KR20200015683A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200015683A
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Abstract

본 발명은 플라즈마 방전이 기판까지 전달되는 것을 방지하여 플라즈마 방전에 의한 기판이 손상과 막질 저하를 최소화할 수 있도록 한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 플라즈마를 이용해 공정 가스를 해리시켜 기판 상에 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하고, 상기 가스 분사 모듈은 복수의 전극 삽입부를 가지는 하부 프레임; 갭 공간을 가지도록 상기 복수의 전극 삽입부 각각에 삽입된 복수의 돌출 전극과, 상기 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하도록 상기 복수의 돌출 전극에 형성된 공정 가스 분사 홀을 갖는 상부 프레임을 포함한다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치에 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, 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각장치 등이 있다.
도 1은 종래의 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(26)에 연통된다.
서셉터(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 기판(S)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(26)으로부터 공급되는 공정 가스가 공급되는 가스 버퍼 공간(42)이 형성된다. 이때, 공정 가스는 기판(S) 상에 소정의 박막을 형성하기 위한 소스 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 기판(S)을 서셉터(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 공정 가스를 분사하면서 플라즈마 전극(20)에 RF 전력을 공급하여 가스 분사 수단(40)과 서셉터(30) 사이에 플라즈마 방전(P)을 형성함으로써 플라즈마 방전(P)에 의해 이온화되는 공정 가스의 분자들을 기판(S)에 증착시켜 기판(S) 상에 소정의 박막을 형성한다.
그러나, 일반적인 기판 처리 장치는 상기 공정 가스가 분사되는 공간과 상기 플라즈마 방전(P)이 형성되는 공간이 동일하기 때문에, 플라즈마 방전(P)이 기판(S) 위에서 이루어지고, 그에 따라, 플라즈마 방전(P)에 의해서 기판(S)이 손상되고 막질이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 일반적인 기판 처리 장치는 플라즈마 방전(P)에 의해 이온화된 공정 가스가 가스 분사 홀(44)의 주변에 증착되어 파우더 성분의 이상 박막이 형성되고, 상기 이상 박막이 기판에 떨어지는 파티클을 유발시키는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 방전이 기판까지 전달되는 것을 방지하여 플라즈마 방전에 의한 기판이 손상과 막질 저하를 최소화할 수 있도록 한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 플라즈마를 이용해 공정 가스를 해리시켜 기판 상에 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하고, 상기 가스 분사 모듈은 복수의 전극 삽입부를 가지는 하부 프레임; 갭 공간을 가지도록 상기 복수의 전극 삽입부 각각에 삽입된 복수의 돌출 전극과, 상기 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하도록 상기 복수의 돌출 전극에 형성된 공정 가스 분사 홀을 갖는 상부 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사 모듈은 상기 상부 및 하부 프레임 사이에 형성되어 상기 복수의 돌출 전극 각각이 관통하여 상기 복수의 전극 삽입부에 삽입되도록 하는 복수의 전극 관통부를 가지는 절연 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 프레임과 상기 절연 플레이트 및 상기 하부 프레임 각각은 단일 몸체로 일체화된 것을 특징으로 한다.
상기 돌출 전극과 상기 전극 삽입부 간의 간격은 상기 돌출 전극의 하면과 상기 기판 간의 간격보다 좁은 것을 특징으로 한다.
상기 갭 공간에 중첩되는 상부 프레임에는 상기 플라즈마 형성을 위한 희석 가스를 상기 갭 공간에 분사하는 복수의 희석 가스 분사 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 프레임은 전기적으로 접지되고, 상기 플라즈마는 상기 복수의 희석 가스 분사 홀을 통해 상기 갭 공간에 분사되는 상기 희석 가스와 상기 하부 프레임에 공급되는 플라즈마 전원에 의해 발생되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 프레임은 전기적으로 접지되고, 상기 플라즈마는 상기 복수의 희석 가스 분사 홀을 통해 상기 갭 공간에 분사되는 상기 희석 가스와 상기 상부 프레임에 공급되는 플라즈마 전원에 의해 발생되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 돌출 전극 각각의 하면과 상기 기판 사이의 간격은 상기 하부 프레임의 하면과 상기 기판 사이의 간격과 동일하거나 다른 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 전극 삽입부 각각은 원 또는 다각 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 상기 복수의 접지 전극 각각은 상기 전극 삽입부와 동일한 단면 형태를 가지도록 형성되어 상기 전극 삽입부에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 전극 삽입부 각각은 격자 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 전극 삽입부 각각은 n개의 열 각각에 일정한 간격으로 배치되고, 상기 n개의 열 중 홀수번째 열과 짝수번째 열에 배치된 복수의 전극 삽입부 각각은 서로 엇갈리는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 플라즈마를 이용해 공정 가스를 해리시켜 기판 상에 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하고, 상기 가스 분사 모듈은 복수의 전극 삽입부를 가지는 하부 프레임, 및 갭 공간을 가지도록 상기 복수의 전극 삽입부 각각에 삽입된 복수의 돌출 전극을 갖는 상부 프레임을 포함하며, 상기 상부 프레임은 상기 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하도록 상기 복수의 돌출 전극에 형성된 공정 가스 분사 홀을 포함하고, 상기 갭 공간에 중첩되는 상부 프레임에는 상기 플라즈마 형성을 위한 희석 가스를 상기 갭 공간에 분사하는 복수의 희석 가스 분사 홀이 형성되어 있고, 상기 하부 프레임은 전기적으로 접지되며, 상기 플라즈마는 상기 복수의 희석 가스 분사 홀을 통해 상기 갭 공간에 분사되는 상기 희석 가스와 상기 상부 프레임에 공급되는 플라즈마 전원에 의해 발생될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 가스 분사 모듈의 내부에 일정한 형태로 배치된 복수의 플라즈마 방전셀 각각에서 발생되는 플라즈마를 이용해 공정 가스를 해리시켜 기판에 분사함으로써 기판의 상면 전영역에 걸쳐 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.
둘째, 상기 플라즈마 방전이 기판까지 전달되는 것을 방지하여 플라즈마 방전에 의한 기판이 손상과 막질 저하를 최소화할 수 있다.
셋째, 공정 가스와 희석 가스의 분리를 통해 가스 분사 모듈의 내벽에 이상 박막이 증착되는 것을 최소화하여 가스 분사 모듈의 세정 주기를 연장시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 A 부분을 나타내는 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 가스 분사 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 제 1 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 제 2 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 제 3 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 제 4 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 제 5 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 B 부분을 나타내는 확대도이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 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.
"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.
본 명세서에서 기술되는 "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제 3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 A 부분을 나타내는 확대도이고, 도 4는 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4에 도시된 가스 분사 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 반응 공간을 제공하는 공정 챔버(110), 공정 챔버(100)의 내부에 설치되어 기판(S)을 지지하는 기판 지지부(120), 공정 챔버(110)의 상부를 덮는 챔버 리드(130), 및 기판 지지부(120)에 대향되는 챔버 리드(130)의 하면에 착탈 가능하게 결합되고 플라즈마를 이용해 공정 가스를 해리시켜 기판(S) 상에 분사하는 복수의 플라즈마 방전셀(PDC)을 가지는 가스 분사 모듈(140)을 포함한다.
상기 공정 챔버(110)는 기판 처리 공정(예를 들어, 박막 증착 공정)을 위한 반응 공간을 제공한다. 상기의 공정 챔버(110)의 바닥면 및/또는 측면은 반응 공간의 가스 등을 배기시키기 위한 배기관(112)에 연통될 수 있다.
상기 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110) 내부에 설치되며, 복수의 기판(S) 또는 하나의 대면적 기판(S)을 지지한다. 이때, 복수의 기판(S) 각각의 면적은 상기 하나의 대면적 기판(S)의 1/4 면적을 가질 수 있다.
상기 기판 지지부(120)는 전기적으로 플로팅(Floating)될 수도 있고 접지(ground)될 수도 있다. 상기 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 중앙 바닥면을 관통하는 지지축(122)에 의해 지지된다. 이때, 공정 챔버(110)의 하면 외부로 노출되는 상기의 지지축(122)은 공정 챔버(110)의 하면에 설치되는 벨로우즈(124)에 의해 밀폐된다.
상기 기판 지지부(120)는 기판 처리 공정의 공정 조건에 대한 승강될 수도 있다. 이 경우, 상기 기판 지지부(120)의 지지축(122)은 구동 장치(128)의 구동축(126)에 지지된다. 이에 따라, 기판 지지부(120)의 상면은, 구동 장치(128)의 구동에 따른 구동축(126)의 승강에 의해, 상기 공정 조건 범위 내에서 가스 분사 모듈(140)의 하면에 상대적으로 가깝게 위치하거나 상대적으로 멀게 위치하게 된다. 경우에 따라서 상기 기판 지지부(120)는 구동 장치(128)의 구동에 의해 회전될 수도 있다.
상기 챔버 리드(130)는 공정 챔버(110)의 상부를 덮도록 설치되어 반응 공간을 밀폐한다. 그리고, 챔버 리드(130)는 가스 분사 모듈(140)을 지지한다. 이를 위해, 챔버 리드(130)는 "┏┓"자 형태의 단면을 가지도록 형성되어 가스 분사 모듈(140)이 삽입되어 착탈 가능하게 결합된다.
상기 챔버 리드(130)의 상면에는 가스 분사 모듈(140)에 마련된 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 공정 가스(processing gas; PG)와 희석 가스(dilution gas; DG)를 개별적으로 공급하기 위한 제 1 및 제 2 가스 공급부(150, 160)가 설치되고, 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 플라즈마(P)를 형성하기 위한 플라즈마 전원을 공급하기 위한 플라즈마 전원 공급부(170)가 설치된다.
상기 제 1 가스 공급부(150)는 공정 가스(PG)를 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 공급한다. 예를 들어, 상기 공정 가스(PG)는 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 또는 알루미늄(Al) 등의 가스로 이루어질 수 있다. 이때, 실리콘(Si) 물질을 포함하는 공정 가스(PG)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.
상기 제 2 가스 공급부(160)는 희석 가스(DG)를 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 공급한다. 예를 들어, 상기 희석 가스(DG)는 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 암모니아(NH3), 물(H2O), 또는 오존(O3) 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 가스 공급부(150)는 기판(S)에 증착될 박막의 증착 특성에 따라 상기 희석 가스(DG)에 아르곤(Ar), 제논(Ze), 또는 헬륨(He) 등의 비반응성 가스를 혼합하여 공급할 수도 있다.
상기 플라즈마 전원 공급부(170)는 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 플라즈마(P)를 형성하기 위한 플라즈마 전원을 생성하고 가스 분사 모듈(140)에 공급한다. 이때, 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 전원 공급부(170)는 돌출 전극(PE)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 매칭 회로(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 가스 분사 모듈(140)은 상기 기판 지지부(120)에 대향되도록 상기 챔버 리드(130)의 하면에 착탈 가능하게 결합된다. 이러한 상기 가스 분사 모듈(140)은 상기 제 2 가스 공급부(160)로부터 공급되는 희석 가스(DG)와 상기 플라즈마 전원 공급부(170)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마(P)를 형성하고, 상기 플라즈마(P)가 형성되는 플라즈마 영역에 상기 제 1 가스 공급부(150)로부터 공급되는 공정 가스(PG)를 분사하여 플라즈마(P)에 의해 해리되는 공정 가스(PG)를 기판(S) 상에 분사하는 복수의 플라즈마 방전셀(141)을 포함한다. 이를 위해, 상기 가스 분사 모듈(140)은 상부 프레임(143), 복수의 희석 가스 공급 부재(144), 절연 플레이트(145), 하부 프레임(147), 및 절연체(149)를 포함한다.
상기 상부 프레임(143)은 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a)에 착탈 가능하게 결합됨과 아울러 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a)으로부터 소정 거리로 이격된다. 이에 따라, 상기 상부 프레임(143)의 상면(143a)과 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a) 사이에는 상기 제 1 가스 공급부(150)로부터 제 1 가스 공급관(152)을 통해 공급되는 공정 가스(PG)가 확산 및 버퍼링되는 공정 가스 버퍼 공간(GBS)이 마련된다. 이를 위해, 상기 상부 프레임(143)의 상면(143a)은 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a)으로부터 이격되는 단차부를 가질 수 있다. 이러한, 상기 상부 프레임(143)은 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어져 챔버 리드(130)를 통해 전기적으로 접지된다.
상기 상부 프레임(143)은 복수의 돌출 전극(PE), 복수의 공정 가스 분사 홀(SH1), 복수의 희석 가스 공급 홀(143b), 및 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)을 포함한다.
상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 대응되도록 상기 상부 프레임(143)의 하면으로부터 상기 기판(S) 쪽으로 돌출된다. 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 원 형태 또는 다각 형태의 단면을 가지도록 돌출될 수 있다. 예를 들어, 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 원 기둥 또는 4각 이상의 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다.
상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각은 모서리 부분에서 발생되는 아킹(Arcing)을 방지 내지 최소화하기 위해, 각 모서리 부분이 소정 곡률을 가지도록 볼록하게 라운딩되거나 오목하게 라운딩될 수 있다.
상기 복수의 공정 가스 분사 홀(SH1) 각각은 상기 돌출 전극(PE)을 관통하도록 형성되어 상기 공정 가스 버퍼 공간(GBS)에 연통된다. 이에 따라, 상기 복수의 공정 가스 분사 홀(SH1) 각각은 상기 공정 가스 버퍼 공간(GBS)에 공급되는 공정 가스(PG)를 상기 돌출 전극(PE)의 하면 아래로 분사한다. 이때, 상기 공정 가스(PG)는 상기 돌출 전극(PE)의 하면으로부터 상기 플라즈마 영역으로 넓게 퍼지면서 분사된다.
상기 복수의 희석 가스 공급 홀(143b) 각각은 상기 플라즈마 방전셀(141)에 중첩되도록 상기 상부 프레임(143)의 내부에 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각을 사이에 두고 일정한 간격으로 나란하게 형성된다. 이러한, 상기 복수의 희석 가스 공급 홀(143b) 각각은 상기 복수의 희석 가스 공통 공급 부재(144)에 연결되어 상기 복수의 희석 가스 공통 공급 부재(144)로부터 공급되는 희석 가스(DG)를 복수의 희석 가스 공급 홀(143b)에 공급한다. 이와 같은, 상기 복수의 희석 가스 공급 홀(143b) 각각은 상기 플라즈마 방전셀(141)의 배치 구조에 따라 상기 상부 프레임(143)의 세로 방향을 관통하도록 일자 형태로 형성된 후, 양 끝단 각각이 밀봉 처리(140a)됨으로써 상기 상부 프레임(143)의 내부에 세로 방향을 따라 일정한 간격으로 배치된다.
상기 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2) 각각은 상기 돌출 전극(PE)의 주변에 대응되는 상기 상부 프레임(143)을 관통하도록 형성되어 상기 복수의 희석 가스 공급 홀(143b) 각각에 연통된다. 이때, 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각의 돌출 전극(PE) 양측 주변에는 적어도 2개의 희석 가스 분사 홀(SH2)이 형성되게 된다.
상기 복수의 희석 가스 공급 부재(144) 각각은 상기 상부 프레임(143)의 상면에 설치되어 복수의 희석 가스 공급 홀(143b)에 공통적으로 연통됨과 아울러 상기 제 2 가스 공급부(160)의 제 2 가스 공급관(162)에 연결된다. 이를 위해, 상기 복수의 희석 가스 공통 공급 부재(144)는 복수의 희석 가스 분배 홀(144a), 공통 블록(144b), 및 희석 가스 공통 공급 관(144c)을 포함한다.
상기 복수의 희석 가스 분배 홀(144a) 각각은 복수의 희석 가스 공급 홀(143b) 각각의 양측 가장자리 부분에 연통되도록 상기 상부 프레임(143)을 관통하도록 형성된다.
상기 공통 블록(144b)은 복수의 희석 가스 공급 홀(143b) 각각의 양측 가장자리 부분에 교차하도록 상기 상부 프레임(143)의 상면에 설치되어 상기 복수의 희석 가스 분배 홀(144a)을 밀봉한다. 이러한, 상기 공통 블록(144b)에는 상기 복수의 희석 가스 분배 홀(144a) 각각에 연통되는 복수의 연통 홀이 형성되어 있다.
상기 희석 가스 공통 공급 관(144c)은 상기 공통 블록(144b)의 길이 방향에 나란하도록 상기 공통 블록(144b)에 결합됨과 아울러 상기 제 2 가스 공급부(160)의 제 2 가스 공급관(162)에 연결된다. 이때, 상기 희석 가스 공통 공급 관(144c)의 하면에는 상기 공통 블록(144b)에 형성된 복수의 연통 홀 각각에 연통되는 복수의 하면 홀이 형성되어 있다. 그리고, 상기 희석 가스 공통 공급 관(144c)의 상면에는 제 2 가스 공급관(162)에 연결되는 적어도 하나의 상면 홀이 형성되어 있다. 이러한 상기 희석 가스 공통 공급 관(144c)은 상기 제 2 가스 공급관(162)을 통해 상기 제 2 가스 공급부(160)로부터 희석 가스(DG)를 공급받아, 복수의 하면 홀을 통해 상기 희석 가스(DG)를 상기 공통 블록(144b)의 각 연통 홀을 통해 복수의 희석 가스 공급 홀(143b)로 분배함으로써 상기 희석 가스(DG)가 복수의 희석 가스 공급 홀(143b)과 상기 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)을 통해 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각의 돌출 전극(PE) 양측 주변에 분사된다.
상기 절연 플레이트(145)는 상기 상부 프레임(143)의 하면 중 상기 복수의 돌출 전극(PE)과 상기 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)을 제외한 나머지 하면 영역을 덮도록 상기 상부 프레임(143)의 하면에 착탈 가능하게 결합된다. 이때, 상기 절연 플레이트(145)에는 상기 상부 프레임(143)의 하면으로부터 돌출된 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각이 삽입 관통하는 복수의 전극 관통부(145a)가 형성되어 있으며, 상기 복수의 전극 관통부(145) 각각은 상기 돌출 전극(PE)의 형태와 동일한 원 또는 다각 형태로 형성되어 돌출 전극(PE)을 둘러싼다. 이러한, 상기 절연 플레이트(145)는 절연 재질, 예를 들어 세라믹 재질로 이루어짐으로써 상부 프레임(143)과 하부 프레임(147)을 전기적으로 절연시킨다.
상기 하부 프레임(147)은 상기 절연 플레이트(145)의 전극 관통부(145a)를 관통하는 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각이 삽입되는 복수의 전극 삽입부(EIP)를 가지도록 형성되어 상기 절연 플레이트(145)의 하면에 착탈 가능하게 결합된다. 이때, 상기 하부 프레임(147)에는 상기 절연 플레이트(145)의 전극 관통홀(145a)을 관통하는 복수의 돌출 전극(PE) 각각이 삽입 배치되는 복수의 전극 삽입부(EIP)가 형성되어 있으며, 상기 복수의 전극 삽입부(EIP) 각각은 상기 돌출 전극(PE)의 형태와 동일한 원 또는 다각 형태로 형성되어 돌출 전극(PE)의 각 측면을 둘러싼다.
상기 복수의 전극 삽입부(EIP) 각각의 내측면은 돌출 전극(PE)의 각 외측면으로부터 소정 갭(Gap) 공간을 가지도록 이격됨으로써 돌출 전극(PE)의 각 측면에 대향되는 돌출 전극(PE)의 역할을 한다. 상기 복수의 전극 삽입부(EIP) 각각의 내측면과 상기 돌출 전극(PE)의 각 외측면 사이에 마련되는 상기 소정 갭 공간(GS)에는 전술한 상기 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)이 배치되어 있어, 이를 통해 상기 갭 공간(GS)에는 상기 희석 가스(DG)가 분사된다.
상기 하부 프레임(147)은 상기 상부 프레임(143)과 전기적으로 절연되도록 삽입 설치되어 상기 절연 플레이트(145)를 관통하는 플라즈마 전원 공급 부재(미도시)에 전기적으로 접속된다. 이에 따라, 상기 하부 프레임(147)에는 상기 플라즈마 전원 공급 부재와 플라즈마 전원 케이블(172)을 통해 전술한 플라즈마 전원(170)으로부터 전술한 플라즈마 전원이 공급된다.
상기 하부 프레임(147)의 전극 삽입부(EIP)와 상기 전극 삽입부(EIP)에 삽입된 돌출 전극(PE), 및 상기 갭 공간(GS)은 하나의 플라즈마 방전셀(141)을 형성한다. 이에 따라, 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141)은 복수의 전극 삽입부(EIP)의 배치 구조에 따라 상기 하부 프레임(147)의 하면에 격자 형태 또는 지그재그 형태로 배치되어 기판(S)의 상면에 대향된다. 이와 같은, 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에서는 상기 전극 삽입부(EIP)의 내측면과 상기 돌출 전극(PE)의 외측면 사이의 상기 갭 공간(GS)에 공급되는 상기 희석 가스(DG)와 상기 하부 프레임(147)에 공급되는 플라즈마 전원에 의해 상기 갭 공간(GS) 또는 상기 돌출 전극(PE)의 하면 주변 영역에 플라즈마(P)가 발생되고, 상기 돌출 전극(PE)의 공정 가스 분사 홀(SH1)을 통해 상기 플라즈마(P)가 형성되는 플라즈마 영역에 분사됨으로써 공정 가스(PG)가 상기 플라즈마(P)에 의해 해리되어 기판(S) 상으로 하향 분사되어 소정의 박막층을 형성하게 된다. 즉, 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141)에서는 상기 갭 공간(GS)에 발생되는 플라즈마(P)에 의해 해리 가스 라디칼(dissociation gas radical)이 생성되고, 이 해리 가스 라디칼이 기판(S) 상으로 분사되면서 상기 돌출 전극(PE)의 공정 가스 분사 홀(SH1)을 통해 분사되는 공정 가스(PG)와 만나 공정 가스(PG)를 해리시키고, 이에 따라 해리된 공정 가스(PG)와 해리 가스 라디칼이 기판(S) 위로 하향 분사되면서 기판(S) 상에서 서로 화학 결합하여 기판(S)의 상면에 박막을 형성하게 된다.
상기 하부 프레임(147)의 하면과 상기 기판(S)의 상면 사이의 제 1 거리(D1)는 상기 돌출 전극(PE)의 하면과 상기 기판(S)의 상면 사이의 제 2 거리(D2)와 동일하거나 다를 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)는 동일할 수 있으며, 이 경우, 상기 돌출 전극(PE)의 하면은 상기 하부 프레임(147)의 하면에 대응되는 수평면의 동일 선상에 위치하게 된다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)는 서로 다를 수 있으며, 이 경우, 상기 돌출 전극(PE)의 높이는 상기 하부 프레임(147)의 하면으로부터 기판(S)의 상면 방향으로 돌출되도록 절연 플레이트(145)와 하부 프레임(147)의 전체 두께보다 높은 길이를 가지도록 형성되거나, 상기 하부 프레임(147)의 하면으로부터 기판(S)의 상면 방향으로 돌출되지 않도록 절연 플레이트(145)와 하부 프레임(147)의 전체 두께보다 낮은 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)는 복수의 플라즈마 방전셀(141)마다 상이하게 설정될 수도 있다. 즉, 복수의 플라즈마 방전셀(141)마다 플라즈마 전원을 공급할 경우 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 발생되는 플라즈마(P)를 균일하게 할 수 있으나, 이 경우에는 플라즈마 전원 공급 구조가 복잡하기 때문에 전술한 하부 프레임(147)의 적어도 4개 접점 위치에 플라즈마 전원을 공급하게 된다. 이에 따라, 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 공급되는 플라즈마 전원이 불균일해질 수 있기 때문에 이를 최소화하기 위해 하부 프레임(147)의 플라즈마 전원의 전류 흐름에 기초하여 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에 형성되는 돌출 전극(PE)의 길이를 개별적 또는 영역별로 상이하게 설정함으로써 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)를 복수의 플라즈마 방전셀(141)을 개별적 또는 영역별로 상이하게 설정할 수 있다.
이와 같은, 상기 제 1 및 제 2 거리(D1, D2)는 돌출 전극(PE)과 하부 프레임(147)의 하면 사이에 발생되는 플라즈마 영역과 공정 가스(PG)의 증착 특성 등에 따라 설정될 수 있다. 즉, 도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 하부 프레임(147)의 하면과 돌출 전극(PE) 사이의 거리보다 하부 프레임(147)의 하면과 기판(S) 사이의 거리(D1)가 더 크기 때문에 플라즈마 이상 방전에 의한 문제를 해결할 수 있다. 만약, 하부 프레임(147)의 하면과 돌출 전극(PE) 사이의 거리보다 하부 프레임(147)의 하면과 기판(S) 사이의 거리(D1)를 작게 할 경우, 하부 프레임(147)의 하면과 기판(S)을 지지하는 기판 지지부(120) 사이에 플라즈마 이상방전이 생길 수 있어 플라즈마 이상 방전에 의해서 기판(S)에 악영향을 미칠 수 있다.
상기 절연체(149)는 상기 하부 프레임(147)의 각 측면과 하면 가장자리 부분에 결합됨과 아울러 챔버 리드(130)의 내측면에 착탈 가능하게 결합된다. 이러한 상기 절연체(149)는 절연 재질, 예를 들어 세라믹 재질로 이루어짐으로써 챔버 리드(130)와 하부 프레임(147)을 전기적으로 절연시킨다.
전술한 상부 프레임(143)과 절연 플레이트(145) 및 하부 프레임(147)은 하나의 모듈로 일체화되어 챔버 리드(130)의 하면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이상과 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(S) 또는 하나의 대면적 기판(S)을 기판 지지부(120)에 로딩하여 안착시킨다.
그런 다음, 상기 제 2 가스 공급부(160)를 이용해 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각의 갭 공간(GS)에 희석 가스(DG)를 공급함과 동시에 상기 플라즈마 전원 공급부(170)를 이용해 하부 프레임(147)에 플라즈마 전원을 공급한다. 이에 따라, 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각의 갭 공간(GS) 또는 하부 영역에 전기장이 형성되어 플라즈마(P)가 형성된다.
상기 플라즈마(P)의 형성과 동시에 제 1 가스 공급부(150)를 이용해 상기 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각의 돌출 전극(PE)의 공정 가스 분사 홀(SH1)에 공정 가스(PG)를 공급하여 상기 공정 가스(PG)를 기판(S) 상에 분사한다. 이에 따라, 기판(S) 상으로 분사되는 공정 가스(PG)가 플라즈마(P)에 의해 해리되어 기판(S) 상에 분사됨으로써 해리된 공정 가스(PG)는 플라즈마(P)에 의해 희석 가스(DG)로부터 생성된 라디칼과 화학 결합하여 기판(S)의 상면에 증착되어 소정의 박막층을 형성하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 하부 프레임(147)의 내부에 일정한 형태로 배치된 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 이용해 공정 가스(PG)를 해리시켜 기판(S)에 분사함으로써 기판(S)의 상면 전영역에 걸쳐 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있으며, 상기 플라즈마 방전이 기판(S)까지 전달되는 것을 방지하여 플라즈마 방전에 의한 기판이 손상과 막질 저하를 최소화할 수 있으며, 공정 가스(PG)와 희석 가스(DG)의 분리를 통해 돌출 전극(PE)과 전극 삽입부(EIP)의 내벽에 이상 박막이 증착되는 것을 최소화할 수 있다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 다양한 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 10을 도 2와 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 방전 셀의 다양한 형태를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6 또는 도 7에서 알 수 있듯이, 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각은 기판(S)의 상면에 대향되도록 하부 프레임(147)의 내부에 n×m 격자 형태로 배치될 수 있다. 이러한 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각은 원 형태 또는 정사각 형태의 단면을 가지도록 상부 프레임(143)의 하면으로부터 돌출된 돌출 전극(PE)과 상기 돌출 전극(PE)과 동일한 형태의 단면을 가지도록 형성되어 갭 공간(GS)을 사이에 두고 돌출 전극(PE)을 감싸도록 하부 프레임(147)에 형성된 전극 삽입부(EIP)를 포함한다. 즉, 상기 복수의 전극 삽입부(EIP)와 상기 복수의 전극 삽입부(EIP)에 각각 삽입되는 복수의 돌출 전극(PE)은 n×m 격자 형태를 가지도록 배치된다. 상기 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각의 돌출 전극(PE)의 중심부에는 전술한 공정 가스 분사 홀(SH1)이 형성되어 있고, 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각의 갭 공간(GS)에는 전술한 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)이 형성되어 있으며, 예를 들어, 공정 가스 분사 홀(SH1)을 기준으로 돌출 전극(PE)의 양측 갭 공간(GS) 각각에는 희석 가스 분사 홀(SH2)이 2개씩 형성되어 있다.
다음, 도 8, 도 9, 또는 도 10에서 알 수 있듯이, 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각은 기판(S)의 상면에 대향되도록 하부 프레임(147)의 내부에 지그재그 형태 또는 벌집(Honeycomb) 형태로 배치될 수 있다. 이러한 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각은 원 형태, 마름모 형태, 또는 6각형 형태의 단면을 가지도록 상부 프레임(143)의 하면으로부터 돌출된 돌출 전극(PE)과 상기 돌출 전극(PE)과 동일한 형태의 단면을 가지도록 형성되어 갭 공간(GS)을 사이에 두고 돌출 전극(PE)을 감싸도록 하부 프레임(147)에 형성된 전극 삽입부(EIP)를 포함한다. 즉, 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각이 삽입 배치되는 상기 복수의 전극 삽입부(EIP) 각각은 n개의 열 각각에 일정한 간격으로 배치되고, 이때, n개의 열 중 홀수번째 열(Co)과 짝수번째 열(Ce)에 배치된 복수의 전극 삽입부(EIP) 각각은 서로 엇갈리게 배치된다. 상기 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각의 돌출 전극(PE)의 중심부에는 전술한 공정 가스 분사 홀(SH1)이 형성되어 있고, 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각의 갭 공간(GS)에는 전술한 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)이 형성되어 있으며, 예를 들어, 공정 가스 분사 홀(SH1)을 기준으로 돌출 전극(PE)의 양측 갭 공간(GS) 각각에는 희석 가스 분사 홀(SH2)이 2개씩 형성되어 있다.
전술한 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각의 구조에서, 상기 인접한 복수의 전극 삽입부(EIP)들 간의 간격은 최대한 근접되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 희석 가스 분사 홀(SH2)이 공정 가스 분사 홀(SH1)을 기준으로 돌출 전극(PE)의 양측 갭 공간(GS) 각각에 2개씩 또는 3개씩 형성되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 복수의 플라즈마 방전 셀(141) 각각의 갭 공간(GS)에는 상기 전극 삽입부(EIP)의 형태, 크기, 및 상기 갭 공간(GS)의 폭 등에 따라 2개 이상의 상기 희석 가스 분사 홀(SH2)이 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 12는 도 11에 도시된 B 부분을 나타내는 확대도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(110), 기판 지지부(120), 챔버 리드(130), 및 가스 분사 모듈(140)을 포함하고, 상기 가스 분사 모듈(140이 상부 프레임(243), 복수의 희석 가스 공급 부재(144), 절연 플레이트(245), 하부 프레임(247), 및 절연 프레임(249)을 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 가스 분사 모듈(140)의 상부 프레임(243)에 플라즈마 전원이 인가되고, 하부 프레임(247)이 전기적으로 접지되도록 구성한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 상기 상부 프레임(243)은 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a)에 착탈 가능하게 결합됨과 아울러 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a)으로부터 소정 거리로 이격된다. 이에 따라, 상기 상부 프레임(243)의 상면(143a)과 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a) 사이에는 상기 제 1 가스 공급부(150)로부터 제 1 가스 공급관(152)을 통해 공급되는 공정 가스(PG)가 확산 및 버퍼링되는 공정 가스 버퍼 공간(GBS)이 마련된다. 이를 위해, 상기 상부 프레임(243)의 상면(143a)은 상기 챔버 리드(130)의 하면(130a)으로부터 이격되는 단차부를 가질 수 있다. 이러한, 상기 상부 프레임(243)은 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어져 절연 프레임(249)에 의해 챔버 리드(130)로부터 전기적으로 절연된다.
상기 상부 프레임(243)은 복수의 돌출 전극(PE), 복수의 공정 가스 분사 홀(SH1), 복수의 희석 가스 공급 홀(143b), 및 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)을 포함하여 구성된다. 이러한 상기 상부 프레임(243)은 전술한 도 2 및 도 3에 도시된 상부 프레임(143)에서 복수의 돌출 전극(PE)이 플라즈마 전원이 인가되는 플라즈마 전극으로 사용되는 것을 제외하고는 모두 동일하므로 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 절연 플레이트(245)는 상기 상부 프레임(243)의 하면 중 상기 복수의 돌출 전극(PE)과 상기 복수의 희석 가스 분사 홀(SH2)을 제외한 나머지 하면 영역을 덮도록 상기 상부 프레임(243)의 하면에 착탈 가능하게 결합된다. 이때, 상기 절연 플레이트(245)에는 상기 상부 프레임(243)의 하면으로부터 돌출된 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각이 삽입 관통하는 복수의 전극 관통부(145a)가 형성되어 있으며, 상기 복수의 전극 관통부(145a) 각각은 상기 돌출 전극(PE)의 형태와 동일한 원 또는 다각 형태로 형성되어 돌출 전극(PE)의 각 측면을 둘러싼다. 이러한, 상기 절연 플레이트(245)는 절연 재질, 예를 들어 세라믹 재질로 이루어짐으로써 상기 상부 프레임(243)과 하부 프레임(247)을 전기적으로 절연시킨다.
상기 하부 프레임(247)은 상기 절연 플레이트(245)의 전극 관통부(145a)를 관통하는 상기 복수의 돌출 전극(PE) 각각이 삽입되는 복수의 전극 삽입부(EIP)를 가지도록 형성되어 상기 절연 플레이트(245)의 하면에 착탈 가능하게 결합된다. 이러한, 상기 하부 프레임(247)은 챔버(110)에 전기적으로 접지되는 것을 제외하고는 전술한 도 2 및 도 3에 도시된 하부 프레임(147)과 동일하므로 이에 대한 설명은 전술한 하부 프레임(147)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
한편, 전술한 복수의 전극 삽입부(EIP)와 상기 복수의 돌출 전극(PE)의 조합에 의해 하부 프레임(247)의 내부에 마련되는 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각은, 도 6 내지 도 10 중 어느 하나에 도시된 형태를 가지도록 배치될 수 있다.
상기 절연 프레임(249)은 상기 하부 프레임(247)의 상면 가장자리 부분과 각 측면에 결합됨과 아울러 챔버 리드(130)의 하면과 내측면에 착탈 가능하게 결합된다. 이러한 상기 절연 프레임(249)은 절연 재질, 예를 들어 세라믹 재질로 이루어짐으로써 챔버 리드(130)와 하부 프레임(247)을 전기적으로 절연시킨다.
전술한 상부 프레임(243)과 절연 플레이트(245) 및 하부 프레임(247)은 단일 몸체로 일체화되어 챔버 리드(130)의 하면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 상부 프레임(243)을 플라즈마 전극으로 사용하고 하부 프레임(247)을 접지 전극을 사용하는 것을 제외하고는 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치와 동일한 기판 처리 방법을 통해 기판(S) 상에 소정의 박막을 형성하므로 이에 대한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 하부 프레임(247)의 내부에 일정한 형태로 배치된 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 이용해 공정 가스(PG)를 해리시켜 기판(S)에 분사함으로써 본 발명의 제 1 실시 예와 동일한 효과를 제공할 수 있으며, 플라즈마 전극으로 사용되는 상부 프레임(243)과 기판(S) 간의 거리가 더욱 멀어지고, 이에 따라 플라즈마 전극으로 사용되는 상부 프레임(243)과 기판(S) 간의 영향성이 더욱 최소화되므로 기판(S) 상에 형성되는 박막의 막질을 좀 더 개선할 수 있다.
이상과 같은, 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 가스 분사 모듈(140)의 내부에 일정한 형태로 배치된 복수의 플라즈마 방전셀(141) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 이용해 공정 가스(PG)를 해리시켜 기판(S)에 분사함으로써 기판(S)의 상면 전영역에 걸쳐 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있으며, 상기 플라즈마 방전이 기판(S)까지 전달되는 것을 방지하여 플라즈마 방전에 의한 기판이 손상과 막질 저하를 최소화할 수 있으며, 공정 가스(PG)와 희석 가스(DG)의 분리를 통해 가스 분사 모듈의 내벽, 즉 돌출 전극(PE)과 전극 삽입부(EIP)의 내벽에 이상 박막이 증착되는 것을 최소화하여 가스 분사 모듈의 세정 주기를 연장시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 공정 챔버 120: 기판 지지부
130: 챔버 리드 140: 가스 분사 모듈
141: 플라즈마 방전셀 143, 243: 상부 프레임
145, 245: 절연 플레이트 147, 247: 하부 프레임
149, 249: 절연체 150: 제 1 가스 공급부
160: 제 2 가스 공급부 170: 플라즈마 전원 공급부

Claims (9)

  1. 반응 공간을 제공하는 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 기판 상에 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하고,
    상기 가스 분사 모듈은,
    복수의 전극 삽입부를 가지는 하부 프레임;
    갭 공간을 가지도록 상기 복수의 전극 삽입부 각각에 삽입된 복수의 돌출 전극과, 공정 가스를 상기 기판 상에 분사하도록 상기 복수의 돌출 전극에 형성된 공정 가스 분사 홀을 포함하는 상부 프레임; 및
    상기 돌출 전극의 주변에 배치되고 희석 가스를 상기 갭 공간에 분사하는 복수의 희석 가스 분사 홀을 포함하고,
    상기 공정 가스 분사 홀은 상기 돌출 전극을 관통하도록 형성되어 상기 공정 가스를 상기 돌출 전극의 하면 아래로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 희석 가스 분사 홀을 통하여 상기 갭 공간에 분사된 상기 희석 가스는 플라즈마 전원에 의하여 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 전원은,
    상기 상부 프레임 또는 상기 하부 프레임에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 상부 프레임에 형성되는 공정 가스 버퍼 공간을 더 포함하고,
    상기 복수의 공정 가스 분사 홀은 상기 돌출 전극을 관통하도록 형성되고, 상기 공정 가스 버퍼 공간과 연통되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 상부 프레임에 형성되는 복수의 희석 가스 공급 홀을 더 포함하고,
    복수의 희석 가스 공급 홀 각각은 상기 갭 공간에 형성되고,
    상기 복수의 희석 가스 분사 홀 각각은 상기 돌출 전극 주위에서 대응되는 상부 프레임을 관통하도록 형성된 복수의 희석 가스 공급 홀 각각에 연통되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    적어도 2 개의 희석 가스 분사 홀은 상기 복수의 갭 공간 각각에서 상기 돌출 전극을 사이에 두고 일정한 간격으로 나란히 형성되는 한 쌍의 희석 가스 공급 홀 각각에 연통되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 삽입부 각각은 상기 돌출 전극의 형태와 동일한 다각형 형태로 형성되어 상기 돌출 전극의 각 측면을 둘러싸는 것을 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 프레임의 하면과 상기 기판의 상면 사이의 제1 거리는 상기 도출 전극의 하면과 상기 기판의 상면 사이의 제2 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 삽입부의 내측면과 상기 돌출 전극의 외측면 사이의 갭 공간에 희석 가스 플라즈마를 생성하도록 상기 기판과 상기 하부 프레임 사이의 거리는 상기 갭 공간의 거리보다 크고,
    상기 하부 프레임은 플라즈마 전원으로부터 전력을 공급받고,
    상기 하부 프레임은 상기 상부 프레임과 전기적으로 절연되고, 플라즈마 전원 공급 부재에 전기적으로 접속하여 상기 플라즈마 전원에 연결되고,
    상기 상부 프레임은 전기적으로 접지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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