KR20130037986A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20130037986A
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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부 공간을 가지는 챔버, 챔버 내에 배치되며, 기판이 안치되는 기판 안치부, 기판 안치부와 대향 배치되어 기판을 향해 원료를 분사하며, 접지되는 샤워헤드, 일단이 샤워헤드에 연결되고, 타단이 챔버 내벽과 연결되어, 상기 챔버 내벽과 샤워헤드를 전기적으로 접속시켜, 상기 챔버 내부의 접지 영역을 확장시키는 접속 부재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면 일단이 챔버 내벽과 연결되고 타단이 샤워헤드와 연결되어 상기 챔버 내벽과 샤워헤드를 전기적으로 접속시키는 접속 부재를 설치함으로써, 접지되는 영역이 종래에 비해 확장시킬 수 있다. 따라서, 기판 안치부에 가해지는 직류 자기 바이어스(DC self bias)가 증가함에 따라, 기판을 향해 이동하는 이온의 에너지가 증가한다. 이에, 기판을 향해 이동하는 이온의 가속도 및 기판과 충돌하는 이온 에너지가 증가하여, 기판 상에 형성되는 박막의 막밀도 및 내식각성이 향상된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 접지 영역이 확장된 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 방전시켜 증착을 수행하는 일반적인 기판 처리 장치는 챔버, 챔버 내에 배치되어 기판을 지지하는 서셉터, 서셉터의 상측에 대향 배치되어 기판을 향해 원료를 분사하는 샤워헤드(shower head) 및 챔버 내벽과 샤워헤드 사이에 배치되어 상기 챔버와 샤워헤드를 전기적으로 절연시키는 세라믹 라이너(liner)를 포함한다. 여기서, 서셉터에는 RF 전원이 인가되고, 샤워헤드는 접지(ground)되어, 상기 서셉터와 샤워헤드 사이에 플라즈마가 형성된다.
이때, 접지되는 샤워헤드와 서셉터는 그 크기가 거의 동일하도록 제작되고, 샤워헤드를 둘러싸도록 세라믹 라이너가 설치되기 때문에, 서셉터 상에 안치되는 기판에 DC 자기 바이어스(self-bias)가 거의 가해지지 않는다. 이에, 이온이 기판 표면에 입사될 때 가속을 받지 못하여, 상대적으로 낮은 에너지의 이온이 기판 표면과 충돌하게 되는데, 낮은 에너지의 이온은 기판 표면의 막질을 개선시키는 효과가 없다. 또한, 세라믹 라이너에 의해 챔버 내벽과 샤워헤드가 절연되기 때문에, 상기 샤워헤드와 기판 안치부 사이 영역에 국한하여 플라즈마가 발생되는 단점이 있다.
그리고, 샤워헤드 이외에 챔버를 별도로 접지시켜 넓은 영역에 플라즈마를 발생시키더라도, 세라믹 라이너에 의해 샤워헤드와 챔버 내벽이 절연됨에 따라, 플라즈마의 밀도가 영역별로 균일하지 못한 문제가 있다. 불균일한 플라즈마의 발생은 기판 처리 공정의 균일도를 저하시키는 요인으로 작용한다.
한편, 반도체 장치가 점차 소형화 및 고 집적화 됨에 따라, 미세 패턴을 형성하기 위해 하드 마스크(Hard mask)용 비정질 탄소막(Amorphous carbon layer)의 고 내식각성이 요구된다.
하지만, 상기에서 설명한 종래의 기판 처리 장치로 비정질 탄소막을 형성할 경우, 이온이 기판 표면에 입사될 때 가속을 받지 못하여, 낮은 에너지의 이온이 기판 표면과 충돌한다. 따라서, 내식각성이 우수한 비정질 탄소막을 제조할 수 없어, 미세 패턴의 정밀도를 저하시키는 요인이 된다. 또한, 불균일한 플라즈마에 의해 비정질 탄소막의 균일도가 저하된다.
일본공개특허 제2009-27021호
본 발명의 일 기술적 과제는 접지 영역이 확장된 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 내부 공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되며, 기판이 안치되는 기판 안치부, 상기 기판 안치부와 대향 배치되어 기판을 향해 원료를 분사하며, 접지되는 샤워헤드, 일단이 상기 샤워헤드에 연결되고, 타단이 상기 챔버 내벽과 연결되어, 상기 챔버 내벽과 샤워헤드를 전기적으로 접속시켜, 상기 챔버 내부의 접지 영역을 확장시키는 접속 부재를 포함한다.
상기 접속 부재는 상측 및 하측이 개방되고, 내부 공간을 가지는 링(ring) 형상이다.
상기 접속 부재의 내측 방향에 샤워헤드가 배치된다.
상기 접속 부재의 내주면이 상기 샤워헤드의 외주면을 둘러 싸도록 설치된다.
상기 기판 안치부와 마주보는 샤워헤드의 일면과 상기 접속 부재의 일면이 동일 수평면 상에 위치한다.
상기 샤워헤드와 접속 부재 사이에 라이너가 설치되고, 상기 접속 부재는 상기 샤워헤드 및 라이너 중 적어도 하나의 외주면을 둘러 싸도록 설치된다.
상기 샤워 헤드의 하부가 상기 챔버 내 상부벽으로부터 돌출되도록 설치되고, 상기 접속 부재는 상기 샤워헤드의 상하 방향으로 연장 설치되어 일단이 상기 챔버 내 상부벽과 연결되는 상하 연장 부재 및 상기 라이너 및 샤워헤드의 하측에 배치되어, 상기 상하 연장 부재로부터 샤워헤드의 위치까지 수평 연장 설치되며, 일단이 상기 상하 연장 부재에 연결되고 타단이 상기 샤워헤드에 연결되는 수평 연장 부재로 이루어진다.
상기 샤워 헤드의 하부가 상기 챔버 내 상부벽과 일 수평면 상에 위치하도록 설치되고, 상기 접속 부재는 수평 방향으로 연장된 형상으로 제작되어, 상기 챔버 내 상부벽으로부터 상기 샤워헤드의 하부면을 연결한다.
상기 기판 안치부는 RF 전원을 공급하는 전원 공급부와 접속된다.
상기 기판에 대하여 화학 증착 공정, 에칭(etching) 및 스퍼터링(sputtering) 공정을 진행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태들에서는 일단이 챔버 내벽과 연결되고 타단이 샤워헤드와 연결되어 상기 챔버 내벽과 샤워헤드를 전기적으로 접속시키는 접속 부재를 설치함으로써, 접지되는 영역이 종래에 비해 확장된다. 따라서, 기판 안치부에 가해지는 직류 자기 바이어스(DC self bias)가 증가하여, 기판과 충돌하는 이온 에너지가 증가하고, 이로 인해 기판 상에 형성되는 박막의 막밀도 및 내식각성이 향상된다. 본 발명의 실시형태들에 따른 접속 부재를 에칭(etching) 및 스퍼터링(sputtering) 공정에 적용할 경우, 기판 처리 공정의 균일도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 라이너의 외측에 접속 부재를 설치하여 챔버 내벽과 샤워헤드를 전기적으로 연결함으로써, 종래에 비해 넓은 영역에 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다. 이에, 기판 처리 공정의 균일도가 향상되는 장점이 있다.
그리고, 종래와 같이 라이너가 설치된 장치에서 본 발명의 실시예들에 따른 접속 부재를 추가적으로 설치하는 간단한 방법으로 접지 영역을 용이하게 확장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접속 부재가 설치된 기판 처리 장치를 도시한 단면도
도 2는 일단이 챔버 내벽과 접속되고 타단이 샤워헤드와 접속된 제 1 실시예에 따른 접속 부재를 설명하기 위한 단면도
도 3은 라이너 및 제 1 실시예에 따른 접속 부재를 도시한 입체 도면
도 4는 기판 처리 장치의 상부에서 바라본 챔버, 라이너 및 제 1 실시예에 따른 접속 부재를 도시한 상면도
도 5는 일단이 챔버 내벽과 접속되고 타단이 샤워헤드와 접속된 제 2 실시예에 따른 접속 부재를 설명하기 위한 단면도
도 6은 일단이 챔버 내벽과 접속되고 타단이 샤워헤드와 접속된 제 3 실시예에 따른 접속 부재를 설명하기 위한 단면도
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
이하 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접속 부재가 설치된 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다. 도 2는 일단이 챔버 내벽과 접속되고 타단이 샤워헤드와 접속된 제 1 실시예에 따른 접속 부재를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3은 라이너 및 제 1 실시예에 따른 접속 부재를 도시한 입체 도면이다. 도 4는 기판 처리 장치의 상부에서 바라본 챔버, 라이너 및 제 1 실시예에 따른 접속 부재를 도시한 상면도이다. 도 5는 일단이 챔버 내벽과 접속되고 타단이 샤워헤드와 접속된 제 2 실시예에 따른 접속 부재를 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은 일단이 챔버 내벽과 접속되고 타단이 샤워헤드와 접속된 제 3 실시예에 따른 접속 부재를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부 공간을 가지는 챔버(100), 챔버(100) 내로 인입된 기판(S)을 지지하는 기판 지지 유닛(300), 기판 지지 유닛(300)에 RF 전원을 인가하는 전원 공급부(420), 챔버(100) 내에서 기판 지지 유닛(300)의 일측에 대향 배치되어 기판(S)을 향해 원료를 분사하며, 접지(ground)되는 샤워헤드(200) 및 샤워헤드(200)의 외측에 배치되어 일단이 챔버(100) 내벽과 연결되고 타단이 샤워헤드(300)와 연결되어, 상기 챔버(100) 내벽과 샤워헤드(200)를 전기적으로 접속시키는 접속 부재(600)를 포함한다. 또한, 샤워헤드(200)에 원료를 공급하는 원료 공급관(210) 및 샤워헤드(200)와 접속 부재(600) 사이에 배치되어 상기 샤워헤드(200)의 외주면을 둘러싸도록 설치되는 라이너(liner)(500)를 포함한다.
챔버(100)는 내부가 비어있는 사각통 형상으로 제작되며, 내부에는 기판(S)을 처리할 수 있는 소정의 반응 공간이 마련된다. 물론 챔버(100)의 형상은 사각통 형상에 한정되지 않고, 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간이 마련된 다양한 통 형상으로 제작될 수 있다. 실시예에 따른 챔버(100)는 내부 공간을 가지며, 상부가 개방되어 있는 챔버 몸체(110) 및 챔버 몸체(110)의 상부를 덮는 챔버 리드(120)로 이루어진다. 여기서 챔버(100) 내벽은 후술되는 접속 부재(500)에 의해 접지된 샤워헤드(200)와 전기적으로 연결되어, 접지 영역으로 작용한다.
물론 챔버(100)는 챔버 몸체(110)와 챔버 리드(120)가 일체형으로 구성될 수도 있고, 상부 챔버와 하부 챔버로 분리되어 형성될 수도 있다. 이러한 챔버(100)에는 도시되지는 않았지만, 상기 챔버(100) 내부를 배기하는 배기부, 기판(S)을 출입시키기 위한 기판 출입구 및 챔버 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부가 마련된다.
기판 지지 유닛(300)은 챔버(100) 내에 설치되어, 챔버(100) 내로 인입된 기판(S) 예컨데, 웨이퍼(wafer)가 안치되는 기판 안치부(310), 기판 안치부(310)를 지지하는 샤프트(320) 및 샤프트(320)를 승하강 또는 회전시키는 구동부(330)를 포함한다. 실시예에 따른 기판 안치부(310)는 예컨데, 원형의 플레이트로 제작되고 그 표면에 유전체(dielectric) 재료가 코팅될 수 있으며, 이러한 기판 안치부(310) 내에는 히터(heater)가 내설될 수 있다. 기판 안치부(310)의 형상은 원형에 한정되지 않고, 기판(S)과 대응되는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 샤프트(320)는 기판 안치부(310)를 지지하는 것으로, 일단은 챔버(100) 내에 배치된 기판 안치부(310)의 하부와 연결되고, 타단은 챔버(100) 내로 돌출되어 구동부(330)와 연결된다. 이러한 기판 안치부(310) 및 샤프트(320) 내에는 전원선(410)이 삽입 설치되며, 상기 전원선(410)의 일단은 기판 안치부(310)와 접속되고 타단은 RF 전원을 제공하는 전원 공급부(420)와 연결된다. 실시예에서는 전원선(410)로 스테인레스 스틸(SUS)를 이용한다.
샤워헤드(200)는 기판 안치부(310)의 상측에 대향 배치되며, 원료 공급관(210)으로부터 원료를 공급받는 내부 공간 및 상기 원료를 기판(S)을 향해 분사하는 복수의 분사홀(211)을 가진다. 실시예에 따른 샤워헤드(200)는 금속 예컨데, 스테인레스 스틸(SUS)을 이용하여 그 단면이 원형인 형상으로 제작되며, 접지(ground)된다. 샤워헤드(200)를 제작하는 재료는 스테인레스 스틸(SUS)에 한정되지 않고, 전기 전도성의 다양한 재료로 제작될 수 있으며, 기판(S)의 형상과 대응되는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 또한 실시예에 따른 샤워헤드(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부의 일부가 챔버(100) 외부로 돌출되나, 이에 한정되지 않고, 샤워헤드(200) 전체가 챔버(100) 내부에 배치될 수도 있다.
라이너(500)는 샤워헤드(200)와 상기 샤워헤드(200) 주변의 챔버(100) 내벽 간을 절연시키는 것으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 샤워헤드(200)의 외측부를 둘러 싸도록 설치된다. 즉, 라이너(500)는 상측 및 하측이 개방되고 내부가 비어있는 링(ring) 또는 중공형의 형상으로 제작되어, 샤워헤드(200)의 측방향의 외주면을 둘러 싸도록 설치된다. 실시예에 따른 라이너(500)는 세라믹 재료를 이용하여 원형의 링 형상으로 제작된다. 하지만, 라이너(500)는 이에 한정되지 않고, 절연성의 재료를 이용하여 샤워헤드(200)의 형상과 대응되는 다양한 형상으로 변경이 가능하다. 또한, 실시예에 따른 라이너(500)의 상하 방향의 길이가 샤워헤드(200)의 상하 방향 길이와 대응되도록 제작되어, 상기 라이너(500) 및 샤워헤드(200) 중 어느 하나가 하측으로 돌출되지 않는다.
접속 부재(600)는 챔버(100) 내벽과 샤워헤드(200) 간을 전기적으로 접속시켜, 챔버(100) 내벽이 접지되도록 한다. 이러한 접속 부재(600)는 라이너(500) 및 샤워헤드(200) 중 적어도 어느 하나의 외측에 배치되어, 일단이 챔버(100) 내벽과 연결되고, 타단이 샤워헤드(200)와 연결된다. 이에, 접속 부재(600)는 상측 및 하측이 개방되고 내부가 비어있는 링(ring) 또는 중공형의 형상으로 제작되어, 그 내측 방향에 라이너(500) 및 샤워헤드(200) 중 적어도 어느 하나가 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 접속 부재(600)는 전기 도전성의 재료 예컨데, 스테인레스 스틸(SUS) 또는 알루미늄(Al) 합금 등으로 이루어질 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고 챔버(100)와 샤워헤드(200)를 전기적으로 접속시킬 수 있는 다양한 도전성의 재료를 이용하여 제작할 수 있다.
예컨데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 라이너(500)의 상하 방향의 길이가 샤워헤드(200)의 상하 방향의 길이와 대응되도록 제작되어, 상기 라이너(500)와 샤워헤드(200)의 하부면이 동일 수평면 상에 위치할 수 있다. 이에, 챔버(100) 내부에서 샤워헤드(200)는 하부면 즉, 분사홀(211)이 위치한 영역이 노출된다. 이때, 접속 부재(600)는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 라이너(500)의 외주면을 둘러 싸면서 일단이 챔버(100) 내벽과 연결되고 타단이 샤워헤드(200)의 하부면과 연결되도록 설치된다. 즉, 제 1 실시예에 따른 접속 부재(600)는 상부에서 바라본 형상이 원형의 링이고, 상하 방향으로 절단한 단면도의 형상이 한글 자음의 '┖'과 상기 '┖'의 좌우를 뒤집은 '┛'이 상호 마주보는 형상이 되도록 제작될 수 있다. 이러한 접속 부재(600)의 형상을 다르게 설명하면, 라이너(500)의 상하 방향으로 연장되어 상기 라이너(500)의 외측면과 접촉되도록 설치되는 상하 연장 부재(610), 라이너(500) 또는 샤워헤드(200)의 폭 방향으로 연장되어 상기 라이너(500) 및 샤워헤드(200)의 하부면의 일부와 접촉되도록 설치되는 수평 연장 부재(620)로 이루어진다. 상하 연장 부재(610)는 챔버(100) 내 상부벽과 연결되고, 챔버(100)의 내 측벽과는 이격되며, 수평 연장 부재(620)의 내측면의 일부가 라이너(500) 및 샤워헤드(200)의 하부면과 접속되는 것이 바람직하다. 이러한 접속 부재(600)에 의해 샤워헤드(200)와 챔버(200) 내 상부벽이 접속되어, 상기 챔버(200) 내벽 구체적으로는 상부벽이 접지된다. 따라서, 종래에 비해 접지 영역이 확장되는 효과가 있다. 이때, 라이너(500) 및 샤워헤드(200)의 하부면과 접속되는 수평 연장 부재(620)는 박판으로 제작되어, 상기 샤워헤드(200)의 하측 방향으로 돌출되는 면적이 거의 없도록 한다. 이는, 기판 안치부(310)와 샤워헤드(200) 간의 이격 거리(h1)와 상기 기판 안치부(310)와 접속 부재(600) 하부면 간의 이격 거리(h2) 차이가 거의 없도록 하여, 기판 안치부(310)와 샤워헤드(200) 사이의 포텐샬(Potential)과 상기 기판 안치부(310)와 챔버(100) 내벽(상부벽) 사이의 포텐샬(Potential)의 차이가 거의 없도록 하기 위함이다. 이에, 기판 안치부(30)와 샤워헤드(200) 사이에서 발생되는 플라즈마 밀도와 상기 기판 안치부(310)와 챔버(100) 내벽(상부벽) 사이에서 발생되는 플라즈마 밀도의 차이가 거의 없게 된다.
상기에서는 도 1 및 도 2에 도시된 제 1 실시예에서와 같이, 접속 부재(600)가 라이너(500)의 외주면을 둘러 싸면서 일단이 챔버(100) 내벽과 연결되고 타단이 라이너(500) 및 샤워헤드(200)의 하부면과 연결되도록 설치되는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 접속 부재(600)의 형상 및 설치 위치는 라이너(500)의 형상, 설치 위치 및 설치 유무에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
예컨데, 도 5에 도시된 제 2 실시예에서와 같이 라이너(500)의 하부면에 비해 샤워헤드(200)의 하부면이 하측으로 돌출되어, 상기 샤워헤드(200)의 하부면 뿐만 아니라 외측면의 일부가 라이너(500)로부터 노출될 수 있다. 이때, 접속 부재(600)는 접속 부재(600)는 라이너(500)의 외주면 및 노출된 샤워헤드(200)의 외측면을 둘러 싸도록 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 접속 부재(600)의 상하 연장 부재(610)는 챔버(100) 내 상부벽과 연결되고, 수평 연장 부재(620)는 샤워헤드(200)의 외측면과 연결되도록 설치될 수 있다. 여기서, 접속 부재(600)의 하부면 즉, 수평 연장 부재(620)의 하부면과 샤워헤드(200)의 하부면이 동일 수평면 상에 놓이도록 설치하는 것이 바람직하다. 이에, 기판 안치부(310)와 샤워헤드(200) 간의 이격 거리(h1)와 상기 기판 안치부(310)와 접속 부재(600) 하부면 간의 이격 거리(h2)가 동일하여, 챔버(100) 내부에서 발생되는 플라즈마의 밀도가 영역별로 다르지 않고, 균일하다.
이와 같이, 제 1 및 제 2 실시예에서는 라이너(500)가 설치되어 있는 장치에서, 접속 부재(600)를 추가적으로 설치함으로써, 샤워헤드(200)와 챔버(100) 내벽을 전기적으로 접속시켜, 접지 영역을 확장시킬 수 있다. 따라서, 종래와 같이 라이너(500)가 설치된 장치에서 본 발명의 실시예들에 따른 접속 부재(600)를 추가적으로 설치하여, 접지 영역을 용이하게 확장시킬 수 있다.
다른 예로, 도 6에 도시된 제 3 실시예에서와 같이, 라이너(500)가 설치되지 않을 수 있다. 이때, 접속 부재(600)는 샤워헤드(200)의 상하 방향으로 연장되어, 내측면이 상기 샤워헤드(200)의 외측면을 둘러 싸고, 상부는 챔버(100) 내 상부벽과 연결되도록 설치된다.
또한, 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 접속 부재(600)가 챔버(100) 내 상부벽과 연결되고 내 측벽과 이격되도록 설치된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 접속 부재(600)가 챔버(100) 내 측벽과 연결되도록 설치될 수도 있다.
한편, 기판(S)이 안치되는 기판 안치부(310)에 RF 전원이 인가되고, 샤워헤드(200)가 접지되는 경우, 상기 접지되는 면적이 증가할 수록 기판 안치부에 가해지는 직류 자기 바이어스(DC self-bias)가 증가한다. 이를 식으로 표현하면 [직류 자기 바이어스(DC self-bias) ∝ (샤워헤드 면적 / 기판 안치부 면적)2]이다. 접지되는 면적이 증가하면, 상기 샤워헤드(200)와 기판 안치부(310) 사이의 쉬스 포텐샬(sheath potential)이 커지기 때문에, 기판 안치부(310)에 가해지는 직류 자기 바이어스(DC self-bias)가 증가한다.
본 발명의 실시예들에서는 접속 부재(600)를 통해 챔버(100) 내벽과 샤워헤드(200)를 전기적으로 접속시킴으로써, 접지되는 영역이 종래에 비해 확장된다. 즉, 샤워헤드(200) 뿐만 아니라 챔버(100) 내벽이 접지 영역으로써 작용하여, 챔버(100) 내에 접지 영역이 확장된다. 따라서, 상기 수식 [직류 자기 바이어스(DC self-bias) ∝ (샤워헤드 면적 / 기판 안치부 면적)2]과 같은 효과로 인해, 기판 안치부(310)에 가해지는 직류 자기 바이어스가 증가한다. 이에, 기판(S)을 향해 이동하는 이온의 가속도가 증가하여, 상기 기판(S)과 충돌하는 이온 에너지가 증가된다. 이로 인해, 기판(S) 상에 형성된 박막 예컨데, 비정질 탄소막의 막밀도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 접속 부재(600)를 통해, 챔버(100) 내벽과 샤워헤드(200)를 전기적으로 연결함으로써, 종래와 같이 라이너(500) 만 설치될 때에 비해, 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다. 즉, 종래에서와 같이 절연성의 라이너(500)에 의해 전자의 흐름이 바뀌어 불균일한 플라즈마가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기판(S) 처리 공정 예컨데, 기판(S) 상에 증착된 비정질 탄소막의 균일도가 향상되는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
상기에서는 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 제 1 내지 제 3 실시예에서와 같이, 샤워헤드(200)의 하부가 챔버(100) 내 상부벽의 하측으로 돌출되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고 도 7에 도시된 제 4 실시예에서와 같이 샤워헤드(200)의 하부가 챔버(400) 내 상부벽 하측으로 돌출되지 않고, 상기 챔버(100) 내 상부벽과 일 수평 상에 위치하도록 설치될 수 있다. 이와 같은 제 4 실시예의 경우, 전술한 바와 같이 샤워헤드(200)가 챔버(100) 내측으로 돌출되지 않기 때문에, 상기 챔버(100) 상부벽과 상기 샤워헤드(200)를 전기적으로 접속하기 위한 접속 부재(600)의 두께를 제 1 내지 제 3 실시예에 얇게 제작할 수 있다. 이때, 제 4 실시예에 따른 접속 부재(600)는 수평 방향으로 연장된 형상의 얇은 박판일 수 있다.
하기에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 접속 부재가 설치된 기판 처리 장치를 이용하여 비정질 탄소막을 형성하는 것을 설명한다.
먼저, 기판(S) 예컨데, 웨이퍼를 마련하고, 상기 웨이퍼를 챔버(100) 내부로 인입시켜, 기판 안치부(310) 상에 안착시킨다. 이후, 전원 공급부(420)를 이용하여 기판 안치부에 RF 전원을 공급하며, 추가로 DC 전원을 펄스화하여 공급할 수도 있다. 이때, 샤워헤드(200)는 접지되어 있고, 접속 부재(600)에 의해 상기 샤워헤드(200)와 챔버(100) 내벽이 전기적으로 접속된다. 이에, 샤워헤드(200)와 챔버(100) 내벽 바람직하게는 상부벽이 접지 영역이 된다. 그리고 원료 공급관(210)을 통해 샤워헤드(200)로 C2H2, Ar, He 등의 원료를 공급하면, 상기 샤워헤드(200)의 분사홀(211)을 통해 원료가 기판(S)을 향해 분사된다. 이에, RF 전원이 공급되는 기판 안치부(310)와 접지 영역 사이에 플라즈마가 발생되며, 기판(S) 상에 비정질 탄소막이 형성된다.
이때, 접속 부재(600)에 의해 챔버(100) 내벽과 샤워헤드(200)가 전기적으로 연결되어, 종래에 비해 접지 영역이 확장됨에 따라 균일한 플라즈마가 형성된다. 즉, 영역별로 플라즈마 밀도가 다르지 않고, 균일하게 형성된다. 따라서, 기판(S) 상에 증착된 비정질 탄소막의 균일도가 향상된다. 또한, 접지 영역이 증가됨에 따라, 기판(S)이 안치된 기판 안치부(310)에 가해지는 직류 자기 바이어스가 증가한다. 이에, 기판(S)을 향해 이동하는 이온의 가속도가 증가하여, 기판(S) 표면과 충돌하는 이온 에너지가 증가하고, 이로 인해 비정질 탄소막의 C-H 결합이 분해되면서, C=C 결합으로 변환되어, 비정질 탄소막의 막밀도 및 내식각성이 향상된다.
이와 같은 기판 처리 장치로 형성된 비정질탄소막을 하드마스크(Hard mask)로 사용할 경우, 미세 패턴의 정밀도가 향상되어, 제품의 특성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 화학적인 증착 방법으로 기판(S) 상에 비정질탄소막을 증착하는 것을 설명하였다. 하지만, 증착 공정에 환정되지 않고, 에칭(etching) 및 스퍼터링(sputtering) 공정 등에 이용할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 종래에 비해 기판과 충돌하는 이온 에너지가 향상되고, 넓은 영역에 균일한 플라즈마를 형성할 수 있기 때문에, 에칭(etching) 및 스퍼터링(sputtering) 공정 시 종래에 비해 그 공정 균일도가 향상되는 효과가 있다.
상기에서는 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판 상에 비정질 탄소막을 형성하는 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만, 비정질 탄소막 형성에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정 및 기판 처리 장치에 다양하게 적용될 수 있다. 바람직하게는 기판이 안치되는 기판 안치부에 RF 전원이 공급되고 샤워헤드가 접지되어, 기판에 소정의 공정을 진행하는 다양한 기판 처리 공정 및 기판 처리 장치에 적용될 수 있다.
100: 챔버 200: 샤워헤드
310: 기판 안치부 500: 라이너
600: 접속 부재

Claims (10)

  1. 내부 공간을 가지는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되며, 기판이 안치되는 기판 안치부;
    상기 기판 안치부와 대향 배치되어 기판을 향해 원료를 분사하며, 접지되는 샤워헤드;
    일단이 상기 챔버 내벽과 연결되고, 타단이 상기 샤워헤드와 연결되어, 상기 챔버 내벽과 샤워헤드를 전기적으로 접속시켜, 상기 챔버 내부의 접지 영역을 확장시키는 접속 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접속 부재는 상측 및 하측이 개방되고, 내부 공간을 가지는 링(ring) 형상인 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 접속 부재의 내측 방향에 샤워헤드가 배치되는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 접속 부재의 내주면이 상기 샤워헤드의 외주면을 둘러 싸도록 설치되는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 안치부와 마주보는 샤워헤드의 일면과 상기 접속 부재의 일면이 동일 수평면 상에 위치하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 샤워헤드와 접속 부재 사이에 라이너가 설치되고,
    상기 접속 부재는 상기 샤워헤드 및 라이너 중 적어도 하나의 외주면을 둘러 싸도록 설치되는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 샤워 헤드의 하부가 상기 챔버 내 상부벽으로부터 돌출되도록 설치되고,
    상기 접속 부재는 상기 샤워헤드의 상하 방향으로 연장 설치되어 일단이 상기 챔버 내 상부벽과 연결되는 상하 연장 부재;
    상기 라이너 및 샤워헤드의 하측에 배치되어, 상기 상하 연장 부재로부터 샤워헤드의 위치까지 수평 연장 설치되며, 일단이 상기 상하 연장 부재에 연결되고 타단이 상기 샤워헤드에 연결되는 수평 연장 부재로 이루어진 기판 처리 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 샤워 헤드의 하부가 상기 챔버 내 상부벽과 일 수평면 상에 위치하도록 설치되고,
    상기 접속 부재는 수평 방향으로 연장된 형상으로 제작되어, 상기 챔버 내 상부벽으로부터 상기 샤워헤드의 하부면을 연결하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 안치부는 RF 전원을 공급하는 전원 공급부와 접속되는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 대하여 화학 증착 공정, 에칭(etching) 및 스퍼터링(sputtering) 공정을 진행하는 기판 처리 장치.
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