KR20140055078A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 내부에 공간이 형성된 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상부에 위치하며, 공정 가스를 분배하는 분배홀들이 형성된 제1샤워 헤드; 및 상기 제1샤워 헤드의 가장자리영역 하부에서 상기 기판 지지부를 향해 아래로 연장되는 링 형상의 가이드부를 가지는 가이드 링을 포함한다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATIMG SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 가스를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.
이러한 플라스마는 반도체 소자를 제조하기 위하여 포토레지스트(photoresist)를 사용하는 리소그래피(lithography) 공정에서 다양하게 활용된다. 일 예로, 기판상에 라인(line) 또는 스페이스(space) 패턴 등과 같은 각종의 미세 회로 패턴들을 형성하거나 이온 주입(ion implantation) 공정에서 마스크(mask)로 이용된 포토레지스트막을 제거하는 애싱(ashing) 공정에서 활용도가 점점 높아지고 있다.
도 1은 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 플라스마 상태의 공정가스(g)는 샤워 헤드(340, 350)들의 분배홀(341, 351)들을 순차적으로 거쳐 챔버 바디(311) 내로 유입된다. 공정 가스는 분배홀(341, 351)을 통해 인가된 진공압에 의해 서셉터(320)의 외측으로 이동하며, 배기홀(313)에 유입된다.
공정가스(g)가 챔버 바디(311) 내로 유입되는 동안, 샤워 헤드(340, 350)들은 히터(360)에 의해 가열된다. 히터(360)에서 발생된 열(h)은 챔버 바디(311)로 직접 또는 샤워 헤드(340, 350)들을 통해 챔버 바디(311)로 전달된다. 챔버 바디(311)는 비원형 구조물로, 전달된 열(h)에 의해 온도 분포가 영역별로 불균일하게 일어난다. 챔버 바디(311)의 온도 불균형은 공정 가스와 기판(W)과의 반응을 불균일하게 한다.
그리고, 분배홀(341, 351)들을 통과한 공정 가스(g)는 진공압에 의해 서셉터(320)의 외측으로 흐르므로, 기판(W)의 가장자리영역으로 공급되는 공정 가스(g)의 유량이 감소된다. 공정 가스(g)의 유량 감소는 기판(W)의 가장자리영역에서의 반응 확률을 감소시키므로, 기판(W)의 영역별 공정 처리가 불균일하게 일어난다.
본 발명은 공정가스와의 반응이 기판의 영역별로 균일하게 일어날 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 공정 가스의 손실을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 공간이 형성된 챔버; 상기 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상부에 위치하며, 공정 가스를 분배하는 분배홀들이 형성된 제1샤워 헤드; 및 상기 제1샤워 헤드의 가장자리영역 하부에서 상기 기판 지지부를 향해 아래로 연장되는 링 형상의 가이드부를 가지는 가이드 링을 포함한다.
또한, 상기 챔버는 상부벽이 개방되고, 내부에 공간이 형성되며, 바닥벽의 가장자리영역에 배기홀이 형성된 챔버 바디; 및 상기 챔버 바디의 개방된 상부벽을 덮고, 상기 챔버 바디의 내부로 공정 가스가 공급되는 유로가 형성된 플랜지 링을 포함하고, 상기 제1샤워 헤드는 상기 플랜지 링와 상기 챔버 바디 사이에 위치하고, 상기 가이드 링은 상기 챔버 바디의 상단에 놓이고, 상기 가이드부의 하단은 상기 챔버 바디의 상단보다 낮은 높이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1샤워 헤드의 외측에 위치하며, 상기 제1샤워 헤드를 가열하는 히터를 더 포함하되, 상기 히터와 상기 제1샤워 헤드는 상기 가이드 링에 놓이며, 상기 챔버 바디와 접촉되지 않을 수 있다.
또한, 상기 가이드 링은 단열 재질로 제공되며, 상기 히터에서 발생된 열이 상기 챔버 바디에 전달되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 가이드 링은 상기 가이드부로부터 연장되며 상기 히터와 상기 제1샤워 헤드가 놓이는 지지부와, 상기 지지부로부터 연장되며 상기 제1샤워 헤드의 둘레를 따라 제공되는 링 형상의 결속부를 더 가지고, 상기 히터는 상기 제1샤워 헤드와 상기 결속부 사이에 위치하며, 상기 제1샤워 헤드를 상기 가이드 링에 고정시키는 챔버 리드를 더 포함하며, 상기 플랜지 링은 상기 챔버 리드의 상단에 놓일 수 있다.
또한, 상기 플랜지 링과 상기 제1샤워 헤드 사이에 위치하며, 분배홀들이 형성된 제2샤워 헤드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2샤워 헤드의 상면은 중심영역이 가장자리영역보다 높게 위치하는 볼록한 곡면일 수 있다.
또한, 상기 기판 지지부는 상기 기판이 놓이는 상면을 갖는 서셉터; 및 상기 서셉터의 상면 둘레를 따라 제공되며, 상면이 기판을 향해 하향 경사진 링 형상의 척 가이드 링을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 공간이 형성되며, 상단에 유로가 형성된 챔버; 상기 챔버의 상부에 위치하며, 플라스마 상태로 여기된 공정 가스를 상기 유로에 공급하는 플라스마 공급부; 상기 챔버 내부에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상부에 위치하며, 상기 공정가스를 분배하는 분배홀들이 형성된 제1샤워 헤드; 및 상기 제1샤워 헤드의 가장자리영역 하부에서 상기 기판 지지부를 향해 아래로 연장되는 링 형상의 가이드 링을 포함한다.
또한, 상기 가이드 링은 상기 제1샤워 헤드를 지지하며, 상기 제1샤워 헤드와 상기 챔버의 접촉을 차단할 수 있다.
또한, 상기 챔버는 상부벽이 개방되고, 내부에 공간이 형성되며, 바닥벽의 가장자리영역에 배기홀이 형성된 챔버 바디; 및 상기 챔버 바디의 개방된 상부벽을 덮고, 상기 챔버 바디의 내부로 공정 가스가 공급되는 유로가 형성된 플랜지 링을 포함하고, 상기 가이드 링은 상기 챔버 바디의 상단에 놓이고, 하단이 상기 챔버 바디의 상단보다 낮은 높이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 가이드 링은 단열 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 가이드 링에 놓이며, 상기 제1샤워 헤드를 가열하는 히터를 더 포함하되, 상기 가이드 링은 상기 히터에서 발생된 열이 상기 챔버 바디에 전달되는 것을 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 챔버 바디의 온도 분포가 균일하므로 공정 가스와 기판의 영역별 반응이 균일하게 활성화된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 공정 가스가 기판의 가장자리영역을 거쳐 배기홀로 유입되므로, 공정 가스의 손실이 최소화된다.
도 1은 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 공정이 수행되는 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM, 10)과 공정 처리실(20)를 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(EFEM, 10)과 공정 처리실(20)은 일 방향으로 배치된다. 이하, 설비 전방 단부 모듈(EFEM, 10)과 공정 처리실(20)이 배열된 방향을 제1방향(X)이라 정의하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(X)에 수직인 방향을 제2방향(Y)이라 정의한다.
설비 전방 단부 모듈(10)은 공정 처리실(20) 전방에 장착되며, 기판이 수납된 캐리어(16)와 공정 처리실(20) 간에 기판(W)을 이송한다. 설비 전방 단부 모듈(10)은 로드 포트(12)와 프레임(14)을 포함한다.
로드 포트(12)는 프레임(14) 전방에 배치되며, 복수 개 제공된다. 로드 포트(12)들은 서로 이격하여 제2방향(2)을 따라 일렬로 배치된다. 캐리어(16)(예를 들어, 카세트, FOUP 등)는 로드 포트(12)들에 각각 안착된다. 캐이어(16)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납된다.
프레임(14)은 로드 포트(12)와 로드락 챔버(22) 사이에 배치된다. 프레임(14) 내부에는 로드 포트(12)와 로드락 챔버(22)간에 기판(W)을 이송하는 이송로봇(18)이 배치된다. 이송로봇(18)은 제2방향(Y)으로 구비된 이송레일(19)을 따라 이동가능하다.
공정처리실(20)은 로드락 챔버(22), 트랜스퍼 챔버(24), 그리고 복수 개의 기판 처리 장치(30)를 포함한다.
로드락 챔버(22)는 트랜스퍼 챔버(24)와 프레임(14) 사이에 배치되며, 공정에 제공될 기판(W)이 기판 처리 장치(30)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 캐리어(16)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다. 로드락 챔버(22)는 하나 또는 복수 개 제공될 수 있다. 실시예에 의하면, 로드락 챔버(22)는 두 개 제공된다. 하나의 로드락 챔버(22)에는 공정 처리를 위해 기판 처리 장치(30)로 제공되는 기판(W)이 수납되고, 다른 하나의 로드락 챔버(22)에는 기판 처리 장치(30)에서 공정이 완료된 기판(W)이 수납될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(24)는 제1방향(X)을 따라 로드락 챔버(22)의 후방에 배치되며, 상부에서 바라볼 때 다각형의 몸체(25)를 갖는다. 몸체(25)의 외측에는 로드락 챔버(22)들과 복수 개의 기판 처리 장치(30)들이 몸체(25)의 둘레를 따라 배치된다. 실시예에 의하면, 트랜스퍼 챔버(24)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 설비 전방 단부 모듈(10)과 인접한 두 측벽에는 로드락 챔버(22)가 각각 배치되고, 나머지 측벽에는 기판 처리 장치(30)들이 배치된다. 몸체(25)의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성된다. 통로는 트랜스퍼 챔버(24)와 로드락 챔버(22) 간에, 또는 트랜스퍼 챔버(24)와 기판 처리 장치(30) 간에 기판(W)이 출입하는 공간을 제공한다. 각 통로에는 통로를 개폐하는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(24)는 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
트랜스퍼 챔버(24)의 내부에는 반송로봇(26)이 배치된다. 반송로봇(26)은 로드락 챔버(22)에서 대기하는 미처리 기판(W)을 기판 처리 장치(30)로 이송하거나, 기판 처리 장치(30)에서 공정처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(22)로 이송한다. 반송 로봇(26)은 기판 처리 장치(30)들에 순차적으로 기판(W)을 제공할 수 있다.
기판 처리 장치(30)는 플라스마 상태의 가스를 기판으로 공급하여 공정 처리를 수행한다. 플라스마 가스는 반도체 제작 공정에서 다양하게 사용될 수 있다. 이하에서는 기판 처리 장치(30)가 애싱(Ashing) 공정을 수행하는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 않으며 에칭(etching) 공정과 증착(deposition) 공정 등 플라스마 가스를 이용한 다양한 공정에 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(30)는 공정 처리부(100)와 플라스마 공급부(200)를 포함한다. 공정 처리부(100)는 기판(W) 처리가 수행되는 공간을 제공하고, 플라스마 공급부(200)는 기판(W) 처리 공정에 사용되는 플라스마를 발생시키고, 플라스마를 다운 스크림(Down Stream) 방식으로 기판(W)으로 공급한다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
공정 처리부(100)는 챔버(110), 기판 지지부(120), 가이드 링(130), 제1샤워 헤드(140), 제2샤워 헤드(150), 히터(160), 그리고 챔버 리드(170)를 포함한다.
챔버(110)는 기판 처리가 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(110)는 챔버 바디(111)와 플랜지 링(112)을 포함한다. 챔버 바디(111)는 내부에 공간이 형성되며, 상부벽(111a)이 개방된다. 챔버 바디(111)의 개방된 상부벽(111a)으로 공정가스가 유입된다. 챔버 바디(111)의 바닥벽(111b)에는 배기홀(113)이 형성된다. 배기홀(113)은 복수 개 형성되며, 챔버 바디(111)의 바닥벽(111b) 가장자리영역에 형성될 수 있다. 배기홀(112)은 배기 라인(119)과 연결된다. 배기 라인(119)에 연결된 진공 펌프(미도시)의 구동으로, 진공압이 배기 라인(119)과 배기홀(113)들을 거쳐 챔버(110) 내부에 인가된다. 진공압은 챔버(110) 내부에 머무르는 공정 가스를 배기홀(113)로 흡입하고, 흡입된 공정 가스를 배기 라인(119)을 통해 외부로 배기한다.
챔버 바디(111)의 측벽(111c)에는 출입구가 형성될 수 있다. 출입구는 기판이 챔버 내부와 챔버 외부로 이동하는 통로로 제공된다. 출입구는 도어에 의해 개폐된다.
챔버 리더(112)는 챔버 바디(111)의 상부에 위치한다. 챔버 리더(112)는 챔버 바디(111)의 개방된 상부벽(111a)을 덮는다. 챔버 리더(112)의 상단에는 유로(114)가 형성된다. 유로(114)는 플라스마 공급부(200)와 연결되며, 공정가스가 챔버(110) 내부로 이동하는 통로로 제공된다.
기판 지지부(120)는 챔버(110) 내부에 위치하며, 기판(W)을 지지한다. 기판 지지부(120)는 서세터(121), 히터(122), 그리고 척 가이드 링(123)을 포함한다.
서셉터(121)는 소정 두께를 갖는 원형 판으로, 상면에 기판(W)이 놓인다. 서셉터(121)의 상면은 기판(W)에 상응하거나, 기판(W)보다 큰 반경을 가질 수 있다. 서셉터(121)는 정전력에 의해 기판(W)을 고정 흡착하는 정전 척(Electro Static Chuck)이 제공될 수 있다.
서셉터(121)의 내부에는 히터(122)가 매설될 수 있다. 히터(122)에서 발생된 열은 서셉터(121)를 통해 기판(W)에 전달되며, 기판(W)을 공정 온도로 가열한다. 히터(122)는 기판(W)을 약 200℃ 내지 300℃로 가열할 수 있다.
서셉터(121)에는 냉각 유로(121a)와 리프트 홀(미도시)들이 형성될 수 있다. 냉각 유로(121a)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 유체는 공정 온도로 가열된 기판(W)과 서셉터(121)를 신속하게 냉각한다. 서셉터(121)는 약 -10℃ 내지 60℃로 냉각될 수 있다. 냉각 유로(121a)는 히터(122)의 하부에서 서셉터(121)에 형성될 수 있다. 냉각 유로(121a)는 나선 형상으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 냉각 유로(121a)는 상이한 반경을 갖는 복수의 원형 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 냉각 유로(121a)들은 서로 연결될 수 있다.
리프트 홀들에는 리프트 핀(미도시)들이 각각 제공된다. 리프트 핀들은 기판(W)이 서셉터(121)상에 로딩/언로딩되는 경우, 기판(W)을 지지한 상태에서 리프트 홀들을 따라 승강한다.
서셉터(121)의 측부는 하부 영역이 상부 영역보다 큰 반경을 갖도록 단차진다. 서셉터(121)의 단차진 측부에는 척 가이드 링(123)이 제공된다. 척 가이드 링(123)은 링 형상으로 제공되며, 서셉터(121)의 상면에 상응하는 반경을 가진다. 척 가이드 링(123)은 서셉터(121)의 상면 둘레를 따라 제공된다. 척 가이드 링(123)의 상단은 서셉터(121)의 상면보다 높게 위치할 수 있다. 척 가이드 링(123)의 상면(123a)은 경사면으로 제공될 수 있다. 척 가이드 링(123)의 상면(123a)은 서셉터(121)에 놓인 기판(W)에 인접할수록 그 높이가 점차 낮아지도록 하향 경사지게 제공될 수 있다. 척 가이드 링(123)의 경사면(123a)은 공정 가스의 흐름을 안내한다. 공정 가스는 척 가이드 링의 경사면(123a)을 따라 기판(W)의 가장자리영역으로 제공될 수 있다.
가이드 링(130)은 챔버(110) 내부에 위치한다. 가이드 링(130)은 챔버 바디(111)와 플랜지 링(112) 사이에 설치될 수 있다. 가이드 링(130)은 챔버 바디(111)의 상단에 놓일 수 있다. 가이드 링(130)은 단열 재질로 제공된다. 가이드 링(130)은 가이드부(131), 지지부(132), 그리고 결속부(133)를 가진다.
가이드부(131)는 링 형상으로, 제1샤워 헤드(140)의 가장자리영역 하부에 위치한다. 가이드부(131)는 제1샤워 헤드(140)에 상응하는 내경을 가질 수 있다. 가이드부(131)는 제1샤워 헤드(140)의 가장자리영역으로부터 서셉터(121)를 향해 아래로 연장된다. 가이드부(131)는 하단(131a)이 챔버 바디(111)의 상단(111a)에 상응하거나 그보다 낮은 높이에 위치할 수 있다.
지지부(132)는 가이드부(131)의 상단으로부터 가이드부(131)의 외측으로 연장된다. 지지부(132)는 가이드부(131)에 대해 수직방향으로 연장될 수 있다. 지지부(132)는 챔버 바디(111)의 상단(111a)에 놓인다.
결속부(133)는 지지부(132)의 외측으로부터 위쪽으로 연장된다. 결속부(133)는 지지부(132)에 대해 수직하게 연장될 수 있다. 결속부(133)는 링 형상으로 제공되며, 제1샤워 헤드(140)보다 큰 반경을 가질 수 있다. 결속부(133)는 제1샤워 헤드(140)의 측부로부터 소정 거리 이격된다.
제1샤워 헤드(140)는 플랜지 링(112)과 가이드 링(130) 사이에 위치한다. 제1샤워 헤드(140)는 가이드 링(130)에 놓인다. 제1샤워 헤드(140)는 두께가 얇은 원형 판으로, 상·하면이 평평하게 제공될 수 있다. 제1샤워 헤드(140)에는 분배홀(141)들이 형성된다. 분배홀(141)들은 제1샤워 헤드(141)의 상면으로부터 하면으로 제공된다. 분배홀(141)들은 제1샤워 헤드(141)의 각 영역에 형성될 수 있다. 분배홀(141)들은 챔버(110) 내부를 이동하는 공정가스를 분배한다.
제2샤워 헤드(150)는 플랜지 링(112)과 제1샤워 헤드(140) 사이에 위치한다. 제2샤워 헤드(150)는 원형 판으로, 제1샤워 헤드(140)의 상단에 놓일 수 있다. 제2샤워 헤드(150)는 중심영역과 가장자리영역의 두께가 상이하게 제공될 수 있다. 제2샤워 헤드(150)는 중심영역의 두께가 가장자리영역보다 두껍게 제공될 수 있다. 실시예에 의하면, 제2샤워 헤드(150)는 하면이 평면으로 제공되고, 상면은 볼록한 곡면으로 제공된다. 제2샤워 헤드(150)의 상면은 중심영역의 높이가 가장자리영역보다 높도록 중심영역이 상부로 볼록하게 제공될 수 있다. 제2샤워 헤드(150)에는 분배홀(151)들이 형성된다. 분배홀(151)들은 제2샤워 헤드(150)의 상면으로부터 하면으로 제공된다. 분배홀(151)들은 제2샤워 헤드(150)의 각 영역에 형성될 수 있다. 분배홀(151)들은 공정가스를 분배한다.
히터(160)는 제1샤워 헤드(140)과 제2샤워 헤드(150)를 가열한다. 히터(150)는 제1샤워 헤드(140)과 제2샤워 헤드(150)의 외측에 위치할 수 있다. 히터(160)는 제1샤워 헤드(140)와 가이드 링(130)의 결속부(133) 사이에 위치하며, 가이드 링(130)의 지지부(132)에 놓일 수 있다. 히터(160)에서 발생된 열은 방사상으로 전달된다. 히터(160)에서 발생된 열의 일부는 제1샤워 헤드(140)와 제2샤워 헤드(150)에 전달된다. 히터(160)에서 발생된 열의 다른 일부는 가이드 링(130)에 전달된다. 가이드 링(130)에 전달된 열은 가이드 링(130)의 재질적 특성으로 챔버 바디(111)로의 전달이 최소화될 수 있다. 히터(160)에서 발생된 열이 챔버 바디(111)에 전달될 경우, 챔버 바디(111)의 상단(111a) 온도가 다른 영역에 비해 높게 가열된다. 이는 챔버 바디(111)의 영역별 온도를 불균일하게 한다. 가이드 링(130)은 챔버 바디(111)로의 열전달을 최소화하므로, 챔버 바디(111)는 영역별 온도가 균일하게 유지될 수 있다.
챔버 리드(170)는 제1샤워 헤드(140)와 제2샤워 헤드(150)를 가이드 링(130)에 고정한다. 챔버 리드(170)는 링 형상으로 제공되며, 제1영역(171)과 제2영역(172)을 가진다. 제1영역(171)은 가이드 링(130)의 둘레를 따라 가이드 링(130)의 외측에 제공된다. 제2영역(172)은 제1영역(171)의 상단으로부터 수직하게 제1영역(171)의 내측으로 연장된다. 제2영역(172)의 하부에는 제1샤워 헤드(140)의 측부와 히터(160), 그리고 가이드 링(130)이 위치한다. 제2영역(172)은 가이드 링(130)과 볼트(175) 체결될 수 있다. 볼트(175)는 단열 재질의 볼트 캡에 의해 감싸질 수 있다. 제2영역(172)은 제1샤워 헤드(140)의 상단과 제2샤워 헤드(150)의 측부를 고정한다. 제2영역(172)의 상면에는 플랜지 링(112)이 놓인다.
플라스마 공급부(200)는 챔버(110) 상부에 위치하며, 공정 가스를 방전시켜 플라스마 가스를 생성한다. 플라스마 공급부(200)는 반응기(210), 가스 주입 포트(220), 유도 코일(230), 전원(240), 그리고 가스 공급부(250)을 포함한다.
반응기(210)는 원통 형상으로, 상면 및 하면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다. 반응기(210)의 내부는 공정 가스가 방전되는 방전공간(211)으로 제공된다. 반응기(210)는 하단이 챔버 리더(112)의 상단과 연결되며, 방전공간(211)은 유로(114)와 연결된다. 방전공간(211)에서 방전된 공정 가스는 유로(114)를 통해 챔버(110) 내부로 유입된다.
반응기(210)의 상단에는 가스 주입 포트(220)가 결합한다. 가스 주입 포트(220)는 가스 공급부(250)와 연결되며, 가스가 유입된다. 가스 주입 포트(220)의 저면에는 유도 공간(221)이 형성된다. 유도 공간(221)은 역 깔때기 형상을 가지며, 방전 공간(211)과 연통된다. 유도 공간(221)으로 유입된 가스는 확산되며 방전 공간(211)으로 유입된다.
유도 코일(230)은 반응기(210)의 둘레를 따라 반응기(210)에 복수 회 감긴다. 유도 코일(230)의 일단은 전원(240)과 연결되고, 타단은 접지된다. 전원(240)은 유도 코일(230)에 고주파 전력 또는 마이크로파 전력을 인가한다.
가스 공급부(250)는 방전 공간(211)으로 가스를 공급한다. 가스 저장부(251)에 저장된 공정 가스는 가스 공급 라인(252)을 통해 방전 공간(211)으로 공급된다. 공정 가스는 NH3, O2, N2, H3, NF3CH4 중 적어도 어느 하나의 가스를 포함할 수 있다. 공정 가스는 애싱 공정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 공정이 수행되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 유로(114)를 통해 챔버(110) 내부로 유입된 공정 가스(g)는 제2샤워 헤드(150)의 분사홀(151)들과 제1샤워 헤드(140)의 분사홀(141)들을 순차적으로 거치면서 분산된다. 히터(160)에서 발생된 열(h)은 제1샤워 헤드(140)와 제2샤워 헤드(150)에 전달되며 샤워 헤드(140, 150)들을 가열한다. 샤워 헤드(140, 150)들은 공정 가스(g)가 분사홀(141, 151)들을 통과하는 동안 고온으로 유지된다. 히터(160)에서 발생된 열(h)은 가이드 링(130)에 의해 챔버 바디(111)로의 열전달이 차단된다. 샤워 헤드(140, 150)들은 챔버 바디(111)와 직접 접촉하지 않으므로, 샤워 헤드(140, 150)들의 열은 가이드 링(130)에 의해 챔버 바디(111)로의 열전달이 차단된다. 이에 의해 챔버 바디(111)로의 불균일한 열손실이 예방될 수 있다. 챔버 바디(111)의 균일한 온도 분포는 공정 가스(g)와 기판(W)과의 반응을 균일하게 활성화한다.
제1샤워 헤드(140)의 분사홀(141)들을 통과한 공정 가스(g)는 챔버 바디(111) 내부로 유입되고, 진공압에 의해 챔버 바디(111) 내부를 거쳐 배기홀(113)로 유입된다. 공정 가스는 챔버 바디(111) 내부를 흐르는 동안, 가이드 링(130)의 가이드 부(131)를 따라 이동 후 서셉터(121)의 외측 영역으로 이동한다. 이는 도 1의 실시예에서 공정 가스가 샤워 헤드(340, 350)를 통과 직후 진공압에 의해 서셉터(320)의 외측 영역으로 이동하는 것과 차이가 있다. 가이드 링(130)은 제1샤워 헤드(140)를 통과한 공정 가스(g)가 서셉터(121)의 외측 영역으로 이동하는 것을 지연시키므로, 도 1의 실시예에 비하여 상대적으로 기판(W)의 가장자리영역으로 공급되는 공정 가스(g)의 유량이 증가한다. 이로 인하여 기판(W)의 가장자리영역에서 공정 가스(g)와의 반응 확률이 높아질 수 있다. 그리고 척 가이드 링(123)의 경사면(123a)이 기판(W)의 가장자리영역으로 공정 가스(g)의 흐름을 안내하므로, 기판(W)의 가장자리영역에서의 공정 가스(g)와의 반응 확률이 향상될 수 있다.
상술한 공정 과정은 공정 가스를 이용하는 기판의 다양한 공정 처리에 적용될 수 있다. 상기 공정 과정은 애싱 공정, 에칭 공정, 그리고 증착 공정 등에 적용될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나태 내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
30: 기판 처리 장치 100: 공정 처리부
110: 챔버 120: 기판 지지부
130: 가이드 링 140: 제1샤워 헤드
150: 제2샤워 헤드 160: 히터
170: 챔버 리드 200: 플라스마 공급부
210: 반응기 220: 가스 주입 포트
230: 유도 코일 240: 전원
250: 가스 공급부

Claims (13)

  1. 내부에 공간이 형성된 챔버;
    상기 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 상부에 위치하며, 공정 가스를 분배하는 분배홀들이 형성된 제1샤워 헤드; 및
    상기 제1샤워 헤드의 가장자리영역 하부에서 상기 기판 지지부를 향해 아래로 연장되는 링 형상의 가이드부를 가지는 가이드 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는
    상부벽이 개방되고, 내부에 공간이 형성되며, 바닥벽의 가장자리영역에 배기홀이 형성된 챔버 바디; 및
    상기 챔버 바디의 개방된 상부벽을 덮고, 상기 챔버 바디의 내부로 공정 가스가 공급되는 유로가 형성된 플랜지 링을 포함하고,
    상기 제1샤워 헤드는 상기 플랜지 링과 상기 챔버 바디 사이에 위치하고,
    상기 가이드 링은 상기 챔버 바디의 상단에 놓이고, 상기 가이드부의 하단은 상기 챔버 바디의 상단보다 낮은 높이에 위치하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1샤워 헤드의 외측에 위치하며, 상기 제1샤워 헤드를 가열하는 히터를 더 포함하되,
    상기 히터와 상기 제1샤워 헤드는 상기 가이드 링에 놓이며, 상기 챔버 바디와 접촉되지 않는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드 링은 단열 재질로 제공되며, 상기 히터에서 발생된 열이 상기 챔버 바디에 전달되는 것을 차단하는 기판 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드 링은 상기 가이드부로부터 연장되며 상기 히터와 상기 제1샤워 헤드가 놓이는 지지부와, 상기 지지부로부터 연장되며 상기 제1샤워 헤드의 둘레를 따라 제공되는 링 형상의 결속부를 더 가지고,
    상기 히터는 상기 제1샤워 헤드와 상기 결속부 사이에 위치하며,
    상기 제1샤워 헤드를 상기 가이드 링에 고정시키는 챔버 리드를 더 포함하며,
    상기 플랜지 링은 상기 챔버 리드의 상단에 놓이는 기판 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 플랜지 링과 상기 제1샤워 헤드 사이에 위치하며, 분배홀들이 형성된 제2샤워 헤드를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2샤워 헤드의 상면은 중심영역이 가장자리영역보다 높게 위치하는 볼록한 곡면인 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는
    상기 기판이 놓이는 상면을 갖는 서셉터; 및
    상기 서셉터의 상면 둘레를 따라 제공되며, 상면이 기판을 향해 하향 경사진 링 형상의 척 가이드 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 내부에 공간이 형성되며, 상단에 유로가 형성된 챔버;
    상기 챔버의 상부에 위치하며, 플라스마 상태로 여기된 공정 가스를 상기 유로에 공급하는 플라스마 공급부;
    상기 챔버 내부에 위치하며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 상부에 위치하며, 상기 공정가스를 분배하는 분배홀들이 형성된 제1샤워 헤드; 및
    상기 제1샤워 헤드의 가장자리영역 하부에서 상기 기판 지지부를 향해 아래로 연장되는 링 형상의 가이드 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가이드 링은 상기 제1샤워 헤드를 지지하며, 상기 제1샤워 헤드와 상기 챔버의 접촉을 차단하는 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 챔버는
    상부벽이 개방되고, 내부에 공간이 형성되며, 바닥벽의 가장자리영역에 배기홀이 형성된 챔버 바디; 및
    상기 챔버 바디의 개방된 상부벽을 덮고, 상기 챔버 바디의 내부로 공정 가스가 공급되는 유로가 형성된 플랜지 링을 포함하고,
    상기 가이드 링은 상기 챔버 바디의 상단에 놓이고, 하단이 상기 챔버 바디의 상단보다 낮은 높이에 위치하는 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가이드 링은 단열 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가이드 링에 놓이며, 상기 제1샤워 헤드를 가열하는 히터를 더 포함하되,
    상기 가이드 링은 상기 히터에서 발생된 열이 상기 챔버 바디에 전달되는 것을 차단하는 기판 처리 장치.
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