KR102670124B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 챔버(110) 내 상부에 위치하고 공간적으로 분리된 2개의 가스 분배부(140, 130)와 2개의 가스 분배부에 각각 연결되고 길이가 서로 다른 2 종류의 노즐들(133, 138)을 포함한 가스 분사부(101); RF 전원에 연결되고 상기 가스 분사부(101)의 하부에 상기 가스 분사부(101)와 수직으로 이격되어 배치되고 상기 노즐들 중에서 한 종류의 노즐들 각각이 삽입되는 복수의 개구부들(122)을 포함하는 제1 전극(120); 및 상기 제1 전극(120)과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극(152)을 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 제1 가스와 제2 가스를 기판에 다른 경로를 통하여 제공하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 하부 지지부와 상기 하부 지지부의 수직으로 이격되어 배치된 제1 상부 전극을 포함한다. 제1 상부 전극에 RF 전원이 인가되면, 제1 상부 전극과 하부 지지부 사이에 플라즈마가 형성된다. 상기 하부 지지부 상에 배치된 기판은 플라즈마 처리된다. 상기 플라즈마는 반응 가스를 분해하여 상기 기판에 박막을 증착할 수 있다. 단일 가스공급부에서 제공된 복수의 가스로 구성된 혼합가스는 상기 제1 상부 전극에 형성된 복수의 노즐들에 분출된다. 이에 따라, 복수의 노즐들은 대면적 기판에 가스를 균일하게 분사한다. 제1 상부 전극은 분사 구조와 전극 역할을 겸한다. 제1 상부 전극 표면의 형태 및 노즐 형상의 조정만을 통해, 대면적 막질 및 성막 균일도 제어 효과를 제공한다. 그러나, 전체적인 벌크 플라즈마의 확산 특성에 기인하여 대면적 막질 및 성막 균일도 제어는 제한적이다.
한국 공개 특허 10-2014-0084906은 반응 가스 돌출 노즐과 돌출 노즐 주위에 배치된 희석 가스 노즐을 구비하나, 희석 가스 노즐은 방전 공간이 작아 방전 특성을 조절하기 어렵다.
최근 대면적 평판 디스플레이 수요가 증가함에 따라 고품질의 유기물 성막이 요구된다. 또한, 대면적 봉지 공정이나 산화물 반도체 증착에는 두 가지 가스를 교번하여 분사하여 박막을 형성하는 원자층 증착법(atomic layer deposition)이 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 제1 가스를 방전하는 제1 공간과 제2 가스를 방전하는 제2 공간을 서로 분리하여 방전하고, 제1 공간에서 제1 가스의 방전에 의하여 형성된 활성종을 기판이 배치된 제2 공간에 제공하여 증착률 및 박막 특성을 개선하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 직접 플라즈마와 원격 플라즈마를 동시에 형성하여 박막 증착률 및 박막 특성을 개선하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 챔버(110) 내 상부에 위치하고 공간적으로 분리된 2개의 가스 분배부(140, 130)와 2개의 가스 분배부에 각각 연결되고 길이가 서로 다른 2 종류의 노즐들(133, 138)을 포함한 가스 분사부(101); RF 전원에 연결되고 상기 가스 분사부(101)의 하부에 상기 가스 분사부(101)와 수직으로 이격되어 배치되고 상기 노즐들 중에서 한 종류의 노즐들 각각이 삽입되는 복수의 개구부들(122)을 포함하는 제1 전극(120); 및 상기 제1 전극(120)과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극(152)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 2개의 가스 분배부(140, 130)는 상기 가스 분사부(101) 상단의 공간에 배치된 제1 가스 분배부(140)와 상기 제1 가스 분배부(140)의 하부에 배치된 제2 가스분배부(132)로 분리된다. 상기 노즐(133, 138)은 상기 제1 가스 분배부(140)의 가스 버퍼 공간(144)과 연통되는 제1 노즐들(133)과 상기 제2 가스 분배부의 유로들에 연통되는 제2 노즐들(138)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐들(138)은 상기 가스 분사부(101)의 하부면에서 돌출된 돌출부들을 각각 관통하여 배치될 수 있다. 상기 돌출부은 상기 개구부에 삽입되어 배치되고, 상기 제2 노즐들(133)은 상기 가스 분사부(101)에서 상기 돌출부 주위에 배치되고, 상기 제2 노즐들(133)을 통하여 분사된 가스는 상기 가스 분사부와 상기 제1 전극 사이의 보조 플라즈마 공간을 통하여 상기 제1 전극의 개구부를 통하여 토출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 2개의 가스 분배부(140,130) 각각은 서로 다른 종류의 가스를 각각 분리하여 공급하거나, 복수의 가스들을 혼합한 혼합가스를 공급하거나, 혹은 동종의 가스를 분할하여 동시에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐들(138)의 출구는 상기 개구부의 내부에 배치되거나, 상기 개구부의 하부면과 동일한 위치에 배치되거나, 상기 개구부의 하부면을 관통하여 상기 개구부의 하부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐의 노즐 길이 또는 출구 위치는 상기 기판의 위치에 따라 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극의 개구부는 상기 기판 방향으로 직경이 점차 증가하는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극의 개구부의 단면 형태는 하나 이상의 수직 단차가 형성 되도록 직선 구간을 포함하거나, 상부 및 하부 직경과 다른 직경이 내부에 하나 이상 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극의 개구부의 단면 또는 직경은 배치 평면의 위치에 따라 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 챔버 내부에 위치하고 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들 포함하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극의 개구부들 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부를 관통하는 제1 노즐들 및 상기 제1 노즐들 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들을 포함하고, 상기 제1 전극의 상부에 상기 제1 전극과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간을 형성하도록 배치되는 가스 분사부;를 포함한다. 상기 제1 노즐들은 제1 가스를 분사하고, 상기 제1 노즐의 외직경은 상기 제1 전극의 상기 개구부의 내경보다 작고, 상기 제2 노즐들은 제2 가스를 분사하고, 상기 제2 노즐들에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부의 상기 하부면과 상기 제1 전극 사이의 상기 보조 플라즈마 공간을 통하여 상기 제1 전극의 상기 개구부를 통하여 분사된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분사부는 제1 가스 분배부 및 제2 가스 분배부를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스 분배부는 상기 제1 전극 상에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향 유로들의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 방향 유로들을 포함할 수 있다. 상기 제1 가스 분배부는 상기 제2 가스 분배부 상에 배치되고, 가스 버퍼 공간은 상기 제1 가스 분배부의 하부면과 상기 제2 가스 분배부의 상부면 사이에 제공되고, 상기 제1 전극의 개구부들은 이웃한 제1 방향 유로들 사이에서 일정한 간격으로 제1 방향으로 배치되고, 상기 가스 버퍼 공간은 상기 제1 노즐들에 연결되고, 상기 제1 방향 유로들 각각은 상기 제1 방향을 따라 주기적으로 상기 제2 노즐들에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 가스 분배부의 가장 자리를 수직으로 관통하여 상기 제2 방향 유로에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극의 가장 자리를 감싸도록 배치되고 상기 챔버의 측벽에 결합하고 상기 제1 가스 분배부와 상기 제2 전극 사이에 삽입되어 일정한 간격을 유지하는 절연 스페이서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 방향으로 정렬된 이웃한 한 쌍의 제1 노즐들 사이에서 상기 가스 분사부를 수직으로 관통하여 상기 제1 전극에 연결되어 상기 RF 전력을 상기 제1 전극에 공급하는 RF 전력 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극의 개구부는 상기 기판 방향으로 진행함에 따라 서로 다른 직경에 기인한 수직 단차를 거지거나 직경이 점차 증가하는 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐의 하부면은 상기 제1 전극의 하부면보다 낮아 상기 기판 방향으로 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐의 출구는 상기 기판 방향으로 진행함에 따라 직경이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분사부는 제1 가스 분배부 및 제2 가스 분배부를 포함할 수 있다. 상기 제1 가스 분배부는 상기 제1 전극 상에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향 유로들의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 방향 유로들을 포함할 수 있다. 제2 가스 분배부는 상기 제1 가스 분배부 상에 배치되고, 가스 버퍼 공간은 상기 제1 가스 분배부의 상부면과 상기 제2 가스 분배부의 하부면 사이에 제공되고, 상기 제1 전극의 개구부들은 상기 제1 방향 유로들 상에서 일정한 간격으로 배치되고, 상기 가스 버퍼 공간은 상기 제2 노즐들에 연결되고, 상기 제1 방향 유로들 각각은 상기 제1 방향을 따라 주기적으로 상기 제1 노즐들에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 가스 분배부의 가장 자리를 관통하여 상기 제2 방향 유로에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 가스 분배부는 상기 제2 방향 유로들 사이에서 주기적으로 배치되고 상기 제2 방향으로 나란히 연장되는 제2 방향 보조 유로들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극의 개구부의 단면 또는 직경은 배치 평면의 위치에 따라 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐의 하부면은 배치 평면의 위치에 따라 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 직접 플라즈마와 원격 플라즈마를 동시에 형성하여 박막 증착률 및 박막 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 C-C' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 D-D' 선을 따라 자른 절단 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 절단 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 절단 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 9는 도 8의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 도 8의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 도 8의 III-III' 선을 따라 자른 절단 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 13은 도 12의 IV-IV' 선을 따라 자른 절단 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 대면적 고품질 성막을 제공할 수 있도록 두 가지 가스를 동시에 또는 교번하여 분사할 수 있는 가스 분사부를 포함한다. 가스 분사부는 제1 가스를 분배하는 제1 가스 분배부 및 제1 가스를 분사하는 제1 노즐 , 제2 가스를 분해하는 제2 가스 분배부 및 제2 가스를 분사하는 제2 노즐을 포함할 수 있다. 제1 전극은 상기 가스 분사부의 하부면에 이격되어 배치되고, 돌출된 제1 노즐이 삽입될 수 있도록 개구부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보조 플라즈마 공간은 제1 전극과 상기 제1 전극 상에 배치된 가스 분사부 사이에 형성되고, 메인 플라즈마 공간이 제1 전극과 기판이 장착되는 제2 전극 사이에 형성된다. 제2 노즐은 보조 플라즈마 공간에 제2 가스를 분사하여 보조 플라즈마를 형성하고, 제1 노즐은 제1 가스를 메인 플라즈마 공간에 분사하고 메인 플라즈마를 형성할 수 있다. 제1 노즐은 상기 메인 플라즈마 공간에 제1 가스를 공급하고, 제2 노즐은 보조 플라즈마 공간에 제2 가스를 공급한다. 이에 따라, 기판 처리 장치는 상기 가스 분사부를 이용하여 국부적인 플라즈마 발생 효율을 제어하여 기판 처리 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 전극의 높이를 조절하면, 간접 플라즈마인 보조 플라즈마와 직접 플라즈마인 메인 플라즈마의 비를 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 기판 처리 장치는 플라즈마 도움 원자층 증착 공정에서, 박막 성장률과 막질을 동시에 확보할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 C-C' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 D-D' 선을 따라 자른 절단 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 제1 전극(120) 및 가스 분사부(101)를 포함한다. 상기 제1 전극(120)은 챔버(110) 내부에 위치하고 외부로부터 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들(122)을 포함한다.
상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 전극(120)의 개구부들(122) 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부들(136)을 관통하는 제1 노즐들(138) 및 상기 제1 노즐들(138) 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들(133)을 포함한다. 상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 전극(120)의 상부에 상기 제1 전극(120)과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간(131)을 형성하도록 배치된다. 상기 제1 노즐들(138)은 제1 가스를 분사하고, 상기 돌출부들(136)의 외직경은 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)의 내경보다 작다. 상기 제2 노즐들(133)은 제2 가스를 분사하고, 상기 제2 노즐들(133)에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부(101)의 상기 하부면과 상기 제1 전극(120)의 상부면 사이의 상기 보조 플라즈마 공간(131)을 통하여 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)를 통하여 분사된다.
상기 기판 처리 장치(100)는 상기 제1 노즐(136)로 공급되는 제1 가스 및 상기 제2 노즐(133)로 공급되는 제2 가스를 이용하여 원자층 증착을 수행할 수 있다. 상기 원자층 증착을 위하여 플라즈마의 도움을 받을 수 있다. 상기 원자층 증착에 플라즈마 기술이 적용되면, 원자층 증착 반응체의 반응성을 향상시키고, 공정 온도 범위 확장시키고, 퍼지 시간을 감소시킬 수 있다. 플라즈마 도움 원자층 증착은 순차적으로 전구체를 공급하고, 퍼지 가스를 이용하여 퍼지시킨 후, 플라즈마에 의하여 반응체를 공급한 후, 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 플라즈마에 의한 반응체의 공급은 전구체의 반응성을 증가시키어 성막 속도를 증가시키고 기판의 온도를 감소시킬 수 있다.
챔버(110)는 금속 챔버로 원통형 챔버 또는 직육면체 챔버일 수 있다. 상기 가스 분사부(101)는 상기 챔버(110)의 투껑으로 동작할 수 있다. 상기 챔버(110)는 배기부에 의하여 진공 상태로 배기될 수 있다.
플라즈마 도움 원자층 증착을 위하여, 플라즈마 방식은 기판 상에 직접 플라즈마를 형성하는 직접 플라즈마 방식과 기판에 플라즈마에 의하여 형성된 활성종만을 제공하는 원격 플라즈마 방식(remote plasma type)으로 구분된다. 직접 플라즈마 방식은 다량의 활성종을 제공할 수 있어, 박막 성장률을 증가시킬 수 있으나 플라즈마의 직집 노출에 의하여 막질의 손상을 제공할 수 있다. 한편, 원격 방식은 양질의 박막을 형성할 수 있으나 낮은 박막 성장률을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 직접 플라즈마 방식과 간접 플라즈마 방식을 동시에 사용하고 직접 플라즈마와 간접 플라즈마의 비를 적절히 조절하여 높은 박막 성장률과 양질의 박막을 동시에 얻을 수 있다. 상기 간접 플라즈마가 발생되는 위치와 상기 기판 사이의 거리를 단축시키어, 활성종의 이동거리를 최소화한다.
기판이 장착되는 상기 제2 전극(152)은 접지되고, 가스 분사부(101)가 접지되고, 상기 제1 전극(120)에 RF 전력이 공급되는 경우, 상기 제1 전극(120)과 상기 제2 전극(152) 사이에 메인 플라즈마 공간(151)이 형성된다. 또한, 상기 가스 분사부(101)의 하부면과 상기 제1 전극(122)의 상부면 사이에 보조 플라즈마 공간(131)이 형성된다. 상기 보조 플라즈마 공간(131)에서 발생한 보조 플라즈마는 상기 기판에 직접 노출되지 않는다. 상기 메인 플라즈마 공간(151)에서 형성된 메인 플라즈마의 밀도와 상기 보조 플라즈마 공간(131)에서 형성된 보조 플라즈마의 밀도는 상기 제1 전극(120)의 하부면과 상기 제2 전극(152)의 상부면 사이의 간격(b)과 상기 제1 전극(120)의 상부면과 상기 가스 분사부(101)의 하부면 사이의 간격(a)에 각각 의존한다. 상기 가스 분사부(101), 상기 제1 전극(120), 및 상기 제2 전극(152)은 병렬 연결된 축전기로 모델링될 수 있다. 상기 제1 전극(120)의 상부면의 면적은 상기 가스 분사부의 하부면의 면적과 실질적으로 동일하여 넓은 접지 면적을 확보할 수 있다. 따라서, 상기 보조 플라즈마 공간(131)은 안정적으로 플라즈마를 형성될 수 있다. 상기 보조 플라즈마 공간(131)에서 안정적으로 보조 플라즈마가 형성될 수 있도록 상기 제1 전극의 상부면과 상기 가스 분사부의 하부면 사이의 간격(a)은 수 밀리미터 내지 수십 밀리미터일 수 있다. 상기 제2 전극(152)의 높이를 조절함에 따라, 상기 메인 플라즈마 공간(151)과 상기 보조 플라즈마 공간(131)에서 소모되는 전력의 비를 조절할 수 있다. 구체적으로, a< b 인 경우, 플라즈마는 정전 용량이 큰 보조 플라즈마 공간에 주로 형성될 수 있다.
이에 따라, 플라즈마 도움 원자층 증착을 위하여, 직접 플라즈마와 간접 플라즈마의 비율이 상기 제2 전극(152)의 높이를 조절하여 제어될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(129)의 개구부(122) 내에는 기생 플라즈마가 생성될 수 있다. 상기 기생 플라즈마는 상기 개구부(122)의 내반경과 상기 돌출부(136)의 외반경의 차이에 의존할 수 있다. 상기 개구부의 내반경과 상기 돌출부(136)의 외반경의 차이가 플라즈마 쉬스(sheath) 이하인 경우에는 효율적인 플라즈마 발생이 억제될 수 있다. 구체적으로, 상기 개구부의 내반경과 상기상기 돌출부(136)의 외반경의 차이는 수 밀리미터 이내일 수 있다. 상기 개구부의 내반경과 상기상기 돌출부(136)의 외반경의 차이는 상기 제1 전극의 상부면과 상기 가스 분사부의 하부면 사이의 간격(a)보다 작을 수 있다.
제2 전극(152)은 기판을 지지하고 일정한 온도로 가열 또는 냉각할 수 있는 가열 및 냉각 수단을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(152)은 배치 평면을 변경하도록 높이 조절 수단을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(152)은 상기 제1 전극(120)과 대향하여 배치되고 기판을 장착할 수 있다. 상기 제2 전극(152)은 접지될 수 있다.
RF 전원(174)은 상기 보조 플라즈마 공간(131) 및 상기 메인 플라즈마 공간(151)에 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 RF 전원(174)은 임피던스 매칭 네트워크(미도시) 및 RF 전력 공급 라인(172)을 통하여 상기 제1 전극(120)에 RF 전력을 공급할 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 상기 보조 플라즈마 공간 및 상기 메인 플라즈마 공간에 축전 결합 플라즈마를 각각 형성할 수 있다.
상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 노즐(136)을 통하여 제1 가스를 분사하고 제2 노즐(133)을 통하여 제2 가스를 분사하고 상기 챔버(110)의 뚜껑으로 동작할 수 있다. 제1 가스는 전구체 가스일 수 있다. 예를 들어, 제1 노즐(136)로부터 분사되는 제1 가스는 tri-methyl aluminum (TMA), TiCl4, HfCl4, 또는 SiH4 일 수 있다. 제2 노즐(133)로부터 분사되는 제2 가스는 H2, N2, O2, NH3, Ar, He 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 플라즈마 도움 원자층 증착 공정에서, 제1 단계로, 상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 노즐(136)을 통하여 제1 가스(예를 들어, TMA와 같은 전구체 가스)를 분사하고, 제2 단계로 제1 노즐 (136) 및/또는 제2 노즐(133)을 통하여 퍼지 가스(예를 들어, 아르곤 가스)를 분사한다. 제3 단계에서, 제2 노즐(133)을 통하여 제2 가스 (예를 들어, 산소와 같은 반응 가스)를 공급하면서 상기 제1 전극(120)에 RF 전력을 공급하여 보조 플라즈마와 메인 플라즈마를 형성한다. 제4 단계에서, 제1 노즐 (136) 및/또는 제2 노즐(133)을 통하여 퍼지 가스(예를 들어, 아르곤 가스)를 분사한다. 위의 제1 단계 내지 제4 단계를 반복한다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 플라즈마 도움 원자층 증착 공정 이외에 화학 기상 증착 방법으로 박막을 증착할 수 있다.
상기 가스 분사부(101)는 제1 가스 분배부(140) 및 제2 가스 분배부(130)를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스 분배부(140)는 상기 제1 전극(120) 상에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들(132) 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향 유로들(132)의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 방향 유로들(134)을 포함할 수 있다. 상기 제2 가스 분배부(140)는 도전체로 형성되고 전기적으로 접지 또는 플로팅될 수 있다.
상기 제1 가스 분배부(140)는 상기 제2 가스 분배부(130) 상에 배치될 수 있다. 가스 버퍼 공간(144)은 상기 제1 가스 분배부(140)의 하부면과 상기 제2 가스 분배부(130)의 상부면 사이에 제공될 수 있다. 상기 제1 전극(120)의 개구부들(122)은 이웃한 제1 방향 유로들(132) 사이에서 일정한 간격으로 제1 방향으로 배치될 수 있다. 상기 가스 버퍼 공간(144)은 상기 제2 가스 분배부를 수직으로 관통하여 상기 제1 노즐들(138)에 연결될 수 있다. 상기 제1 방향 유로들(132) 각각은 상기 제1 방향을 따라 주기적으로 배열된 상기 제2 노즐들에 연결될 수 있다. 상기 제2 노즐은 상기 제2 가스 분배부에 수직으로 관통할 수 있다.
상기 제1 가스 분배부(140)는 판형을 가지고 그 하부면에 함몰된 부위를 포함할 수 있다. 상기 제2 가스 분배부(1)의 상부면과 상기 제1 가스 분배부(140)의 하부면은 서로 결합하여 함몰된 부위에 의하여 형성된 가스 버퍼 공간(144)을 제공할 수 있다. 상기 가스 버퍼 공간(144)은 외부로부터 제1 가스 공급 라인(146)을 제1 가스를 공급받을 수 있다. 상기 가스 버퍼 공간(144)은 제1 노즐들(138)에 균일하게 가스를 분배할 수 있다. 상기 기판 상에 균일한 제1 가스 분포를 제공하기 위하여, 상기 제1 노즐(136)을 구성하는 관통홀(138)의 내직경은 기판 중심 부위에서 작고 기판 가장 자리 부위에서 크도록 설정될 수 있다. 상기 제1 가스 분배부(140)는 도전체 형성되고 전기적으로 접지될 수 있다. 제1 가스 분배부(140)는 챔버(110)의 뚜껑으로 동작할 수 있다.
제2 가스 분배부(130)는 판형이고 내부를 관통하고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들(132)을 포함할 수 있다. 상기 제1 방향 유로들(132)은 일정한 간격을 가질 수 있다. 이웃한 제1 방향 유로들(132) 사이에는 복수의 제1 노즐(136) 및 개구부들(122)이 제1 방향으로 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 제1 방향 유로들(132)에 제2 가스를 공급하기 위하여 한 쌍의 제2 방향 유로들(134)이 상기 제1 방향 유로들(132)의 양단의 최외곽에 배치될 수 있다. 상기 제2 방향 유로(134)는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향 유도들(132)의 일단을 모두 연결할 수 있다. 상기 제2 가스 분배부(130)는 상기 챔버(110)의 측벽(114)의 상부 내측에 형성된 턱에 삽입되어 결합할 수 있다. 상기 제1 가스 분배부(140)의 가장자리 하부면은 상기 제2 가스 분배부(130)의 가장 자리를 덮도록 배치되고 상기 챔버(110)의 측벽(114)에 결합할 수 있다. 상기 제2 가스 분배부(130)는 전기적으로 접지되거나 플로팅될 수 있다. 바람직하게는 상기 제2 가스 분배부(130)는 접지될 수 있다.
가스 공급 통로(142)는 상기 제1 가스 분배부(140)의 가장 자리를 수직으로 관통하여 상기 제2 방향 유로(134)에 연결될 수 있다. 상기 제2 가스 분배부(130)의 가장 자리에는 상기 가스 공급통로(142)와 상기 제2 방향 유로(134)를 연결하는 보조 홀(134a)이 배치될 수 있다. 상기 가스 공급 통로(142)는 복수 개일 수 있다.
절연 스페이서(162)는 상기 제2 가스 분배부(130)와 상기 제1 전극(120) 사이에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 절연 스페이서(162)는 알루미나와 같은 세라믹 또는 플라스틱 계열일 수 있다. 상기 절연 스페이서(162)는 상기 제1 전극(120)의 가장 자리를 감싸도록 배치되고 상기 챔버(110)의 측벽(114)에 결합한다. 상기 절연 스페이서(162)는 2차원적으로 돌출된 제1 노즐들(138)이 배치된 부위를 제외하고 전 영역에 상기 보조 플라즈마 공간(131)을 형성할 수 있다.
RF 전력 공급 라인(172)은 상기 제1 방향으로 정렬된 이웃한 한 쌍의 제1 노즐들(138) 사이에서 상기 가스 분사부(101)를 수직으로 관통하여 상기 제1 전극(120)에 연결되어 상기 RF 전력을 상기 제1 전극(120)에 공급할 수 있다. 상기 RF 전력 공급 라인(172)은 상기 제1 방향 유로들(132)과 교차하지 않도록 배치될 수 있다. 상기 RF 전력 공급 라인은(172) 일정한 특정 임피던스를 가지도록 동축 케이블 구조일 수 있다. 상기 RF 전력 공급 라인(172)은 내부 도전 라인, 상기 내부 도전 라인을 감싸는 절연층, 및 상기 절연층을 감싸는 외부 도전 자켓을 포함할 수 있다. 상기 외부 도전 자켓의 일단은 상기 제2 가스 분배부(130)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 대면적 디스플레이의 봉지공정에서 투습 특성 개선을 위한 유기막 또는 무기막의 원자층 증착 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 화학 기상 증착 장치에 적용될 수 있다. 제1 노즐을 통하여 SiH4와 같은 소스 가스가 분사되고, 제2 노즐을 통하여 수소, 질소, 또는 암모니아와 같은 희석 가스가 분사될 수 있다. 상기 희석 가스는 보조 플라즈마 공간에서 해리되어, 상기 소스 가스는 메인 플라즈마 공간에서 해리될 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 저온에서 실리콘과 같은 박막이 증착될 수 있다. 또한 소스 가스의 해리 특성에 적정한 제1 노즐의 길이를 적용하여 수소 함량 및 기타 기판에 결함 요소들을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 대면적 기판에서 위치별 스트레스나 투과도 등의 막질 균질성을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 제1 노즐에서 분사되는 제1 가스의 메인 플라즈마 공간과 제2 노즐에서 분사되는 제2 가스의 보조 플라즈마 공간을 서로 분리시키어, 제1 가스 및 제2 가스에 따라 플라즈마 해리 비율을 조정하여 막질을 개선할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 절단 사시도이다. 도 1 내지 도 5에서 설명한 것과 중복되는 내용은 생략한다.
도 1 내지 도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 처리 장치(200)는, 챔버(110) 내 상부에 위치하고 공간적으로 분리된 2개의 가스 분배부(140, 230)와 2개의 가스 분배부(140, 230)에 각각 연결되고 길이가 서로 다른 2 종류의 노즐들(233, 238)을 포함한 가스 분사부(201); RF 전원(174)에 연결되고 상기 가스 분사부(201)의 하부에 상기 가스 분사부(201)와 수직으로 이격되어 배치되고 상기 노즐들(233, 238) 중에서 한 종류의 노즐들 각각이 삽입되는 복수의 개구부들(222)을 포함하는 제1 전극(220); 및 상기 제1 전극(220)과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극(152)을 포함한다. 상기 제2 전극(152)은 접지된다.
2개의 가스 분배부(140, 230)는 상기 가스 분사부(201) 상단의 공간에 배치된 제1 가스 분배부(140)와 상기 제1 가스 분배부(140)의 하부에 배치된 제2 가스 분배부(230)로 분리된다. 상기 노즐들(133, 238)은 상기 제1 가스 분배부(140)의 가스 버퍼 공간(144)과 연통되는 제1 노즐들(233)과 상기 제2 가스 분배부(140)의 유로들(132)에 연통되는 제2 노즐들(138)을 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐들(238)은 상기 가스 분사부(101)의 하부면에서 돌출된 돌출부들(236)을 각각 관통하여 배치될 수 있다. 상기 돌출부(236)은 상기 개구부(222)에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 제2 노즐들(233)은 상기 가스 분사부(201)에서 상기 돌출부(236) 주위에 배치될 수 있다. 상기 제2 노즐들(233)을 통하여 분사된 제2 가스는 상기 가스 분사부(201)와 상기 제1 전극(220) 사이의 보조 플라즈마 공간(131)을 통하여 상기 제1 전극(220)의 개구부(222)를 통하여 토출될 수 있다. 상기 제1 노즐(238)의 길이(L1)는 상기 제2 노즐(233)의 길이(L2)보다 길 수 있다.
2개의 가스 분배부(140,230) 각각은 서로 다른 종류의 가스를 각각 분리하여 공급하거나, 복수의 가스들을 혼합한 혼합가스를 공급하거나 혹은 동종의 가스를 분할하여 동시에 공급할 수 있다.
구체적으로, 플라즈마 도움 원자층 증착을 위하여, 제1 노즐(238)은 전구체를 포함하는 제1 가스를 전구체 공급 단계에서 분사하고, 제2 노즐(233)은 반응가스를 포함하는 제2 가스를 반응가스 공급 단계에서 플라즈마를 형성하여 분사할 수 있다.
화학 기상 증착을 위하여, 소스 가스 및 희석 가스를 포함하는 혼합가스는 제1 노즐 및 제2 노즐을 통하여 플라즈마를 형성하여 동시에 분사될 수 있다. 또는, 제1 노즐을 통하여 소스 가스를 분사하고, 제2 노즐을 통하여 희석 가스를 포함하는 제2 가스를 분사할 수 있다.
상기 제1 노즐들(238)의 출구는 상기 개구부(222)의 내부에 배치되거나, 상기 개구부(222)의 하부면과 동일한 위치에 배치되거나, 상기 개구부(222)의 하부면을 관통하여 상기 개구부(222)의 하부에 위치할 수 있다.
상기 제1 노즐들(238)의 출구의 위치는 상기 제1 가스의 분사 위치를 조절하여 보조 플라즈마 영역(131) 및 상기 개구부 내부의 기생 플라즈마 영역에서 플라즈마에 의한 해리를 조절할 수 있다. 상기 제1 가스는 최소한으로 해리되어 증착 반응에 참여할 수 있다. 상기 제1 노즐들(238)의 출구가 상기 개구부(222)의 하부면을 관통하여 상기 개구부(222)의 하부에 위치하는 경우, 제1 가스는 상기 메인 플라즈마 영역(151)에 주로 공급될 수 있다.
상기 제1 전극(220)의 개구부(222)는 상기 기판 방향(또는 제2 전극 방향)으로 직경이 점차 증가하는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 상기 테이퍼진 개구부(222)의 형상은 보조 플라즈마 공간(131)에서 상기 개구부(222)를 통하여 확산을 제어할 수 있다.
또한, 제1 노즐들(238)의 출구는 상기 기판 방향(또는 제2 전극 방향)으로 직경이 점차 증가하는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 노즐들을 통하여 분사되는 제1 가스의 확산이 제어될 수 있다.
제2 노즐들(233)의 출구는 상기 기판 방향(또는 제2 전극 방향)으로 직경이 점차 증가하는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 노즐들을 통하여 분사되는 제2 가스의 확산이 상기 보조 플라즈마 공간(131)에서 제어될 수 있다.
제1 노즐(238)의 출구가 상기 제1 전극(230)의 하부면보다 낮은 위치에 배치하는 경우는, 상기 제1 전극(230)의 개구부(222)에 형성되는 기생 플라즈마 또는 상기 보조 플라즈마 공간에 형성되는 보조 플라즈마는 상기 제1 전극(230)의 하부에 형성되는 메인 플라즈마 공간에 형성되는 메인 플라즈마 보다 높은 전자 밀도 및 높은 전자 온도를 가질 수 있다. 따라서, 제1 가스의 과도한 해리 반응이 억제될 수 있다.
상기 제1 전극(230)의 개구부(222)에 형성되는 기생 플라즈마는 개구부 (222)의 형태에도 영향을 받을 수 있다. 상기 개구부(222)의 형태는 원통형태 또는 기판 방향으로 점차적으로 직경이 증가하는 테이퍼진 형태일 수 있다. 상기 테이퍼진 형태는 플라즈마 확산에 의한 플라즈마 공간 분포 또는 증착률 공간 분포를 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 절단 사시도이다. 도 1 내지 도 6에서 설명한 것과 중복되는 내용은 생략한다.
도 7을 참조하면, 기판 처리 장치(100a)는, 챔버(110) 내 상부에 위치하고 공간적으로 분리된 2개의 가스 분배부(140, 130)와 2개의 가스 분배부(140, 130)에 각각 연결되고 길이가 서로 다른 2 종류의 노즐들(133, 138)을 포함한 가스 분사부(201); RF 전원(174)에 연결되고 상기 가스 분사부(201)의 하부에 상기 가스 분사부(201)와 수직으로 이격되어 배치되고 상기 노즐들(133, 138) 중에서 한 종류의 노즐들 각각이 삽입되는 복수의 개구부들(122a)을 포함하는 제1 전극(120); 및 상기 제1 전극(120)과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극(152)을 포함한다. 상기 제2 전극(152)은 접지된다.
제1 노즐(138)의 출구가 상기 제1 전극(130)의 개구부(122a) 내에 배치된 경우, 제1 가스는 , 상기 제1 전극(130)의 개구부(122a)에 형성되는 기생 플라즈마에 의하여 상대적으로 높은 해리율을 제공하고, 증착율의 증가를 제공할 수 있다.
상기 제1 전극의 개구부(122a)의 단면 형태는 하나 이상의 수직 단차가 형성 되도록 직선 구간을 포함할 수 있다. 상기 개구부(122a)의 상부 및 하부 직경과 다른 직경이 내부에 하나 이상 포함될 수 있다. 상기 개구부(122a)의 하부 직경은 상부 직경보다 클 수 있다. 상기 수직 단차가 형성된 형태는 플라즈마 확산에 의한 플라즈마 공간 분포 또는 증착률 공간 분포를 개선할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 9는 도 8의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 도 8의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 도 8의 III-III' 선을 따라 자른 절단 사시도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)는, 제1 전극(120) 및 가스 분사부(301)를 포함한다. 상기 제1 전극(120)은 챔버(110) 내부에 위치하고 외부로부터 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들(122)을 포함한다.
상기 가스 분사부(301)는 상기 제1 전극(120)의 개구부들(122) 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부들(336)을 관통하는 제1 노즐들(338) 및 상기 제1 노즐들(338) 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들(333)을 포함한다. 상기 가스 분사부(301)는 상기 제1 전극(120)의 상부에 상기 제1 전극(120)과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간(131)을 형성하도록 배치된다. 상기 제1 노즐들(138)은 제1 가스를 분사하고, 상기 돌출부(336)의 외직경은 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)의 내경보다 작다. 상기 제2 노즐들(333)은 제2 가스를 분사하고, 상기 제2 노즐들(333)에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부(301)의 상기 하부면과 상기 제1 전극(120)의 상부면 사이의 상기 보조 플라즈마 공간(331)을 통하여 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)를 통하여 분사된다.
상기 가스 분사부(301)는 제1 가스 분배부(330) 및 제2 가스 분배부(340)를 포함한다. 상기 제1 가스 분배부(330)는 상기 제1 전극(120) 상에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들(332) 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향 유로들(332)의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 방향 유로들(334)을 포함한다.
제2 가스 분배부(340)는 상기 제1 가스 분배부(330) 상에 배치된다. 가스 버퍼 공간(344)은 상기 제1 가스 분배부(330)의 상부면과 상기 제2 가스 분배부(340)의 하부면 사이에 제공된다. 상기 제1 전극의 개구부들(122)은 상기 제1 방향 유로들(332) 상에서 일정한 간격으로 배치된다. 상기 가스 버퍼 공간(144)은 상기 제2 노즐들에 연결된다. 상기 제1 방향 유로들(332) 각각은 상기 제1 방향을 따라 주기적으로 상기 제1 노즐들(338)에 연결된다.
가스 공급 통로(342)는 상기 제2 가스 분배부(340)의 가장 자리를 관통하여 상기 제2 방향 유로(334)에 연결될 수 있다. 상기 제1 가스 분배부(330)의 가장 자리에는 상기 가스 공급통로(342)와 상기 제2 방향 유로(334)를 연결하는 보조 홀(334a)이 배치될 수 있다.
RF 전력 공급 라인(172)은 상기 제1 방향으로 정렬된 이웃한 한 쌍의 제2 노즐들(133) 사이에서 상기 가스 분사부(301)를 수직으로 관통하여 상기 제1 전극(120)에 연결되어 상기 RF 전력을 상기 제1 전극(120)에 공급할 수 있다. 상기 메인 플라즈마 방전 공간(151)에는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 메인 플라즈마가 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 13은 도 12의 IV-IV' 선을 따라 자른 절단 사시도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)는, 제1 전극(120) 및 가스 분사부(301)를 포함한다. 상기 제1 전극(120)은 챔버(110) 내부에 위치하고 외부로부터 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들(122)을 포함한다.
상기 가스 분사부(301)는 상기 제1 전극(120)의 개구부들(122) 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부들(336)을 관통하는 제1 노즐들(338) 및 상기 제1 노즐들(338) 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들(333)을 포함한다. 상기 가스 분사부(301)는 상기 제1 전극(120)의 상부에 상기 제1 전극(120)과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간(131)을 형성하도록 배치된다. 상기 제1 노즐들(138)은 제1 가스를 분사하고, 상기 돌출부(336)의 외직경은 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)의 내경보다 작다. 상기 제2 노즐들(333)은 제2 가스를 분사하고, 상기 제2 노즐들(333)에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부(301)의 상기 하부면과 상기 제1 전극(120)의 상부면 사이의 상기 보조 플라즈마 공간(331)을 통하여 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)를 통하여 분사된다.
상기 가스 분사부(301)는 제1 가스 분배부(330) 및 제2 가스 분배부(340)를 포함한다. 상기 제1 가스 분배부(330)는 상기 제1 전극(120) 상에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들(332) 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향 유로들(332)의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 방향 유로들(334)을 포함한다.
상기 제1 가스 분배부(330)는 상기 제2 방향 유로들(334) 사이에서 주기적으로 배치되고 상기 제2 방향으로 나란히 연장되는 제2 방향 보조 유로들(334a)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 방향 유로들(332)과 상기 제2 방향 보조 유로들(334a)은 서로 교차할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100c)는, 제1 전극(120) 및 가스 분사부(101)를 포함한다. 상기 제1 전극(120)은 챔버(110) 내부에 위치하고 외부로부터 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들(122)을 포함한다.
상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 전극(120)의 개구부들(122) 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부들(136)을 관통하는 제1 노즐들(138) 및 상기 제1 노즐들(138) 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들(133)을 포함한다. 상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 전극(120)의 상부에 상기 제1 전극(120)과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간(131)을 형성하도록 배치된다. 상기 제1 노즐들(138)은 제1 가스를 분사하고, 상기 돌출부들(136)의 외직경은 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)의 내경보다 작다. 상기 제2 노즐들(133)은 제2 가스를 분사하고, 상기 제2 노즐들(133)에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부(101)의 상기 하부면과 상기 제1 전극(120)의 상부면 사이의 상기 보조 플라즈마 공간(131)을 통하여 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)를 통하여 분사된다.
상기 제1 전극(120)의 개구부(122)의 단면 또는 직경은 배치 평면의 위치에 따라 다를 수 있다. 구체적으로, 2차원적으로 매트릭스 형태로 배열된 제1 전극의 개구부들 중에서 최외곽에 배치된 개구부들은 내부에 배치된 개구부들의 직경보다 더 클 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100d)는, 제1 전극(120) 및 가스 분사부(101)를 포함한다. 상기 제1 전극(120)은 챔버(110) 내부에 위치하고 외부로부터 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들(122)을 포함한다.
상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 전극(120)의 개구부들(122) 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부들(136)을 관통하는 제1 노즐들(138) 및 상기 제1 노즐들(138) 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들(133)을 포함한다. 상기 가스 분사부(101)는 상기 제1 전극(120)의 상부에 상기 제1 전극(120)과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간(131)을 형성하도록 배치된다. 상기 제1 노즐들(138)은 제1 가스를 분사하고, 상기 돌출부들(136)의 외직경은 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)의 내경보다 작다. 상기 제2 노즐들(133)은 제2 가스를 분사하고, 상기 제2 노즐들(133)에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부(101)의 상기 하부면과 상기 제1 전극(120)의 상부면 사이의 상기 보조 플라즈마 공간(131)을 통하여 상기 제1 전극(120)의 상기 개구부(122)를 통하여 분사된다.
제1 노즐들(138)의 길이 또는 제1 노즐들의 출구의 위치는 배치 평면의 위치에 따라 서로 다를 수 있다. 구체적으로 중심 영역에 배치된 제1 노즐(138)의 출구는 상기 제1 전극의 개구부 내부에 배치되고, 외곽 영역에 배치된 제1 노즐(138)의 출구는 상기 제1 전극의 개구부의 하부면 보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
제1 노즐들(138)의 길이 또는 제1 노즐들의 출구의 위치를 국부적으로 변경하면, 국소적으로 플라즈마 특성의 공간 본포를 변경할 수 있다. 이에 따라, 대면적에서 나타나는 공간적 막질 분포 및 두께 편차를 줄일 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 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 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 처리 장치 101: 가스 분사부
120: 제1 전극 122: 개구부
130: 제2 가스 분배부 133: 제2 노즐
138: 제1 노즐 140: 제1 가스 분배부

Claims (23)

  1. 챔버 내 상부에 위치하고 공간적으로 분리된 2개의 가스 분배부와 2개의 가스 분배부에 각각 연결되고 길이가 서로 다른 2 종류의 노즐들을 포함한 가스 분사부;
    RF 전원에 연결되고 상기 가스 분사부의 하부에 상기 가스 분사부와 수직으로 이격되어 배치되고 상기 노즐들 중에서 한 종류의 노즐들 각각이 삽입되는 복수의 개구부들을 포함하는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 가스 분사부는 접지되고,
    보조 플라즈마는 상기 제1 전극과 상기 제1 전극 상에 배치된 가스 분사부 사이에 형성되고,
    메인 플라즈마는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되고,
    상기 2개의 가스 분배부는 제1 가스 분배부와 제2 가스 분배부로 분리되고,
    상기 제2 가스 분배부는 돌출부를 포함하고
    상기 제2 가스 분배부의 상기 돌출부는 상기 제1 전극의 상기 개구부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 제1 가스 분배부의 가스 버퍼 공간과 연통되는 제1 노즐들과 상기 제2 가스 분배부의 유로들에 연통되는 제2 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 노즐들은 상기 제2 가스분배부의 하부면에서 돌출된 상기 돌출부들을 각각 관통하여 배치되고,
    상기 돌출부은 상기 개구부에 삽입되어 배치되고,
    상기 제2 노즐들은 상기 가스 분사부에서 상기 돌출부 주위에 배치되고,
    상기 제2 노즐들을 통하여 분사된 가스는 상기 가스 분사부와 상기 제1 전극 사이의 보조 플라즈마 공간을 통하여 상기 제1 전극의 개구부를 통하여 토출되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    2개의 가스 분배부 각각은 서로 다른 종류의 가스를 각각 분리하여 공급하거나, 복수의 가스들을 혼합한 혼합가스를 공급하거나, 혹은 동종의 가스를 분할하여 동시에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 노즐들의 출구는 상기 개구부의 내부에 배치되거나, 상기 개구부의 하부면과 동일한 위치에 배치되거나, 상기 개구부의 하부면을 관통하여 상기 개구부의 하부에 위치하는 것을 특징으로 기판 처리 장치.
  6. 챔버 내부에 위치하고 RF 전력을 공급받고, 일정한 간격을 가지고 2차원적으로 배열된 복수의 개구부들 포함하는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극의 개구부들 각각에 삽입되도록 하부면에서 돌출된 돌출부를 관통하는 제1 노즐들 및 상기 제1 노즐들 각각의 주위에서 상기 하부면에 배치된 제2 노즐들을 포함하고, 상기 제1 전극의 상부에 상기 제1 전극과 일정한 간격을 가지고 이격되어 보조 플라즈마 공간을 형성하도록 배치되는 가스 분사부;를 포함하고,
    상기 제1 노즐들은 제1 가스를 분사하고,
    상기 제1 노즐의 외직경은 상기 제1 전극의 상기 개구부의 내경보다 작고,
    상기 제2 노즐들은 제2 가스를 분사하고,
    상기 제2 노즐들에서 분사된 상기 제2 가스는 상기 가스 분사부의 상기 하부면과 상기 제1 전극 사이의 상기 보조 플라즈마 공간을 통하여 상기 제1 전극의 상기 개구부를 통하여 분사되고,
    상기 제1 전극과 대향하여 배치되고 기판을 장착하는 제2 전극을 더 포함하고,
    상기 가스 분사부는 접지되고,
    보조 플라즈마는 상기 제1 전극과 상기 제1 전극 상에 배치된 가스 분사부 사이에 형성되고,
    메인 플라즈마는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되고,
    상기 가스 분사부는 제1 가스 분배부와 제2 가스 분배부를 포함하고,
    상기 제2 가스 분배부는 상기 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 제1 전극의 상기 개구부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 가스 분배부는 상기 제1 전극 상에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 복수의 제1 방향 유로들 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향 유로들의 양단을 각각 연결하는 한 쌍의 제2 방향 유로들을 포함하고,
    상기 제1 가스 분배부는 상기 제2 가스 분배부 상에 배치되고,
    가스 버퍼 공간은 상기 제1 가스 분배부의 하부면과 상기 제2 가스 분배부의 상부면 사이에 제공되고,
    상기 제1 전극의 개구부들은 이웃한 제1 방향 유로들 사이에서 일정한 간격으로 제1 방향으로 배치되고,
    상기 가스 버퍼 공간은 상기 제1 노즐들에 연결되고,
    상기 제1 방향 유로들 각각은 상기 제1 방향을 따라 주기적으로 상기 제2 노즐들에 연결되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 가스 분배부의 가장 자리를 수직으로 관통하여 상기 제2 방향 유로에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 방향으로 정렬된 이웃한 한 쌍의 제1 노즐들 사이에서 상기 가스 분사부를 수직으로 관통하여 상기 제1 전극에 연결되어 상기 RF 전력을 상기 제1 전극에 공급하는 RF 전력 공급 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극의 개구부는 상기 기판 방향으로 진행함에 따라 서로 다른 직경에 기인한 수직 단차를 거지거나 직경이 점차 증가하는 테이퍼 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 노즐의 하부면은 상기 제1 전극의 하부면보다 낮아 상기 기판 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 노즐의 출구는 상기 기판 방향으로 진행함에 따라 직경이 증가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가스 분배부의 가장 자리를 관통하여 상기 제2 방향 유로에 연결되는 가스 공급 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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