크기 및 제공시간을, 마이크로 플라즈마 셀(MPC1) 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 제공되는 에너지의 크기 및 제공시간과 다르게 조절할 수도 있다.
도 12은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 기판(W) 전체에 대해서 기판 처리 결과가 균일하게 하기 위해서, 구간(P1, P2)에 따라 플라즈마를 생성하는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)을 다르게 할 수 있다.
도면에서 "ON"으로 표시된 것은, 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(예를 들어, MPC1)에 적절한 전압이 인가되어 플라즈마가 생성됨을 의미한다. 도면에서 "OFF"으로 표시된 것은, 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(예를 들어, MPC1)이 플라즈마를 생성하지 않음을 의미한다.
도 12에 도시된 것과 같이, 제1 구간(P1)에서 제1 및 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC4)은 플라즈마를 생성하고, 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC3)은 플라즈마를 생성하지 않는다.
제2 구간(P2)에서 제1 및 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC4)는 플라즈마를 생성하지 않고, 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC3)은 플라즈마를 생성한다.
제1 구간(P1)과 제2 구간(P2)은 교대로 반복적으로 진행될 수 있다.
도 13에 도시된 것과 같이, 제1 구간(P1)에서 제1 및 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC3)은 플라즈마를 생성하고, 제2 및 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC4)은 플라즈마를 생성하지 않는다.
제2 구간(P2)에서 제1 및 제2 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC2)는 플라즈마를 생성하고, 제3 및 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC3, MPC4)은 플라즈마를 생성하지 않는다.
제1 구간(P1)과 제2 구간(P2)은 교대로 반복적으로 진행될 수 있다.
여기서, 구간(P1, P2)에 무관하게, 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)은 플라즈마를 생성한다. 반면 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC3)는 구간(P1, P2)에 따라 선택적으로 플라즈마를 생성하게 된다.
예를 들어, 기판(W)의 일 부분이 다른 부분에 비해서 플라즈마 세정이 잘 이루어지지 않는다면, 상기 일 부분에 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)은 구간(P1, P2)에 무관하게 플라즈마를 생성하게 하고, 다른 부분에 대응되는 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC3)은 구간(P1, P2)에 따라 선택적으로 플라즈마를 생성하게 한다. 이와 같이 함으로써, 기판(W) 전체에 대해서 기판 처리 결과가 균일하게 할 수 있다.
도 9 내지 도 13을 이용하여 설명한 방법을 서로 조합할 수도 있다. 예를 들어, 도 11의 방법과 도 12의 방법을 조합할 수도 있다. 즉, 제1 구간(P1)에서 제1 및 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC4)은 플라즈마를 생성하되, 제1 마이크로 플라즈마 셀(MPC1)에 제공하는 전압(에너지)과 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC4)에 제공하는 전압(에너지)을 다르게 한다. 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC3)은 플라즈마를 생성하지 않는다.
제2 구간(P2)에서 제1 및 제4 마이크로 플라즈마 셀(MPC1, MPC4)는 플라즈마를 생성하지 않고, 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC2, MPC3)은 플라즈마를 생성한다. 여기서 제2 마이크로 플라즈마 셀(MPC2)에 제공하는 전압(에너지)과 제3 마이크로 플라즈마 셀(MPC3)에 제공하는 전압(에너지)을 다르게 한다.
도 14은 본 발명의 제6 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 14를 참고하면, 제1 세팅 데이터를 기초로 제1 기판을 처리한다(S510).
구체적으로, "세팅 데이터"는 다수의 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)를 운용하기 위한 데이터로서, 각 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)의 전압 크기, 전압 인가 시간, 가스 유량, 비율 등을 의미할 수 있다.
예를 들어, 제1 세팅 데이터는 모든 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)에 동일한 크기의 전압을 동일한 시간동안 공급하여 플라즈마를 생성하는 것일 수 있다.
이어서, 제1 기판의 처리 결과(예를 들어, 세정 결과)를 분석한다(S520).
분석 결과, 기판(W)의 일 부분이 다른 부분에 비해서 기판 처리(예를 들어, 플라즈마 세정)가 잘 이루어지지 않는 것으로 판단될 수 있다.
이어서, 제1 세팅 데이터를 제2 세팅 데이터로 변경하여 제2 기판을 처리한다(S530).
구체적으로, 기판(W) 전체에 대해서 기판 처리 결과가 균일하게 할 수 있도록, 상기 분석 결과를 반영하여 다수의 마이크로 플라즈마 셀(MPC1~MPC4)의 구동 방법을 변경할 수 있다. 전술한 것과 같이, 전압의 인가 시간을 조절하거나(도 10 참고), 전압의 크기를 조절하거나(도 11 참고), 플라즈마를 생성하는 구간을 나누어서 동작시키는 방식(도 12 및 도 13 참고)으로, 제2 세팅 데이터를 생성할 수 있다. 새롭게 변경된 제2 세팅 데이터를 이용하여 제2 기판을 처리한다.
S520 및 S530 단계는 반복될 수 있다. 즉, 제2 세팅 데이터를 이용하여 제2 기판을 처리한 후에 재분석 결과 여전히 기판 처리 결과가 만족스럽지 않다면, 제2 세팅 데이터를 제3 세팅 데이터로 변경할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1~5: 기판 처리 장치 12: 제1 플레이트
13: 제2 플레이트 16: 플라즈마 형성 공간
31~34: 인입구 41~44: 바이패스 라인
51: 배출구 100: 공정 챔버
200: 지지 모듈 300: 플라즈마 생성 모듈
312: 제1 스위칭 박스 322: 제2 스위칭 박스
500: 가스 공급 모듈

Claims (20)

  1. 기판이 배치되는 처리 공간; 및
    상기 기판을 처리하기 위한 플라즈마를 생성하는, 플라즈마 생성 모듈을 포함하되,
    상기 플라즈마 생성 모듈은,
    제1 방향으로, 서로 나란하게 배치된 다수의 제1 전극과,
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로, 서로 나란하게 배치된 다수의 제2 전극과,
    다수의 마이크로 플라즈마 셀을 포함하는 어레이로서, 각 마이크로 플라즈마 셀은 대응되는 제1 전극 및 제2 전극에 연결되고 상기 대응되는 제1 전극에 인가되는 제1 전압 및 상기 대응되는 제2 전극에 인가되는 제2 전압에 따라 플라즈마를 생성하는 어레이를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 마이크로 플라즈마 셀은
    플라즈마 형성 공간과,
    상기 플라즈마 형성 공간의 일측에 배치되고, 상기 대응되는 제1 전극이 설치되며, 상기 플라즈마 형성 공간 내에 공정 가스를 인입하기 위한 인입구가 형성된 제1 플레이트와,
    상기 플라즈마 형성 공간의 타측에 배치되고, 상기 대응되는 제2 전극이 설치되며, 상기 플라즈마 형성 공간에서 형성된 플라즈마의 일부 성분을 필터링하는 배출구가 형성된 제2 플레이트를 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 배출구는, 상기 플라즈마의 이온 성분은 블록킹하고, 상기 플라즈마의 라디칼은 통과시키는, 기판 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 마이크로 플라즈마 셀은,
    상기 플라즈마 형성 공간을 관통하여 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 연결하며, 반응 가스를 상기 처리 공간으로 전달하기 위한 바이패스 라인을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 마이크로 플라즈마 셀은,
    상기 플라즈마 형성 공간을 정의하는 적어도 하나의 측벽을 포함하고, 상기 측벽을 관통하여 반응 가스를 상기 처리 공간으로 전달하기 위한 바이패스 라인을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 플레이트에는, 여기되지 않은 반응 가스를 상기 처리 공간에 제공하기 위한 반응 가스 라인 및 공급홀이 더 형성되는, 기판 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 서로 나란하게 배치된 2개의 버스 전극을 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전압 또는 제2 전압의 크기를 조절하여, 상기 생성되는 플라즈마의 생성량을 조절하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 어레이는 서로 다른 제1 마이크로 플라즈마 셀과 제2 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고,
    상기 제1 마이크로 플라즈마 셀은, 제1 시간동안 플라즈마를 생성하고,
    상기 제2 마이크로 플라즈마 셀은, 상기 제1 시간과 다른 제2 시간동안 플라즈마를 생성하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 어레이는 서로 다른 제1, 제2 및 제3 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고,
    제1 구간동안, 상기 제1 및 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 제3 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않고,
    상기 제1 구간에 연속된 제2 구간동안, 상기 제1 및 제3 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않는, 기판 처리 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은 교대로 반복하여 진행되는, 기판 처리 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 어레이는 교대로 배치된 다수의 제1 마이크로 플라즈마 셀과 다수의 제2 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고,
    제1 구간동안, 상기 다수의 제1 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 다수의 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않고,
    상기 제1 구간에 연속된 제2 구간동안, 상기 다수의 제2 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하고, 상기 다수의 제1 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않는, 기판 처리 장치.
  13. 플라즈마 형성 공간;
    상기 플라즈마 형성 공간의 상측에 배치되고, 상기 플라즈마 형성 공간 내에 공정 가스를 인입하기 위한 인입구가 형성된 제1 플레이트;
    상기 플라즈마 형성 공간의 하측에 배치되고, 상기 플라즈마 형성 공간에서 형성된 플라즈마의 일부 성분을 필터링하기 위한 배출구가 형성되는 제2 플레이트;
    상기 제1 플레이트에 설치되고, 제1 방향으로 길게 연장된 제1 전극;
    상기 제2 플레이트에 설치되고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 길게 연장된 제2 전극; 및
    상기 플라즈마 형성 공간을 관통하여 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 연결하며, 여기되지 않은 반응 가스를 전달하는 바이패스 라인을 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트는 유전체를 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트 내에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 플레이트 내에 배치되는, 기판 처리 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 플레이트에는 다수의 인입구가 형성되되, 상기 다수의 인입구는 상기 제1 전극의 양측에 배치되고,
    상기 바이패스 라인은 다수개이고, 상기 다수의 바이패스 라인은 상기 제1 전극의 양측에 배치되는, 기판 처리 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 공정 가스는 비활성 가스와, C, N, F 중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 이루어진 가스를 포함하고,
    상기 반응 가스는 H, N 중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 이루어진 가스를 포함하는, 기판 처리 장치.
  17. 기판을 처리하기 위한 처리 공간과, 상기 기판을 처리하기 위한 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 모듈을 포함하고, 상기 플라즈마 생성 모듈은 제1 방향으로 서로 나란하게 배치된 다수의 제1 전극과, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 나란하게 배치된 다수의 제2 전극과, 상기 다수의 제1 전극과 상기 다수의 제2 전극과 연결된 다수의 마이크로 플라즈마 셀을 포함하는 어레이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고,
    상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀에 공정 가스를 제공하며, 상기 처리 공간에 반응 가스를 제공하고,
    상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀 중 제1 마이크로 플라즈마 셀에는 제1 크기의 제1 에너지를 제공하고, 제2 마이크로 플라즈마 셀에는 상기 제1 크기와 다른 제2 크기의 제2 에너지를 제공하여, 상기 제1 마이크로 플라즈마 셀에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양과, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀에서 생성되는 플라즈마의 라디칼 양을 다르게 하는, 기판 처리 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 마이크로 플라즈마 셀은
    플라즈마 형성 공간과,
    상기 플라즈마 형성 공간의 일측에 배치되고, 대응되는 상기 제1 전극이 설치되며, 상기 플라즈마 형성 공간 내에 공정 가스를 인입하기 위한 인입구가 형성된 제1 플레이트와,
    상기 플라즈마 형성 공간의 타측에 배치되고, 대응되는 상기 제2 전극이 설치되며, 상기 플라즈마 형성 공간에서 형성된 플라즈마의 일부 성분을 필터링하는 배출구가 형성된 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 마이크로 플라즈마 셀은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 연결하며, 상기 반응 가스를 여기시키지 않고 상기 처리 공간으로 전달하기 위한 바이패스 라인을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 플라즈마 셀에 제1 에너지를 제공하는 제1 시간과, 상기 제2 마이크로 플라즈마 셀에 제2 에너지를 제공하는 제2 시간이 서로 다른, 기판 처리 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 다수의 마이크로 플라즈마 셀은 제3 마이크로 플라즈마 셀을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 마이크로 플라즈마 셀이 플라즈마를 생성하는 동안, 상기 제3 마이크로 플라즈마 셀은 플라즈마를 생성하지 않는, 기판 처리 방법.
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