KR20130142673A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는, 상부가 개방되며, 일측에 기판이 출입하는 통로가 형성되는 챔버; 상기 챔버의 상부를 폐쇄하여 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 제공하며, 천정벽을 관통하도록 형성된 가스공급홀을 가지는 챔버덮개; 상기 챔버덮개의 상부 중앙에 설치되어 상기 내부공간의 중앙부에 전계를 형성하며, 상기 내부공간에 공급된 소스가스로부터 플라즈마를 생성하는 상부안테나; 상기 챔버덮개의 측부를 감싸도록 설치되어 상기 내부공간의 가장자리부에 전계를 형성하며, 상기 내부공간에 공급된 소스가스로부터 플라즈마를 생성하는 측부안테나; 그리고 상기 가스공급홀과 연결되어 상기 내부공간에 상기 소스가스를 공급하는 가스공급관을 포함하며, 상기 가스공급홀은 상기 상부안테나의 외측에 배치된다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부안테나와 측부안테나를 이용하여 균일한 플라즈마 밀도를 형성함으로써 기판을 처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.
반도체 장치는 실리콘 기판 상에 많은 층들(layers)을 가지고 있으며, 이와 같은 층들은 증착공정을 통하여 기판 상에 증착된다. 이와 같은 증착공정은 몇가지 중요한 이슈들을 가지고 있으며, 이와 같은 이슈들은 증착된 막들을 평가하고 증착방법을 선택하는 데 있어서 중요하다.
첫번째는 증착된 막의 '질'(qulity)이다. 이는 조성(composition), 오염도(contamination levels), 손실도(defect density), 그리고 기계적·전기적 특성(mechanical and electrical properties)을 의미한다. 막들의 조성은 증착조건에 따라 변할 수 있으며, 이는 특정한 조성(specific composition)을 얻기 위하여 매우 중요하다.
두번째는, 웨이퍼를 가로지르는 균일한 두께(uniform thickness)이다. 특히, 단차(step)가 형성된 비평면(nonplanar) 형상의 패턴 상부에 증착된 막의 두께가 매우 중요하다. 증착된 막의 두께가 균일한지 여부는 단차진 부분에 증착된 최소 두께를 패턴의 상부면에 증착된 두께로 나눈 값으로 정의되는 스텝 커버리지(step coverage)를 통하여 판단할 수 있다.
증착과 관련된 또 다른 이슈는 공간을 채우는 것(filling space)이다. 이는 금속라인들 사이를 산화막을 포함하는 절연막으로 채우는 갭 필링(gap filling)을 포함한다. 갭은 금속라인들을 물리적 및 전기적으로 절연시키기 위하여 제공된다.
이와 같은 이슈들 중 균일도는 증착공정과 관련된 중요한 이슈 중 하나이며, 불균일한 막은 금속배선(metal line) 상에서 높은 전기저항(electrical resistance)을 가져오며, 기계적인 파손의 가능성을 증가시킨다.
한국공개특허공보 2009-0102213호 2009.09.30.
본 발명의 목적은 기판의 전면에 대하여 공정균일도를 개선할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 밀도를 개선할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는, 상부가 개방되며, 일측에 기판이 출입하는 통로가 형성되는 챔버; 상기 챔버의 상부를 폐쇄하여 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 제공하며, 천정벽을 관통하도록 형성된 가스공급홀을 가지는 챔버덮개; 상기 챔버덮개의 상부 중앙에 설치되어 상기 내부공간의 중앙부에 전계를 형성하며, 상기 내부공간에 공급된 소스가스로부터 플라즈마를 생성하는 상부안테나; 상기 챔버덮개의 측부를 감싸도록 설치되어 상기 내부공간의 가장자리부에 전계를 형성하며, 상기 내부공간에 공급된 소스가스로부터 플라즈마를 생성하는 측부안테나; 그리고 상기 가스공급홀과 연결되어 상기 내부공간에 상기 소스가스를 공급하는 가스공급관을 포함하며, 상기 가스공급홀은 상기 상부안테나의 외측에 배치된다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 챔버덮개의 천정면에 밀착하여 설치되며, 상기 기판을 향해 소스가스를 확산하는 링 형상의 블록 플레이트를 더 포함하며, 상기 블록 플레이트는, 상기 상부안테나와 대응되도록 중앙에 형성된 개구; 상기 천정면과 대향되는 일면으로부터 함몰된 유로; 그리고 상기 유로와 연통되어 상기 소스가스를 분사하는 복수의 가스분사구들을 가질 수 있다.
상기 유로는, 상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로; 그리고 상기 가스공급홀과 상기 내측유로를 연결하는 연결유로를 가지며, 상기 가스분사구들은 상기 블록 플레이트의 내주면에 형성될 수 있다.
상기 유로는, 상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로; 그리고 상기 가스공급홀과 상기 내측유로를 연결하는 연결유로를 가지며, 상기 가스분사구들은 상기 내측유로 상에 이격형성될 수 있다.
상기 가스분사구들의 분포밀도는 상기 가스공급홀로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.
상기 가스분사구들의 직경은 상기 가스공급홀로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.
상기 유로는, 상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로; 상기 내측유로의 외측에 형성되는 외측유로; 그리고 상기 내측유로와 상기 외측유로를 연결하는 복수의 연결유로들를 가지며, 상기 가스공급홀은 상기 외측유로 상에 형성되고, 상기 가스분사구들은 상기 내측유로 및 상기 외측유로 상에 각각 형성될 수 있다.
상기 연결유로들의 폭은 상기 가스공급홀로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.
상기 가스분사구들은 상기 외측유로에 비해 상기 내측유로 상에 높은 분포밀도를 가질 수 있다.
상기 내측유로 상에 형성된 상기 가스분사구들의 직경이 상기 외측유로 상에 형성된 상기 가스분사구들의 직경보다 클 수 있다.
상기 유로는, 상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로; 상기 내측유로의 외측에 형성되는 외측유로; 그리고 상기 내측유로와 상기 외측유로를 연결하는 복수의 연결유로들를 가지며, 상기 가스공급홀은 상기 외측유로 상에 형성되고, 상기 가스분사구들은 상기 상기 블록 플레이트의 내주면 및 상기 외측유로 상에 각각 형성될 수 있다.
상기 유로는, 상기 개구의 중심을 기준으로, 상기 가스공급홀의 반대측에 위치한 상기 외측유로의 일측과 상기 가스공급홀에 근접한 상기 외측유로의 타측을 연결하며, 서로 나란하게 배치된 복수의 보조연결유로들을 더 가지며, 상기 연결유로들은 상기 보조연결유로들과 나란할 수 있다.
상기 유로는, 상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성되며, 상기 개구의 중심을 기준으로 상기 가스공급홀의 반대측에 형성되는 반원 형상의 내측유로; 상기 내측유로의 외측에 형성되며, 상기 개구의 중심을 기준으로 상기 내측유로의 반대편에 형성되는 반원 형상의 외측유로; 일단부가 상기 가스공급홀과 연결되고, 타단부가 상기 외측유로의 중앙부와 연결되는 연결유로; 그리고 상기 내측유로의 양단부와 상기 외측유로의 양단부를 연결하는 보조연결유로를 가지며, 상기 가스분사구들은 상기 내측유로 및 상기 외측유로 상에 이격형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 기판의 전면에 대한 공정균일도를 개선할 수 있다. 또한, 상부안테나 및 측부안테나를 이용하여 내부공간에 형성되는 플라즈마 밀도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 내부공간을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 실시예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 내부공간에 형성된 소스가스 및 플라즈마의 유동을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제1 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제2 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제3 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제4 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제5 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 10은 종래의 기판처리장치를 통해 증착된 박막의 두께 분포를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방식의 플라스마 공정을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 다양한 플라스마 공정에 응용될 수 있다. 또한, 이하에서는 기판을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 다양한 피처리체에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시한 내부공간을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 메인챔버(10)와 챔버 덮개(14)를 포함한다. 메인챔버(10)는 상부가 개방된 형상이며, 일측에 기판(W)이 출입가능한 통로(7)를 가진다. 게이트밸브(5)는 통로(7)의 외부에 설치되며, 통로(7)는 개이트밸브(5)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
챔버덮개(14)는 메인챔버(10)의 개방된 상부를 폐쇄하며, 외부로부터 차단된 내부공간을 형성한다. 기판(W)은 통로(7)를 통해 내부공간 내에 로딩되며, 기판(W)에 대한 공정은 내부공간 내에서 이루어진다.
서셉터커버(20)는 서셉터(30)의 상부 및 측부를 감싸도록 설치되며, 공정진행시, 기판(W)은 서셉터커버(20)의 상부에 놓여진다. 서셉터커버(20)의 단면은 'ㄷ'자 형상이며, 측부 하단은 서셉터(30)의 하부를 향해 연장된다. 서셉터(30)는 기판(W)의 형상(예를 들면, 원형)과 대응된다. 지지축(42)은 서셉터(30)의 하부에 연결되며, 지지축(42)은 메인챔버(10)의 하부에 형성된 관통공(8)을 관통하도록 설치된다. 또한, 고정링(45)은 지지축(42)의 하단부에 연결되며, 구동부(40)는 고정링(45)에 연결되어 고정링(45) 및 지지축(42)을 승강한다. 서셉터(30)는 지지축(42)과 함께 승강한다.
벨로우즈(45)의 상단은 메인챔버(10)의 하부면에 연결되며, 벨로우즈(45)의 하단은 고정링(45)에 연결된다. 지지축(42)은 벨로우즈(45)의 내부를 통해 고정링(45)에 연결된다. 벨로우즈(bellows)(45)는 내부공간의 내부에 공급된 소스가스가 관통공(8)을 통해 외부로 누출되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 내부공간에 형성된 진공분위기가 훼손되는 것을 방지한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 리프트핀들(55)은 서셉터(30)의 상부에 로딩된 기판(W)을 지지한다. 리프트핀들(55)은 서셉터(30) 및 서셉터커버(20)를 관통하는 가이드홀(도시안함) 상에 설치되며, 서셉터(30)가 승강함에 따라 가이드홀을 따라 이동한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 서셉터(30)가 하강한 상태에서 리프트핀들(55)의 하단은 메인챔버(10)의 바닥면에 설치된 지지판(56)에 의해 지지되며, 리프트핀들(55)의 상단은 서셉터커버(20)의 상부면으로부터 돌출된다. 이때, 리프트핀들(55)은 로딩된 기판(W)을 지지한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 서셉터(30)가 상승한 상태에서 리프트핀들(55)의 하단은 지지판(56)으로부터 이격되며, 리프트핀들(55)의 상단은 서셉터커버(20)의 상부면과 대체로 일치한다. 이때, 기판(W)은 서셉터커버(20)의 상부면에 놓이며, 기판(W)에 대한 공정은 서셉터(30)가 상승한 상태에서 이루어진다.
상부안테나(80)는 챔버덮개(14)의 상부 중앙부에 설치되며, 측부안테나(85)는 챔버덮개(14)의 측부를 감싸도록 설치된다. 상부안테나(80)는 대체로 동일한 높이에 위치하는 나선 형상일 수 있으며, 측부안테나(85)는 챔버덮개(14)의 높이방향을 따라 배치된 나선 형상일 수 있다. 가스공급홀(65)은 챔버덮개(14)의 천정벽을 관통하여 형성되며, 상부안테나(80)의 외측에 배치되어 상부안테나(80)와 간섭이 발생하는 것을 방지한다. 가스공급관(62)은 가스공급홀(65)에 연결되며, 소스가스가 저장된 가스저장탱크(60)는 가스공급관(62)을 통해 가스공급홀(65)에 연결된다. 소스가스는 가스공급홀(65)을 통해 내부공간에 공급된다. 상부안테나(80) 및 측부안테나(85)는 내부공간에 전계를 형성하며, 소스가스로부터 플라즈마를 생성한다.
도 10은 종래의 기판처리장치를 통해 증착된 박막의 두께 분포를 나타내는 도면이다. 최근 기판(W)의 사이즈가 300mm(12인치)에서 450mm(18인치)로 대형화됨에 따라, 메인챔버(10) 및 챔버덮개(14)의 사이즈가 증가하는 추세다. 이로 인해, 내부공간 내에 균일한 전계를 형성하는 데 어려움이 있으며, 플라즈마의 밀도 역시 불균일하게 분포된다. 즉, 내부공간의 중앙부와 가장자리부를 가로질러 전계가 불균일하게 형성된다. 따라서, 도 10에 도시한 바와 같이, 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 증착된 박막 또한 불균일하게 형성되며, 기판(W)의 중앙부와 가장자리부에 증착된 박막의 두께가 달라진다.
상부안테나(80)를 통해 형성된 전계는 내부공간의 중앙부(B)에 집중되며, 측부안테나(85)를 통해 형성된 전계는 내부공간의 가장자리부(A)에 집중된다. 이를 통해, 내부공간 내에 균일한 전계를 형성할 수 있다. 상부안테나(80) 및 측부안테나(85)의 형상은 중앙부(B) 및 가장자리부(A)에 형성되는 전계에 따라 각각 변형될 수 있다.
상부안테나(80) 및 측부안테나(85)는 정합기(95)를 통해 고주파 전원(RF generator)에 연결되며, 상부안테나 및 측부안테나(85)는 고주파 전류를 이용하여 전계를 형성한다. 상부안테나(80) 및 측부안테나(85)에 공급되는 고주파 전류는 요구되는 전계의 크기에 따라 변경될 수 있으며, 서로 다른 고주파 전류가 공급될 수 있다. 하우징(17)은 메인챔버(10)의 상부에 설치되며, 정합기(95)는 하우징(17)의 상부에 설치될 수 있다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 보조바(27)는 하단이 메인챔버(10)의 바닥면에 고정된 상태에서 기립된 상태로 설치되며, 메인챔버(10)의 측벽으로부터 이격된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 서셉터(30)의 상승시, 서셉터커버(20)는 보조바(27)의 상단보다 낮게 위치하며, 공정진행시 서셉터커버(20)의 측부와 보조바(27)를 통해 서셉터(30)의 하부는 내부공간과 격리될 수 있다. 따라서, 후술하는 플라즈마 및 반응부산물 등이 서셉터(30)의 하부를 통해 관통공(8)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
보조바(27)는 중간 높이에 단차를 가지며, 배플(51)은 메인챔버(10)의 측벽에 형성된 단차 및 보조바(27)의 단차에 설치된다. 배플(51)은 대체로 수평한 상태로 설치되며, 배플(51)은 복수의 배기홀들(52)을 가진다. 메인챔버(10)는 배기포트(53)를 가지며, 배기포트(53)는 통로(7)의 반대편 측벽에 형성된다. 배기라인(54)은 배기포트(53)에 연결되며, 배기펌프(55)는 배기라인(54) 상에 설치된다. 내부공간 내에서 생성된 플라즈마 및 반응부산물 등은 배기포트(53) 및 배기라인(54)을 통해 외부로 배출되며, 배기펌프(55)는 이들을 강제배출한다. 플라즈마 및 반응부산물 등은 배플(51)의 배기홀들(52)을 통해 배기포트(53)로 유입된다.
도 3은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 실시예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 1에 도시한 내부공간에 형성된 소스가스 및 플라즈마의 유동을 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 소스가스는 가스공급홀(65)을 통해 메인챔버(10)의 내부공간에 공급되며, 상부안테나(80) 및 측부안테나(85)는 내부공간의 중앙부 및 가장자리부에 각각 전계를 형성하여 소스가스로부터 플라즈마를 생성한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 생성된 플라즈마는 기판(W)의 표면과 반응하여 기판(W) 상에 박막을 증착하며, 플라즈마 및 반응부산물 등은 배플(51)을 통해 배기포트(53)로 이동하여 외부로 배출된다.
이때, 배출공간(50)이 메인챔버(10)의 하부면으로부터 함몰형성되며, 메인챔버(10)의 하부 가장자리를 따라 원형으로 형성된다. 배출공간(50)은 메인챔버(10)의 측벽과 배플(51) 및 보조바(27)에 의해 형성되므로, 외부로부터 일부 차단되어 플라즈마 및 반응부산물 등은 배플(51)을 통해 배출공간(50)으로 이동하며, 배출공간(50)을 따라 배기포트(53)로 이동한다. 따라서, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 표면 상에서 유동방향은 기판(W)의 중심부로부터 가장자리를 향해 방사상으로 형성된다.
블록 플레이트(70)는 챔버덮개(14)의 천정면에 밀착하여 설치되며, 가스공급홀(65)을 통해 배출된 소스가스를 기판(W)의 표면을 향해 확산한다. 블록 플레이트(70)는 복수의 가스분사홀들(75)을 가지며, 소스가스는 가스분사홀들(75)을 통해 확산된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 블록 플레이트(70)는 중앙부에 개구(71)가 형성된 링 형상이며, 개구(71)는 내부공간의 중앙부(B)의 직경(또는 상부안테나(80)의 직경)과 대체로 동일한 직경을 가질 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 블록 플레이트(70)는 챔버덮개(14)의 천정면과 대응되는 일면으로부터 함몰된 유로를 가지며, 유로는 내측유로(72) 및 연결유로(74)를 가진다. 내측유로(72)는 개구(71)의 둘레를 따라 형성된 원형 형상이며, 내측유로(72)는 개구(71)에 최대한 인접하도록 형성되어 소스가스가 기판(W)의 중앙부를 향해 분사될 수 있도록 한다. 연결유로(74)는 가스공급홀(65)과 내측유로(72)를 연결하는 직선 형상이다.
블록 플레이트(70)는 챔버덮개(14)의 천정면에 밀착하여 설치되므로, 유로는 외부로부터 차단되며, 가스공급홀(65)을 통해 공급된 소스가스는 유로를 따라 흐른다. 가스분사구들(75)은 내측유로(72) 상에 이격형성되며, 기판(W)의 중앙부(또는 중심)를 향해 경사진 형상일 수 있다. 소스가스는 가스분사구들(75)을 통해 분사되며, 분사된 소스가스는 기판(W)의 중앙부를 향해 이동할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기판(W)의 표면 상에서 유동방향은 기판(W)의 중심부로부터 가장자리를 향해 방사상으로 형성되므로, 분사된 소스가스(또는 전계를 통해 생성된 플라즈마)는 기판(W)의 표면 상에서 중심부로부터 가장자리를 향해 흐르며, 플라즈마는 기판(W)의 표면과 고르게 반응하여 기판(W)의 표면 상에 균일한 박막을 증착할 수 있다.
한편, 도 3에 도시한 바와 달리, 가스분사구들(75)은 가스공급홀(65)(또는 내측유로(72)와 연결된 연결유로(74)의 일단)로부터 이격된 거리에 따라 변형될 수 있다. 즉, 내측유로(72)를 따라 소스가스의 압력은 가스공급홀(65)에 근접할수록 높아지고 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 낮아지므로, 가스분사구들(75)의 분포밀도는 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있으며, 가스분사구들(75)의 직경은 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있다. 가스분사구(75)의 위치가 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 소스가스의 압력이 감소하므로, 분포밀도 또는 직경의 차이를 통해 내부공간에 공급되는 소스가스의 양을 균일하게 조절할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제1 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 가스분사구들(75)은 개구(71)와 내측유로(72) 사이에 위치하는 격벽(77)(또는 내주면) 상에 형성될 수 있다. 따라서, 소스가스는 개구(71)를 향해 분사되며, 개구(71) 상에서 상부안테나(80)에 의해 플라즈마가 생성된 후, 플라즈마는 개구(71)로부터 기판(W)의 중앙부 및 가장자리부를 향해 각각 이동한다. 따라서, 플라즈마는 기판(W)의 표면과 고르게 반응하여 기판(W)의 표면 상에 균일한 박막을 증착할 수 있다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이, 가스분사구들(75)의 분포밀도는 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있으며, 가스분사구들(75)의 직경은 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제2 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 유로는 내측유로(72)의 외측에 위치하는 원형 형상의 외측유로(78)를 더 가지며, 가스공급홀(65)은 외측유로(78) 상에 형성된다. 연결유로(74)는 내측유로(72)와 외측유로(78)를 연결하는 직선 형상이며, 개구(71)를 중심으로 방사상으로 배치된다.
가스분사구들(75)은 내측유로(72) 및 외측유로(78) 상에 이격형성되며, 내측유로(72) 상에 형성된 가스분사구들(75)은 기판(W)의 중앙부(또는 중심)를 향해 경사진 형상일 수 있다. 소스가스는 내측유로(72) 상에 형성된 가스분사구들(75)을 통해 기판(W)의 중앙부를 향해 이동하며, 소스가스는 기판(W)의 표면 상에서 중심부로부터 가장자리를 향해 흐를 수 있다. 또한, 외측유로(75) 상에 형성된 가스분사구들(75)을 통해 기판(W)의 가장자리부를 향해 이동할 수 있다.
한편, 내측유로(72)의 폭은 외측유로(78)의 폭보다 클 수 있으며, 내측유로(72) 상에 형성된 가스분사구들(75)을 통해 공급되는 소스가스의 양이 외측유로(72) 상에 형성된 가스분사구들(75)을 통해 공급되는 소스가스의 양보다 많을 수 있다. 이를 통해, 기판(W)의 중앙부에 공급되는 소스가스의 양을 보상할 수 있다.
또한, 연결유로(74)의 폭은 가스공급홀(65)에 가까운 쪽보다 가스공급홀(65)에 먼 쪽이 더 클 수 있다. 가스분사구들(75)의 분포밀도는 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있으며, 가스분사구들(75)의 직경은 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제3 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 달리, 내측유로(72) 상에 형성된 가스분사구들(75)은 개구(71)와 내측유로(72) 사이에 위치하는 격벽(77)(또는 내주면) 상에 형성될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제4 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 달리, 유로는 보조연결유로들(79)을 더 가지며, 보조연결유로들(79)은 개구(71)의 중심을 기준으로, 가스공급홀(65)에 근접한 외측유로(78)의 일측과 가스공급홀(65)의 반대측에 위치한 외측유로(78)의 타측을 연결한다. 보조연결유로들(79)은 서로 나란하게 배치되며, 보조연결유로들(79)을 통해 외측유로(78) 내에서 소스가스의 압력을 균일하게 조절할 수 있다. 연결유로들(74)은 보조연결유로들(79)과 나란하게 배치될 수 있다.
도 9는 도 1에 도시한 블록 플레이트의 제5 변형예 및 소스가스의 흐름을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 내측유로(72)는 개구(71)의 중심을 기준으로 가스공급홀(65)의 반대측에 형성되며, 반원형상일 수 있다. 또한, 외측유로(78)는 내측유로(72)의 외측에 최대한 내측유로(72)에 근접하도록 형성되며, 개구(71)의 중심을 기준으로 내측유로(72)의 반대편에 형성된 반원 형상일 수 있다. 연결유로(74)는 가스공급홀(65)과 외측유로(78)를 연결하는 직선 형상이다. 보조연결유로(79)는 내측유로(72)의 양단부 및 외측유로(78)의 양단부를 연결한다. 가스분사구들(75)은 내측유로(72) 및 외측유로(78) 상에 이격형성되며, 가스분사구들(75)은 기판(W)의 중앙부(또는 중심)를 향해 경사진 형상일 수 있다. 소스가스는 외측유로(78)를 따라 이동하며, 보조연결유로(79)를 통해 내측유로(72)로 이동한다. 소스가스는 가스분사구들(75)을 통해 기판(W)의 중앙부를 향해 이동하며, 소스가스는 기판(W)의 표면 상에서 중심부로부터 가장자리를 향해 흐를 수 있다.
한편, 가스분사구들(75)의 분포밀도는 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있으며, 가스분사구들(75)의 직경은 가스공급홀(65)로부터 멀어질수록 증가할 수 있다. 또한, 내측유로(72)의 폭이 외측유로(78)의 폭보다 클 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
1 : 기판 처리 장치 10 : 메인챔버
14 : 챔버덮개 17 : 하우징
20 : 히터커버 27 : 보조바
30 : 히터 40 : 구동부
42 : 지지축 45 : 고정링
51 : 배플 52 : 배기홀
60 : 가스저장탱크 65 : 가스공급홀
70 : 블록 플레이트 72 : 내측유로
74 : 연결유로 75 : 가스분사구
78 : 외측유로 79 : 보조연결유로
80 : 상부안테나 85 : 측부안테나
W : 기판

Claims (13)

  1. 상부가 개방되며, 일측에 기판이 출입하는 통로가 형성되는 챔버;
    상기 챔버의 상부를 폐쇄하여 상기 기판에 대한 공정이 이루어지는 내부공간을 제공하며, 천정벽을 관통하도록 형성된 가스공급홀을 가지는 챔버덮개;
    상기 챔버덮개의 상부 중앙에 설치되어 상기 내부공간의 중앙부에 전계를 형성하며, 상기 내부공간에 공급된 소스가스로부터 플라즈마를 생성하는 상부안테나;
    상기 챔버덮개의 측부를 감싸도록 설치되어 상기 내부공간의 가장자리부에 전계를 형성하며, 상기 내부공간에 공급된 소스가스로부터 플라즈마를 생성하는 측부안테나; 및
    상기 가스공급홀과 연결되어 상기 내부공간에 상기 소스가스를 공급하는 가스공급관을 포함하며,
    상기 가스공급홀은 상기 상부안테나의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 챔버덮개의 천정면에 밀착하여 설치되며, 상기 기판을 향해 소스가스를 확산하는 링 형상의 블록 플레이트를 더 포함하며,
    상기 블록 플레이트는,
    상기 상부안테나와 대응되도록 중앙에 형성된 개구;
    상기 천정면과 대향되는 일면으로부터 함몰된 유로; 및
    상기 유로와 연통되어 상기 소스가스를 분사하는 복수의 가스분사구들을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로; 및
    상기 가스공급홀과 상기 내측유로를 연결하는 연결유로를 가지며,
    상기 가스분사구들은 상기 블록 플레이트의 내주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로; 및
    상기 가스공급홀과 상기 내측유로를 연결하는 연결유로를 가지며,
    상기 가스분사구들은 상기 내측유로 상에 이격형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 가스분사구들의 분포밀도는 상기 가스공급홀로부터 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 가스분사구들의 직경은 상기 가스공급홀로부터 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로;
    상기 내측유로의 외측에 형성되는 외측유로; 및
    상기 내측유로와 상기 외측유로를 연결하는 복수의 연결유로들를 가지며,
    상기 가스공급홀은 상기 외측유로 상에 형성되고, 상기 가스분사구들은 상기 내측유로 및 상기 외측유로 상에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결유로들의 폭은 상기 가스공급홀로부터 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가스분사구들은 상기 외측유로에 비해 상기 내측유로 상에 높은 분포밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 내측유로 상에 형성된 상기 가스분사구들의 직경이 상기 외측유로 상에 형성된 상기 가스분사구들의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성된 내측유로;
    상기 내측유로의 외측에 형성되는 외측유로; 및
    상기 내측유로와 상기 외측유로를 연결하는 복수의 연결유로들를 가지며,
    상기 가스공급홀은 상기 외측유로 상에 형성되고,
    상기 가스분사구들은 상기 상기 블록 플레이트의 내주면 및 상기 외측유로 상에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제7항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 개구의 중심을 기준으로, 상기 가스공급홀의 반대측에 위치한 상기 외측유로의 일측과 상기 가스공급홀에 근접한 상기 외측유로의 타측을 연결하며, 서로 나란하게 배치된 복수의 보조연결유로들을 더 가지며,
    상기 연결유로들은 상기 보조연결유로들과 나란한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 기판의 중앙부와 대응되도록 상기 개구의 둘레를 따라 형성되며, 상기 개구의 중심을 기준으로 상기 가스공급홀의 반대측에 형성되는 반원 형상의 내측유로;
    상기 내측유로의 외측에 형성되며, 상기 개구의 중심을 기준으로 상기 내측유로의 반대편에 형성되는 반원 형상의 외측유로;
    일단부가 상기 가스공급홀과 연결되고, 타단부가 상기 외측유로의 중앙부와 연결되는 연결유로; 및
    상기 내측유로의 양단부와 상기 외측유로의 양단부를 연결하는 보조연결유로를 가지며,
    상기 가스분사구들은 상기 내측유로 및 상기 외측유로 상에 이격형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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