KR20090046551A - 분사노즐유닛 및 이를 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치 - Google Patents

분사노즐유닛 및 이를 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

소스가스 분사량을 균일하게 유지하고, 플라즈마의 밀도가 균일하게 발생시키는 플라즈마 기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명은, 소스가스를 기판의 중앙 부분과 가장자리 부분에 균일한 양으로 분사하는 분사노즐유닛을 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치가 개시된다. 특히, 상기 분사노즐유닛은 기판의 가장자리를 향해 유선형의 완곡부를 갖는 가스유로가 구비되어, 기판 가장자리로 향하는 가스 유동을 원활하게 한다. 따라서, 소스가스의 분사량을 균일하게 유지하여, 플라즈마 분포 밀도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 더불어, 플라즈마에 의한 기판의 표면처리 효율과 품질을 향상시키는 효과가 있다.
플라즈마 기판 처리 장치, HDP, CVD, 분사노즐, 회전노즐

Description

분사노즐유닛 및 이를 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치{NOZZLE UNIT AND APPARTUS OF PLASMA PROCESSING FOR SUBSTRATE HAVING THE NOZZLE UNIT}
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판의 표면처리를 하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스가스를 균일하게 분사하여 플라즈마의 밀도와 균일성을 향상시키기 위한 노즐유닛과 상기 노즐유닛을 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 직류(DC)나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유전자에 의해 발생되며, 여기된 자유전자는 가스분자와 충돌하여 이온(ion)이나 전자(electron), 라디칼(radical)와 같은 활성족(active species)을 발생시킨다. 그리고 상기 활성족은 전기장 혹은 자기장이 인가되면 플라즈마 내에서 혹은 플라즈마와 접하고 있는 물체의 표면상으로 상기 활성족 입자들이 가속되거나 확산됨에 따라, 상기 물체와 상기 활성족 입자 사이에 화학적 및 물리적 반응이 발생하여 물체 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이 활성족(플라즈마)에 의해 물질의 표면 특성을 변화시키는 것을 '표면처리'라고 한다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서의 플라즈마 처리 방법이란 반응 물질을 플 라즈마 상태로 만들어 기판 상에 박막을 형성하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 기판의 표면을 세정(cleaning), 애싱(ashing) 또는 식각(etching) 처리하는 것을 말한다.
최근 반도체 제조 공정에서 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세가공의 요구가 증가하고 있다. 즉, sub-micron급의 미세 패턴에 있어서 균일한 두께의 박막을 형성하거나, 식각 또는 애싱과 같은 표면처리 품질의 향상이 중요하며, 이는 고밀도 플라즈마를 이용하여 향상시킬 수 있다. 특히, 반도체 기판의 직경이 8 인치를 초과하는 대구경 웨이퍼 사용이 증가함에 따라, 플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마 밀도를 균일하게 형성하는 것에 대한 요구도 커지고 있다.
그러나, 종래의 플라즈마 처리 장치는 소스가스가 유입되는 부분과 나머지 다른 부분에서의 소스가스의 밀도가 불균일하여, 상기 기판의 플라즈마 표면처리 결과가 불량해지는 문제점이 있었다. 그리고, 이와 같은 불균일은 기판의 크기가 커질수록 더욱 심화된다. 따라서, 기판에 대해 균일하게 소스가스를 공급할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 대한 요구가 점차 증가하고 있다.
한편, 기존의 플라즈마 기판 처리 장치는 유입되는 소스가스의 상당량이 플라즈마로 변화되지 못하므로, 소스가스의 소비량이 크고, 신속하게 소스가스 및 플라즈마를 기판으로 공급하지 못하는 문제점 있다. 그리고, 이로 인해 상기 기판에 대한 표면처리 속도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 기판 처리 장치에 있어서, 기판의 중앙 부분과 가장자리 부분까지 소스가스를 균일하게 공급하여 균일하게 표면처리를 할 수 있는 플라즈마 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 플라즈마의 발생 효율을 향상시키고, 소스가스의 유량을 균일하게 하여 상기 소스가스의 플라즈마 전환 효율을 향상시키고, 소스가스의 소모량을 절감할 수 있는 플라즈마 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 플라즈마 기판 처리 장치에 있어서, 소스가스를 기판의 가장자리 부분까지 균일하게 분사하는 분사노즐유닛을 개시한다. 상세하게는, 상기 분사노즐유닛은, 기판의 중심 부분으로 소스가스를 분사하기 위한 제1 가스유로와 상기 제1 가스유로의 둘레에 형성되고, 상기 기판의 가장자리 부분으로 소스가스를 분사할 수 있도록 유선형 단면을 갖는 제2 가스유로가 형성된다.
실시예에서, 상기 분사노즐유닛은 회전 가능하게 형성된다. 예를 들어, 상기 분사노즐유닛은 하부로 갈수록 단면적이 증가하는 원뿔 형태의 회전체를 구비하고, 상기 회전체의 중심을 관통하여 상기 제1 가스유로가 형성되고, 상기 회전체의 외주면을 따라 상기 제2 가스유로가 형성된다.
실시예에서, 상기 제2 가스유로를 따라 유동하는 소스가스에 의해 상기 제1 가스유로 내부의 소스가스가 상기 제2 가스유로로 유입되도록 형성된 제3 가스유로가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3 가스유로는 상기 제1 가스유로와 상기 제2 가스유로를 연통시키도록 형성되고, 상기 제1 가스유로보다 작은 직경을 갖는다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 상술한 분사노즐유닛을 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치가 구비된다. 상세하게는, 상기 플라즈마 기판 처리 장치는, 기판이 수용되고, 플라즈마 발생 공간을 제공하는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내에 구비되어, 상기 기판을 지지하는 서셉터, 상기 프로세스 챔버로 소스가스를 공급하는 소스가스 공급부, 상기 프로세스 챔버 일측에 구비되어, 상기 소스가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 전극부를 포함하고, 상기 소스가스를 상기 기판의 가장자리 부분까지 균일하게 분사하는 분사노즐유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 첫째, 기판의 중심을 향하는 유로와, 기판의 가장자리를 향하는 유로를 구비함으로써, 소스가스를 효율적으로 균일하게 분사할 수 있다. 따라서, 균일한 밀도를 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 기판의 표면처리 공정의 효율 및 결과 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판의 표면처리 속도를 증가시킬 수 있다.
둘째, 분사노즐유닛을 회전시킴으로써 기판의 가장자리 부분까지 소스가스가 균일하게 분사될 수 있다.
또한, 소스가스를 프로세스 챔버 내의 플라즈마 발생영역으로 신속하고 큰 손실 없이 공급할 수 있고, 소스가스의 불필요한 소비를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사노즐유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 상기 분사노즐유닛의 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 2의 분사노즐유닛의 회전체의 사시도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 기판 처리 장치(100)는 프로세스 챔버(110), 서셉터(120), 소스가스 공급부(140), 전극부(150) 및 분사노즐유닛(160)을 포함한다.
본 발명에서 플라즈마 기판 처리 장치(100)는 플라즈마(P)를 이용하여 기판(10)에 대한 표면처리를 수행하는 장치를 말한다. 여기서, 표면처리라 함은 상기 기판(10) 표면과 플라즈마(P)의 이온 또는 라디칼을 반응시킴으로써 상기 기판(10) 표면 특성을 변화시키는 것을 말한다.
예를 들어, 상기 기판(10)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)은 LCD, PDP와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판일 수 있다.
상기 소스가스는 상기 기판(10)의 종류 또는 표면처리 공정의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 표면처리 공정은 표면개질(surface modification), Si 식각, 포토레지스트 식각, 살균 및 증착 중 어느 하나의 공정일 수 있다.
이하, 본 발명에서는, 반도체 기판에 대한 화학기상증착 공정을 수행하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착(high density plasma chemical vapor deposition, HDP CVD) 장치를 예로 들어 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명이 화학기상증착에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 플라즈마 기판 처리 장치는 건식 세정이나 식각 및 애싱과 같은 다른 형태의 플라즈마 처리 장치에 이용될 수도 있을 것이다.
상기 프로세스 챔버(110)는 상기 기판(10)이 수용되어, 상기 기판(10)에 대한 표면처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 예를 들어, 상기 프로세스 챔버(110)는 상기 기판(10)에 대응되는 원기둥 형태를 갖는다.
상기 프로세스 챔버(110)는 상기 기판(10)의 표면처리를 위한 플라즈마(P)가 발생되는 소정의 공간을 제공한다.
여기서, 상기 플라즈마(P)는 진공에 가까운 저압 분위기에서 형성될 수 있다. 그리고, 상기 프로세스 챔버(110)는 진공을 유지할 수 있는 밀폐 구조를 갖는다.
상기 전극부(150)는 상기 프로세스 챔버(110) 일측에 구비되어 상기 프로세스 챔버(110) 내부에 전기장을 발생시키고, 상기 소스가스를 플라즈마(P) 상태로 여기시킨다. 또한, 상기 전극부(150)는 상기 발생된 플라즈마(P)를 상기 프로세스 챔버(110) 내로 제공하는 역할을 한다.
그리고, 상기 전기장 내로 상기 소스가스가 공급되면, 상기 전기장의 에너지에 의해 전자가 가속되고, 상기 가속된 전자와 상기 소스가스 분자가 서로 가속되고 충돌됨에 따라, 상기 소스가스 분자가 이온과 라디칼로 분해된다. 즉, 상기 소스가스는 플라즈마(P) 상태가 된다. 그리고, 상기 플라즈마(P)는 상기 전기장에 의해 상기 기판(10)으로 가속되어 상기 기판(10) 표면과 반응하게 된다.
상세하게는, 상기 전극부(150)는 상기 소스가스를 플라즈마(P) 상태로 여기시키고, 발생된 플라즈마(P)의 입자들을 상기 프로세스 챔버(110) 내로 가속시킬 수 있도록, 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 복수회 권선된 코일일 수 있다. 예를 들어, 상기 전극부(150)는 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 대응되고, 평면형태의 나선형 코일일 수 있다. 또한, 상기 전극부(150)는 상기 소스가스 공급부(140)의 소스가스 공급관 외측을 따라 복수회 권선될 수 있다.
상기 전극부(150)의 형태와 배치는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상기 전극부(150)를 형성하는 코일의 크기와 권선수는 상기 소스가스를 플라즈 마(P) 상태로 여기시키고, 상기 프로세스 챔버(110) 내부에 형성할 수 있는 실질적으로 다양하게 형성될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기 전극부(150)는 플라즈마(P)를 발생시키기 위해 2개의 코일 형태의 전극을 구비하고 있으나, 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 하나의 코일 형태의 전극이 구비되는 것도 가능할 것이다.
상기 서셉터(susceptor)(120)는 상기 프로세스 챔버(110) 하부에 구비되어, 상기 기판(10)을 지지한다. 예를 들어, 상기 서셉터(120)는 정전기력에 의해 상기 기판(10)을 고정시키는 정전척(electrostatic chuck)일 수 있다.
여기서, 상기 서셉터(120)는 접지되어 상기 전극부(150)에 대한 그라운드 전극 역할을 한다. 또는, 상기 전극부(150) 뿐만 아니라 상기 서셉터(120)에도 고주파 전원이 인가될 수 있다. 즉, 상기 서셉터(120)는 상기 표면처리 공정 동안 상기 기판(10)을 고정시킬 뿐만 아니라, 상기 플라즈마(P)의 이온과 라디칼과 같은 입자가 상기 기판(10)에 충분히 높은 에너지를 가지고 충돌할 수 있도록 바이어스 전압을 제공하게 된다.
상기 소스가스 공급부(140)는 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 구비되어, 상기 프로세스 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급한다. 여기서, 상기 소스가스 공급부(140)는 서로 다른 2 종류의 소스가스를 공급할 수 있다. 상기 소스가스 공급부(140)는 제1 소스가스(S1)를 공급하는 제1 소스가스 공급부(141)와, 제2 소스가스(S2)를 공급하는 제2 소스가스 공급부(142)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 소스가스 공급부(141)와 상기 제2 소스가스 공급부(142)를 각각 상기 프로세스 챔버(110)에 연결시키는 제1 가스공급관(143)과 제2 가스공급관(145)이 구비된다.
여기서, 상기 소스가스는 상기 표면처리 공정에 따라 적당하게 선택된다. 예를 들어, 상기 제1 소스가스(S1)는 플라즈마(P) 상태로 여기되는 가스일 수 있다. 그리고, 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 플라즈마(P)의 반응성을 이용하여 상기 기판(10) 표면과 반응하는 원료물질을 포함하는 가스일 수 있다.
본 실시예에서는 상기 기판(10)의 가장자리 부분까지 상기 소스가스(S1, S2)를 공급하는 유로가 형성된 분사노즐유닛(130)을 구비함으로써, 상기 기판(10) 전체에 균일하게 소스가스를 공급하고, 균일하게 플라즈마(P)를 발생킨다.
이하, 도 3과 도 4를 참조하여 상기 분사노즐유닛(160)에 대해 상세하게 설명한다.
도면을 참조하면, 상기 분사노즐유닛(160)은 상기 소스가스 공급부(140)와 연결되어 상기 프로세스 챔버(110) 내로 상기 소스가스를 분사하는 제1 가스유로(163)와 제2 가스유로(165)가 각각 구비된다. 상기 제1 가스유로(163)는 상기 제1 소스가스(S1)를 상기 기판의 중심 부분으로 분사한다. 그리고, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 제2 소스가스(S2)가 상기 기판(10)의 가장자리 부분으로 공급한다. 특히, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 제2 소스가스(S2)가 원활하게 공급될 수 있도록 상기 기판(10)의 가장자리를 향해 경사지게 형성되되, 그 단면 형태가 유선형으로 형성된다.
상기 제1 가스유로(163)는 상기 제1 소스가스 공급부(141)와 연결되고, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 제2 소스가스 공급부(142)와 연결된다. 그리고, 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165)는 상기 분사노즐유닛(160) 내부에서 혼합되지 않도록 서로 독립된 유로를 형성한다.
상기 분사노즐유닛(160)은 회전 가능하게 형성된다. 상세하게는, 상기 분사노즐유닛(160)은 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165)가 형성된 회전체(162)와 상기 회전체(162)를 회전 가능하게 지지하는 지지체(161)로 이루어진다.
상기 제1 가스유로(163)는 상기 제1 소스가스(S1)를 상기 기판(10)의 중심 부분으로 분사하도록 상기 회전체(162)의 중심축을 방향을 따라 상기 회전체(162)를 관통하여 형성된다. 그리고, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 제2 소스가스(S2)를 상기 기판(10)의 가장자리 부분으로 분사하도록 상기 회전체(162)의 둘레를 따라 형성된다. 즉, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 회전체(162)와 상기 지지체(161)로 둘러싸여서 형성된다.
특히, 상기 회전체(162)는 상기 제2 가스유로(165)가 유선형의 곡선 형태를 가질 수 있도록, 상기 제2 소스가스(S2)의 유동 방향을 따라 하부로 갈수록 단면적이 증가하는 원뿔 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 회전체(162)는 상기 제2 소스가스(S2)가 분산되는 원뿔의 중심을 관통하는 축을 회전축으로 하여 회전한다.
그러나, 상기 회전체(162)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 형성되고, 실질적으로 다양한 다각 기둥 형태를 가질 수 있을 것이다.
여기서, 상기 회전체(162)에 회전 구동력을 제공하기 위한 회전 구동부(170) 가 구비된다.
상기 제2 가스유로(165)는 상기 회전체(162)의 외측면과 상기 지지체(161)의 내측면을 경계로 하여 형성된다. 특히, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 기판(10)의 가장자리까지 상기 제2 소스가스(S2)를 분사할 수 있도록, 상기 기판(10)의 가장자리를 향해 경사지게 형성된다. 또한, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 제2 소스가스(S2)의 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록, 상기 제2 가스유로(165) 내부에 곡선 형태로 만곡부가 형성된다.
도면에 도시한 바와 같이, 상기 회전체(162)는 외주면이 오목하게 요입되는 형태를 갖는 원뿔 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 지지체(161)는 상기 회전체(162)에 대응되어, 오목하게 요입부가 형성된다. 따라서, 상기 제2 가스유로(165)는 상기 제2 소스가스(S2)의 유동 방향을 따라 중앙 부분에서는 볼록하고, 양단부에서는 점차 단면적이 감소하는 타원 형태를 가질 수 있다.
여기서, 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 제2 가스유로(165)의 형상에 의해 상기 기판(10)의 가장자리 부분으로 분사될 수 있다. 그러나, 상기 회전체(162)가 회전함으로써 상기 제2 소스가스(S2)가 상기 기판(10)의 가장자리 부분으로 보다 효율적으로 분사된다.
상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165)를 연결시키고, 상기 제1 소스가스(S1)가 상기 제2 가스유로(165)로 유입되도록 형성된다. 예를 들어, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163)을 관통하여 상기 제2 가스유로(165)를 연통시키도록 형성된 홀이다.
특히, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163) 및 상기 제2 가스유로(165)에 비해 작은 직경을 갖는 미세홀로서, 벤투리 효과(venturi effect)에 의해 상기 제1 소스가스(S1)를 상기 제2 가스유로(165)로 유입시킨다.
여기서, 상기 제3 가스유로(167)에 의한 벤투리 효과를 효율적으로 발생시킬 수 있도록, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165)에 비해 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163)의 내벽에 수직 방향, 즉, 상기 제1 가스유로(163)의 직경 방향으로 형성된 홀일 수 있다.
또한, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163) 내부에서 소정 간격으로 복수개의 홀이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165)에서의 소스가스의 유량을 동일하게 유지할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 상기 제3 가스유로(167)는 도 3에 도시한 바와 직경 방향으로 2개의 홀이 형성될 수 있다. 또는, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제1 가스유로(163) 내측 벽면을 따라 90° 간격으로 형성된 4개의 홀일 수 있다. 또한, 상기 제3 가스유로(167)는 상기 제2 가스유로(165)로 균일하게 제1 소스가스(S1)가 유입될 수 있도록 상기 제1 가스유로(163)에 수직하게 형성되되, 360° 방향을 따라 형성될 수 있을 것이다.
한편, 상기 제2 가스유로(165)을 따라 상기 제2 소스가스(S2)가 유동함에 따라 벤투리 효과에 의해 상기 제3 가스유로(167)의 양단부에는 압력차가 발생하게 된다. 특히, 상기 제3 가스유로(167)에서 상기 제1 가스유로(163) 내측 벽면에 노 출된 단부에 부압(負壓)이 형성됨에 따라 상기 제1 가스유로(163) 내부의 상기 제1 소스가스(S1)의 일부가 상기 제2 가스유로(165)로 유입된다.
그리고, 상기 회전체(162)의 회전과 상기 제2 가스유로(165)의 형상으로 인해 상기 소스가스가 상기 기판(10)의 가장자리 부분까지 균일하게 분사될 수 있다. 또한, 상기 프로세스 챔버(110) 내에서 상기 기판(10)에 비교적 인접한 위치에서 상기 플라즈마(P)가 발생하도록 한다.
여기서, 상기 분사노즐유닛(160)과 상기 플라즈마(P) 사이에 아크 방전이 발생하는 것을 방지하기 위해, 상기 분사노즐유닛(160)은 유전체 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 내지 제3 가스유로(163, 165, 167) 내부는 유전체가 구비된다. 또는, 상기 분사노즐유닛(160) 하부에 유전체를 구비하는 것도 가능할 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 처리하고자 하는 대상이 되는 기판(10)을 프로세스 챔버(110)에 투입한다. 그리고, 상기 기판(10)에 대해 수행하고자 하는 표면처리 공정의 종류에 따라 적당한 소스가스를 상기 프로세스 챔버(110) 내부로 공급한다.
여기서, 상기 소스가스는 상기 표면처리 공정에 따라 적당하게 선택된다. 또한, 상기 소스가스는 플라즈마(P) 상태로 여기시키는 제1 소스가스(S1)와 상기 기판(10)과의 반응물질을 포함하는 제2 소스가스(S2)를 포함할 수 있다.
상기 소스가스가 공급되고, 전극부(150)에 고주파 전원이 인가되어 상기 프 로세스 챔버(110) 내부에 전기장을 발생시킨다.
즉, 상기 전극부(150)에 고주파 전원이 인가됨에 따라, 상기 프로세스 챔버(110) 내부에는 상기 전극부(150)가 이루는 평면, 즉, 상기 프로세스 챔버(110) 상면과 수직한 방향(10)과 수직 방향으로 유도 전기장이 형성된다. 그리고, 상기 전기장 내부에서 상기 소스가스의 분자가 가속되어 서로 충돌함에 따라 상기 소스가스 분자가 이온 및 라디칼로 분해되어 플라즈마(P) 상태가 된다.
본 발명에 의하면, 상기 분사노즐유닛(160)을 구비함으로써 상기 소스가스가 상기 프로세스 챔버(110) 내에서 효율적으로 플라즈마(P) 상태로 여기되고, 여기된 플라즈마(P)가 상기 기판(10)에 높은 에너지로 충돌하게 되므로, 상기 표면처리 공정 동안 소비되는 소스가스의 소비량을 절감시킬 수 있다.
상세하게는, 상기 소스가스가 빠른 속도로 확산되지 못하는 경우, 상기 소스가스 공급부(140)에 가까운 부분과 먼 부분에서 상기 플라즈마(P) 밀도의 차이가 발생할 수 있다. 그러나, 상기 분사노즐유닛(160)은 유선형의 단면을 갖고, 상기 기판(10)의 가장자리를 향해 경사지게 제2 가스유로(165)가 형성됨으로써, 상기 기판(10)의 가장자리까지 균일하게 소스가스를 공급할 수 있다. 또한, 상기 분사노즐유닛(160)은 회전함으로써, 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)를 균일하고, 신속하게 분사할 수 있다.
상기 분사노즐유닛(160)은 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165)를 연결시키는 제3 가스유로(167)가 형성됨으로써, 상기 제1 가스유로(163)와 상기 제2 가스유로(165) 사이의 가스 분사량 차이가 발생하는 것을 억제하고, 상기 기판(10)의 중심 부분과 가장자리 부분에서의 소스가스의 분사량을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 상기 기판(10)에 대한 표면처리 공정, 예를 들어, 박막의 증착 또는 상기 기판(10) 표면의 식각이 균일하게 수행되어, 양호한 품질의 표면처리 결과를 얻을 수 있고, 생산성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 이와 같은 플라즈마(P)의 밀도가 균일하게 제공될수록 상기 소스가스의 분해를 촉진시키고, 상기 기판(10)의 표면처리 속도, 예를 들어, 박막의 증착 속도 또는 상기 기판(10)의 식각 속도를 향상시키게 된다. 또한, 상기 기판(10) 표면 전체에 균일하게 플라즈마(P)가 발생되므로, 양호한 품질의 상기 기판(10)의 표면처리 결과를 얻을 수 있고, 생산성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치를 도시한 단면도;
도 2는 도 1의 플라즈마 기판 처리 장치에서 분사노즐유닛을 설명하기 위한 사시도;
도 3는 도 2의 분사노즐유닛의 단면도;
도 4는 도 2의 분사노즐유닛의 회전체를 설명하기 위한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 100: 플라즈마 기판 처리 장치
110: 프로세스 챔버 120: 서셉터
140: 소스가스 공급부 141: 제1 소스가스 공급부
142: 제2 소스가스 공급부 143: 제1 가스공급관
145: 제2 가스공급관 150: 전극부
160: 분사노즐유닛 161: 지지체
162: 회전체 163: 제1 가스유로
165: 제2 가스유로 167: 제3 가스유로
170: 회전 구동부 P: 플라즈마
S1: 제1 소스가스 S2: 제2 소스가스

Claims (7)

  1. 기판의 중심 부분으로 소스가스를 분사하기 위한 제1 가스유로; 및
    상기 제1 가스유로의 둘레에 형성되고, 상기 기판의 가장자리 부분으로 소스가스를 분사할 수 있도록 유선형 단면을 갖는 제2 가스유로;
    를 포함하는 플라즈마 기판 처리 장치의 분사노즐유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사노즐유닛은 회전 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 기판 처리 장치의 분사노즐유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분사노즐유닛은 하부로 갈수록 단면적이 증가하는 원뿔 형태를 갖는 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 기판 처리 장치의 분사노즐유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가스유로는 상기 회전체의 중심을 관통하여 형성되고, 상기 제2 가스유로는 상기 기판의 가장자리를 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 기판 처리 장치의 분사노즐유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스유로를 따라 유동하는 상기 소스가스에 의해 상기 제1 가스유로 내부의 소스가스가 상기 제2 가스유로로 유입되도록 형성된 제3 가스유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 기판 처리 장치의 분사노즐유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 가스유로는 상기 제1 가스유로 내부에 형성되고, 상기 제1 가스유로보다 작은 직경을 갖는 홀인 것을 특징으로 하는 플라즈마 기판 처리 장치의 분사노즐유닛.
  7. 기판이 수용되고, 플라즈마 발생 공간을 제공하는 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내에 구비되어, 상기 기판을 지지하는 서셉터;
    상기 프로세스 챔버로 소스가스를 공급하는 소스가스 공급부;
    상기 프로세스 챔버 일측에 구비되어, 상기 소스가스를 플라즈마 상태로 여기시키는 전극부; 및
    상기 소스가스를 상기 프로세스 챔버로 분사하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 분사노즐유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 기판 처리 장치.
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