KR20160054146A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 챔버, 지지 유닛, 가스 공급 유닛, 플라스마 소스 등을 포함한다. 가스 공급 유닛은 외측 공급 부재 및 내측 공급 부재를 포함한다. 외측 공급 부재는 외측면에 상하 방향을 따라 복수개로 배열된 분사홀들이 형성된다. 내측 공급 부재의 상하 이동 거리에 따라 분사홀들 중 개방되는 분사홀들의 수를 조절할 수 있다. 이로 인해, 공정 가스가 분사되는 분사홀의 수가 조절됨으로써, 공정 가스의 공급량을 조절하지 않고, 공정 가스의 유속을 조절할 수 있다. 따라서, 공정 가스의 공급량의 차기로 인한 기판 처리의 영역별 불균일을 방지한다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다.
플라스마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
일반적으로 플라스마로 여기 될 공정 가스를 챔버의 내부 공간으로 분사 시 공정 가스의 확산 범위 조절을 위한 공정 가스의 분사 속도는 공정 가스의 공급 유량에 의해 조절된다. 이 경우, 변동된 유량의 차이에 의해 기판 영역별 공정 가스의 밀도 차이가 발생되어 기판의 중앙 영역 및 가장자리 영역간 불균일한 공정이 유발될 수 있다.
본 발명은 플라스마를 이용한 기판 처리 공정에서 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성된 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;을 포함하되, 상기 가스 공급 유닛은, 그 측면에 상하 방향을 따라 배열된 복수개의 분사홀이 형성된 외측 공급 부재; 상기 외측 공급 부재의 내부에 제공되는 내측 공급 부재; 및 상기 내측 공급 부재를 상하방향으로 이동 시키는 구동기를 포함하고, 상기 내측 공급 부재의 상하 이동 거리에 따라 상기 분사홀들 중 개방되는 분사홀들의 수를 조절할 수 있도록 제공된다.
상기 외측 공급 부재는, 길이 방향이 상하 방향을 따라 제공된 원통형 형상을 가지고, 그 상면의 중앙 영역에는 중앙 홈이 형성되고, 그 상면의 가장자리 영역에는 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 가장자리 홈;이 형성되되, 상기 내측 공급 부재는, 상기 중앙 홈에 삽입되는 중앙 노즐; 상기 가장자리 홈에 삽입되는 가장자리 노즐; 및 상기 중앙 노즐의 상부와 상기 가장자리 노즐의 상부를 연결하는 몸체;를 포함한다.
상기 중앙 노즐 및 상기 가장 자리 노즐은, 각각 그 하단에 아래 방향으로 공정 가스를 분사하는 홀이 제공된다.
상기 중앙 노즐은 상기 가장 자리 노즐 보다 아래 방향으로 더 길게 제공되고, 상기 중앙 홈은 상기 가장자리 홈보다 아래 방향으로 더 깊이 만입되게 제공된다.
상기 분사홀은, 상기 외측 공급 부재의 상부에 형성된 상부 분사홀; 및 상기 외측 공급 부재의 하부에 형성된 하부 분사홀;을 포함하되, 상기 상부 분사홀 및 상기 하부 분사홀은, 각각 복수개가 상하 방향을 따라 배열된다.
상기 상부 분사홀들 및 상기 하부 분사홀들은, 개방되는 분사홀들의 수가 동시에 조절된다.
상기 상부 분사홀은, 상기 외측 공급 부재의 외측면으로부터 상기 가장자리 홈까지 관통되도록 제공되고, 상기 하부 분사홀은, 상기 외측 공급 부재의 외측면으로부터 상기 중앙 홈까지 관통되도록 제공된다.
상기 내측 공급 부재는, 제 1 위치 및 제 2 위치 간에 이동되도록 제공되고, 상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치보다 높은 위치이다.
상기 제 1 위치는, 상기 상부 분사홀들 및 상기 하부 분사홀들이 모두 개방되는 위치이고, 상기 제 2 위치는, 상기 상부 분사홀들 중 최 하단에 위치한 분사홀 및 상기 하부 분사홀들 중 최 하단에 위치한 분사홀만이 개방되는 위치이다.
상기 가스 공급 유닛은, 상기 챔버의 상부에 결합되며, 상기 처리 공간 내로 돌출되게 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 플라스마를 이용한 기판 처리 공정에서 기판을 균일하게 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 가스 공급 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 외측 공급 부재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 내측 공급 부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 내측 공급 부재가 제 1 위치에 위치한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 내측 공급 부재가 제 2 위치에 위치한 모습을 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시예에서는 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기판에 대해 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간이 형성된다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 불순물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척은 바디 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 바디는 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.
내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다.
전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 내부 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 내부 유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
지지판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 지지판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 내부 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)를 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100)의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 챔버(100)의 상부에 결합되고 처리 공간 내로 돌출되게 제공될 수 있다. 도 2는 도 1의 가스 공급 유닛(300)을 나타낸 단면도이다. 도 3은 도 2의 외측 공급 부재(310)를 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 2의 내측 공급 부재(320)를 나타낸 사시도이다. 도 2 내지 도 3을 참고하면, 가스 공급 유닛(300)은 외측 공급 부재(310), 내측 공급 부재(320), 구동기(330), 가스 공급 라인(340), 그리고 가스 저장부(350)를 포함한다.
외측 공급 부재(310)는 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 외측 공급 부재(310)는 길이 방향이 상하 방향을 따라 제공된 원통형 형상을 가진다. 외측 공급 부재(310)는 중앙 홈(311) 및 가장자리 홈(312)이 형성된다.
중앙 홈(311)은 외측 공급 부재(310)의 상면 중앙 영역에 형성된다. 중앙 홈(311)은 외측 공급 부재(310)의 상면으로부터 아래 방향으로 만입되게 제공된다. 중앙 홈(311)은 가장자리 홈(312)보다 아래 방향으로 더 깊이 만입되게 제공된다.
가장자리 홈(312)은 외측 공급 주재(310)의 상면 가장 자리 영역에 형성된다. 가장자리 홈(312)은 외측 공급 부재(310)의 상면으로부터 아래 방향으로 만입되게 제공된다. 가장자리 홈(312)은 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지도록 제공된다.
외측 공급 부재(310)의 측면에는 분사홀(313, 314)이 형성된다. 분사홀(313, 314)은 복수개가 제공된다. 분사홀(313, 314)들은 상하 방향을 따라 배열된다. 분사홀(313, 314)들은 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100)의 처리 공간 내부로 공정 가스를 분사한다. 분사홀은 상부 분사홀(313) 및 하부 분사홀(314)을 포함한다.
상부 분사홀(313)은 외측 공급 부재(310)의 상부에 형성된다. 상부 분사홀(313)은 복수개가 상하 방향을 따라 배열된다. 상부 분사홀(313)들은 개방되는 분사홀들의 수가 가장자리 노즐(322)의 상하 이동 거리에 따라 조절된다. 상부 분사홀(313)은 외측 공급 부재(310)의 외측면으로부터 가장자리 홈(312)까지 관통되도록 제공된다.
하부 분사홀(314)은 외측 공급 부재(310)의 하부에 형성된다. 하부 분사홀(314)은 복수개가 상하 방향을 따라 배열된다. 하부 분사홀(314)들은 개방되는 분사홀들의 수가 중앙 노즐(321)의 상하 이동 거리에 따라 조절된다. 하부 분사홀(314)은 외측 공급 부재(310)의 외측면으로부터 중앙 홈(311)까지 관통되도록 제공된다.
상부 분사홀(313)들 및 하부 분사홀(314)들은 개방되는 분사홀들의 수가 내측 공급 부재(320)의 상하 이동 거리에 따라 동시에 조절될 수 있다.
구동기(330)는 내측 공급 부재(320)를 상하 방향으로 이동시킨다. 내측 공급 부재(320)의 상하 이동 거리에 따라 분사홀들(313, 314) 중 개방되는 분사홀들의 수를 조절할 수 있다. 내측 공급 부재(320)는 외측 공급 부재(310)의 내부에 제공된다. 내측 공급 부재(320)는 중앙 노즐(321), 가장자리 노즐(322), 및 몸체(323)를 포함한다.
중앙 노즐(321)은 길이 방향이 상하 방향으로 제공된 원통형 형상을 가진다. 중앙 노즐(321)은 중앙 홈(311)에 삽입된다. 중앙 노즐(321)의 외측면 및 중앙 홈(311)의 내측면은 가스가 하부 분사홀(314)외에는 누출되지 않도록 밀착되게 제공된다. 중앙 노즐(321)은 그 하단에 아래 방향으로 공정 가스를 분사하는 홀(321a)이 제공된다. 중앙 노즐(321)은 가장자리 노즐(322)보다 아래 방향으로 더 길게 제공된다. 중앙 노즐(321)은 그 내부에 홀(321a)과 가스 공급 라인(340)을 연결하는 가스 관이 형성된다.
가장자리 노즐(322)은 하부에서 바라볼 때 링 형상으로 제공된다. 가장자리 노즐(322)은 가장자리 홈(312)에 삽입된다. 가장자리 노즐(322)의 외측면 및 가장자리 홈(312)의 내측면은 가스가 상부 분사홀(313)외에는 누출되지 않도록 접촉되게 제공된다. 가장자리 노즐(322)은 그 하단에 아래 방향으로 공정 가스를 분사하는 홀(322a)이 형성된다. 홀(322a)은 복수개로 제공될 수 있다. 홀(322a)들은 가장자리 노즐(322)의 하단을 따라 서로 일정 간격 이격되어 배열될 수 있다. 가장자리 노즐(322)은 그 내부에 홀(322a)과 가스 공급 라인(340)을 연결하는 가스 관이 형성된다.
몸체(323)는 중앙 노즐(321)의 상부와 가장자리 노즐(322)의 상부를 연결한다. 몸체(323)는 그 내부에 중앙 노즐(321) 및 가장자리 노즐(322)의 홀(321a, 322a)들과 가스 공급라인(340)을 연결하는 가스 관이 형성된다.
상술한 실시예의 경우, 공정 가스는 내측 공급 부재(320)의 내부를 통해 외측 공급 부재(310)의 내부로 공급된다. 이와 달리, 공정 가스는 별도의 가스 공급 라인(미도시)에 의해 외측 공급 부재(310)의 하단으로부터 내부로 공급될 수 있다.
도 5는 내측 공급 부재(320)가 제 1 위치(324)에 위치한 모습을 나타낸 단면도이다. 도 6은 내측 공급 부재(320)가 제 2 위치(325)에 위치한 모습을 나타낸 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참고하면, 내측 공급 부재(320)는 제 1 위치(324) 및 제 2 위치(325) 간에 이동되도록 제공된다.
제 1 위치(324)는 제 2 위치(325)보다 높은 위치이다. 제 1 위치(324)는 내측 공급 부재(320)가 그 하단이 상부 분사홀(313) 및 하부 분사홀(314)들 중 최 상부에 위치한 분사홀 보다 높이 위치되는 위치이다. 따라서, 상부 분사홀(313)들 및 하부 분사홀(314)들이 모두 개방된다. 이 경우, 공정 가스가 분사되는 분사홀들의 단면적이 상대적으로 넓어지므로, 동일한 양의 공정 가스가 공급되는 경우, 분사되는 공정 가스의 유속이 빨라지므로 공정 가스가 보다 멀리 도달한다. 이로 인해, 보다 넓은 범위에서 플라스마가 생성된다.
제 2 위치(325)는 내측 공급 부재(320)가 그 하단이 상부 분사홀(313) 및 하부 분사홀(314)들 중 최 하부에 위치한 분사홀 및 최 하부에서 두번째로 위치한 분사홀의 사이 높이에 위치되는 위치이다. 따라서, 상부 분사홀(313)들 및 하부 분사홀(314)들 중 각각 최 하단에 위치한 분사홀들 만이 개방된다. 이 경우, 공정 가스가 분사되는 분사홀들의 단면적이 상대적으로 좁아지므로, 동일한 양의 공정 가스가 공급되는 경우, 분사되는 공정 가스의 유속이 느려지므로 공정 가스가 보다 짧게 도달한다. 이로 인해, 보다 좁은 범위에서 플라스마가 생성된다.
상술한 실시예의 경우, 상부 분사홀(313)들 및 하부 분사홀(314)들의 개방되는 분사홀의 수의 비율이 동일하게 조절되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리, 상부 분사홀(313) 및 하부 분사홀(314)들의 개방되는 분사홀의 수의 비율은 서로 상이하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 중앙 노즐(321) 및/또는 가장자리 노즐(322)의 길이를 본 실시예의 경우와 상이하게 설정하거나, 상부 분사홀(313)들 간의 간격 및 하부 분사홀(314)들 간의 간격을 본 실시예의 경우와 상이하게 설정함으로써, 상부 분사홀(313) 및 하부 분사홀(314)들의 개방되는 분사홀의 수의 비율을 상이하게 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6은 개방되는 분사홀들의 수를 조절하는 방법을 하부 분사홀(314) 및 중앙 노즐(321)을 예로 도시하였으나, 상부 분사홀(313) 및 가장자리 노즐(314)의 경우 또한 이와 유사하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 공정 가스의 유량을 조절하지 않고, 공정 가스가 분사되도록 개방되는 분사홀들의 수를 조절하여 공정 가스의 분사 유속을 조절함으로써, 공급되는 공정 가스의 양의 차이로 인한 기판의 영역별 처리 불균일을 방지할 수 있다.
가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 내측 공급 부재(320) 또는 외측 공급 부재(310)의 내부에 직접 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라스마 소스(400)는 챔버(100) 내에 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라스마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라스마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 200: 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 310: 외측 공급 부재
311: 중앙 홈 312: 가장자리 홈
313: 상부 분사홀 314: 하부 분사홀
320: 내측 공급 부재 321: 중앙 노즐
322: 가장자리 노즐 330: 구동기
400: 플라스마 소스 500: 배기 유닛

Claims (10)

  1. 내부에 처리 공간이 형성된 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;을 포함하되,
    상기 가스 공급 유닛은,
    그 측면에 상하 방향을 따라 배열된 복수개의 분사홀이 형성된 외측 공급 부재;
    상기 외측 공급 부재의 내부에 제공되는 내측 공급 부재; 및
    상기 내측 공급 부재를 상하방향으로 이동 시키는 구동기를 포함하고,
    상기 내측 공급 부재의 상하 이동 거리에 따라 상기 분사홀들 중 개방되는 분사홀들의 수를 조절할 수 있도록 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 공급 부재는,
    길이 방향이 상하 방향을 따라 제공된 원통형 형상을 가지고,
    그 상면의 중앙 영역에는 중앙 홈이 형성되고,
    그 상면의 가장자리 영역에는 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가지는 가장자리 홈;이 형성되되,
    상기 내측 공급 부재는,
    상기 중앙 홈에 삽입되는 중앙 노즐;
    상기 가장자리 홈에 삽입되는 가장자리 노즐; 및
    상기 중앙 노즐의 상부와 상기 가장자리 노즐의 상부를 연결하는 몸체;를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 노즐 및 상기 가장 자리 노즐은,
    각각 그 하단에 아래 방향으로 공정 가스를 분사하는 홀이 제공된 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 노즐은 상기 가장 자리 노즐 보다 아래 방향으로 더 길게 제공되고,
    상기 중앙 홈은 상기 가장자리 홈보다 아래 방향으로 더 깊이 만입되게 제공된 기판 처리 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 분사홀은,
    상기 외측 공급 부재의 상부에 형성된 상부 분사홀; 및
    상기 외측 공급 부재의 하부에 형성된 하부 분사홀;을 포함하되,
    상기 상부 분사홀 및 상기 하부 분사홀은, 각각 복수개가 상하 방향을 따라 배열되는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 분사홀들 및 상기 하부 분사홀들은,
    개방되는 분사홀들의 수가 동시에 조절되는 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 분사홀은, 상기 외측 공급 부재의 외측면으로부터 상기 가장자리 홈까지 관통되도록 제공되고,
    상기 하부 분사홀은, 상기 외측 공급 부재의 외측면으로부터 상기 중앙 홈까지 관통되도록 제공된 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 내측 공급 부재는,
    제 1 위치 및 제 2 위치 간에 이동되도록 제공되고,
    상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치보다 높은 위치인 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 위치는, 상기 상부 분사홀들 및 상기 하부 분사홀들이 모두 개방되는 위치이고,
    상기 제 2 위치는, 상기 상부 분사홀들 중 최 하단에 위치한 분사홀 및 상기 하부 분사홀들 중 최 하단에 위치한 분사홀만이 개방되는 위치인 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 가스 공급 유닛은, 상기 챔버의 상부에 결합되며, 상기 처리 공간 내로 돌출되게 제공되는 기판 처리 장치.
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