KR20220088621A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되; 상기 플라즈마 생성 유닛은 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 대향되게 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND SUBSTRATE TREATING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치 및 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 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 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다.
이러한 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에서 기판의 온도를 승온시키는 방법은 기판이 놓여지는 기판 지지부재의 가열 수단(열선)을 이용하여 기판의 온도를 승온시키고 있다.
그러나, 열선을 이용한 기판 가열 방식은 기판을 승온시키는데 오랜시간이 소요되고, 기판 전체를 균일하게 가열하는데 어려움이 있다.
본 발명은 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정에서 기판을 빠르게 가열시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 열원 교체 및 기판의 온도 제어가 용이한 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
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 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 갖는 챔버; 상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되; 상기 플라즈마 생성 유닛은 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 대향되게 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 유닛은 열복사(thermal radiation)를 이용한 가열장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 장치는 IR lamp, Flash lamp, Laser, Microwave 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 챔버의 상부벽에 제공되고, 상기 가열 유닛은 상기 챔버의 상부벽 위에 제공되며, 상기 상부벽은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 지지 유닛 상에 배치된 기판 상에 반응 가스를 공급하도록 관통홀이 형성된 샤워헤드 타입으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 플라즈마 반응공정이 이루어지는 챔버; 상기 챔버 내 하부측에 제공되며, 기판이 안착되는 그리고 제1 전극을 포함하는 지지 유닛; 상기 챔버의 상부측에 제공되며 상기 챔버 내에 플라즈마 반응공정이 이루어지도록 전계를 형성하기 위한 제2 전극; 및 상기 제2 전극과 상기 제1 전극 간에 전계를 발생시키기 위해 상기 제2 전극과 상기 제1 전극 중 적어도 하나에 RF전압을 인가하기 위하 전압공급수단을 포함하되; 상기 제2 전극은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 유닛은 열복사(thermal radiation)를 이용한 가열장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 장치는 IR lamp, Flash lamp, Laser, Microwave 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 챔버의 상부벽에 제공되고, 상기 가열 유닛은 상기 챔버의 상부벽 위에 제공될 수 있다.
또한, 상기 상부벽은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 지지 유닛 상에 배치된 기판 상에 반응 가스를 공급하도록 관통홀이 형성된 샤워헤드 타입으로 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 플라즈마 처리 공간을 제공하는 그리고 투명한 윈도우를 갖는 상부벽을 포함하는 챔버; 상기 플라즈마 처리 공간의 하부측에 제공되며, 정전기를 이용하여 기판을 고정시키면서 하부전극의 역할을 수행하는 정전기 척(Electrostatic Chuck); 상기 윈도우 아래에 상기 정전기 척과 마주보도록 배치되며, 상기 정전기 척 상에 배치된 기판 상에 반응 가스를 공급하도록 관통홀이 형성되는 제2 전극 역할을 수행하는 샤워헤드; 상기 윈도우 위에 상기 샤워헤드와 마주보도곡 배치되며, 상기 기판을 가열하기 위한 빛에너지를 제공하는 가열 유닛을 포함하되; 상기 샤워헤드는 상기 가열 유닛으로부터 제공되는 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 샤워헤드는 ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 가열 유닛은 IR lamp, Flash lamp, Laser, Microwave 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제2 전극과 상기 제1 전극 간에 전계를 발생시키기 위해 상기 제2 전극과 상기 제1 전극 중 적어도 하나에 RF전압을 인가하기 위하 전압공급수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공정 챔버의 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 제2 전극과 제1 전극을 갖는 기판 처리 처리 방법에 있어서: 공정 챔버의 상부벽에 위치한 가열 유닛으로부터 방출되는 전자기파는 전자기파가 투과 가능한 재질로 이루어지는 상기 상부벽과 상기 제2 전극을 통과하여 기판을 가열시키는 기판 처리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 열 복사를 이용하여 기판을 빠르게 가열시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 열원 교체 및 기판의 온도 제어가 용이하다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 가열 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징은 이에 한정되지 않으며 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 상부에 놓여진 기판을 플라즈마 처리하는 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 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 지지 유닛(200), 플라즈마 생성 유닛(400), 그리고 가열 유닛(500)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다.
공정 챔버(100)는 내부에 공정 수행을 위한 공간을 가진다. 공정 챔버(100)의 내부 중 아래 영역에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)에는 기판이 놓여진다.
플라즈마 생성 유닛(400)은 공정 챔버(100) 내에서 지지 유닛(200)의 상부 영역에에 머무르는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 생성 유닛(400)은 제1 전극(420), 제2 전극(440), 그리고 고주파 전원(460)을 포함할 수 있다. 제1 전극(420)과 제2 전극(440)은 서로 상하 방향으로 대향되게 제공될 수 있다. 제2 전극(440)은 지지 유닛(200)에 제공될 수 있다. 즉, 지지 유닛(200)은 전극으로 기능할 수 있다.
제1 전극(420)은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제1전극(420)은 가열 유닛(500)으로부터 제공되는 빛 에너지가 통과할 수 있는 투명 전극일 수 있다. 일 예로, 제1 전극(420)은 산화인듐과 산화주석으로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 물질로 형성된 투명전극일 수 있다. 또 다른 예로, 제1 전극으로는 MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나일 수 있다.
제1 전극(420)은 공정 챔버(100)의 상부벽(110)에 제공되는 투명한 윈도우(120) 아래에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 제1 전극(420)은 접지(429)되고, 제2 전극(440)에는 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 선택적으로 제1 전극(420)에 고주파 전원(460)이 연결되고 제2 전극(440)이 접지될 수 있다. 또한, 선택적으로 제1 전극(420) 및 제2 전극(440) 모두에 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다.
가열 유닛(500)은 투명한 윈도우(120) 상부에 제1 전극(420)과 대향되게 배치될 수 있다. 가열 유닛(500)은 열복사를 이용한 가열 장치일 수 있다. 일 예로, 가열 유닛은 IR 램프들을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 가열 유닛은 Flash lamp, Laser, Microwave와 같은 열원 중 어느 하나일 수 있다. 가열 유닛(500)은 빛 에너지를 방출하며, 빛 에너지는 윈도우(120)와 제1 전극(420)을 통과하여 기판(W)으로 제공될 수 있다. 따라서, 기판은 빛 에너지에 의해 빠르게 가열(승온)될 수 있다.
본 실시예에서 가열 유닛(500)은 공정 챔버 외부에 배치되어 있는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 가열 유닛(500)은 기판을 기준으로 기판 아래에 배치될 수 있으며, 이 경우 제2전극이 투명 전극으로 변경될 수 있다.
상술한 구성을 갖는 기판 처리 장치(10)에서 플라즈마 처리 공정이 진행될 때, 가열 유닛(500)에 의해 기판이 빠르게 승온될 수 있다. 이처럼, 제1 전극(420)을 투명 전극(빛 에너지와 같은 전자기파가 투과 가능한 재질)으로 제공함으로써, 공정 챔버(100) 외부에 기판 가열을 위한 가열 유닛(500)의 배치가 가능하다. 그리고 가열 유닛(500)이 공정 챔버(100) 외부에 제공됨으로써, 가열 유닛(500)의 유지보수(램프 교체, 출력 용량 변경 등)가 용이하고, 플라즈마에 의한 손상을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(10a)를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10a)는 공정 챔버(100a), 지지 유닛(200a), 가스 공급 유닛(300a), 플라즈마 생성 유닛(400a), 그리고 가열 유닛(500a)을 포함할 수 있다. 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다.
공정 챔버(100a)는 내부에 공정 수행을 위한 공간을 가진다. 공정 챔버(100a)의 바닥면에는 배기홀(103)이 형성된다. 배기홀(103)은 펌프(122)가 장착된 배기 라인(121)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100a) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 배기홀(103)로 배기된다. 따라서, 공정 챔버(100a)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 배기 과정에 의해 공정 챔버(100a)의 내부공간은 소정 압력으로 감압된다. 일 예로, 배기홀(103)은 후술하는 라이너 유닛(130)의 관통홀(158)과 직접 통하는 위치에 제공될 수 있다.
공정 챔버(100a)의 측벽에는 개구(104)가 형성된다. 개구(104)는 공정 챔버(100a) 내부로 기판이 출입하는 통로로 기능한다. 개구(104)는 도어 어셈블리(미도시됨)에 의해 개폐된다. 일 예에 의하면, 도어 어셈블리(미도시됨)는 외측 도어, 내측 도어, 그리고 연결판을 가진다. 외측 도어는 공정 챔버의 외벽에 제공된다. 내측 도어는 공정 챔버의 내벽에 제공된다. 외측 도어와 내측 도어는 연결판에 의해 서로 고정 결합된다. 연결판은 개구를 통해 공정 챔버의 내측에서 외측까지 연장되게 제공된다. 도어 구동기은 외측 도어를 상하 방향으로 이동시킨다. 도어 구동기는 유공압 실린더나 모터를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100a)의 내부 중 아래 영역에는 지지 유닛(200a)이 위치한다. 지지 유닛(200a)은 정전기력에 의해 기판(W)을 지지한다. 이와 달리 지지 유닛(200a)은 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
지지 유닛(200a)은 지지판(210), 링 어셈블리(260), 그리고 가스 공급 라인부(270)를 포함할 수 있다. 지지판(210)에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(210)은 베이스(220)와 정전 척(240)을 가진다. 정전 척(240)은 정전기력에 의해 기판(W)을 그 상면에 지지한다. 정전 척(240)은 베이스(220) 상에 고정결합된다.
링 어셈블리(260)는 링 형상으로 제공된다. 링 어셈블리(260)는 지지판(210)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 일 예로, 링 어셈블리(260)는 정전 척(240)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리(260)는 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하면, 링 어셈블리(260)는 포커스 링(262)과 절연 링(264)을 가진다. 포커스 링(262)은 정전 척(240)을 감싸도록 제공되며 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 절연 링(264)는 포커스 링(262)을 감싸도록 제공된다. 선택적으로 링 어셈블리(260)는 플라즈마에 의해 정전 척(240)의 측면이 손상되는 것을 방지하도록 포커스 링(262)의 둘레에 밀착되게 제공되는 에지 링(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 달리 링 어셈블리(260)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
가스 공급 라인부(270)는 가스 공급원(272)과 가스 공급 라인(274)을 포함한다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)와 지지판(210) 사이에 제공된다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)의 상면 또는 지지판(210)의 가장자리 영역에 잔류하는 이물질을 제거하도록 가스를 공급한다. 일 예로, 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다. 선택적으로, 다른 가스 또는 세정제를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(274)은 지지판(210) 내부에서 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 공급 라인(274)은 포커스 링(262) 내부에서 제공되어, 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 절곡되는 구조일 수 있다.
일 예에 의하면, 정전 척(240)은 세라믹 재질로 제공되고, 포커스 링(262)은 실리콘 재질로 제공되고, 절연 링(264)은 쿼츠 재질로 제공될 수 있다. 정전 척(240) 또는 베이스(220) 내에는 공정 진행 중 기판(W)을 공정 온도로 유지하도록 하는 가열 부재(282) 및 냉각 부재(284)가 제공될 수 있다. 가열 부재(282)는 열선으로 제공될 수 있다. 냉각 부재(284)는 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(282)는 정전 척(240)에 제공되고, 냉각 부재(284)는 베이스(220)에 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(300a)은 공정 챔버(100a) 내부로 공정가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300a)은 가스 저장부(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 유입 포트(330)를 포함한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)와 가스 유입 포트(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)에 저장된 공정 가스를 가스 유입 포트(330)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 그 통로를 개폐하거나, 그 통로를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 밸브(322)가 설치될 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(400a)은 방전 공간에 머무르는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 방전 공간은 공정 챔버(100a) 내에서 지지 유닛(200a)의 상부 영역에 해당된다. 플라즈마 생성 유닛(400)은 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스를 가질 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(400a)은 상부 전극(420), 하부 전극(440), 그리고 고주파 전원(460)을 포함할 수 있다. 상부 전극(420)과 하부 전극(440)은 서로 상하 방향으로 대향되게 제공될 수 있다.
상부 전극(420)은 가열 유닛(500a)으로부터 제공되는 빛 에너지가 통과할 수 있는 투명 전극일 수 있다. 일 예로, 상부 전극(420)은 산화인듐과 산화주석으로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 물질로 형성된 투명전극일 수 있다. 또 다른 예로, 상부 전극으로는 MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나일 수 있다.
상부 전극(420)은 공정 챔버(100a)의 상부벽(110)에 제공되는 투명한 윈도우(120) 아래에 위치될 수 있다. 투명한 윈도우(120)는 상부 전극와 동일하게 전자기파가 투과 가능한 재질일 수 있다. 일 예로, 상부 전극(420)은 샤워 헤드(422) 및 링 어셈블리(424)를 포함할 수 있다. 샤워 헤드(422)는 정전 척(240)과 대향되게 위치되고, 정전 척(240)보다 큰 직경으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(422) 및 링 어셈블리(424)를 포함할 수 있다. 샤워 헤드(422)은 상부 전극으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(422)에는 가스를 분사하는 홀들(422a)이 형성된다. 링 어셈블리(424)는 샤워 헤드(422)를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리(424)는 샤워 헤드(422)에 밀착되게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 샤워 헤드(422)는 상부 전극으로 제공될 수 있다. 하부 전극(440)은 정전 척(240) 내에 제공될 수 있다.
일 예에 의하면, 상부 전극(420)은 접지(429)되고, 하부 전극(440)에는 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 선택적으로 상부 전극(420)에 고주파 전원(460)이 연결되고 하부 전극(440)이 접지될 수 있다. 또한, 선택적으로 상부 전극(420) 및 하부 전극(440) 모두에 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 일 예에 의하면, 고주파 전원(460)은 상부 전극(420) 또는 하부 전극(440)에 연속적으로 전력을 인가하거나 펄스로 전력을 인가할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 가열 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 가열 유닛(500a)은 투명한 윈도우(120) 상부에 상부 전극(420)과 대향되게 배치될 수 있다. 가열 유닛(500a)은 하우징(502)과, IR 램프(510)들 그리고 반사커버(520)들을 포함할 수 있다. IR 램프(510)들은 빛 에너지를 방출하며, 빛 에너지는 윈도우(120)와 상부 전극(420)을 통과하여 기판(W)으로 제공될 수 있다. 기판은 빛 에너지에 의해 빠르게 가열(승온)될 수 있다.
상술한 구성을 갖는 기판 처리 장치(10a)에서의 플라즈마 처리는 가스 공급 유닛(300a)이 공정 가스를 공급하면, 공정 챔버(100a) 내의 샤워 헤드(422)를 통해 공정 가스가 분사된다. 이 때, 공정 챔버(100a) 내에는 플라즈마가 발생되고, 플라즈마 공정이 수행될 수 있다. 그리고 플라즈마 처리 공정이 진행될 때, 가열 유닛(500a)의 IR 램프(510)들에 의해 기판은 빠르게 승온될 수 있다. 이처럼, 상부 전극(420)을 투명 전극으로 제공함으로써, 공정 챔버(100a) 외부에 기판 가열을 위한 가열 유닛(500a)의 배치가 가능하다. 그리고 가열 유닛(500a)이 공정 챔버(100a) 외부에 제공됨으로써, 가열 유닛(500a)의 유지보수(램프 교체, 출력 용량 변경 등)가 용이하고, 플라즈마에 의한 손상을 방지할 수 있다.
이상의 본 실시예에서는, 상부 전극이 샤워 헤드 타입의 구조를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서는, 상기 실시예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정 등에도 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 플라즈마 생성 유닛이, 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스로 제공되는 구조로 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 플라즈마 생성 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma)으로 제공될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마는 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치는 추가적으로 플라즈마 경계 제한 유닛을 포함할 수 있다. 플라즈마 경계 제한 유닛은, 일 예로, 링 형상으로 제공될 수 있으며, 방전 공간을 감싸도록 제공되어 플라즈마가 그 외측으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 공정 챔버
200 : 지지 유닛
300 : 가스 공급 유닛
400 : 플라즈마 발생 유닛
420 : 제1부 전극
500 : 가열 유닛
510 : IR 램프

Claims (20)

  1. 기판 처리 장치에 있어서:
    내부에 처리 공간을 갖는 챔버;
    상기 처리 공간 내에 배치되며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성 유닛을 포함하되;
    상기 플라즈마 생성 유닛은
    제1 전극; 및
    상기 제1 전극과 대향되게 배치되는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제2 전극은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 유닛은
    열복사(thermal radiation)를 이용한 가열장치를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가열 장치는
    IR lamp, Flash lamp, Laser, Microwave 중 어느 하나인 기판 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 전극은
    상기 챔버의 상부벽에 제공되고,
    상기 가열 유닛은 상기 챔버의 상부벽 위에 제공되며,
    상기 상부벽은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 지지 유닛 상에 배치된 기판 상에 반응 가스를 공급하도록 관통홀이 형성된 샤워헤드 타입으로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은
    ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나로 이루어지는 기판 처리 장치.
  8. 플라즈마 반응공정이 이루어지는 챔버;
    상기 챔버 내 하부측에 제공되며, 기판이 안착되는 그리고 제1 전극을 포함하는 지지 유닛;
    상기 챔버의 상부측에 제공되며 상기 챔버 내에 플라즈마 반응공정이 이루어지도록 전계를 형성하기 위한 제2 전극; 및
    상기 제2 전극과 상기 제1 전극 간에 전계를 발생시키기 위해 상기 제2 전극과 상기 제1 전극 중 적어도 하나에 RF전압을 인가하기 위하 전압공급수단을 포함하되;
    상기 제2 전극은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가열 유닛은
    열복사(thermal radiation)를 이용한 가열장치를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가열 장치는
    IR lamp, Flash lamp, Laser, Microwave 중 어느 하나인 기판 처리 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 전극은
    상기 챔버의 상부벽에 제공되고,
    상기 가열 유닛은 상기 챔버의 상부벽 위에 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 상부벽은 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 전극은
    ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나로 이루어지는 기판 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 지지 유닛 상에 배치된 기판 상에 반응 가스를 공급하도록 관통홀이 형성된 샤워헤드 타입으로 제공되는 기판 처리 장치.
  16. 플라즈마 처리 공간을 제공하는 그리고 투명한 윈도우를 갖는 상부벽을 포함하는 챔버;
    상기 플라즈마 처리 공간의 하부측에 제공되며, 정전기를 이용하여 기판을 고정시키면서 하부전극의 역할을 수행하는 정전기 척(Electrostatic Chuck);
    상기 윈도우 아래에 상기 정전기 척과 마주보도록 배치되며, 상기 정전기 척 상에 배치된 기판 상에 반응 가스를 공급하도록 관통홀이 형성되는 제2 전극 역할을 수행하는 샤워헤드;
    상기 윈도우 위에 상기 샤워헤드와 마주보도곡 배치되며, 상기 기판을 가열하기 위한 빛에너지를 제공하는 가열 유닛을 포함하되;
    상기 샤워헤드는
    상기 가열 유닛으로부터 제공되는 전자기파가 투과 가능한 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 샤워헤드는
    ITO(Indium Tin Oxide), MnO(Manganese Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), FTO, AZO, Graphene, CNT(Carbon Nano Tube), Metal nanowire, PEDOT-PSS 중 어느 하나로 이루어지는 기판 처리 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 가열 유닛은
    IR lamp, Flash lamp, Laser, Microwave 중 어느 하나인 기판 처리 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 상기 제1 전극 간에 전계를 발생시키기 위해 상기 제2 전극과 상기 제1 전극 중 적어도 하나에 RF전압을 인가하기 위하 전압공급수단을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 공정 챔버의 처리 공간으로 공급된 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 제2 전극과 제1 전극을 갖는 기판 처리 처리 방법에 있어서:
    공정 챔버의 상부벽에 위치한 가열 유닛으로부터 방출되는 전자기파는 전자기파가 투과 가능한 재질로 이루어지는 상기 상부벽과 상기 제2 전극을 통과하여 기판을 가열시키는 기판 처리 방법.
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