KR20140093528A

KR20140093528A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Info

Publication number: KR20140093528A
Application number: KR1020130006060A
Authority: KR
Inventors: 곽재찬; 이상돈; 조병하
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-28
Also published as: KR101690971B1

Abstract

기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 증착 효율을 향상시킬 수 있도록 한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 반응 공간에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되도록 상기 챔버 리드에 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하며, 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 기판과의 간격보다 상대적으로 좁은 간격을 가지도록 서로 대향되는 접지 전극과 플라즈마 전극 간에 플라즈마를 형성하고, 상기 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본 발명은 기판 상에 박막을 증착하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.

이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.

플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 및 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각 장치 등이 있다.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치는 챔버(10), 플라즈마 전극(20), 서셉터(30), 및 가스 분사 수단(40)을 구비한다.

챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.

플라즈마 전극(20)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(10)의 상부에 설치된다.

플라즈마 전극(20)의 일측은 전원 케이블을 통해 RF(Radio Frequency) 전원(22)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(22)은 RF 전력을 생성하여 플라즈마 전극(20)에 공급한다.

또한, 플라즈마 전극(20)의 중앙 부분은 기판 처리 공정을 위한 공정 가스를 공급하는 가스 공급관(24)에 연통된다.

서셉터(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(W)을 지지한다. 이러한 서셉터(30)는 플라즈마 전극(20)에 대향되는 대향 전극으로써, 서셉터(30)를 지지하는 지지축(32)을 통해 전기적으로 접지된다. 이때, 지지축(32)은 지지축(32)과 챔버(10)의 하면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 의해 감싸여진다.

가스 분사 수단(40)은 서셉터(30)에 대향되도록 플라즈마 전극(20)의 하부에 설치된다. 상기 가스 분사 수단(40)과 플라즈마 전극(20) 사이에는 플라즈마 전극(20)을 관통하는 가스 공급관(24)으로부터 공급되는 공정 가스가 공급되는 가스 버퍼 공간(42)이 형성된다. 이때, 공정 가스는 각 기판(W) 상에 소정의 박막을 형성하기 위한 공정 가스와 반응 가스가 혼합된 형태로 이루어져 상기 가스 버퍼 공간(42)에 공급된다. 이러한, 가스 분사 수단(40)은 가스 버퍼 공간(42)에 연통된 복수의 가스 분사 홀(44)을 통해 공정 가스를 반응 공간에 분사한다.

이와 같은, 일반적인 기판 처리 장치는 복수의 기판(W)을 서셉터(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 공정 가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(20)에 RF 전력을 공급해 서셉터(30)와 가스 분사 수단(40) 사이의 반응 공간에 플라즈마를 형성함으로써 플라즈마를 이용해 공정 가스의 소스 물질을 기판(W) 상에 증착하게 된다.

그러나, 일반적인 기판 처리 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 서셉터의 상부 전영역에 형성되는 플라즈마 밀도의 불균일로 인하여 기판(W)에 증착되는 박막 물질의 균일도가 불균일하고, 박막 물질의 막질 제어에 어려움이 있다.

둘째, 플라즈마에 의해 이온화된 공정 가스가 가스 분사 홀(44)의 주변 및 챔버(10)의 내벽에 증착되어 파우더 성분의 이상 박막이 형성되고, 상기 이상 박막이 기판에 떨어지는 파티클을 유발시키므로 증착 효율이 낮다는 문제점이 있다.

셋째, 서셉터(30)와 가스 분사 수단(40) 사이에 형성되는 플라즈마에 의해서 기판(W)과 기판(W)에 형성되는 박막이 손상될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 증착 효율을 향상시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 플라즈마에 의한 기판과 박막의 손상을 방지하고 이상 박막의 형성을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 반응 공간에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되도록 상기 챔버 리드에 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하며, 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 기판과의 간격보다 상대적으로 좁은 간격을 가지도록 서로 대향되는 접지 전극과 플라즈마 전극 간에 플라즈마를 형성하고, 상기 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 챔버 리드에 전기적으로 접지되고, 가스 분사 공간을 마련하는 상기 접지 전극을 포함하는 접지 하우징; 및 상기 접지 하우징과 전기적으로 절연되고, 상기 접지 전극과 나란하도록 상기 가스 분사 공간에 설치되어 상기 플라즈마 전원이 공급되는 상기 플라즈마 전극을 포함하고, 상기 가스 분사 부재는 상기 접지 전극 내부에 형성되어 상기 접지 전극과 상기 플라즈마 전극 간에 형성되는 플라즈마 형성 영역에 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 분사 부재는 상기 접지 전극의 내부에 형성되어 외부로부터 상기 소스 가스가 공급되는 가스 분배부; 및 상기 가스 분배부에 연통되도록 상기 접지 전극에 형성되어 상기 가스 분배부로부터 공급되는 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 복수의 가스 분사 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 가스 분사 홀 각각은 상기 접지 전극의 하면 또는 상기 플라즈마 전극의 측면에 나란한 상기 접지 전극의 내측면에 경사지게 형성되어 상기 가스 분배부에 연통된 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 가스 분사 홀 각각으로부터 분사되는 상기 소스 가스는 상기 기판의 상면에 수직한 방향으로부터 상기 플라즈마 전극 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 분사되는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며, 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극과 나머지 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 서로 다른 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며, 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며, 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극은 상기 소스 가스를 경사지게 분사하며, 상기 나머지 접지 전극 중 인접한 접지 전극들을 통해 경사지게 분사되는 소스 가스는 서로 다른 것을 특징으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버의 내부에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판과의 간격보다 상대적으로 좁은 간격을 가지도록 서로 대향되는 접지 전극과 플라즈마 전극 간에 플라즈마를 형성하는 단계(B); 및 상기 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 소스 가스를 경사지게 분사하는 단계(C)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 소스 가스는 상기 기판의 상면에 수직한 방향으로부터 상기 플라즈마 전극 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 분사되는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치된다. 일 실시 예에 따른 상기 단계(C)는 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극과 나머지 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 서로 다른 소스 가스를 경사지게 분사한다. 다른 실시 예에 따른 상기 단계(C)는 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 상기 소스 가스를 경사지게 분사한다. 또 다른 실시 예에 따른 상기 단계(C)는 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 상기 소스 가스를 경사지게 분사하며, 상기 나머지 접지 전극 중 인접한 접지 전극들을 통해 경사지게 분사되는 소스 가스는 서로 다를 수 있다.

본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 기판의 상면과 중첩되지 않도록 서로 대향되는 접지 전극과 플라즈마 전극 간에 플라즈마를 형성하고, 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 플라즈마 형성 영역에 소스 가스를 경사지게 분사함으로써 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 플라즈마가 기판의 상면까지 전달되지 않아 플라즈마로 인한 기판의 손상과 박막의 막질 저하를 방지할 수 있다.

둘째, 기판의 상면에 도달하는 소스 가스들의 거리를 상이하게 하여 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 소스 가스의 효율을 증가시킬 수 있다.

셋째, 공정 챔버의 내벽 또는 플라즈마 전극 주변에 증착되는 파우더 성분의 이상 박막에 의한 파티클로 인한 공정 불량을 최소화할 수 있다.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 배면 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 3 및 도 4에 도시된 플라즈마 전극의 변형 예들을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 I-I'선의 단면도로써, 가스 분사 모듈의 제 1 변형 실시 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 I-I'선의 단면도로써, 가스 분사 모듈의 제 2 변형 실시 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12 각각은 제 3 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈에 있어서, 접지 전극과 플라즈마 전극의 다양한 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

그리고, "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 배면 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(110), 공정 챔버(110)의 바닥면에 설치되어 적어도 하나의 기판(W)을 지지하는 기판 지지부(120), 공정 챔버(110)의 상부를 덮는 챔버 리드(Chamber Lid; 130), 기판 지지부(120)에 국부적으로 대향되도록 챔버 리드(130)에 설치되어 기판(W) 상에 활성화된 공정 가스를 분사하는 가스 분사부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 공정 챔버(110)는 기판 처리 공정, 예를 들어 박막 증착 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 상기 공정 챔버(110)의 바닥면 및/또는 측면은 반응 공간의 가스 등을 배기시키기 위한 배기구(미도시)에 연통될 수 있다.

상기 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 내부 바닥면에 회전 가능하게 설치된다. 이러한, 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 중앙 바닥면을 관통하는 회전축(미도시)에 의해 지지되며, 전기적으로 플로팅(Floating) 또는 접지된다. 이때, 공정 챔버(110)의 하면 외부로 노출되는 회전축은 공정 챔버(110)의 하면에 설치되는 벨로우즈(미도시)에 의해 밀폐된다.

상기 기판 지지부(120)는 외부의 기판 로딩 장치(미도시)로부터 로딩되는 적어도 하나의 기판(W)을 지지한다. 이때, 기판 지지부(120)는 원판 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 기판(W)은 반도체 기판 또는 웨이퍼가 될 수 있다. 이 경우, 기판 처리 공정의 생산성 향상을 위해 기판 지지부(120)에는 복수의 기판(W)이 원 형태를 가지도록 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 기판 지지부(120)는 회전축의 회전에 따라 소정 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전됨으로써 정해진 순서에 따라 기판(W)이 이동되어 가스 분사부(140)로부터 국부적으로 분사되는 활성화된 제 2 가스(G2)와 제 1 가스(G1)로 이루어진 공정 가스에 순차적으로 노출되도록 한다. 이에 따라, 기판(W)은 기판 지지부(120)의 회전 및 회전 속도에 따라 활성화된 공정 가스에 순차적으로 노출되고, 이로 인해 기판(W)의 상면에는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정에 의한 단층 또는 복층의 박막이 증착된다.

챔버 리드(130)는 공정 챔버(110)의 상부를 덮도록 공정 챔버(110)의 상부에 설치된다. 이러한 챔버 리드(130)는 가스 분사부(140)를 지지하는 것으로, 가스 분사부(140)가 일정한 간격, 예를 들어 방사 형태를 가지도록 삽입 설치되는 복수의 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d)를 포함하여 이루어진다. 이때, 복수의 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d)는 챔버 리드(115)의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 대칭되도록 90도 단위로 이격될 수 있다.

공정 챔버(110) 및 챔버 리드(130)는 도시된 것처럼 원형 구조로 형성될 수도 있지만, 6각형과 같은 다각형 구조 또는 타원형 구조로 형성될 수도 있다. 이때, 6각형과 같은 다각형 구조일 경우 공정 챔버(110)는 복수로 분할 결합되는 구조를 가질 수 있다.

도 2에서는, 챔버 리드(130)에 4개의 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d)가 형성되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 챔버 리드(130)는 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 2N(단, N은 자연수)개의 모듈 설치부를 구비할 수 있다. 이때, 복수의 모듈 설치부 각각은 챔버 리드(130)의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 상호 대칭되도록 구비된다. 이하, 챔버 리드(130)는 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d)를 구비하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

상기 가스 분사부(140)는 상기 기판 지지부(120)에 국부적으로 대향되도록 챔버 리드(130)에 삽입 설치되어 제 1 가스(G1)에 의해 플라즈마(P)를 형성하고, 상기 플라즈마(P)가 형성되는 플라즈마 형성 영역에 제 2 가스(G2)를 분사한다. 이에 따라, 가스 분사부(140)로부터 분사되는 제 2 가스(G2)는 플라즈마 형성 영역에 형성되는 플라즈마(P)에 의해 활성화되어 기판(W) 상에 분사됨으로써 기판(W)의 상면에 소정의 박막을 형성하거나, 활성화된 제 1 가스(G1)와 반응하여 기판(W)의 상면에 소정의 박막을 형성한다. 이를 위해, 상기 가스 분사부(140)는 상기 기판 지지부(120)의 각기 다른 영역에 국부적으로 대향되도록 챔버 리드(130)의 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d) 각각에 삽입 설치된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d)을 포함하여 구성된다.

상기 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각은 접지 하우징(141), 플라즈마 전극(143), 절연 부재(145), 및 가스 분사 부재(147)를 포함한다.

상기 접지 하우징(141)은 하면에 개구된 상자 형태로 형성되어 챔버 리드(130)에 형성된 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d)에 삽입 설치된다. 이러한, 상기 접지 하우징(141)은 챔버 리드(130)의 상면에 안착되는 접지 플레이트(141a), 및 접지 플레이트(141a)의 하면 가장자리로부터 소정 높이를 가지도록 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출되어 가스 분사 공간(GSS)을 형성하는 복수의 접지 전극(141b)을 포함하도록 형성된다.

상기 접지 플레이트(141a)는 챔버 리드(130)의 상면에 안착되어 볼트 또는 스크류와 같은 복수의 체결 부재(미도시)에 의해 챔버 리드(130)의 상면에 결합됨으로써 챔버 리드(130)를 통해 전기적으로 접지된다.

상기 복수의 접지 전극(141b)은 접지 플레이트(141a)의 하면 가장자리 부분으로부터 돌출되는 한 쌍의 장변 접지 전극과 한 쌍의 단변 접지 전극으로 이루어질 수 있다. 이러한 복수의 접지 전극(141b)에 의해 둘러싸이는 내부 공간에는 제 1 가스(G1)가 공급되는 가스 분사 공간(GSS)이 형성된다.

상기 가스 분사 공간(GSS)은 복수의 접지 전극(141b)에 의해 기판(W)의 면적보다 넓은 면적을 가지도록 직사각 형태로 형성된다. 이러한 상기 가스 분사 공간(GSS)은 접지 하우징(141)의 상면, 즉 접지 플레이트(141a)에 형성된 복수의 제 1 가스 공급 홀(142)에 연통되고, 상기 복수의 제 1 가스 공급 홀(142)에 연결된 제 1 가스 공급 관(미도시)을 통해 제 1 가스 공급부(미도시)로부터 제 1 가스(G1)가 공급된다. 상기 제 1 가스(G1)는 기판(W) 상에 형성될 박막 물질의 일부를 포함하는 반응 가스로 이루어지는 것으로, 박막 물질에 따라 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 암모니아(NH3), 또는 오존(O3) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한, 상기 제 1 가스(G1)에는 아르곤(Ar), 제논(Ze), 또는 헬륨(He) 등의 불활성 가스가 혼합될 수 있다.

상기 플라즈마 전극(143)은 상기 접지 하우징(141)과 전기적으로 절연되도록 상기 가스 분사 공간(GSS)에 삽입되어 장변 접지 전극(141b)과 나란하도록 상기 가스 분사 공간(GSS)에 배치된다. 이때, 상기 플라즈마 전극(143)의 하면은 상기 접지 전극(141b)의 하면과 동일한 수평 선상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 전극(143)의 하면과 기판(W) 간의 간격은 상기 접지 전극(141a)의 하면과 기판(W) 간의 간격과 동일할 수 있다.

상기 플라즈마 전극(143)과 상기 장변 접지 전극(141b)의 간격은 상기 플라즈마 전극(143)과 기판(W) 간의 간격보다 상대적으로 좁도록 설정된다. 이 경우, 기판(W)과 플라즈마 전극(143) 사이에 전기장이 형성되지 않기 때문에 상기 전기장에 의해 형성되는 플라즈마(P)에 의한 기판(W)과 기판(W)에 형성되는 박막의 손상을 방지할 수 있다.

상기 플라즈마 전극(143)은 플라즈마 전원 공급부(149)에 전기적으로 연결되어 플라즈마 전원 공급부(149)로부터 플라즈마 전원이 공급된다. 이때, 상기 플라즈마 전극(143)과 상기 플라즈마 전원 공급부(149)를 전기적으로 연결하는 급전 부재(미도시)에는 임피던스 매칭 회로(미도시)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 전원 공급부(149)로부터 플라즈마 전극(143)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다. 이러한 임피던스 매칭 회로는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)로 이루어질 수 있다.

상기 플라즈마 전원은 고주파 전력 또는 RF(Radio Frequency) 전력, 예를 들어, LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), HF(High Frequency) 전력, 또는 VHF(Very High Frequency) 전력이 될 수 있다. 이때, LF 전력은 3㎑ ~ 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ ~ 3㎒ 범위의 주파수를 가지고, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가지며, VHF 전력은 30㎒ ~ 300㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.

상기 플라즈마 전극(143)은 플라즈마 전원에 따라 가스 분사 공간(GSS)에 공급되는 제 1 가스(G1)로부터 플라즈마(P)를 형성한다. 이때, 상기 플라즈마(P)는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b) 간에 걸리는 전기장에 의해 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b) 각각의 하면 사이의 영역에 형성될 수 있다. 즉, 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b) 사이의 간격이 일정 거리 이하일 경우 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b) 사이의 공간에서는 플라즈마가 형성되지 않게 된다. 이렇게, 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b)의 간격을 좁게 형성하고, 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b) 사이에 제 1 가스(G1)를 분사하면, 플라즈마 전극(143)과 장변 접지 전극(141b) 각각의 하면 사이에 플라즈마(P)가 형성되게 된다.

상기 절연 부재(145)는 상기 접지 하우징(141)에 형성되어 있는 절연 부재 삽입 홀에 삽입되어 상기 접지 하우징(141)과 상기 플라즈마 전극(143)을 전기적으로 절연시킨다. 이러한 상기 절연 부재(145)에는 상기 플라즈마 전극(143)이 삽입되는 전극 삽입 홀이 형성되어 있다.

상기 가스 분사 부재(147)는 상기 플라즈마 전극(143)의 양 측면에 나란한 접지 전극(141b)의 내부에 형성되어 외부의 제 2 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 제 2 가스(G2)를 플라즈마 형성 영역 쪽으로 분사한다. 즉, 상기 가스 분사 부재(147)는 제 2 가스(G2)를 기판(W) 상에 수직하게 분사하지 않고 소정 각도로 경사지게 분사한다. 이를 위해, 상기 가스 분사 부재(147)는 가스 분배부(147a), 복수의 가스 전달 홀(147c) 및 복수의 가스 분사 홀(147c)을 포함한다.

상기 가스 분배부(147a)는 상기 플라즈마 전극(143)의 양 측면에 나란한 장변 접지 전극(141b)의 길이 방향을 따라 장변 접지 전극(141b)의 하면과 나란하도록 장변 접지 전극(141b)의 내부에 형성된다. 이러한, 상기 가스 분배부(147a)은 장변 접지 전극(141b)의 길이 방향으로 관통하도록 형성되고, 상기 가스 분배부(147a)의 양 끝단은 밀봉 캡 또는 용접에 의해 밀봉된다.

상기 복수의 가스 전달 홀(147c) 각각은 상기 가스 분배부(147a)에 연통되도록 장변 접지 전극(141b)과 접지 플레이트(141a)를 수직하게 관통하도록 형성된다. 이러한 상기 복수의 가스 전달 홀(147c) 각각에는 제 2 가스 공급 관(미도시)을 통해 제 2 가스 공급부(미도시)로부터 제 2 가스(G2)가 공급된다.

상기 제 2 가스(G2)는 기판(W) 상에 형성될 박막 물질을 포함하는 소스 가스로 이루어지며, 박막 물질에 따라 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 알루미늄(Al) 등을 함유하여 이루어질 수 있다.

일 예로서, 실리콘(Si)을 함유하여 이루어진 제 2 가스(G2)는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다.

다른 예로서, 티타늄(Ti)을 함유하여 이루어진 제 2 가스(G2)는 TiCl4, TiCl3, TiI4, TiBr2, TiF4, (C5H5)2TiCl2, ((CH3)5C5)2TiCl2, C5H5TiCl3, C9H10BCl3N6Ti, C9H7TiCl3, (C5(CH3)5)TiCl3, TiCl4(NH3)2, (CH3)5C5Ti(CH3)3, TDMAT(tetrakis-dimethyl-a mino-titanium) 및 TDEAT(tetrakis diethylamino titanium) 등이 될 수 있다.

상기 제 2 가스(G2)에는 상기 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 및 오존(O3) 등의 제 1 가스(G1)가 혼합될 수 있다.

상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각은 상기 장변 접지 전극(141b)의 하면에 일정한 간격을 가지도록 형성되어 상기 가스 분배부(147a)에 연통된다. 이때, 상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각은 접지 전극(141b)의 하면에 수직한 방향(Y)으로부터 플라즈마 전극(143) 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 형성될 수 있다.

상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각은 상기 가스 분배부(147a)에 공급되는 제 2 가스(G2)를 기판(W)에 수직한 방향 및 플라즈마 전극(143)에 수평한 방향으로 분사하지 않고 소정 각도로 경사지게 분사하게 된다. 이에 따라, 상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각으로부터 분사되는 상기 제 2 가스(G2)는 기판(W)의 상면에 수직한 방향으로부터 플라즈마 전극(143) 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 분사되어 플라즈마 형성 영역을 통과하면서 플라즈마에 의해 활성화되게 된다. 이와 같이, 상기 제 2 가스(G2)가 소정 각도로 경사지게 분사되게 되면, 플라즈마 형성 영역에 의해 활성화되어 기판(W)의 상면에 도달하는 소스 가스들의 분사 거리가 상이하게 되고, 이로 인해 소스 가스에 의해 기판(W)에 형성되는 박막에 상기 가스 분사 홀(147c)에 대응되는 홀 패턴이 전사되지 않게 된다.

상기 제 2 가스(G2)가 소정 각도로 경사지게 분사되지 않고, 접지 전극(141b)의 하면에 수직한 방향(Y)으로 분사될 경우에는, 기판(W)의 상면에 도달하는 소스 가스의 분사 거리가 동일하게 되어 기판(W)에 형성되는 박막에 상기 가스 분사 홀(147c)에 대응되는 홀 패턴이 전사될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 가스(G2)가 접지 전극(141b)의 하면에 수직한 방향(Y)으로부터 90도 방향으로 분사될 경우에는, 제 2 가스(G2)가 플라즈마 전극(143)의 하면 주변에 파우더 성분의 이상 박막이 증착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각은 제 2 가스(G2)를 소정 각도로 경사지게 분사함으로써 박막에 상기 가스 분사 홀(147c)에 대응되는 홀 패턴이 전사되지 않도록 한다.

한편, 도 3 및 도 4에서는, 상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각이 접지 전극(141b)의 하면에 형성되는 것으로 도시하고, 이를 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 복수의 가스 분사 홀(147c) 각각은 플라즈마 전극(143)에 대향되는 접지 전극(141b)의 내측면 하부에 소정 각도로 경사지도록 형성되어 상기 가스 분배부(147a)에 연통될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(120)에 일정한 간격으로 로딩시켜 안착시킨다.

그런 다음, 복수의 기판(W)이 로딩되어 안착된 기판 지지부(120)를 소정 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전시킨다.

이어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각에 플라즈마 전원과 제 1 가스(G1)를 공급하여 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각의 접지 전극(141b)과 플라즈마 전극(143) 간에 플라즈마(P)를 형성하고, 상기 접지 전극(141b)에 형성된 상기 가스 분사 부재(147)를 통해 제 2 가스(G2)를 소정 각도로 경사지게 분사함으로써 플라즈마(P)를 통해 상기 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 활성화된 제 2 가스(G2)를 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 분사한다.

구체적으로, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각의 가스 분사 공간(GSS) 각각에 제 1 가스(G1)를 공급하고, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각의 플라즈마 전극(143)에 플라즈마 전원을 공급하여 각 가스 분사 공간(GSS)의 하부 영역을 포함하는 영역에 플라즈마(P)를 형성한다. 이와 동시에, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각의 상기 접지 전극(141b)에 형성된 상기 가스 분사 부재(147)를 통해 제 2 가스(G2)를 소정 각도로 경사지게 분사한다. 이에 따라, 상기 제 2 가스(G2)는 가스 분사 공간(GSS)의 하부 영역에 형성되는 플라즈마 형성 영역을 통과하면서 플라즈마(P)에 의해 활성화되고, 활성화된 제 2 가스(G2)와 제 1 가스(G1)는 기판(W) 상에 분사된다.

따라서, 기판 지지부(120) 상에 안착된 복수의 기판(W) 각각은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각의 하부를 순차적으로 통과하여 활성화된 제 2 가스(G2)와 제 1 가스(G1)에 노출되고, 이로 인해 복수의 기판(W) 각각 상에는 활성화된 제 2 가스(G2)에 의해 소정의 박막이 형성되거나 활성화된 제 2 가스(G2)와 제 1 가스(G1)의 상호 반응에 의해 소정의 박막이 형성되게 된다.

한편, 전술한 설명에 있어서, 상기 플라즈마 전극(143)의 하면은 상기 접지 전극(141b)의 하면과 동일한 수평 선상에 위치하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이, 접지 하우징(141)의 하부로 돌출되지 않도록 위치하거나, 도 7에 도시된 바와 같이, 접지 하우징(141)의 하부로 돌출되도록 위치할 수도 있다. 즉, 상기 플라즈마 전극(143)의 하면과 기판(W) 간의 간격은 상기 접지 전극(141a)의 하면과 기판(W) 간의 간격과 다를 수 있다.

상기 플라즈마 전극(143)이 접지 하우징(141)의 하부로 돌출되어 상기 접지 전극(141a)보다 상대적으로 기판(W)과 가까운 경우, 상기 플라즈마 전극(143)과 접지 전극(141b) 간에 안정적인 플라즈마를 형성할 수 있으며, 플라즈마에 의한 기판(W) 및 박막의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 플라즈마 전극(143)이 접지 하우징(141)의 하부로 돌출되지 않아 상기 접지 전극(141a)보다 상대적으로 기판(W)과 먼 경우, 상기 플라즈마 전극(143)과 접지 전극(141b) 간에 형성되는 플라즈마 효율이 높으며, 플라즈마 전극(143)의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 상기 플라즈마 전극(143)의 하면과 기판(W) 간의 간격과 상기 접지 전극(141a)의 하면과 기판(W) 간의 간격은 기판(W) 상에 형성되는 박막의 증착 특성, 공정 조건, 파우더 등에 의해 설정될 수 있다.

이상과 같은, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 접지 하우징(141)의 접지 전극(141b)과 플라즈마 전극(143) 사이에 플라즈마를 형성하고, 접지 전극(141b)을 통해 제 2 가스(G2)인 소스 가스를 소정 각도로 경사지도록 플라즈마 형성 영역에 분사함으로써 기판(W)에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 박막의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 플라즈마가 기판(W)의 상면까지 전달되지 않아 플라즈마로 인한 기판의 손상과 박막의 막질 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 플라즈마 형성시 플라즈마 전극(143) 대비 시스 전압(sheath voltage)이 약한 접지 전극(141b)을 통해 소스 가스(G2)를 분사하므로 활성화된 소스 가스(G2)의 이온이 플라즈마 전극에 증착되지 않고 기판(W)에 증착됨으로써 기판(W)에 증착되는 소스 가스(G2)의 효율을 증가시킬 수 있고, 공정 챔버(110)의 내벽 또는 플라즈마 전극 주변에 증착되는 파우더 성분의 이상 박막에 의한 파티클로 인한 공정 불량을 최소화할 수 있으며, 세정 주기를 연장시킬 수 있다.

전술한 설명에서는, 상기 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d)의 접지 하우징(141)에 하나의 플라즈마 전극(143)이 배치되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 접지 하우징(141)에는 복수의 접지 전극 및 복수의 플라즈마 전극을 포함하도록 구성될 수 있다. 이하의 도 8 내지 도 12를 참조하여 이를 설명하면 다음과 같다.

도 8은 도 2에 도시된 I-I'선의 단면도로써, 가스 분사 모듈의 제 1 변형 실시 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 이는 전술한 접지 하우징(141)에 2개 이상의 가스 분사 공간(GSS)을 형성하고, 각 가스 분사 공간(GSS)에 플라즈마 전극(143, 143')을 구성한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

제 1 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각은 접지 하우징(141), 복수의 플라즈마 전극(143), 복수의 절연 부재(145), 및 가스 분사 부재(147)를 포함한다.

상기 접지 하우징(141)은 하면에 개구된 상자 형태로 형성되어 챔버 리드(130)에 형성된 모듈 설치부(130a, 130b, 130c, 130d)에 삽입 설치된다. 이러한, 상기 접지 하우징(141)은 챔버 리드(130)의 상면에 안착되는 접지 플레이트(141a), 접지 플레이트(141a)의 하면 가장자리로부터 소정 높이를 가지도록 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출된 복수의 외부 접지 전극(141b), 접지 플레이트(141a)의 하면 중심부로부터 소정 높이를 가지도록 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출된 내부 접지 전극(141c)을 포함하도록 형성된다.

상기 복수의 외부 접지 전극(141b)은 접지 플레이트(141a)의 하면 가장자리 부분으로부터 돌출되는 한 쌍의 장변 접지 전극과 한 쌍의 단변 접지 전극으로 이루어질 수 있다.

상기 내부 접지 전극(141c)은 장변 접지 전극에 나란하도록 접지 플레이트(141a)의 중심 가장자리 부분으로부터 돌출되어 공간적으로 분리되는 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2)을 형성한다.

상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각은 복수의 외부 접지 전극(141b)과 내부 접지 전극(141c) 사이사이에 직사각 형태로 형성된다. 이러한 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각은 접지 하우징(141)의 상면, 즉 접지 플레이트(141a)에 형성된 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀 각각에 연통되고, 상기 복수의 제 1 및 제 2 가스 공급 홀 각각에 연결된 제 1 가스 공급 관(미도시)을 통해 제 1 가스 공급부(미도시)로부터 전술한 제 1 가스(G1)가 공급된다.

상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각은 상기 접지 하우징(141)과 전기적으로 절연되도록 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각에 삽입되어 외부 접지 전극(141b)과 내부 접지 전극(141c) 사이의 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각에 배치된다.

상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각의 하면은 상기 접지 전극(141b, 141c)의 하면과 동일한 수평 선상에 위치하거나, 단차지도록 접지 하우징(141)의 하면으로 돌출되거나 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 내부에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각과 상기 접지 전극(141b, 141c) 간의 간격은 상기 플라즈마 전극(143)과 기판(W) 간의 간격보다 좁게 형성된다. 이 경우, 기판(W)과 플라즈마 전극(143) 사이에 전기장이 형성되지 않기 때문에 상기 전기장에 의해 형성되는 플라즈마(P)에 의한 기판(W)과 기판(W)에 형성되는 박막의 손상을 방지할 수 있다.

상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각은 플라즈마 전원 공급부(149)에 전기적으로 연결되어 전술한 플라즈마 전원 공급부(149)로부터 플라즈마 전원이 공통적으로 공급되거나 개별적으로 공급될 수 있다.

상기 복수의 절연 부재(145) 각각은 상기 접지 하우징(141)에 형성되어 있는 절연 부재 삽입 홀 각각에 삽입되어 상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각과 상기 접지 하우징(141)을 전기적으로 절연시킨다. 이러한 상기 복수의 절연 부재(145) 각각에는 상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각이 삽입되는 전극 삽입 홀이 형성되어 있다.

상기 가스 분사 부재(147)는 상기 복수의 플라즈마 전극(143) 각각의 양 측면에 나란한 외부 접지 전극(141b) 및 내부 접지 전극(141c) 각각의 내부에 형성된다. 이러하나 상기 가스 분사 부재(147)는, 전술한 바와 같이, 외부의 제 2 가스 공급부(미도시)로부터 공급되는 제 2 가스(G2)를 플라즈마 형성 영역, 즉 기판(W) 상에 수직하게 분사하지 않고 소정 각도로 경사지게 분사한다.

상기 가스 분사 부재(147)는, 전술한 바와 같이, 가스 분배부(147a), 복수의 가스 전달 홀(147c) 및 복수의 가스 분사 홀(147c)을 포함하여 구성된다.

상기 외부 접지 전극(141b)에 형성되는 상기 가스 분사 부재(147)는, 전술한 도 3 및 도 4에 도시된 바와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.

상기 내부 접지 전극(141c)에 형성되는 상기 가스 분사 부재(147)는 상기 내부 접지 전극(141c)의 하면 양측에 형성되어, 상기 제 2 가스(G2)를 기판(W)의 상면에 수직한 방향으로부터 플라즈마 전극(143) 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 양쪽으로 분사한다.

이와 같은, 제 1 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각은 공간적으로 분리된 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각에 삽입된 플라즈마 전극(145)들을 이용하여 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각의 하부 영역에 플라즈마를 형성하고, 접지 전극(141b)과 내부 접지 전극(141c)에 형성된 상기 가스 분사 부재(147)를 통해 제 2 가스(G2)를 경사지게 분사하여 플라즈마에 의해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 기판(W) 상에 분사한다.

전술한 제 1 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d)을 포함하는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 기판 처리 방법은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2)에 제 1 가스(G1)를 공급하고, 접지 전극(141b)과 내부 접지 전극(141c)에 형성된 상기 가스 분사 부재(147)를 통해 제 2 가스(G2)를 경사지게 분사하는 것을 제외하고는 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 9는 도 2에 도시된 I-I'선의 단면도로써, 가스 분사 모듈의 제 2 변형 실시 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 이는 접지 전극(141b, 141c) 각각에서 분사되는 가스의 종류를 변경하여 구성한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

먼저, 접지 하우징(141)에 형성된 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각에는, 전술한 제 1 가스 공급 홀(142)을 통해 제 1 가스(G1) 대신에 아르곤(Ar), 제논(Ze), 또는 헬륨(He) 등의 퍼지 가스(PG) 가스가 공급된다.

상기 접지 하우징(141)에 형성된 외부 접지 전극(141b)에는 전술한 제 1 가스(G1)가 공급되고, 상기 제 1 가스(G1)는 외부 접지 전극(141b)에 형성된 가스 분사 부재(147)를 통해 소정 각도로 경사지도록 플라즈마 전극(143) 쪽으로 분사된다.

상기 접지 하우징(141)에 형성된 내부 접지 전극(141c)에는 전술한 제 2 가스(G2)가 공급되고, 상기 제 2 가스(G2)는 내부 접지 전극(141b)에 형성된 가스 분사 부재(147)를 통해 소정 각도로 경사지도록 플라즈마 전극(143) 쪽으로 분사된다.

이와 같은, 제 2 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d) 각각은 공간적으로 분리된 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각에 삽입된 플라즈마 전극(145)들을 이용하여 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2) 각각의 하부 영역에 플라즈마를 형성하고, 외부 접지 전극(141b)과 내부 접지 전극(141c)에 형성된 상기 가스 분사 부재(147) 각각을 통해 제 1 가스(G1)와 제 2 가스(G2) 각각을 경사지게 분사하여 플라즈마에 의해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 기판(W) 상에 분사한다.

전술한 제 2 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈(140a, 140b, 140c, 140d)을 포함하는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 기판 처리 방법은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(GSS1, GSS2)에 퍼지 가스(PG)를 공급하고, 외부 접지 전극(141b)과 내부 접지 전극(141c)에 형성된 상기 가스 분사 부재(147) 각각을 통해 제 1 가스(G1)와 제 2 가스(G2) 각각을 경사지게 분사하는 것을 제외하고는 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은, 제 2 변형 실시 예들에 따른 가스 분사 모듈은 접지 전극(141b, 141c)을 통해 제 1 가스(G1)와 제 2 가스(G2) 각각을 플라즈마가 형성되는 영역에 경사지게 분사함으로써 상기 플라즈마 효율 및 제 1 가스(G1)의 사용 효율을 높일 수 있다.

도 10 내지 도 12 각각은 제 3 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈에 있어서, 접지 하우징에 배치되는 접지 전극과 플라즈마 전극에 대한 다양한 배치 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 복수의 접지 전극과 복수의 플라즈마 전극을 교번적으로 반복 배치한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 10에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈의 접지 하우징(141)에는 복수의 접지 전극(141b, 141c)과 복수의 플라즈마 전극(143)들이 나란하도록 교대로 배치되고, 이들 사이사이에 마련되는 가스 분사 공간에는 전술한 복수의 제 1 가스 공급 홀을 통해 제 1 가스(G1)가 공급된다.

상기 복수의 접지 전극(141b, 141c)은 접지 하우징(141)의 외곽 쪽에 배치되는 한 쌍의 외부 접지 전극(141b)과 한 쌍의 외부 접지 전극(141b) 사이에 배치된 복수의 내부 접지 전극(141c)으로 이루어진다.

상기 한 쌍의 외부 접지 전극(141b)과 상기 복수의 내부 접지 전극(141b) 중 일부의 내부 접지 전극(141b) 각각에서는 전술한 가스 분사 부재를 통해 제 2 소스 가스(G2)가 인접한 플라즈마 전극(143) 쪽으로 소정 각도로 경사지게 분사된다.

상기 복수의 내부 접지 전극(141b) 중 나머지 접지 전극(141b) 각각에서는 전술한 가스 분사 부재를 통해 상기 제 2 가스(G2)와 다른 소스 가스로 이루어진 제 3 가스(G3)가 인접한 플라즈마 전극(143) 쪽으로 소정 각도로 경사지게 분사된다.

도 11에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈의 접지 하우징(141)에는 복수의 접지 전극(141b, 141c)과 복수의 플라즈마 전극(143)들이 나란하도록 교대로 배치되고, 이들 사이사이에 마련되는 가스 분사 공간에는 전술한 복수의 제 1 가스 공급 홀을 통해 제 1 가스(G1) 대신에 아르곤(Ar), 제논(Ze), 또는 헬륨(He) 등의 퍼지 가스(PG)가 공급된다.

전술한 한 쌍의 외부 접지 전극(141b)과 복수의 내부 접지 전극(141c) 중 일부의 내부 접지 전극(141c) 각각에서는 전술한 가스 분사 부재를 통해 제 1 가스(G1)가 인접한 플라즈마 전극(143) 쪽으로 소정 각도로 경사지게 분사된다.

전술한 복수의 내부 접지 전극(141c) 중 나머지 내부 접지 전극(141c) 각각에서는 전술한 가스 분사 부재를 통해 제 2 가스(G2)가 인접한 플라즈마 전극(143) 쪽으로 소정 각도로 경사지게 분사된다.

도 12에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 변형 실시 예에 따른 가스 분사 모듈의 접지 하우징(141)에는 복수의 접지 전극(141b, 141c)과 복수의 플라즈마 전극(143)들이 나란하도록 교대로 배치되고, 이들 사이사이에 마련되는 가스 분사 공간에는 전술한 복수의 제 1 가스 공급 홀을 통해 제 1 가스(G1) 대신에 아르곤(Ar), 제논(Ze), 또는 헬륨(He) 등의 퍼지 가스(PG)가 공급된다.

전술한 한 쌍의 외부 접지 전극(141b)과 상기 복수의 내부 접지 전극(141c) 중 일부의 내부 접지 전극(141c) 각각에서는 전술한 가스 분사 부재를 통해 제 1 가스(G1)가 인접한 플라즈마 전극(143) 쪽으로 소정 각도로 경사지게 분사된다.

상기 복수의 내부 접지 전극(141b) 중 나머지 접지 전극(141b) 각각에서는 전술한 가스 분사 부재를 통해 서로 다른 소스 가스로 이루어진 제 2 가스(G2) 또는 제 3 가스(G3)가 인접한 플라즈마 전극(143) 쪽으로 소정 각도로 경사지게 분사된다.

이와 같은, 도 10 내지 도 12에 도시된 가스 분사 모듈 각각의 접지 전극에서 경사지게 분사되는 반응 가스(G1)와 소스 가스(G2, G3)는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정, 즉 기판(W)에 도달하는 동안 서로 혼합되어 기판에 혼합 박막을 형성하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

110: 공정 챔버 120: 기판 지지부
130: 챔버 리드 140: 가스 분사부
140a: 제 1 가스 분사 모듈 140b: 제 2 가스 분사 모듈
140c: 제 3 가스 분사 모듈 140d: 제 4 가스 분사 모듈
141: 접지 하우징 143: 플라즈마 전극
145: 절연 부재 147: 가스 분사 부재
147a: 가스 분배부 147b: 소스 가스 공급 홀
147c: 가스 분사 홀

Claims

반응 공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 반응 공간에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부;
상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및
상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되도록 상기 챔버 리드에 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하며,
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 기판과의 간격보다 상대적으로 좁은 간격을 가지도록 서로 대향되는 접지 전극과 플라즈마 전극 간에 플라즈마를 형성하고, 상기 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은,
상기 챔버 리드에 전기적으로 접지되고, 가스 분사 공간을 마련하는 상기 접지 전극을 포함하는 접지 하우징; 및
상기 접지 하우징과 전기적으로 절연되고, 상기 접지 전극과 나란하도록 상기 가스 분사 공간에 설치되어 플라즈마 전원이 공급되는 상기 플라즈마 전극을 포함하고,
상기 가스 분사 부재는 상기 접지 전극 내부에 형성되어 상기 접지 전극과 상기 플라즈마 전극 간에 형성되는 플라즈마 형성 영역에 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재는,
상기 접지 전극의 내부에 형성되어 외부로부터 상기 소스 가스가 공급되는 가스 분배부; 및
상기 가스 분배부에 연통되도록 상기 접지 전극에 형성되어 상기 가스 분배부로부터 공급되는 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 복수의 가스 분사 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 가스 분사 홀 각각은 상기 접지 전극의 하면 또는 상기 플라즈마 전극의 측면에 나란한 상기 접지 전극의 내측면에 경사지게 형성되어 상기 가스 분배부에 연통된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 가스 분사 홀 각각으로부터 분사되는 상기 소스 가스는 상기 기판의 상면에 수직한 방향으로부터 상기 플라즈마 전극 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 소스 가스에는 반응 가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 플라즈마 전극의 하면과 상기 기판 간의 간격은 상기 접지 전극의 하면과 상기 기판 간의 간격과 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고,
상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며,
상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극과 나머지 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 서로 다른 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고,
상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며,
상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고,
상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며,
상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극은 상기 가스 분사 부재를 통해 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극은 상기 소스 가스를 경사지게 분사하며,
상기 나머지 접지 전극 중 인접한 접지 전극들을 통해 경사지게 분사되는 소스 가스는 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
공정 챔버의 내부에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A);
상기 기판과의 간격보다 상대적으로 좁은 간격을 가지도록 서로 대향되는 접지 전극과 플라즈마 전극 간에 플라즈마를 형성하는 단계(B); 및
상기 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 소스 가스를 경사지게 분사하는 단계(C)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 소스 가스는 상기 기판의 상면에 수직한 방향으로부터 상기 플라즈마 전극 쪽으로 1도 이상 89도 이하로 경사지게 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 소스 가스에는 상기 반응 가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 플라즈마 전극의 하면과 상기 기판 간의 간격은 상기 접지 전극의 하면과 상기 기판 간의 간격과 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 소스 가스는 상기 플라즈마에 의해 활성화되어 상기 기판 상에 분사되어 상기 기판의 상면에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며,
상기 단계(C)는 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극과 나머지 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 서로 다른 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며,
상기 단계(C)는 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 상기 소스 가스를 경사지게 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 가스 분사 부재가 형성된 접지 전극은 일정한 간격으로 나란하도록 복수로 배치되고, 상기 플라즈마 전극은 상기 접지 전극과 나란하도록 복수의 접지 전극 사이사이에 배치되며,
상기 단계(C)는 상기 복수의 접지 전극 중 일부의 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 반응 가스를 경사지게 분사하고, 상기 일부의 접지 전극 사이사이에 배치된 나머지 접지 전극에 형성된 가스 분사 부재를 통해 상기 플라즈마가 형성되는 영역에 상기 소스 가스를 경사지게 분사하며,
상기 나머지 접지 전극 중 인접한 접지 전극들을 통해 경사지게 분사되는 소스 가스는 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.