KR20140089102A - 플라즈마 공급장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치가 제공된다. 본 발명의 일 관점에 따른 플라즈마 공급장치는, 제 1 기체가 내부로 유입되고 전원이 인가되어 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부를 포함한다. 플라즈마 유도부는, 상기 플라즈마 발생부와 연통되어 상기 제 1 기체의 플라즈마가 유입되고, 제 2 기체가 상기 제 1 기체의 플라즈마와 만나도록 내부로 유입되어 상기 제 1 기체의 플라즈마에 의해서 상기 제 2 기체의 플라즈마가 유도되도록 제공된다.
Description
본 발명은 전자소자 제조장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
전자소자의 제조에 있어서, 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 예를 들어, 디스플레이 소자, 태양광 소자, 유기발광 소자 등과 같은 전자소자의 제조에 있어서, 플라즈마를 이용한 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법, 원자층증착(atomic layer deposition, ALD)법 등을 이용하여 기판 상에 물질층을 원하는 두께로 형성할 수 있다.
하지만, 이러한 플라즈마를 이용한 기판 처리에 있어서, 플라즈마에 의한 전극 손상 및 기판 손상이 문제될 수 있다. 특히, 전극 손상이나 파티클 발생 시 이를 청소하거나 교체하는 데 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마에 의한 기판 손상을 줄이고 관리가 용이한 플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 플라즈마 공급장치에 따르면, 제 1 기체가 내부로 유입되고 전원이 인가되어 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부를 포함한다. 플라즈마 유도부는, 상기 플라즈마 발생부와 연통되어 상기 제 1 기체의 플라즈마가 유입되고, 제 2 기체가 상기 제 1 기체의 플라즈마와 만나도록 내부로 유입되어 상기 제 1 기체의 플라즈마에 의해서 상기 제 2 기체의 플라즈마가 유도되도록 제공된다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 반응 공간을 포함하고, 상기 플라즈마 유도부는 상기 제 1 기체의 플라즈마를 인도하도록 상기 반응 공간 아래에서 상기 반응 공간과 연통된 플라즈마 유로를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는, 상기 전원이 인가되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극에 대향되게 배치되는 제 2 전극과, 상기 제 1 기체가 유입되는 제 1 기체 유입부를 포함하고, 상기 반응 공간은 적어도 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 한정될 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 적어도 상기 플라즈마 발생부의 내부를 바라보는 일 면 상의 유전체층을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 유도부는 상기 플라즈마 유로 내로 상기 제 2 기체를 공급하기 위한 제 2 기체 유입부를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 유로는 접지되거나 또는 플로팅된 구조물에 의해서 한정될 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 유로는 상기 반응 공간으로부터 유입되는 상기 제 1 기체의 플라즈마의 흐름 방향을 적어도 한번 변화시키는 형상을 가질 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 제 2 전극은 접지되고, 상기 플라즈마 유로는 상기 제 1 전극 하부의 상기 제 2 전극 내에 상기 반응 공간과 연통되도록 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극 내에 형성된 홈 내에 상기 제 2 전극의 표면으로부터 이격 배치되고, 상기 제 2 전극의 표면은 양극산화 처리될 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 복수의 반응 공간들을 포함하고, 상기 플라즈마 유도부는 상기 제 1 기체의 플라즈마를 인도하도록 상기 복수의 반응 공간들 아래에서 상기 반응 공간들과 연통된 복수의 플라즈마 유로들을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는, 복수의 홈 들을 포함하고 접지된 제 2 전극과, 상기 복수의 홈 들 내에 상기 제 2 전극과 이격 배치되고, 상기 전원이 인가되는 복수의 제 1 전극들을 포함하고, 상기 복수의 반응 공간들은 상기 복수의 제 1 전극들 및 상기 제 2 전극 사이에 한정되고, 상기 복수의 플라즈마 유로들은 상기 복수의 제 1 전극들 하부의 상기 제 2 전극 내에 한정될 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치는, 상기 복수의 반응 공간들 내로 상기 제 1 기체를 공급하기 위한 복수의 제 1 기체 유입부들과, 상기 복수의 플라즈마 유로들 내로 상기 제 2 기체를 공급하기 위한 복수의 제 2 기체 유입부들을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 공급장치에 있어서, 상기 제 1 기체는 불활성 기체이고, 상기 제 2 기체는 반응 기체일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 반응 챔버와, 상기 반응 챔버 내에 기판을 안착시키도록 배치된 서셉터와, 상기 서셉터 상에서 상기 반응 챔버에 결합된 적어도 하나의 플라즈마 공급장치를 포함하는 공정기체 공급부를 포함한다.
상기 기판 처리 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 플라즈마 공급장치는 복수의 플라즈마 공급장치들을 포함하고, 상기 공정기체 공급부는 상기 복수의 플라즈마 공급장치들 사이에 복수의 전구체 공급장치들을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 따르면, 반응 기체를 간접적인 방식으로 방전시켜 기판 상에 공급함으로써 기판과 직접 방전이 일어나는 반응 공간 사이를 멀어지게 함으로써 직접 방전에 의해서 기판이 손상되는 것을 줄이고, 기판 상에 파티클 발생을 줄일 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 플라즈마 공급 장치를 보여주는 개략적인 저면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 플라즈마 공급 장치를 보여주는 개략적인 저면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 공급장치는 플라즈마 발생부(102)와 플라즈마 유도부(104)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생부(102) 내부로 1 기체(72)가 유입되어, 제 1 기체(72)의 플라즈마가 발생될 수 있다. 플라즈마 유도부(104)는 제 1 기체(72)의 플라즈마가 유입되도록 플라즈마 발생부(102)와 연통될 수 있다. 제 2 기체(82)는 제 1 기체(72)의 플라즈마와 만나도록 플라즈마 유도부(104) 내부로 유입되고, 제 1 기체(72)의 플라즈마에 의해서 제 2 기체(82)의 플라즈마가 유도될 수 있다. 이러한 플라즈마 공급장치는 서셉터(50) 상에 안착된 기판(60) 상에 제 2 기체(82)를 공급하는 데 이용될 수 있다.
예를 들어, 플라즈마 발생부(102)는 제 1 기체(72)의 플라즈마가 발생되는 반응 공간(150)을 포함하고, 플라즈마 유도부(104)는 제 1 기체(72)의 플라즈마를 인도하도록 반응 공간(150) 아래에서 이러한 반응 공간(150)과 연통된 플라즈마 유로(155)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 플라즈마 유로(155)는 반응 공간(150) 바로 아래에 반응 공간(150)과 직접 연결되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 플라즈마 발생부(102)는 전원(118)이 인가되는 제 1 전극(110)과, 이러한 제 1 전극(110)에 대향되게 배치되는 제 2 전극(120)과, 제 1 기체(72)가 유입되는 제 1 기체 유입부(136)를 포함할 수 있다. 제 2 전극(120)은 접지될 수 있고, 반응 공간(150)은 적어도 이러한 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120) 사이에 한정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(120) 상에는 커버 부재(130)가 더 배치될 수 있고, 제 1 기체 유입부(136)는 이러한 커버 부재(130)를 관통하도록 형성될 수 있다. 다른 예로, 제 1 기체 유입부(136)는 제 2 전극(120)을 관통하도록 형성될 수도 있다. 또 다른 예로, 커버 부재(130)는 제 2 전극(120)과 일체일 수도 있다.
제 1 전극(110)은 적어도 플라즈마 발생부(102)의 내부를 바라보는 일 면 상에 유전체층(112)을 포함하고, 제 2 전극(120)은 적어도 플라즈마 발생부(102)의 내부를 바라보는 일 면 상에 유전체층(122)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 커버 부재(130)가 도전체인 경우, 커버 부재(130)는 적어도 플라즈마 발생부(102)의 내부를 바라보는 일 면 상에 유전체층(132)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 유전체층들(112, 122, 132)은 적절한 절연층을 포함할 수 있고, 예컨대 제 1 전극(110), 제 2 전극(120) 및 커버 부재(130)를 양극 산화하여 형성할 수 있다.
이러한 유전체층들(112, 122, 132)은 반응 공간(150) 내에 플라즈마 발생 시 유전체 장벽(dielectric barrier) 역할을 할 수 있다. 이러한 유전체층들(112, 122, 132)이 개재됨에 따라서 전원(118)은 교류가 공급되고, 플라즈마는 디비디(dielectric barrier discharge) 방식으로 발생될 수 있다.
플라즈마 유도부(104)는 플라즈마 유로(155) 내로 제 2 기체(82)를 공급하기 위한 제 2 기체 유입부(116)를 포함할 수 있다. 제 2 기체 유입부(116) 내로 유입된 제 2 기체(82)는 플라즈마 발생부(102)로부터 공급된 제 1 기체(72)의 플라즈마와 만나게 되고, 이러한 제 1 기체(72)의 플라즈마에 의해서 제 2 기체(82)의 플라즈마가 유도될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기체(72)의 플라즈마 내 제 1 기체(72)의 이온들 또는 라디칼들이 제 2 기체(82)와 충돌하면서 에너지를 교환하여 제 2 기체(82)를 활성화시킴으로써 제 2 기체(82)의 플라즈마를 유도할 수 있다.
이와 같이, 제 2 기체(82)의 플라즈마는 별도의 외부 전원 없이 제 1 기체(72)의 플라즈마에 의해서 간접 방식으로 유도될 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 유로(155)는 별도의 전원부에 연결되지 않고 접지되거나 또는 플로팅된 구조물에 의해서 한정될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 유도부(104)는 플라즈마 유로(155)를 한정하도록 배치되고 접지 또는 플로팅된 제 3 전극(115) 및 제 4 전극(125)을 포함할 수 있다. 제 2 기체 유입부(116)는 이러한 제 3 전극(115) 또는 제 4 전극(125)을 관통하도록 형성될 수 있다.
제 3 전극(115) 및 제 4 전극(125)은 서로 이격 배치되고, 그 사이에 플라즈마 유로(155)가 한정될 수 있다. 이 경우, 제 1 전극(110) 하부에 배치된 제 3 전극(115)은 제 1 전극(110)과 유전체층(112) 등에 의해서 절연될 수 있다. 다른 예로, 제 3 전극(1115) 및 제 4 전극(125)은 일체형 구조이고, 플라즈마 유로(155)와 제 2 기체 유입부(116)는 그 일체형 구조 내의 구멍 또는 홈일 수 있다.
이 실시예에서, 제 1 기체(72)는 1차 방전을 위한 기체로서 알곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 포함할 수 있다. 제 2 기체(82)는 실질적으로 기판(60)을 처리하기 위한 반응 기체일 수 있다. 이와 같이, 반응 기체로 이용되는 제 2 기체(82)를 간접적인 방식으로 방전시켜 기판(60) 상에 공급함으로써 기판(60)과 직접 방전이 일어나는 반응 공간(150) 사이를 멀어지게 함으로써 직접 방전에 의해서 기판(60)이 손상되는 것을 줄일 수 있다. 나아가, 반응 공간(150)이 기판(60) 상에 직접 노출되지 않음에 따라서 기판(60) 상에 파티클이 낙하되는 것을 줄일 수 있다. 부가적으로, 장치의 형상이 사각 구조로 되어 있어서, 세정 또는 교체 등의 관리가 용이해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 공급장치는 플라즈마 발생부(202)와 플라즈마 유도부(204)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 발생부(202)는 제 1 기체(72)의 플라즈마가 발생되는 반응 공간(250)을 포함하고, 플라즈마 유도부(204)는 제 1 기체(72)의 플라즈마를 인도하도록 반응 공간(250) 아래에서 이러한 반응 공간(250)과 연통된 플라즈마 유로(255)를 포함할 수 있다.
플라즈마 발생부(202)는 전원(218)이 인가되는 제 1 전극(210)과, 이러한 제 1 전극(210)에 대향되게 배치되는 제 2 전극(220)을 포함할 수 있다. 제 2 전극(220)은 접지될 수 있고, 반응 공간(250)은 적어도 이러한 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220) 사이에 한정될 수 있다. 제 1 기체(72)는 이러한 제 1 기체 유입부(미도시)를 통해서 반응 공간(250) 내로 유입될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기체 유입부는 제 2 전극(22)을 관통하여 제공되거나 또는 반응 공간(250)과 연통된 별도의 구멍 형태로 제공될 수 있다.
제 1 전극(210)은 적어도 플라즈마 발생부(102)의 내부를 바라보는 일 면 상에 유전체층(212)을 포함하고, 제 2 전극(220)은 적어도 플라즈마 발생부(202)의 내부를 바라보는 일 면 상에 유전체층(222)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 유전체층들(212, 222)은 적절한 절연층을 포함할 수 있고, 예컨대 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(120)을 양극 산화하여 형성할 수 있다. 이러한 유전체층들(212, 222)의 기능은 도 1 및 도 2의 유전체층들(112, 122)의 기능을 참조할 수 있다.
플라즈마 유도부(204)는 제 1 기체(72)의 플라즈마가 유입되도록 플라즈마 발생부(202)와 연통된 플라즈마 유로(255)를 포함할 수 있다. 제 2 기체(82)는 제 1 기체(72)의 플라즈마와 만나도록 플라즈마 유도부(204)의 플라즈마 유로(255) 내로 유입되고, 제 1 기체(72)의 플라즈마에 의해서 제 2 기체(82)의 플라즈마가 유도될 수 있다. 이러한 제 2 기체(82)의 플라즈마 유도에 대해서는 도 1 및 도 2의 설명을 참조할 수 있다.
예를 들어, 플라즈마 유로(255)는 별도의 전원부에 연결되지 않고 접지되거나 또는 플로팅된 구조물에 의해서 한정될 수 있다. 예컨대, 플라즈마 유도부(204)는 제 2 전극(220)과 제 3 전극(225) 사이에 한정될 수 있다. 제 3 전극(225)은 접지되거나 또는 플로팅될 수 있다. 예를 들어, 제 3 전극(225)은 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220) 하부에 이들과 이격되게 배치되고, 이에 따라 플라즈마 유로(255)는 주요하게 제 2 전극(220)의 하부에 한정될 수 있고, 그 결과 반응 공간(250)으로부터 유입되는 제 1 기체(72)의 플라즈마의 흐름 방향을 적어도 한번 변화시키는 형상을 갖게 될 수 있다.
제 2 기체(82)는 제 2 기체 유입부(216)를 통해서 플라즈마 유로(255) 내로 유입될 수 있다. 제 2 기체 유입부(216) 내로 유입된 제 2 기체(82)는 플라즈마 발생부(202)로부터 공급된 제 1 기체(72)의 플라즈마와 만나게 되고, 이러한 제 1 기체(72)의 플라즈마에 의해서 제 2 기체(82)의 플라즈마가 유도될 수 있다. 부가적으로, 제 2 기체(82)의 플라즈마를 기판(60) 상에 분사하기 위해서, 제 3 전극(225)은 플라즈마 유로(255)와 연결되고 기판(60)이 있는 하방으로 연장된 기체 분사부(260)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기체 분사부(260)는 노즐 구조를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 3 전극(225)은 제 2 전극(220)의 일부분일 수 있고, 이에 따라 플라즈마 유로(255) 및 제 2 기체 유입부(216)는 제 2 전극(220) 내에 형성된 홈, 트렌치 또는 구멍일 수 있다. 이러한 일체형 구조를 이용하면, 플라즈마 공급부가 경제적으로 제조될 수 있다. 이 경우, 반응 공간(250)은 제 1 전극(210)의 바닥면과 제 2 전극(220)의 이와 마주보는 부분 사이에도 한정될 수 있다. 다른 예로, 제 3 전극(225)은 제 2 전극(220)에 이격되게 배치된 별도의 구조체일 수도 있다. 이 경우, 제 2 전극(220)과 제 3 전극(225) 사이에 플라즈마 유로(255)가 한정될 수 있다.
이 실시예에서, 반응 기체로 이용되는 제 2 기체(82)를 간접적인 방식으로 방전시켜 기판(60) 상에 공급함으로써 기판(60)과 직접 방전이 일어나는 반응 공간(150) 사이를 멀어지게 함으로써 직접 방전에 의해서 기판(60)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 부가적으로, 이 실시예에서, 반응 공간(250)은 그 하부의 제 3 전극(225)에 의해서 가려지게 되므로, 반응 공간(250)의 플라즈마가 기판(60) 상에 영향을 미치기 더욱 어렵게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치를 보여주는 개략적인 단면도이다. 이 실시예에 따른 플라즈마 공급장치는 도 3의 플라즈마 공급장치에서 일부 구성을 부가 또는 변형한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 4를 참조하면, 제 2 전극(220) 내의 홈, 트렌치 또는 홀 내에 제 1 전극(210)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(220) 내에 트렌치가 한정되고, 이 트렌치 내에 제 1 전극(210)이 길게 제 2 전극(210)의 양측벽으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 제 1 전극(210)의 적어도 제 2 전극(210)을 대면하는 양측벽 상에는 유전체층(212)이 배치될 수 있다. 이에 따르면, 반응 공간(250)은 제 1 전극(210)의 양측벽들과 마주보는 제 2 전극(220) 사이와, 제 1 전극(210)의 바닥면과 이와 마주보는 제 3 전극(225) 사이에 한정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 3 전극(225)은 제 2 전극(220)의 일부분일 수 있다.
플라즈마 유로(255)는 제 1 전극(210)의 일측과 마주보는 제 2 전극(220)의 일 부분과 제 3 전극(225) 사이와, 제 1 전극(210)의 타측과 마주보는 제 2 전극(220)의 다른 부분과 제 3 전극(225) 사이에 한정될 수 있다. 즉, 이 실시예에 따른 플라즈마 공급장치는 도 3의 플라즈마 공급장치가 제 1 전극(210)을 중심으로 양측으로 대칭되게 배치되는 구조일 수 있다.
한편, 이 실시예의 변형된 예에서, 도 4의 구조가 반복적으로 배치될 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 발생부(202)는 제 1 기체(72)의 플라즈마가 발생되는 복수의 반응 공간들(250)을 포함하고, 플라즈마 유도부(204)는 제 1 기체(72)의 플라즈마를 인도하도록 복수의 반응 공간들(250) 아래에서 반응 공간들(250)과 연통된 복수의 플라즈마 유로들(255)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 플라즈마 발생부(202)에 있어서, 제 2 전극(220)은 복수의 홈들, 복수의 트렌치들 또는 복수의 구멍들을 포함하고, 제 1 전극들(210)은 이러한 복수의 홈들, 복수의 트렌치들 또는 복수의 구멍들 내에 제 2 전극(220)과 이격 배치될 수 있다. 제 1 전극들(210)에는 전원(218)이 공통으로 연결될 수 있다. 이 경우, 반응 공간들(250)은 제 1 전극들(210) 및 제 2 전극(220) 사이에 한정되고, 플라즈마 유로들(255)은 제 1 전극들(210) 하부의 제 2 전극(220) 내에 한정될 수 있다.
전술한 도 1 내지 도 4에 따른 플라즈마 공급장치는 플라즈마 반응기체를 이용하는 다양한 증착장치, 예컨대 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 장치 또는 원자층기상증착(atomic layer deposition, ALD) 장치 등에 이용될 수 있다. 이러한 ALD 장치는 원자층 또는 분자층 단위의 사이클 반응이 반복된다는 점에서 제 2 기체(82)의 플라즈마 방전 효율에 크게 영향을 받지 않을 수 있다.
이하에서는 전술한 플라즈마 공급장치를 이용한 ALD 증착 장치를 예시적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 공급장치 및 이를 이용한 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도 6은 도 5의 플라즈마 공급 장치를 보여주는 개략적인 저면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 처리 장치는 반응 챔버(305)와, 반응 챔버(305) 내에 기판(60)을 안착시키도록 배치된 서셉터(50)와, 서셉터(50) 상에서 반응 챔버(305)에 결합된 공정기체 공급부(300)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 기판 처리 장치는 ALD 증착 장치일 수 있다.
공정기체 공급부(300)는 복수의 전구체 공급부들(365)과 복수의 반응기체 공급부들(360)이 교번하여 배치된 구조를 가질 수 있다. 나아가, 이러한 전구체 공급부들(365)과 반응기체 공급부들(360) 사이에는 기판(60) 상에 흡착되지 않은 기체들을 제거하기 위한 퍼지부 및/또는 펌핑부들(미도시)이 더 배치될 수 있다.
이 실시예에서, 반응기체 공급부들(360)은 전술한 플라즈마 공급장치들 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 반응기체 공급부들(360)은 제 1 전극들(310)과 제 2 전극(320)을 포함하는 플라즈마 발생부들(302)과, 제 2 전극(320) 내에 한정되는 플라즈마 유도부들(304)을 포함할 수 있다. 제 1 기체 유입부들(336)은 플라즈마 발생부들(302) 내로 제 1 기체를 공급하고, 제 2 기체 유입부들(316)은 플라즈마 유도부들(304) 내로 제 2 기체를 공급할 수 있다. 공통 전원 피딩부(317)는 제 1 전극들(310)에 공통으로 전원을 공급하도록 제 1 전극들(310)에 공통으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 공통 전원 피딩부(317)는 제 1 전극들(310) 상에 제 1 전극들(310)을 가로질러 배치될 수 있다.
이 실시예에서, 이러한 플라즈마 발생부들(302)과 플라즈마 유도부들(304)의 구조는 개략적으로 도시되었고, 그 상세한 구조는 도 1 내지 도 4의 플라즈마 발생부들(102, 202)과, 플라즈마 유도부들(104, 204)의 구조를 각각 참조할 수 있다. 예컨대, 제 1 전극들(310)은 도 1 내지 도 4의 제 1 전극들(110, 210)을 참조할 수 있고, 제 2 전극들(320)은 도 1 내지 도 4의 제 2 전극들(120, 220)을 참조할 수 있다.
이 실시에에 따른 기판 처리 장치는 공간 분할 방식의 ALD 방식으로 기판(60) 상에 물질층을 증착할 수 있다. 예를 들어, 서셉터(50)가 공정기체 공급부(300) 아래에서 화살표 방향으로 이동되거나 또는 왕복 운동함으로써 기판(60) 상에 물질층이 원자층 또는 분자층 단위로 반복하여 적층되어 형성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
50: 서셉터 60: 기판
72: 제 1 기체 82: 제 2 기체
102, 202, 302: 플라즈마 발생부 104, 204, 304: 플라즈마 유도부
110, 210, 310: 제 1 전극 120, 220, 320: 제 2 전극
125, 225: 제 3 전극 118, 218: 전원
150, 250: 반응 공간 155, 255: 플라즈마 유로
300: 공정기체 공급부 305: 반응 챔버
317: 공통 전원 피딩부 360: 반응기체 공급부
365: 전구체 공급부
72: 제 1 기체 82: 제 2 기체
102, 202, 302: 플라즈마 발생부 104, 204, 304: 플라즈마 유도부
110, 210, 310: 제 1 전극 120, 220, 320: 제 2 전극
125, 225: 제 3 전극 118, 218: 전원
150, 250: 반응 공간 155, 255: 플라즈마 유로
300: 공정기체 공급부 305: 반응 챔버
317: 공통 전원 피딩부 360: 반응기체 공급부
365: 전구체 공급부
Claims (15)
- 제 1 기체가 내부로 유입되고, 전원이 인가되어 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부; 및
상기 플라즈마 발생부와 연통되어 상기 제 1 기체의 플라즈마가 유입되고, 제 2 기체가 상기 제 1 기체의 플라즈마와 만나도록 내부로 유입되어 상기 제 1 기체의 플라즈마에 의해서 상기 제 2 기체의 플라즈마가 유도되는 플라즈마 유도부;를 포함하는, 플라즈마 공급장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 반응 공간을 포함하고,
상기 플라즈마 유도부는 상기 제 1 기체의 플라즈마를 인도하도록 상기 반응 공간 아래에서 상기 반응 공간과 연통된 플라즈마 유로를 포함하는, 플라즈마 공급장치. - 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,
상기 전원이 인가되는 제 1 전극;
상기 제 1 전극에 대향되게 배치되는 제 2 전극; 및
상기 제 1 기체가 유입되는 제 1 기체 유입부를 포함하고,
상기 반응 공간은 적어도 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 한정되는, 플라즈마 공급장치. - 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 적어도 상기 플라즈마 발생부의 내부를 바라보는 일 면 상의 유전체층을 포함하는, 플라즈마 공급장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 유도부는 상기 플라즈마 유로 내로 상기 제 2 기체를 공급하기 위한 제 2 기체 유입부를 포함하는, 플라즈마 공급장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 유로는 접지되거나 또는 플로팅된 구조물에 의해서 한정되는, 플라즈마 공급장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 유로는 상기 반응 공간으로부터 유입되는 상기 제 1 기체의 플라즈마의 흐름 방향을 적어도 한번 변화시키는 형상을 갖는, 플라즈마 공급장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 전극은 접지되고,
상기 플라즈마 유로는 상기 제 1 전극 하부의 상기 제 2 전극 내에 상기 반응 공간과 연통되도록 형성된, 플라즈마 공급장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극 내에 형성된 홈 내에 상기 제 2 전극의 표면으로부터 이격 배치되고,
상기 제 2 전극의 표면은 양극산화 처리된, 플라즈마 공급장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제 1 기체의 플라즈마가 발생되는 복수의 반응 공간들을 포함하고,
상기 플라즈마 유도부는 상기 제 1 기체의 플라즈마를 인도하도록 상기 복수의 반응 공간들 아래에서 상기 반응 공간들과 연통된 복수의 플라즈마 유로들을 포함하는, 플라즈마 공급장치. - 제 10 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는,
복수의 홈 들을 포함하고 접지된 제 2 전극; 및
상기 복수의 홈 들 내에 상기 제 2 전극과 이격 배치되고, 상기 전원이 인가되는 복수의 제 1 전극들을 포함하고,
상기 복수의 반응 공간들은 상기 복수의 제 1 전극들 및 상기 제 2 전극 사이에 한정되고,
상기 복수의 플라즈마 유로들은 상기 복수의 제 1 전극들 하부의 상기 제 2 전극 내에 한정된, 플라즈마 공급장치. - 제 11 항에 있어서, 상기 복수의 반응 공간들 내로 상기 제 1 기체를 공급하기 위한 복수의 제 1 기체 유입부들; 및
상기 복수의 플라즈마 유로들 내로 상기 제 2 기체를 공급하기 위한 복수의 제 2 기체 유입부들을 포함하는, 플라즈마 공급장치. - 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 기체는 불활성 기체이고, 상기 제 2 기체는 반응 기체인, 플라즈마 공급장치.
- 반응 챔버;
상기 반응 챔버 내에 기판을 안착시키도록 배치된 서셉터; 및
상기 서셉터 상에서 상기 반응 챔버에 결합된 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 플라즈마 공급장치를 포함하는 공정기체 공급부;
를 포함하는, 기판 처리 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 플라즈마 공급장치는 복수의 플라즈마 공급장치들을 포함하고,
상기 공정기체 공급부는 상기 복수의 플라즈마 공급장치들 사이에 복수의 전구체 공급장치들을 포함하는, 기판 처리 장치.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112738968A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 等离子体生成装置和半导体工艺设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000109979A (ja) * | 1998-10-05 | 2000-04-18 | Tokujiro Okui | 直流アーク放電プラズマによる表面処理方法 |
| JP2003049272A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Konica Corp | 大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法及び大気圧プラズマ処理装置用の電極システム |
| KR20090014151A (ko) * | 2006-05-30 | 2009-02-06 | 파나소닉 주식회사 | 상압 플라즈마 생성방법, 플라즈마 처리방법과 이를 이용한부품 실장방법, 및 이들 방법을 이용한 장치 |
-
2013
- 2013-01-04 KR KR1020130000899A patent/KR101963401B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112738968A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 等离子体生成装置和半导体工艺设备 |
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