WO2012134199A2 - 플라즈마 발생 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 발생 장치 및 기판 처리 장치 Download PDF

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장홍영
서상훈
이윤성
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주성엔지니어링(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitively coupled plasma generating apparatus, and more particularly, to a capacitively coupled plasma generating apparatus divided into a plurality of electrodes.
  • the high frequency plate type capacitively coupled plasma apparatus has limitations in process uniformity and process speed.
  • One technical problem to be solved of the present invention is to provide a plasma generating apparatus having a process uniformity and a process speed without forming a pattern of electrodes on a substrate.
  • One technical problem to be solved of the present invention is to provide a substrate processing apparatus having a process uniformity and a process speed without forming a pattern of electrodes on a substrate.
  • the plasma generating apparatus includes a plurality of ground electrodes disposed in the vacuum container and extending side by side, and power electrodes disposed between the ground electrodes. And a region having a constant distance between the ground electrode and the power electrode, wherein the power electrode is tapered in a direction facing the substrate, and the power electrodes are connected to an RF power source.
  • one end of the power supply electrodes and the ground electrodes may be curved in a direction facing the substrate.
  • the height of the power electrode in the direction facing the substrate may be greater than the height of the ground electrode.
  • the angle between the direction extending along one surface of the power electrode and the direction facing the substrate may be 5 degrees to 15 degrees.
  • the power electrodes may be even.
  • the ground electrode and the power supply electrode may further include a dielectric support.
  • One end of the ground electrodes is coupled to the dielectric support, one end of the power electrodes is coupled to the dielectric support, and the other end of the ground electrodes and the other end of the power electrodes face the substrate.
  • the dielectric support may include a plurality of nozzles for injecting a process gas between the ground electrode and the power electrode.
  • it may further include a gas distributor disposed on the dielectric support for distributing gas to the nozzle.
  • the process gas may include at least one of SiH4 gas, H2 gas, Ar gas, NF3 gas.
  • the power distribution unit may supply power to at least one power electrode at at least two points.
  • it may further include a power supply line connecting the power electrode and the power distribution unit.
  • the length between the power supply point of the power electrode in the power source may be the same.
  • the power distribution unit may be disposed between the dielectric and the top plate of the vacuum vessel inside the vacuum vessel.
  • the power distribution unit may be disposed outside the vacuum vessel.
  • the power distribution unit may include power distribution lines for supplying power to a plurality of points of the power electrode, and a guard unit disposed around the power distribution lines and grounded.
  • the power electrode may include at least one hole on the surface facing the ground electrode.
  • the distance between the ground electrode and the power electrode may be 3 to 10 millimeters.
  • the frequency of the RF power source may be 13.56 Mhz to 100 Mhz.
  • the ground electrode may include a tapered portion that increases in width in the direction of the substrate and an extension portion having a constant width.
  • the power electrode may be supplied with RF power at a plurality of points.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container, ground electrodes disposed in the vacuum container and extending side by side in a first direction, and between the ground electrodes in a second direction crossing the first direction.
  • Power electrodes disposed on the substrate, and a dielectric support for mounting the ground electrodes and the power electrodes.
  • the power supply electrode has a first height in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction from a first surface in contact with the dielectric support, and the power supply electrode is formed in the first surface in contact with the dielectric support.
  • the power electrode has a second thickness at one end spaced in the third direction from the first surface.
  • the ground electrode has a second height from the first face in contact with the dielectric support, the ground electrode has a third thickness in the first face in contact with the dielectric support, and the ground electrode has the Have a fourth thickness at one end spaced in the third direction.
  • the first thickness is greater than the second thickness, and the third thickness is smaller than the fourth thickness.
  • the first height may be greater than or equal to the second height.
  • one end of the ground electrodes and one end of the power supply electrodes may be processed into a curved surface.
  • the vertical distance between the ground electrode and the power electrode may be constant.
  • a plasma generating apparatus includes a plurality of ground electrodes disposed inside a vacuum container and extending side by side and including a truncated triangular pillar shape, and disposed between the ground electrodes and disposed between the ground electrodes.
  • Power electrodes including an interposed truncated triangular pillar shape. And a region having a constant distance between the ground electrode and the power electrode, wherein the power electrodes are connected to an RF power source.
  • Plasma generating device is a vacuum container, a power supply electrode disposed in the interior of the vacuum container and disposed inside the vacuum container and spaced apart from the ground electrode, and the power supply electrode and And a substrate holder facing the ground electrode.
  • the power supply electrode is disposed on a plane on which the ground electrode is disposed, and includes a discharge region in which a distance between the ground electrode and the power supply electrode is constant. The discharge region is obliquely contacted in the plane where the power electrode is disposed, and the power electrode is connected to the RF power source.
  • a substrate processing apparatus includes a vacuum container, a plurality of ground electrodes disposed in the vacuum container and extending in parallel with each other, and a power electrode disposed in the vacuum container and interposed between the ground electrodes. And a substrate holder disposed opposite the ground electrodes and the power electrodes and supporting the substrate. And a region having a constant distance between the ground electrode and the power electrode, wherein the power electrode is tapered in a direction facing the substrate, and the power electrodes are connected to an RF power source.
  • the temperature of the substrate is 50 degrees to 250 degrees Celsius, a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon thin film may be formed on the substrate.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container including an upper plate, a gas distribution unit disposed under the upper plate, and a process gas disposed under the gas distribution unit and discharged from the gas distribution unit.
  • Insulating supports including a plurality of nozzles and extending side by side in a first direction, ground electrodes disposed between the insulating supports and extending in parallel in the first direction, and disposed under the insulating support and in a first direction
  • power supply electrodes extending side by side. RF power is applied to the power electrodes.
  • the nozzles are disposed between the power electrode and the ground electrode.
  • the insulating support includes an upper insulating support, and a lower insulating support disposed under the upper insulating support.
  • the nozzle includes an upper nozzle penetrating the upper insulating support part, and a lower nozzle penetrating the lower insulating support part.
  • the aperture of the upper nozzle may be larger than the aperture of the lower nozzle.
  • the lower insulating support may be formed of at least one of ceramic, alumina, and quartz, and the upper insulating support may be formed of at least one of Teflon and plastic.
  • the gas distribution unit may include an upper gas distribution plate disposed under the upper plate, and a lower gas distribution plate disposed under the upper gas distribution plate.
  • the lower gas distribution plate extends in a first direction on the upper surface of the lower gas distribution plate and the first trench aligned with the nozzles disposed in the first direction, and the first It may include preliminary nozzles disposed in the one trench and aligned with the nozzles.
  • the first trench may extend in a second direction crossing the first direction to be connected to the pair of nozzles adjacent to each other around the ground electrode.
  • the lower distribution plate may further include a through hole for electrode coupling disposed in the center of the first trench.
  • the coupling means may fix the lower distribution plate and the ground electrode to a hole formed in an upper surface of the ground electrode through the electrode coupling through hole.
  • the upper gas distribution plate is disposed in the second trench extending in a second direction crossing the first direction on the upper surface of the upper gas distribution plate, and the inside of the second trench And a gas supply through hole aligned with the first trench.
  • the power electrode and the lower electrode may include a region facing each other and having a predetermined interval from each other.
  • the power supply electrode and the ground electrode may be tapered while maintaining a constant interval.
  • one surface of the power electrode may be in contact with the insulating support, and the other surface of the power electrode may be curved.
  • One surface of the ground electrode may contact the gas distribution unit, and the other surface of the ground electrode may be curved.
  • the power electrode may be supplied with the RF power at at least two points in the first direction.
  • the power supply lines for supplying power to the power supply electrode, the RF power supply for providing the RF power, and the RF power is interposed between the power supply line and the RF power supply;
  • the apparatus may further include a power distribution unit that distributes the power electrodes.
  • the power distribution unit may be disposed outside the vacuum container.
  • the power supply line further comprises a fixed line spaced apart in the first direction, one end of the fixed line is fixedly coupled to the power electrode, the other end of the fixed line May be fixedly coupled to the top plate.
  • the power electrode may include holes formed in the side.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container including an upper plate, a gas distribution unit disposed under the upper plate, and a process gas disposed under the gas distribution unit and discharged from the gas distribution unit.
  • RF power is applied to the power electrodes.
  • the nozzles may be disposed between the power electrode and the ground electrode.
  • the insulating support may include an upper insulating support, and a lower insulating support disposed below the upper insulating support.
  • the nozzle may include an upper nozzle penetrating the upper insulating support part, and a lower nozzle penetrating the lower insulating support part.
  • the aperture of the upper nozzle may be larger than the aperture of the lower nozzle.
  • the lower insulating support may be formed of at least one of ceramic, alumina, and quartz, and the upper insulating support may be formed of at least one of Teflon and plastic.
  • the gas distribution unit may include an upper gas distribution plate disposed under the upper plate, and a lower gas distribution plate disposed under the upper gas distribution plate.
  • the lower gas distribution plate extends in a first direction on the upper surface of the lower gas distribution plate and the first trench aligned with the nozzles disposed in the first direction, and the first It may include preliminary nozzles disposed in the one trench and aligned with the nozzles.
  • the first trench may extend in a second direction crossing the first direction to be connected to the pair of nozzles adjacent to each other around the ground electrode.
  • the lower distribution plate may further include a through hole for electrode coupling disposed in the center of the first trench.
  • the coupling means may fix the lower distribution plate and the ground electrode to a hole formed in an upper surface of the ground electrode through a through hole formed in the electrode coupling through hole and the insulating support.
  • a substrate processing apparatus includes a vacuum container including an upper plate, a gas distribution unit disposed under the upper plate, and a process gas disposed under the gas distribution unit and discharged from the gas distribution unit.
  • Insulating supports including a plurality of nozzles and extending in parallel in a first direction, ground electrodes disposed between the insulating supports and extending in parallel in the first direction, and disposed under the insulating support and in parallel in a first direction Extending power supply electrodes, and a substrate holder disposed below the power supply electrodes.
  • RF power is applied to the power electrodes.
  • a substrate processing apparatus includes a vacuum container including an upper plate, a gas distribution unit disposed under the upper plate, and a process gas disposed under the gas distribution unit and discharged from the gas distribution unit.
  • An insulating support including a plurality of nozzles, ground electrodes disposed under the insulating supports and extending in parallel in the first direction, power electrodes disposed under the insulating support and extending in parallel in the first direction; And a substrate holder disposed under the ground electrodes and the power electrodes, and RF power may be applied to the power electrodes.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container including an upper plate, a gas distribution unit including a plurality of nozzles disposed below the upper plate and discharging a process gas, and disposed below the gas distribution unit. Insulating support parts extending side by side in one direction, ground electrodes disposed under the gas distribution part and extending side by side in the first direction, and disposed below the insulating support part and extending side by side in a first direction between the ground electrodes And a power supply unit configured to supply RF power to the power electrodes through the gas distribution unit and the insulating support unit.
  • the gas distribution part includes spacers arranged at regular intervals and extending in the first direction, the spacer is disposed between the insulating support, the nozzles are disposed through the spacer do.
  • the thickness of the insulating support may be the same as the height of the spacer.
  • the insulating support may include an upper insulating plate, and a lower insulating plate aligned with the upper insulating plate and disposed below the upper insulating plate.
  • the gas distribution unit may include an upper gas distribution plate, and a lower gas distribution plate disposed under the upper gas distribution plate.
  • the lower gas distribution plate may include a first trench extending in the first direction and connected to the nozzles on the upper surface of the lower gas distribution plate.
  • the lower distribution plate may further include a through hole for electrode coupling disposed in the center of the first trench.
  • the upper gas distribution plate is disposed in the second trench extending in a second direction crossing the first direction on the upper surface of the upper gas distribution plate, and the inside of the second trench And a gas supply through hole aligned with the first trench.
  • the ground electrode includes a protrusion extending in the first direction at the center of the upper surface of the ground electrode, the process gas may be supplied to both sides of the protrusion through the nozzles have.
  • the distance between the ground electrode and the power electrode may be tapered to be constant for a predetermined area.
  • the power supply unit is a power supply line connected to the power electrode, a first insulating member covering the jaw of the through hole formed in the upper plate surrounding the power supply line, and the first insulating member It may include a second connecting member which is disposed in and inserted into the through hole of the top plate.
  • the power supply further comprises a power distribution unit for distributing RF power.
  • the power distribution unit may include: a base plate having a power distribution pattern therethrough, a lower insulating pattern inserted into the power distribution pattern of the base plate, an upper insulating pattern disposed on the lower leading edge pattern, and disposed on the upper insulating pattern.
  • the fixed support part is a fixed line connected to the power supply electrode, a third insulating member covering the fixed line and covering the jaw of the through hole formed in the upper plate, and disposed on the third insulating member and inserted into the through hole of the upper plate. It includes a fourth connecting member that is.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container including an upper plate, an insulating support part disposed to be spaced apart in a second direction extending in parallel in a first direction and crossing the first direction in a lower portion of the upper plate, A gas distribution part disposed between the insulating support parts and disposed on the insulating support parts, power electrodes disposed under the insulating support parts and extending in the first direction, and disposed below the space between the insulating support parts; And ground electrodes extending in the first direction.
  • the gas distribution part comprises a plurality of nozzles, the nozzles are formed through the space between the insulating support.
  • the gas distribution unit may include an upper gas distribution plate, and a lower gas distribution plate disposed under the upper gas distribution plate.
  • the lower gas distribution plate may include a first trench extending in the first direction and connected to the nozzles on the upper surface of the lower gas distribution plate.
  • the insulating support comprises a plurality of nozzles.
  • the nozzles are disposed between the ground electrode and the power electrode through the insulating support.
  • the power supply further comprises a power supply for supplying power to a plurality of points.
  • the power supply unit includes a power supply line connected to the power supply electrode, a first insulating member covering the jaw of the through hole formed on the upper plate and surrounding the power supply line, and the through hole of the upper plate disposed on the first insulating member. It includes a second connecting member inserted into.
  • the power supply further comprises a power distribution unit for distributing RF power.
  • the power distribution unit includes a base plate having a power distribution pattern therethrough, a lower insulation pattern inserted into the power distribution pattern of the base plate, an upper insulation pattern disposed on the lower leading edge pattern, and an electric power disposed on the upper insulation pattern.
  • a substrate processing apparatus includes a vacuum container including an upper plate, a gas distribution unit including a plurality of nozzles disposed below the upper plate and discharging a process gas, and disposed below the gas distribution unit.
  • Insulating support parts extending side by side in one direction, ground electrodes disposed under the gas distribution part and extending side by side in the first direction, and disposed below the insulating support part and extending side by side in a first direction between the ground electrodes
  • a power supply unit disposed below the power electrodes and the ground electrodes and configured to mount a substrate, and a power supply unit supplying RF power to the power electrodes through the gas distribution unit and the insulating support unit.
  • a substrate processing apparatus includes a vacuum container including an upper plate, an insulating support part disposed to be spaced apart in a second direction extending side by side in a first direction and crossing the first direction on a lower portion of the upper plate, A gas distribution part disposed between the insulating support parts and disposed on the insulating support parts, power electrodes disposed under the insulating support parts and extending in the first direction, and disposed under the power electrodes and the ground electrodes; And a substrate holder for mounting the substrate, and ground electrodes disposed in the lower portion of the space between the insulating supports and extending in the first direction.
  • the plasma generating apparatus may have a structure of a divided power electrode.
  • the divided power electrode may have a line shape, and may supply RF power to a plurality of points to reduce the standing wave effect in the longitudinal direction of the power electrode and form a uniform plasma.
  • the ground electrodes may be disposed between the power electrodes to form stable and independent plasmas, to remove standing wave effects in a direction perpendicular to the length direction of the power electrodes, and to maintain the substrate in a floating state. Accordingly, the lattice defect density of the substrate due to the impact of the plasma can be reduced.
  • the distance between the power supply electrode and the substrate may be several cm or less at a high pressure of several torr.
  • FIG. 1 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a power distribution unit.
  • FIG. 4 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a power distribution unit.
  • FIG. 9 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 9.
  • FIG. 11 illustrates a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 12.
  • 15 is a plan view illustrating a power distribution unit.
  • 16 and 17 are cross-sectional views illustrating plasma generating apparatuses according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • impedance matching network 170 RF power
  • impedance matching network 1170 RF power supply
  • insulation support 2250 power distribution unit
  • impedance matching network 2170 RF power
  • the density of the capacitively coupled plasma may not be uniform due to standing wave effects.
  • the standing wave effect may worsen plasma uniformity.
  • Increasing the driving frequency of the capacitively coupled plasma can reduce ion bombardment energy, increase electron density, and decrease electron temperature.
  • the standing wave effect may increase, thereby decreasing the plasma uniformity. Therefore, there is a need for a method of obtaining a high density uniform plasma at a driving frequency of 13.56 Mhz or more.
  • the plasma generating apparatus applies RF power of 13.56 Mhz to 200 Mhz to a plurality of line-shaped power electrodes.
  • each of the power supply electrodes is supplied with power at a plurality of positions.
  • the current distribution on the left and right sides of the power supply position may be symmetrical.
  • a ground electrode is disposed between the power electrodes. Since the plasma may be generated between the power supply electrode and the ground electrode, the substrate may be in a floating state. The substrate can reduce the impact of the plasma to reduce the grating defect density.
  • the ground electrode also serves to remove the standing wave effect in a direction perpendicular to the length direction of the electrode by making the power electrodes separate from each other.
  • a pattern of the power electrodes may be formed on a surface of a substrate.
  • process uniformity can be reduced.
  • the shape of the power electrodes and the ground electrodes affects the process uniformity of the substrate.
  • increasing the distance between the power electrode and the substrate may increase the process uniformity.
  • increasing the distance between the power electrode and the substrate reduces the process speed.
  • FIG. 1 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a power distribution unit.
  • the plasma generating apparatus includes a plurality of ground electrodes 120 disposed in the vacuum container and extending side by side, and at least one power electrode disposed between the ground electrodes 120. 110).
  • the gap d between the ground electrode 120 and the power electrode 110 includes a constant region, and the power electrode 110 is tapered in a direction facing the substrate.
  • the power electrode 120 is connected to the RF power source 170.
  • the vacuum vessel 102 may have a pressure below atmospheric pressure.
  • the vacuum container 102 may be a rectangular parallelepiped container.
  • the vacuum container 102 may include a top plate 104.
  • a gas inlet (not shown) and a gas exhaust part (not shown) may be disposed in the vacuum container 120.
  • the gas inlet (not shown) may provide a process gas to the vacuum vessel 120.
  • the gas exhaust unit may discharge the process gas and the reaction byproduct of the vacuum vessel 120 to the outside.
  • the plasma generating device may form amorphous or polycrystalline silicon on the substrate 182.
  • the pressure of the vacuum vessel 102 may be several hundred millitorr (mTorr) to several Torr.
  • the substrate 182 may be disposed on the substrate holder 180.
  • the substrate holder 180 may be disposed to face the top plate 104.
  • the substrate 182 may be disposed in parallel with the upper plate 104.
  • the substrate 182 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, or a dielectric substrate.
  • the substrate 182 may be a rectangular substrate.
  • the material deposited on the substrate 182 may be amorphous or polycrystalline silicon.
  • the substrate holder 180 may include a heating unit (not shown).
  • the heating unit may heat the substrate 182.
  • the temperature of the substrate 182 may be room temperature to 300 degrees Celsius.
  • the substrate 182 or the substrate holder 180 may be electrically floated.
  • the distance g between the substrate 182 and the power electrode 110 may be several to several tens of centimeters (cm).
  • the upper plate 104 may be disposed on an upper surface of the vacuum container 102.
  • the top plate 104 may be metal.
  • the top plate 104 may be aluminum or stainless steel.
  • the upper plate 104 may have a square plate shape.
  • the upper plate 104 and the vacuum container 102 may be in close contact with each other to maintain a vacuum.
  • the top plate may include a plurality of through holes 106.
  • the power supply line 142 is disposed in the through hole 106.
  • the power supply line 142 electrically connects the power distribution unit 140 and the power electrode 110.
  • the power supply line 142 may support the power electrode 110.
  • the dielectric support part 150 is disposed below the upper plate 104.
  • the dielectric support part 150 may include at least one of alumina, ceramic, quartz, Teflon, PEEK, and silicon.
  • the dielectric support part 150 may be a single layer or a multilayer.
  • the dielectric support part 150 may be disposed in parallel with the upper plate 104.
  • the dielectric support part 150 may include nozzles 132 for providing a process gas between the power electrode 110 and the ground electrode 120.
  • the nozzles 132 may be arranged in a first direction in which the power electrode 110 extends at regular intervals.
  • the ground electrode 120 may be disposed between the dielectric support parts 150 and extend in the first direction. Accordingly, the dielectric support part 150 may have a band shape extending in the first direction. The nozzles 132 may be disposed at both edges of the dielectric support 150.
  • the gas distributor 130 may be disposed between the dielectric support 150 and the top plate 104.
  • the gas distribution unit 130 may receive the process gas from the outside to provide the process gas to the nozzles 132 between the ground electrode 120 and the power electrode 110.
  • the process gas may include hydrogen gas (H 2) and xylene (SiH 4).
  • the gas distribution unit 130 includes preliminary nozzles 135, a lower gas distribution plate 130a on which the preliminary nozzles 135 are disposed, and an upper gas distribution plate on the lower gas distribution plate 130a. 130b.
  • the preliminary nozzles 135 may be aligned with the nozzles 132.
  • the preliminary nozzles 135 may be aligned in the first direction.
  • the lower gas distribution plate 130a may have a trench 133 in a region where the preliminary nozzles 135 are disposed.
  • the preliminary nozzles 135 may be disposed in the trench 133.
  • the preliminary nozzles 135 aligned in the first direction and the preliminary nozzles 135 spaced apart in the second direction may be disposed in the trench 133.
  • the lower gas distribution plate 130a may include lower through holes 137a.
  • the upper gas distribution plate 130b may include upper through holes 137b aligned with the lower through holes 137a.
  • the dielectric support part 150 may include a through hole 151.
  • the through hole 151 may be aligned with the lower through hole 137a.
  • the power supply line 142 is connected to the power electrode 110 through the upper through hole 137b, the lower through hole 137a, and the through hole 151.
  • the upper gas distribution plate 130b and the lower gas distribution plate 130a are combined. Accordingly, process gas is supplied through the trench 133, the preliminary nozzles 135, and the nozzles 132.
  • the ground electrodes 120 may extend side by side in the first direction. The distance between the ground electrodes 120 may be constant.
  • the ground electrode 120 may include a prism shape or a triangular pyramid shape. As long as the space d between the ground electrode 120 and the power electrode 110 includes a constant region 103, the shape of the ground electrode 120 and the shape of the power electrode 110 may be variously modified. Can be.
  • the ground electrodes 120 may be arranged in a second direction crossing the first direction.
  • the plane defined by the first direction and the second direction may be parallel to the plane on which the top plate 104 is disposed.
  • the ground electrode 120 may be separated into an exposed ground electrode 120b exposed inside the vacuum container 102 and an embedded ground electrode 120a buried in the dielectric support 150.
  • the buried ground electrode 120a may be inserted into the dielectric support part 150.
  • the width of one end of the exposed ground electrode 120b is t3 and the width of the other end of the exposed ground electrode 120b is t4. t3 is greater than t4.
  • the other end of the exposed ground electrode 120b may face the substrate 182.
  • the exposed ground electrode 120b may be tapered.
  • the other end of the exposed ground electrode 120b may be curved.
  • the third direction is perpendicular to the surface formed by the first direction and the second direction.
  • An angle ⁇ between the third direction and one surface of the exposed ground electrode 120b may be 5 degrees to 15 degrees.
  • the power electrode 110 may be attached to the dielectric support part 150.
  • the power electrode 110 extends in the longitudinal direction of the ground electrode 120.
  • the power electrode 110 may be a conductive material.
  • the power electrode 110 may extend side by side in the first direction.
  • the power electrodes 110 may be spaced apart in a second direction.
  • the power electrodes 110 may be even.
  • a width of one end of the power electrode 110 is t1 and a width of the other end of the power electrode 110 is t2 at a surface in contact with the dielectric support part 150.
  • t1 is smaller than t2.
  • the distance d between the power electrode 110 and the ground electrode 120 may be constant.
  • the distance d between the power electrode 110 and the ground electrode 120 may be 3 mm to 10 mm. If d is less than 3 mm, discharge may be difficult. In addition, when d is greater than 10 mm, process uniformity due to discharge may be lowered.
  • the other end of the power electrode 110 may be curved.
  • the height h1 of the exposed power electrode may be greater than or equal to the height h2 of the exposed ground electrode.
  • the power electrodes 110 may include at least one hole 112 on a surface facing the ground electrode 120.
  • the holes 112 are regularly arranged.
  • the holes 112 may cause hollow cathode discharge.
  • the holes 112 may be aligned in a first direction.
  • the plasma density may increase.
  • the frequency of the RF power supply 170 increases, the standing wave effect may increase.
  • the standing wave effect may limit plasma uniformity and process uniformity.
  • the supply of RF power to the nodes N1 and N2 of the power electrode 110 may reduce the standing wave effect.
  • the plasma density distribution may be changed according to the position where the RF power is supplied to the power electrode 110.
  • the power electrodes 110 may be divided N evenly. RF power is supplied to a central portion of the N-divided portion of the power electrode 110. That is, the nodes N1 and N2 of the power electrode 110 may be located at the center of the divided portion. The current distribution and / or the voltage distribution of the power electrode 110 may be symmetrical with respect to the center of the power electrode 110.
  • the power electrodes 110 may include nodes N1 and N2.
  • the nodes N1 and N2 may supply the power of the RF power source 170 to the power electrode 110.
  • the nodes N1 and N2 include a first node N1 and a second node N2.
  • the length of the power electrode 140 is L.
  • the first node N1 may be located at L / 4, and the second node N2 may be located at 3L / 4.
  • the current at the nodes N1 and N2 may have a maximum value, and the voltage at the nodes N1 and N2 may have a minimum value.
  • the distribution of the current or the voltage may be symmetrical about the center of the nodes N1 and N2.
  • the phases of the voltages at the nodes N1 and N2 may be in phase.
  • Positions of the nodes N1 and N2 may be changed to have process uniformity in the first direction.
  • the plasma may be formed between the power electrode 110 and the ground electrode 120.
  • the distance d between the power electrode 110 and the ground electrode 120 may be 3 mm to 15 mm.
  • the structure in which the power electrode 110 and the ground electrode 120 are adjacent to each other may improve stability of the plasma.
  • the plasma potential and / or DC bias of the plasma can be reduced.
  • the substrate may be floated, such that the plasma generating device may provide low grating defects in a deposition process.
  • the tapered power electrode 110 and the tapered ground electrode 120 may improve the flow pattern of the process gas.
  • the width t1 of one end of the power electrode 110 is greater than the width t2 of the other end of the power electrode 110. Accordingly, the power supply line 142 may be easily coupled to the power electrode 110. It is also possible to increase the discharge area to increase the process speed.
  • the power electrode 110 of the curvature form and the ground electrode 110 of the curvature form can improve the flow pattern of the process gas.
  • the curvature power electrode 110 and the curvature ground electrode 120 may suppress arc discharge.
  • the height h1 of the power electrode 110 may be greater than the height h2 of the ground electrode. Accordingly, at pressures of 5 Torr or less, process uniformity and process speed can be ensured.
  • the width t2 of the other end of the power electrode 110 may be about 10 mm. In addition, about 10 mm of the width of the other end of the exposed ground electrode 120b may be preferable. In addition, the distance d between the power electrode 110 and the ground electrode 120 may be preferably 3 mm to 15 mm.
  • the substrate 182 may be at least exposed to the plasma. That is, the plasma generator generates a remote plasma, and the active species may be provided to the substrate.
  • the power distribution unit 140 may be a means for receiving power from the RF power source 170 from the power supply terminal P and transferring power to the power electrodes 110.
  • the power distribution unit 140 may include a power distribution line 144 and a guard unit 146 disposed around the power distribution line 144.
  • the guard part 146 is grounded. Accordingly, the power distribution line 144 and the guard unit 146 form a transmission line.
  • the power distribution unit 140 may be disposed outside the vacuum container 102.
  • the power distribution unit 140 may be disposed inside the vacuum container 102.
  • the power distribution unit 140 may be disposed between the upper plate and the gas distribution unit.
  • the power supply line 142 electrically connects the power distribution line 144 and the power electrode 110.
  • the power supply line 142 may support the power electrode 110.
  • the plurality of power supply lines 142 may be connected to one power electrode 110. Accordingly, the power electrode 110 may be supplied with power in phase at a plurality of points.
  • the RF power source 170 supplies power to the power distribution line 144 through an impedance matching network 150.
  • the length between the power supply point of the RF power source 170 and the power supply line 142 is the same. Accordingly, the power supply line 142 may supply power to all of the power electrodes 110 in phase.
  • the frequency of the RF power supply 170 may be 1 Mhz or more. Preferably, the frequency of the RF power supply 170 may be 13.56 to 50 Mhz.
  • the impedance matching network 160 may be a means for maximally transferring power of the RF power source 170 to a load.
  • FIGS. 1 to 3 are views for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIGS. 1 to 3 will be omitted.
  • the plasma generating apparatus includes a vacuum container 102, ground electrodes 220 disposed in the vacuum container 102 and extending in parallel in a first direction, and a second crossing the first direction.
  • Power electrodes 210 disposed between the ground electrodes 220 in a direction, and a dielectric support 250 for mounting the ground electrodes 220 and the power electrodes 210.
  • the power electrode 210 has a first height h1 in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction from a first surface that is in contact with the dielectric support part 250.
  • the power electrode 210 has a first thickness t1 at the first surface in contact with the dielectric support part 250.
  • the power electrode 210 has a second thickness t2 at one end spaced in the third direction from the first surface.
  • the ground electrode 220 has a second height h2 from the first surface in contact with the dielectric support part 250.
  • the ground electrode 220 has a third thickness t3 at the first surface in contact with the dielectric support part 250.
  • the ground electrode 220 has a fourth thickness t4 at one end spaced apart from the first surface in the third direction.
  • the first thickness t1 is greater than the second thickness t2, and the third thickness t3 is smaller than the fourth thickness t4.
  • the vertical distance d between the ground electrode 220 and the power electrode 220 is constant.
  • the first height h1 may be greater than or equal to the second height h2.
  • One end of the ground electrodes 220 and one end of the power electrodes 210 may be processed into a curved surface.
  • An angle between the exposed side surface of the power electrode 210 and the third direction may be 5 degrees to 15 degrees.
  • an angle between the exposed side surface of the ground electrode 220 and the third direction may be 5 degrees to 15 degrees.
  • the power electrode 210 may have a truncated triangular pillar shape.
  • the ground electrode 220 may have a truncated triangular pillar shape.
  • the ground electrode 220 may be inverted and coupled to the dielectric support part 250 such that the distance d between the power electrode 210 and the ground electrode 220 is constant.
  • the dielectric support part 250 may include a plurality of nozzles 132 aligned in a first direction.
  • the nozzles 132 may supply process gas between the power electrode 210 and the ground electrode 220.
  • the dielectric support part 250 may be an integral type that is not separated from each other.
  • the ground electrode 220 and the power electrode 220 may be disposed in contact with the bottom surface of the dielectric support part 250.
  • a portion of the power electrode and a portion of the ground electrode may be inserted into the dielectric support.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIGS. 1 to 3 will be omitted.
  • the substrate processing apparatus includes a plurality of ground electrodes 320 disposed inside the vacuum vessel 102 and extending side by side, and disposed inside the vacuum vessel 120 and the ground electrodes ( Power electrodes 310 interposed between the electrodes 320, and a substrate holder 180 disposed opposite the ground electrodes 320 and the power electrodes 310 and supporting the substrate 182.
  • the ground electrode 320 and the power supply electrode 310 includes a region where a distance d is constant.
  • the power electrode 310 is tapered in a direction facing the substrate.
  • the power electrodes 310 are connected to the RF power source 170.
  • the ground electrode 320 includes a tapered portion 320a that increases in width in the substrate direction 182 and an extension portion 320b having a constant width.
  • the ground electrode 320 and the power electrode 310 may be disposed on the bottom surface of the dielectric support part 350.
  • the plasma generating apparatus proposes an inclined electrode structure.
  • the distance between the power supply electrode and the ground electrode is narrow. Therefore, a new gas distribution structure is required.
  • FIG. 6 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a power distribution unit.
  • the plasma generator 1100 includes a vacuum container 1102 including an upper plate 1104, a gas distribution unit 1130 disposed under the upper plate 1104, and the gas powder.
  • Insulation support parts 1150 and the insulating paper which are disposed under the distribution part 1130 and include a plurality of nozzles 1152 for discharging the process gas provided from the gas distribution part 1130 and extend in parallel in a first direction.
  • Ground electrodes 1120 disposed between the branches 1150 and extending side by side in the first direction, and power electrodes 1110 disposed below the insulating support part 1150 and extending side by side in the first direction. do.
  • RF power is applied to the power electrodes 1110.
  • the vacuum container 1102 may have a pressure below atmospheric pressure.
  • the vacuum container 1102 may be a rectangular parallelepiped container.
  • the vacuum container 1102 may include a top plate 1104.
  • a gas inlet (not shown) and a gas exhaust (not shown) may be disposed in the vacuum container 1102.
  • the gas inlet (not shown) may provide a process gas to the vacuum container 1102.
  • the gas exhaust unit may discharge the process gas and the reaction byproduct of the vacuum container 1102 to the outside.
  • the plasma generator 1100 may form amorphous or polycrystalline silicon on the substrate 1182.
  • the pressure of the vacuum vessel 1102 may be a few hundred millitorr (mTorr) to several Torr (Torr).
  • the substrate 1182 may be disposed on the substrate holder 1180.
  • the substrate holder 1180 may be disposed to face the top plate 1104.
  • the substrate 1182 may be disposed in parallel with the upper plate 1104.
  • the substrate 1182 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, or a dielectric substrate.
  • the substrate 1182 may be a rectangular substrate.
  • the material deposited on the substrate 1182 may be amorphous or polycrystalline silicon.
  • the substrate holder 1180 may include a heating unit (not shown). The heating unit may heat the substrate 1182.
  • the temperature of the substrate 1182 may be room temperature to 300 degrees Celsius.
  • the substrate 1182 or the substrate holder 1180 may be electrically floated.
  • the distance g between the substrate 1182 and the power electrode 1110 may be several to several tens of centimeters (cm).
  • the upper plate 1104 may be disposed on an upper surface of the vacuum container 102.
  • the top plate 1104 may be metal.
  • the top plate 1104 may be aluminum or stainless steel.
  • the upper plate 1104 may have a square plate shape.
  • the upper plate 1104 and the vacuum container 1102 may be in close contact with each other to maintain a vacuum.
  • the top plate 1104 may include a plurality of through holes 1106.
  • the power supply line 1142 is disposed in the through hole 106.
  • the power supply line 1142 electrically connects the power distribution unit 1140 and the power electrode 1110.
  • the power supply line 1142 may support the power electrode 1110.
  • the through holes 1106 may be aligned in a second direction crossing the first direction.
  • the auxiliary through hole (not shown) may be spaced apart from the through hole 1106 in the first direction and disposed at both edge regions.
  • the gas distribution unit 1130 may receive a process gas from the gas inlet.
  • the gas distribution unit 1130 may be disposed below the upper plate 1104.
  • the gas distribution unit 1130 may include an upper gas distribution plate 1130a and a lower gas distribution plate 1130b disposed below the upper gas distribution plate 1130a.
  • the lower gas distribution plate 1130b extends in a first direction on an upper surface of the lower gas distribution plate 1130b and is aligned with the nozzles 1152 disposed in the first direction, And preliminary nozzles 1135 disposed in the first trench 1133 and aligned with the nozzles 1152.
  • the preliminary nozzles 1135 may be aligned in the first direction at regular intervals.
  • the lower gas distribution plate 1130b may have a first trench 1133 in a region where the preliminary nozzles 1135 are disposed.
  • the preliminary nozzles 1135 may be disposed in the first trench 1133.
  • the preliminary nozzles 1135 aligned in the first direction and the preliminary nozzles 1135 spaced apart in the second direction may be disposed in the first trench 1133. Accordingly, the first trench 1133 may supply process gas to the pair of preliminary nozzles 1135.
  • the first trench 1133 may extend in a second direction crossing the first direction to be connected to the pair of nozzles 1152 adjacent to each other around the ground electrode 1120.
  • the lower gas distribution plate 1130b may include lower through holes 1137b.
  • the upper gas distribution plate 1130a may include upper through holes 1137a aligned with the lower through holes 1137b.
  • the lower through holes 1137b may be formed in pairs in the lower gas distribution plate 1130b.
  • the upper through holes 1137a may be formed in pairs in the upper gas distribution plate 1130a.
  • the lower through holes 1137b and the upper through holes 1137a may be aligned with the through holes 1106 formed on the upper plate.
  • the auxiliary through hole 1137c may be formed to be spaced apart from the lower through hole 1137b and the upper through hole 1137a in the first direction.
  • the auxiliary through hole 1137c may pass through the gas distribution part 1130.
  • the auxiliary through hole 1137c may be aligned with the auxiliary through hole formed in the upper plate 1104.
  • the lower gas distribution plate 1130b may further include through-holes 1138 for coupling the ground electrodes disposed at the center of the first trench 1133.
  • the electrode coupling through holes 1138 may be disposed on the ground electrode 1120.
  • the ground electrode 1120 includes holes 1127 aligned with the electrode coupling through holes 1138.
  • the coupling means may fix the lower distribution plate 1130b and the ground electrode 1120 to the hole 1127 formed on the upper surface of the ground electrode 1120 through the electrode coupling through hole 1138.
  • the coupling means may be bolts.
  • the upper gas distribution plate 1130a may be formed on the upper surface of the upper gas distribution plate 1130a of the second trench 1139 and the second trench 1139 extending in a second direction crossing the first direction. And a gas supply through hole 1136 disposed therein and aligned with the first trench 1133.
  • a subscription inlet (not shown) may be disposed on the top plate 1104.
  • a process gas flows into the second trenches 1139 along a through hole formed in the upper plate 1104.
  • the second trenches 1139 may extend in parallel along the second direction and may be plural in number.
  • the second trenches 1139 may be connected through an auxiliary trench extending in the first direction.
  • the auxiliary trenches may be disposed at an edge of the upper distribution plate 1130b.
  • a plurality of gas supply through holes 1136 are disposed in the second trench 1139.
  • the gas supply through holes 1136 are disposed at regular intervals along the second direction. Accordingly, the process gas is provided to the first trench 1133 through the gas supply through holes 1136.
  • the process gas provided in the first trench 1133 is supplied to the nozzles 1152 through the preliminary through hole 1135.
  • the upper gas distribution plate 1130a and the lower gas distribution plate 1130b may be coupled through a coupling means.
  • the coupling means may be bolts.
  • the process gas may include the gas inlet, the second trench 1133, the gas supply through hole 1136, the first trench 1133, the preliminary nozzles 1135, and the nozzles 1132. It is supplied through
  • the gas distribution part may avoid the power supply line 1142 and the fixed line 1143 by using the first trench 1133 formed in the first direction and the second trench 1139 formed in the second direction.
  • 1152 may provide a uniform process gas.
  • the gas distribution unit 1130 may be formed of a conductor.
  • the gas distribution unit 1130 may be grounded.
  • the insulating support 1150 is disposed under the gas distribution part 1130.
  • the insulating support 1150 may include at least one of alumina, ceramic, quartz, Teflon, and silicon.
  • the insulating support part 1150 may be a multilayer.
  • the insulation support part 1150 may include an upper insulation support part 1150a and a lower insulation support part 1150b disposed under the upper insulation support part 1150a.
  • the upper insulating support 1150a and the lower insulating support 1150b may be aligned with each other.
  • the nozzle 1152 may include an upper nozzle 1152a penetrating the upper insulating support part 1150a, and a lower nozzle 1152b penetrating the lower insulating support part 1150b.
  • the diameter of the upper nozzle 1152a may be larger than the diameter of the lower nozzle 1152b.
  • the upper insulation support part 1150a may be made of Teflon, PEEK resin, ceramic, MICA, and plastic.
  • the lower insulating support part 1150b may be ceramic or alumina.
  • the upper nozzle 1152a may be misaligned. Therefore, in order to prevent the misalignment, it may be preferable that the aperture of the upper nozzle 1152b is larger than the aperture of the lower nozzle 1152a.
  • the insulating support part 1150 may be disposed in parallel with the upper plate 1104.
  • the nozzles 1132 may provide a process gas between the power electrode 1110 and the ground electrode 1120.
  • the nozzles 1132 may be arranged in a first direction in which the power electrode 1110 extends at regular intervals.
  • the insulating support part 1150 may include a through hole 1151.
  • the through hole 1151 may be disposed at the center of the insulating support part 1150.
  • the through hole 1151 may include an upper through hole 1151 a formed in the upper insulating support part 1150a and a lower through hole 1151 b formed in the lower insulating support part 1150b.
  • the upper through hole 1151a may be aligned with the lower through hole 1151b.
  • the power supply line 1142 is connected to the power electrode 1110 through the upper through hole 1137a, the lower through hole 1137b, and the through hole 1151. Accordingly, RF power is supplied to the power electrode 1110 through the plurality of power supply lines 1142. Accordingly, the standing wave effect can be reduced.
  • the auxiliary through holes 1153 of the insulating support 1150 are spaced apart from each other in the first direction with respect to the through holes 1151.
  • the auxiliary through hole 1153 may pass through the insulating support part.
  • the auxiliary through hole 1153 may be aligned with the auxiliary through hole 1137c of the gas distribution unit 1130.
  • the auxiliary through hole 1153 may have the same shape as the through hole 1151.
  • the fixed line 1143 is connected to the power electrode 1110 through the auxiliary through holes 1153 and 1137c. Accordingly, the plurality of fixing lines 142 are insulated from the top plate 1104 and fixedly coupled to the top plate 1104. Accordingly, the power electrode 1110, the insulating support part 1150, and the gas distribution part 1130 are fixed to the upper plate 1104.
  • the fixed line 1143 has a structure similar to the power supply line 1142. However, the fixed line 1143 is not connected to the RF power supply.
  • the ground electrode 1120 may be disposed between the insulating support parts 1150 and extend in the first direction.
  • the insulating support part 1150 may have a band shape extending in the first direction.
  • the nozzles 1132 may be disposed at both edges of the insulating support part 1150 adjacent to the ground electrode. Accordingly, the nozzles 1152 may supply process gas between the ground electrode 1120 and the power electrode 1110.
  • the process gas may include hydrogen gas (H 2) and xylene (SiH 4).
  • the ground electrodes 1120 may extend side by side in a first direction. The distance between the ground electrodes 1120 may be constant.
  • the ground electrode 1120 may include a prism shape or a truncated triangular prism shape. As long as the space d between the ground electrode 1120 and the power electrode 1110 includes a constant region 1103, the shape of the ground electrode 1120 and the shape of the power electrode 1110 may be variously modified. Can be.
  • the exposed ground electrodes may form a curved surface.
  • the ground electrodes 1120 may be arranged in a second direction crossing the first direction.
  • the plane defined by the first direction and the second direction may be parallel to the plane on which the top plate 1104 is disposed.
  • Upper surfaces of the ground electrodes 1120 may be the same as upper surfaces of the insulating support 1150.
  • the ground electrode 1120 may be separated into an exposed ground electrode 1120b exposed in the vacuum container 1102 and an embedded ground electrode 1120a buried in the insulating support 1150.
  • the buried ground electrode 1120a may be inserted into the insulating support 1150.
  • the width of one end of the exposed ground electrode 1120b is t3 and the width of the other end of the exposed ground electrode 1120b is t4. t3 is greater than t4.
  • the other end of the exposed ground electrode 1120b may face the substrate 1182.
  • the exposed ground electrode 1120b may be tapered.
  • the other end of the exposed ground electrode 1120b may be curved.
  • the third direction is perpendicular to the surface formed by the first direction and the second direction. An angle ⁇ between the third direction and one surface of the exposed ground electrode 1120b may be 5 degrees to 15 degrees.
  • the power electrode 1110 may be attached to the insulating support 1150. An upper surface of the power electrode 1110 may coincide with a lower surface of the insulating support 1150.
  • the power electrode 1110 extends in the longitudinal direction of the ground electrode 1120.
  • the power electrode 1110 may be a conductive material.
  • the power electrode 1110 may extend side by side in the first direction.
  • the power electrodes 1110 may be arranged to be spaced apart in a second direction.
  • the power electrodes 1110 may be even.
  • a plurality of holes may be formed on a surface of the power electrode in contact with the insulating support 1150.
  • the power supply line 1142 may be fixedly coupled to the hole of the power electrode 1110.
  • a width of one end of the power electrode 1110 is t1 and a width of the other end of the power electrode 1110 is t2 at a surface in contact with the insulating support part 1150.
  • t1 is smaller than t2.
  • the distance d between the power electrode 1110 and the ground electrode 1120 may be constant.
  • the distance d between the power electrode 1110 and the ground electrode 1120 may be 3 mm to 10 mm. If d is less than 3 mm, discharge may be difficult. In addition, when d is greater than 10 mm, process uniformity due to discharge may be lowered.
  • the other end of the power electrode 1110 may be curved.
  • the height h1 of the exposed power electrode may be greater than or equal to the height h2 of the exposed ground electrode.
  • the power electrodes 1110 may include at least one hole 1112 on a surface facing the ground electrode 1120.
  • the holes 1112 are regularly arranged.
  • the holes 1112 may cause hollow cathode discharge.
  • the holes 1112 may be aligned in a first direction.
  • the plasma density may increase.
  • the standing wave effect may limit plasma uniformity and process uniformity.
  • Supply of RF power to the nodes N1 and N2 of the power electrode 1110 may reduce the standing wave effect.
  • the plasma density distribution may be changed according to the position where the RF power is supplied to the power electrode 1110.
  • the power electrodes 1110 may be N-divided evenly. RF power is supplied to a central portion of the N-divided portion of the power electrode 1110. That is, the nodes N1 and N2 of the power electrode 1110 may be located at the center of the divided portion. The current distribution and / or voltage distribution of the power electrode 1110 may be symmetrical with respect to the center of the power electrode 1110.
  • the power electrodes 1110 may include nodes N1 and N2.
  • the nodes N1 and N2 may supply the power of the RF power source 1170 to the power electrode 1110.
  • the nodes N1 and N2 include a first node N1 and a second node N2.
  • the length of the power electrode 1140 is L.
  • the first node N1 may be located at L / 4
  • the second node N2 may be located at 3L / 4.
  • the current at the nodes N1 and N2 may have a maximum value, and the voltage at the nodes N1 and N2 may have a minimum value.
  • the distribution of the current or the voltage may be symmetrical about the center of the nodes N1 and N2.
  • the phases of the voltages at the nodes N1 and N2 may be in phase.
  • Positions of the nodes N1 and N2 may be changed to have process uniformity in the first direction.
  • the plasma may be formed between the power electrode 1110 and the ground electrode 1120.
  • the distance d between the power electrode 1110 and the ground electrode 1120 may be 3 mm to 15 mm.
  • the structure in which the power electrode 1110 and the ground electrode 1120 are adjacent to each other may improve stability of the plasma.
  • the plasma potential and / or DC bias of the plasma can be reduced.
  • the substrate may be floated, such that the plasma generating device may provide low grating defects in a deposition process.
  • the tapered power electrode 1110 and the tapered ground electrode 1120 may improve the flow pattern of the process gas.
  • the width t1 of one end of the power electrode 1110 is greater than the width t2 of the other end of the power electrode 1110. Accordingly, the power supply line 1142 may be easily coupled to the power electrode 1110. It is also possible to increase the discharge area to increase the process speed.
  • the power electrode 1110 in the form of curvature and the ground electrode 1110 in the form of curvature may improve the flow pattern of the process gas.
  • the curvature power electrode 1110 and the curvature ground electrode 1120 may suppress arc discharge.
  • the height h1 of the power electrode 1110 may be greater than the height h2 of the ground electrode. Accordingly, at pressures of 5 Torr or less, process uniformity and process speed can be ensured.
  • the width t2 of the other end of the power electrode 1110 may be about 10 mm. In addition, about 10 mm of the width of the other end of the exposed ground electrode 1120b may be preferable. In addition, the distance d between the power electrode 1110 and the ground electrode 1120 may be preferably 3 mm to 15 mm.
  • the substrate 1182 may be at least exposed to the plasma. That is, the plasma generator generates a remote plasma, and the active species may be provided to the substrate.
  • the power distribution unit 1140 may be a means for receiving power of the RF power source 1170 from a power supply terminal P1 and transferring power to the power electrodes 1110.
  • the power distribution unit 1140 may include a power distribution line 1144 and a guard unit 1146 disposed around the power distribution line 1144.
  • the guard portion 1146 is grounded. Accordingly, the power distribution line 1144 and the guard unit 1146 form a transmission line.
  • the power distribution unit 1140 may be disposed outside the vacuum container 1102.
  • the power distribution unit 1140 may be disposed inside the vacuum container 1102.
  • the power distributor 1140 may be disposed between the upper plate and the gas distributor.
  • the power supply line 1142 electrically connects the power distribution line 1144 and the power electrode 1110.
  • the power supply line 1142 may support the power electrode 1110.
  • the plurality of power supply lines 1142 may be connected to one power electrode 1110. Accordingly, the power electrode 1110 may receive power in phase at a plurality of points.
  • the RF power source 1170 supplies power to the power distribution line 1144 through an impedance matching network 1150.
  • the length between the power supply point of the RF power source 1170 and the power supply line 1142 is the same. Accordingly, the power supply line 1142 may supply power to all of the power electrodes 1110 in phase.
  • the frequency of the RF power source 1170 may be 1 Mhz or more. Preferably, the frequency of the RF power source 1170 may be 13.56 to 50 Mhz.
  • the impedance matching network 1160 may be a means for maximally transferring power of the RF power source 1170 to a load.
  • the deposition rate on the substrate located under the power supply electrode varies depending on the position.
  • the inclined structure of the electrode improved the deposition nonuniformity. That is, discharge occurs between the power supply electrode and the ground electrode, and the active species generated in each zone is uniformly transferred to the substrate due to the inclination of the discharge zone, thereby improving uniformity.
  • the insulation support part of the two-layer structure is arrange
  • the nozzle of the insulating support supplies a process gas and prevents clogging of the nozzle due to thermal expansion.
  • the capacitance formed by the ground electrode that is electrically affected by the power supply electrode must be large.
  • the nozzle is placed directly on the insulator after the insulator is extended as far as the edge of the ground electrode.
  • FIG. 9 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 9.
  • the plasma generator 1100a includes a vacuum container 1102 including an upper plate 1104, a gas distribution unit 1130 disposed under the upper plate 1102, and the gas powder.
  • a plurality of nozzles 1152 disposed below the rear part 1130 and discharging the process gas provided from the gas distribution unit 1130, and disposed under the insulating support part 1250 and the insulating support part 1250.
  • ground electrodes 1220 extending side by side in the first direction
  • power electrodes 1110 disposed under the insulating support 1250 and extending side by side in the first direction. RF power is applied to the power electrodes.
  • the insulation support part 1250 may include an upper insulation support plate and a lower insulation support plate disposed under the upper insulation support plate.
  • the insulating supporter 1250 may include a through hole 1159 for fixing the ground electrode.
  • the through hole 1159 may be aligned with the through hole 1138 formed in the gas distribution unit 1130 and the hole 1127 formed on an upper surface of the ground electrode 1220.
  • the insulation support part 1250 may be integrated without being separated.
  • the power electrode 1110 has a first height h1 in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction from a first surface that is in contact with the insulating support 1250.
  • the power electrode 1110 has a first thickness t1 at the first surface in contact with the insulating support 1250.
  • the power electrode 1110 has a second thickness t2 at one end spaced apart from the first surface in the third direction.
  • the ground electrode 1220 has a second height h2 from the first surface in contact with the insulating support 1250.
  • the ground electrode 1220 has a third thickness t3 at the first surface in contact with the insulating support 1250.
  • the ground electrode 1220 has a fourth thickness t4 at one end spaced in the third direction from the first surface.
  • the first thickness t1 is greater than the second thickness t2, and the third thickness t3 is smaller than the fourth thickness t4.
  • the vertical distance d between the ground electrode 1220 and the power electrode 1110 is constant.
  • the first height h1 may be greater than or equal to the second height h2.
  • One end of the ground electrodes 1220 and one end of the power electrodes 1110 may be processed into a curved surface.
  • An angle between the exposed side surface of the power electrode 1110 and the third direction may be 5 degrees to 15 degrees.
  • an angle between the exposed side surface of the ground electrode 1220 and the third direction may be 5 degrees to 15 degrees.
  • the power electrode 1110 may have a truncated triangular pillar shape.
  • the ground electrode 1220 may have a truncated triangular pillar shape.
  • the ground electrode 1120 may be inverted and coupled to the insulating support 1250 such that the distance d between the power electrode 1110 and the ground electrode 1220 is constant.
  • the insulating supporter 1250 may include a plurality of nozzles 1152 aligned in a first direction.
  • the nozzles 1152 may supply process gas between the power electrode 1110 and the ground electrode 1220.
  • the insulating support part 1250 may be an integral type that is not separated from each other.
  • the ground electrode 1220 and the power electrode 1220 may be disposed in contact with the bottom surface of the insulating support 1250.
  • a part of the power electrode and a part of the ground electrode may be inserted into the insulating support.
  • FIG. 11 illustrates a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIGS. 6 to 10 will be omitted.
  • the substrate processing apparatus 1300 may include a plurality of ground electrodes 1320 disposed inside the vacuum container 1102 and extending side by side, and disposed inside the vacuum container 1102 and the ground.
  • a power supply electrode 1310 interposed between the electrodes 1320, and a substrate holder 1180 disposed opposite the ground electrodes 1320 and the power supply electrodes 1310 and supporting the substrate 1182. Include.
  • the ground electrode 1320 and the power supply electrode 1310 include a region where a distance d is constant.
  • the power electrode 310 is tapered in a direction facing the substrate.
  • the power electrodes 1310 are connected to the RF power source 1170.
  • the ground electrode 1320 may include a taper portion 1320a that increases in width in the substrate direction 1182 and an extension portion 1320b having a constant width.
  • the ground electrode 1320 and the power electrode 1310 may be disposed on the bottom surface of the insulating support 1250.
  • the plasma generating apparatus proposes an inclined electrode structure.
  • the distance between the power supply electrode and the ground electrode is narrow. Therefore, a new gas distribution structure is required.
  • FIG. 12 is a partial perspective view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 12.
  • 15 is a plan view illustrating a power distribution unit.
  • the plasma generating apparatus 2100 includes a vacuum container 2102 including an upper plate 2104, and a plurality of nozzles 2132 disposed below the upper plate 2104 and discharging a process gas.
  • Ground electrodes 2120 extending side by side in a first direction
  • power electrodes 2110 disposed under the insulating support parts 2150 and extending side by side in a first direction between the ground electrodes 2120, and
  • a power supply unit 2240 penetrating the gas distribution unit 2130 and the insulating support unit 2150 to supply RF power to the power electrodes 2120.
  • the vacuum vessel 2102 may have a pressure below atmospheric pressure.
  • the vacuum container 2102 may be a rectangular parallelepiped container.
  • the vacuum container 2102 may include a top plate 2104.
  • a gas inlet (not shown) and a gas exhaust part (not shown) may be disposed in the vacuum container 2102.
  • the gas inlet (not shown) may provide a process gas to the vacuum container 2102.
  • the gas exhaust unit may discharge process gas and reaction byproducts of the vacuum vessel 2102 to the outside.
  • the plasma generator 2100 may form amorphous or polycrystalline silicon on the substrate 2182.
  • the pressure of the vacuum vessel 2102 may be several hundred millitorr (mTorr) to several Torr.
  • the substrate 2182 may be disposed on the substrate holder 2180.
  • the substrate holder 2180 may be disposed to face the top plate 2104.
  • the substrate 2182 may be disposed in parallel with the upper plate 2104.
  • the substrate 2182 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, or a dielectric substrate.
  • the substrate 2182 may be a rectangular substrate.
  • the material deposited on the substrate 2182 may be amorphous or polycrystalline silicon.
  • the substrate holder 2180 may include a heating unit (not shown). The heating unit may heat the substrate 2182.
  • the temperature of the substrate 2182 may be room temperature to 300 degrees Celsius.
  • the substrate 2182 or the substrate holder 2180 may be electrically floated.
  • the distance g between the substrate 2182 and the power electrode 2110 may be several to several tens of centimeters (cm).
  • the top plate 2104 may be disposed on an upper surface of the vacuum container 2102.
  • the top plate 2104 may be metal.
  • the top plate 2104 may be aluminum or stainless steel.
  • the upper plate 2104 may have a rectangular plate shape.
  • the upper plate 2104 and the vacuum container 2102 may be in close contact with each other to maintain a vacuum.
  • the upper plate 2104 may include a plurality of through holes 2106.
  • the power supply line 2142 is disposed in the through hole 2106.
  • the power supply line 2142 electrically connects the power distribution unit 2250 and the power electrode 2110.
  • the power supply line 2142 may support the power electrode 2110.
  • the through holes 2106 may be aligned in a second direction crossing the first direction.
  • the through holes 2106 may be disposed on both ends of the power electrode.
  • the through hole 2106 may include a large first hole 2106a and a second hole 2106b having a small diameter aligned with the first hole 2106a.
  • auxiliary through hole 2107 may be spaced apart from the through hole 2106 in the first direction and disposed at both edge regions of the upper plate 2104.
  • the auxiliary through hole 2107 may have the same shape as the through hole 2106.
  • the gas distributor 2130 may receive a process gas from the gas inlet.
  • the gas distribution unit 2130 may be disposed below the upper plate 2104.
  • the gas distribution unit 2130 may include an upper gas distribution plate 2130a and a lower gas distribution plate 2130b disposed below the upper gas distribution plate 2130a.
  • the lower gas distribution plate 2130b may have a first trench 2133 extending in a first direction on the upper surface of the lower gas distribution plate 2130b and aligned with the nozzles 2132 disposed in the first direction. It may include. The nozzles 2132 may be aligned in the first direction at regular intervals.
  • the gas distributor 2130 may include spacers 2232 disposed at regular intervals and extending in a first direction.
  • the spacers 2232 may extend in a vertical direction (substrate direction) at a lower portion of the lower gas distribution plate 2130b.
  • the spacer 2232 is disposed between the insulating support parts 2150.
  • the nozzles 2132 are disposed through the spacer 2232.
  • the thickness of the insulating support parts 2150 may be the same as the height of the spacer 2232.
  • One end of the nozzles 2132 may be connected to the first trench 2133, and the other end of the nozzles 2132 may be split into a “T” shape.
  • the nozzles 2132 disposed on the spacer 2230 may eliminate a problem due to thermal expansion or misalignment.
  • the ceramic processing cost for forming the nozzle increases.
  • the nozzle formed on the spacer 2230 can significantly reduce the processing cost.
  • the lower gas distribution plate 2130b may include lower through holes 2137b.
  • the upper gas distribution plate 2130a may include upper through holes 2137a aligned with the lower through holes 2137b.
  • the lower through holes 2137b may be formed in pairs in the lower gas distribution plate 2130b.
  • the upper through holes 2137a may be formed in pairs in the upper gas distribution plate 2130a.
  • the lower through holes 2137b and the upper through holes 2137a may be aligned with the through holes 2106 formed in the upper plate 2104.
  • the auxiliary through hole 2137c may be formed to be spaced apart from the lower through hole 2137b and the upper through hole 2137a in the first direction.
  • the auxiliary through hole 2137c may pass through the gas distribution part 2130.
  • the auxiliary through hole 2137c may be aligned with the auxiliary through hole 2107 formed in the upper plate 2104.
  • the lower gas distribution plate 2130b may further include through-holes 2138 for ground electrode coupling disposed at the center of the first trench 2133.
  • the electrode coupling through holes 2138 may be disposed on the ground electrode 2120.
  • the ground electrode 2120 includes holes 2127 aligned with the electrode coupling through holes 2138.
  • the coupling means fixes the lower distribution plate 2130b and the ground electrode 2120 to the hole 2127 formed on the upper surface of the ground electrode 2120 through the electrode coupling through hole 2138. Can be combined.
  • the coupling means may be bolts.
  • the upper gas distribution plate 2130a may include a second trench 2139 extending in a second direction crossing the first direction on an upper surface of the upper gas distribution plate 2130a, and the second trench 2139. And a gas supply through hole 2136 disposed therein and aligned with the first trench 2133.
  • a subscription inlet (not shown) may be disposed on the top plate 2104.
  • a process gas flows into the second trenches 2139 along a through hole formed in the upper plate 2104.
  • the second trenches 2139 may extend in parallel along the second direction, and a plurality of second trenches 2139 may be provided.
  • the second trenches 2139 may be connected through an auxiliary trench extending in the first direction.
  • the auxiliary trenches may be disposed at an edge of the upper distribution plate 2130b.
  • a plurality of gas supply through holes 2136 are disposed in the second trench 2139.
  • the gas supply through holes 2136 are disposed at regular intervals along the second direction. Accordingly, the process gas is provided to the first trench 2133 through the gas supply through holes 2136.
  • the process gas provided to the first trench 2133 is supplied to the nozzles 2132.
  • the upper gas distribution plate 2130a and the lower gas distribution plate 2130b may be coupled through a coupling means.
  • the coupling means may be bolts. Accordingly, process gas is supplied through the gas inlet, the second trench 2139, the gas supply through hole 2136, the first trench 2133, and the nozzles 2132.
  • the gas distributor 2130 avoids the power supply line 2142 and the fixed line 2143 by using the first trench 2133 formed in the first direction and the second trench 2139 formed in the second direction.
  • a process gas may be provided to the nozzles 2132 in a spatially uniform manner.
  • the nozzles 2132 may provide a process gas on the ground electrode 2120.
  • the nozzles 2132 may be arranged in the first direction at regular intervals.
  • the gas distributor 2130 may be formed of a conductor.
  • the gas distribution unit 2130 may be grounded.
  • the insulating support part 2150 is disposed under the gas distribution part 2130.
  • the insulation support part 2150 may include at least one of alumina, ceramic, quartz, Teflon, and silicon.
  • the insulating support part 2150 may be a multilayer.
  • the insulating support 2150 is disposed between the spacers 2232.
  • the insulation support part 2150 may have a line shape extending in a first direction.
  • the insulation support part 2150 may include an upper insulation support part 2150a and a lower insulation support part 2150b disposed under the upper insulation support part 2150a.
  • the upper insulating support 2150a and the lower insulating support 2150b may be aligned with each other.
  • the upper insulating support 2150a may be made of Teflon, PEEK resin, ceramic, MICA, and plastic.
  • the lower insulating support 2150b may be ceramic or alumina.
  • the insulating support part 2150 may include a through hole 2152.
  • the through hole 2152 may be disposed at the center of the insulating support 2150.
  • the through hole 2152 may include an upper through hole formed in the upper insulating support part 2150a and a lower through hole formed in the lower insulating support part 2150b.
  • the upper through hole may be aligned with the lower through hole.
  • the upper through hole may have a jaw.
  • the power supply unit 2240 covers a power supply line 2142 connected to the power supply electrode 2110 and a first covering the jaw of the through hole 2106 formed in the upper plate 2104 and surrounding the power supply line 2142.
  • An insulating member 2242 and a second connecting member 2243 disposed on the first insulating member 2242 and inserted into the through hole 2106 of the upper plate 2104 may be included.
  • the power supply line 2142 is connected to the power electrode 2110 through the upper through hole 2137a, the lower through hole 2137b, and the through hole 2152. Accordingly, RF power is supplied to the power electrode 2110 through the plurality of power supply lines 2142. Accordingly, the standing wave effect can be reduced.
  • the auxiliary through holes 2153 of the insulating support 2150 are spaced apart from each other in the first direction with respect to the through holes 2152.
  • the auxiliary through hole 2153 may pass through the insulating support part 2150.
  • the auxiliary through hole 2153 may be aligned with the auxiliary through hole 2137c of the gas distribution part 2130.
  • the auxiliary through hole 2153 may have the same shape as the through hole 2152.
  • the fixed line 2143 is connected to the power electrode 2110 through the auxiliary through holes 2153 and 2137c. Accordingly, the plurality of fixing lines 2143 are insulated from the top plate 2104 and fixedly coupled to the top plate 2104. Accordingly, the power electrode 2110, the insulating support part 2150, and the gas distribution part 2130 are fixed to the upper plate 2104.
  • the fixed line 2143 has a structure similar to that of the power supply line 2142. However, the fixed line 2143 is not connected to the RF power supply.
  • the first insulating member 2242 may be inserted into the through hole 2152 of the insulating support 2150.
  • the first insulating member 2242 may have a shape in which cylindrical cylinders having different diameters are combined.
  • the first insulating member 2242 is inserted into the power supply line 2142.
  • the first insulating member is disposed to be caught by the through hole 2106 of the upper plate.
  • the first insulating member 2242 is caught by the jaw of the through hole 2106 of the upper plate 2104.
  • the second insulating member 2243 is inserted into the power supply line 2142 and disposed on the first insulating member 2242.
  • a vacuum sealing part may be disposed between the first insulating member 2242 and the second insulating member 2243. Accordingly, the vacuum sealing part may simultaneously seal the inner surface of the through hole 2106 of the upper plate, the first insulating member 2242, and the second insulating member 2243.
  • the power supply line 2142 may have a washer portion 2142a to be inserted into and caught by the second insulating member.
  • a sealing member may be disposed between the lower surface of the washer portion 2142a and the upper surface of the second insulating member 2243. Accordingly, the power supply line 2142 is sealed with the second insulating member 2243. Accordingly, the power supply unit 2240 may simultaneously perform vacuum sealing and insulation.
  • the fixed support part 2240a covers a fixed line 2143 connected to the power supply electrode 2110, a third insulation covering the fixed line 2143 and covering the jaw of the auxiliary through hole 2107 formed in the upper plate 2104.
  • a member 2242a and a fourth connecting member 2243a disposed on the third insulating member 2242a and inserted into the through hole 2107 of the upper plate 2104 may be included.
  • the fixing line 2143 may be inserted into the auxiliary through holes 2107, 2137c, and 2153.
  • the fixed support 2240a has a shape similar to that of the power supply 2240. However, the fixed support 2240a is not connected to the RF power source, and fixes and supports the power electrode 2110 to the upper plate 2104.
  • the ground electrode 2120 may be disposed under the spacer 2232 and extend in the first direction.
  • An upper surface of the ground electrode 2120 may include a protrusion 2122.
  • the protrusion 2122 may extend in a first direction.
  • the process gas supplied by the nozzles 2132 may be provided in a discharge space between the power electrode 2110 and the ground electrode 2120 through both side surfaces of the protrusion 2122.
  • the process gas may include hydrogen gas (H 2) and xylene (SiH 4).
  • the protrusion may not extend continuously in the first direction. Accordingly, a gap in which the process gas may flow may be formed in the upper surface of the ground electrode only in an area where the nozzles 2132 and the ground electrode meet.
  • the ground electrodes 2120 may extend side by side in a first direction.
  • the distance between the ground electrodes 2120 may be constant.
  • the ground electrode 2120 may include a prism shape or a truncated triangular prism shape. As long as the distance d between the ground electrode 2120 and the power electrode 2110 includes a constant region, the shape of the ground electrode 2120 and the shape of the power electrode 2110 may be variously modified. .
  • the exposed ground electrodes may form a curved surface.
  • the curved surface treatment can provide a smooth flow of the process gas and can suppress pattern formation by the power electrode on the substrate.
  • the ground electrodes 2120 may be arranged in a second direction crossing the first direction.
  • the plane defined by the first direction and the second direction may be parallel to the plane on which the top plate 2104 is disposed.
  • Upper surfaces of the ground electrodes 2120 and upper surfaces of the power electrodes may be the same as lower surfaces of the insulating support 2150.
  • the width of one end of the ground electrode 2120 is t3 and the width of the other end of the ground electrode 2120 is t4. t3 is greater than t4.
  • the other end of the ground electrode 2120 may face the substrate 2182.
  • the ground electrode 2120 may be tapered.
  • the other end of the ground electrode 2120b may be curved.
  • the third direction is perpendicular to the surface formed by the first direction and the second direction. An angle ⁇ between the third direction and one side surface of the ground electrode 2120 may be 5 degrees to 15 degrees.
  • the power electrode 2110 may be attached to the insulating support 2150. An upper surface of the power electrode 2110 may coincide with a lower surface of the insulating support 2150.
  • the power electrode 2110 extends in the longitudinal direction of the ground electrode 2120.
  • the power electrode 2110 may be a conductive material.
  • the power electrode 2110 may extend side by side in the first direction.
  • the power electrodes 2110 may be arranged to be spaced apart in a second direction.
  • the power electrodes 2110 may be even.
  • a plurality of holes 2112 for hollow cathode discharge may be formed at a side surface of the power electrode in contact with the insulating support 2150.
  • the power supply line 2142 may be fixedly coupled to the power electrode 2110.
  • the width of one end of the power supply electrode 2110 is t1 and the width of the other end of the power supply electrode 2110 is t2 in contact with the insulating support 2150. t1 is smaller than t2.
  • the distance d between the power electrode 2110 and the ground electrode 2120 may be constant.
  • the distance d between the power electrode 2110 and the ground electrode 2120 may be 3 mm to 10 mm. If d is less than 3 mm, discharge may be difficult. In addition, when d is greater than 10 mm, process uniformity due to discharge may be lowered.
  • the other end of the power electrode 2110 may be curved.
  • the height h1 of the power electrode may be greater than or equal to the height h2 of the ground electrode.
  • the power electrodes 2110 may include at least one hole 2112 on a surface facing the ground electrode 2120.
  • the holes 2112 are regularly arranged.
  • the holes 2112 may cause hollow cathode discharge.
  • the holes 2112 may be aligned in a first direction.
  • the frequency of the optimal RF power supply 2170 may be 30 Mhz to 60 Mhz.
  • Supply of RF power to the nodes N1 and N2 of the power electrode 2110 may reduce the standing wave effect.
  • the plasma density distribution may be changed according to the position where the RF power is supplied to the power electrode 2110.
  • the power electrodes 2110 may be N-divided evenly. RF power is supplied to a central portion of the N-divided portion of the power electrode 2110. That is, the nodes N1 and N2 of the power electrode 2110 may be located at the center of the divided portion. The current distribution and / or the voltage distribution of the power electrode 2110 may be symmetrical with respect to the center of the power electrode 2110.
  • the power electrodes 2110 may include nodes N1 and N2.
  • the nodes N1 and N2 may supply the power of the RF power source 2170 to the power electrode 2110.
  • the nodes N1 and N2 include a first node N1 and a second node N2.
  • the length of the power electrode 2140 is L.
  • the first node N1 may be located at L / 4
  • the second node N2 may be located at 3L / 4.
  • the current at the nodes N1 and N2 may have a maximum value, and the voltage at the nodes N1 and N2 may have a minimum value.
  • the distribution of the current or the voltage may be symmetrical about the center of the nodes N1 and N2.
  • the phases of the voltages at the nodes N1 and N2 may be in phase.
  • Positions of the nodes N1 and N2 may be changed to have process uniformity in the first direction.
  • a plasma may be formed between the power electrode 2110 and the ground electrode 2120.
  • the distance d between the power electrode 2110 and the ground electrode 2120 may be 3 mm to 15 mm.
  • the structure in which the power electrode 2110 and the ground electrode 2120 are adjacent to each other may improve stability of the plasma.
  • the plasma potential and / or DC bias of the plasma can be reduced.
  • the substrate may be floated, such that the plasma generating device may provide low grating defects in a deposition process.
  • the tapered power electrode 2110 and the tapered ground electrode 2120 may improve the flow pattern of the process gas.
  • the width t1 of one end of the power electrode 2110 is greater than the width t2 of the other end of the power electrode 2110. Accordingly, the power supply line 2142 may be easily coupled to the power electrode 2110. It is also possible to increase the discharge area to increase the process speed.
  • the curvature of the power electrode 2110 and the curvature of the ground electrode 2110 may improve the flow pattern of the process gas.
  • the curvature power electrode 2110 and the curvature ground electrode 2120 may suppress arc discharge.
  • the height h1 of the power electrode 2110 may be greater than the height h2 of the ground electrode. Accordingly, at a pressure of 5 Torr or less, process uniformity and process speed can be secured.
  • the width t2 of the other end of the power electrode 2110 may be about 10 mm. In addition, about 10 mm of the width of the other end of the exposed ground electrode 2120b may be preferable. In addition, the distance d between the power supply electrode 2110 and the ground electrode 2120 may be preferably 3 mm to 15 mm.
  • the substrate 2182 may be at least exposed to the plasma. That is, the plasma generator generates a remote plasma, and the active species may be provided to the substrate.
  • the nozzles 2132 may be formed inside the spacer 2232 to stably supply process gas. In addition, misalignment of the nozzles 2232 due to thermal expansion can be suppressed. In addition, the nozzles 2132 formed in the spacer 2232 may solve the electrical contact problem between the gas distribution unit 2130 and the ground electrode 2120.
  • the power distribution unit 2240 may be a means for receiving power from the RF power supply 2170 from a power supply terminal P1 to transfer power to the power electrodes 2110.
  • the power distributor 2250 may distribute RF power to the power supply unit 2240 or the power electrodes 2110.
  • the power distribution unit 2250 includes a base plate 2251 having a power distribution pattern 2257 penetrating therein, a lower insulating pattern 2254 inserted into the power distribution pattern 2257 of the base plate 2251, and the lower portion of the base plate 2251.
  • An upper insulation pattern 2255 disposed on the leading edge pattern 2254, a power distribution line 2256 disposed on the upper insulation pattern 2255, and a power distribution upper plate covering an upper surface of the base plate 2251. (2259).
  • the power supply 2250 distributes RF power to the power distribution lines 2142.
  • the base plate 2251 may have a power distribution pattern 2257 in the form of a through or a trench.
  • the shape of the power distribution pattern 2257 may be variously modified.
  • the base plate 2251 may be made of metal and grounded.
  • the lower insulating pattern 2254 is mounted on the lower surface of the base plate 2251.
  • the lower insulating pattern 2254 may have a through hole to insert the power supply line 2142.
  • the lower insulating pattern 2252 insulates the power supply line 2142 from the base plate 2251.
  • the upper insulating pattern 2255 is disposed on the lower insulating pattern 2254.
  • Power distribution lines 2256 may be inserted into and fixed inside the upper insulation pattern 2255. Accordingly, the power distribution lines 2256 may be insulated from and fixed to the base plate 2251.
  • the fixing means may electrically and mechanically fix the power distribution line 2256 and the power supply line 2142.
  • the fixing means may be a bolt.
  • the power distribution pattern 2257 may be a trench formed so that the power distribution line 2256 may be disposed.
  • the length of the power distribution line may be the same at the power terminal P1.
  • the power distribution top plate 2259 is disposed on an upper surface of the base plate 2251.
  • the power distribution top plate 2259 may be grounded. Accordingly, the base plate 2251 and the power distribution top plate 2259 surrounding the power distribution line 2256 may form a transmission line.
  • the power distribution unit 2240 may be disposed outside the vacuum container 2102.
  • the power supply line 2142 electrically connects the power distribution line 2256 and the power electrode 2110.
  • the power supply line 2142 may support the power electrode 2110.
  • the plurality of power supply lines 2142 may be connected to one power electrode 2110. Accordingly, the power supply electrode 2110 may receive power in phase at a plurality of points.
  • the power distribution section is difficult to use a transformer. Because if the frequency is more than 30 MHz, the hysteresis loss of radiation and transformer is large. Therefore, the most efficient way is to distribute power in a circuit without using a transformer.
  • the RF power supply 2170 supplies power to the power distribution line 2256 through an impedance matching network 2150.
  • the length between the power supply point of the RF power supply 2170 and the power supply line 2142 is the same. Accordingly, the power supply line 2142 may supply power to all of the power electrodes 2110 in phase.
  • the frequency of the RF power supply 2170 may be 1 Mhz or more. Preferably, the frequency of the RF power supply 2170 may be 30 to 60 Mhz.
  • the impedance matching network 2160 may be a means for maximally transferring power of the RF power supply 2170 to a load.
  • the deposition rate on the substrate positioned below the power electrode may vary depending on the position.
  • the inclined structure of the electrode improved the deposition nonuniformity. That is, discharge occurs between the power supply electrode and the ground electrode, and the active species generated in each zone is uniformly transferred to the substrate due to the inclination of the discharge zone, thereby improving uniformity.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a plasma generating apparatus according to other embodiments of the present invention. Descriptions overlapping with those described with reference to FIGS. 12 to 15 will be omitted.
  • the plasma generating apparatus may include a vacuum container 2102 including an upper plate 2104 and a lower portion of the upper plate 2104 extending side by side in a first direction and spaced apart in a second direction crossing the first direction. And the arrangement is disposed below the insulating supports 2130, the gas distribution part 2150 filling the gap between the insulating support parts and disposed on the insulating support parts, and extending in the first direction. Power electrodes 2110, and ground electrodes 2120 disposed in a lower portion of the space between the insulating support parts 2150 and extending in a first direction.
  • the gas distributor 2130 may include spacers 2232 disposed at regular intervals and extending in a first direction.
  • the spacers 2232 may extend in a vertical direction (substrate direction) at a lower portion of the lower gas distribution plate 2130b.
  • the spacer 2232 is disposed between the insulating support parts 2150.
  • the nozzles 2132 are disposed through the spacer 2232.
  • the thickness of the insulating support parts 2150 may be the same as the height of the spacer 2232.
  • One end of the nozzles 2132 may be connected to the first trench 2133, and the other end of the nozzles 2132 may gradually increase in diameter.
  • the nozzles 2132 disposed on the spacer 2230 may eliminate a problem due to thermal expansion or misalignment.
  • the ground electrode 2120 may include a protrusion 2122 on an upper surface thereof.
  • the side surface or the lower side surface of the protruding water 2122 may be connected to the body of the ground electrode 2120 with a predetermined slope.
  • Process gas is injected through the nozzles 2132.
  • the lower side surface of the protrusion 2122 may be tapered.
  • a part of the power electrode and a part of the ground electrode may be inserted into the insulating support.
  • an auxiliary nozzle connected to the nozzles 2132 may be disposed on the ground electrode.
  • FIG. 17 illustrates a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described with reference to FIGS. 12 to 16 will be omitted.
  • the plasma generating apparatus includes a vacuum container 2102 including an upper plate 2104, a sidewall extending in a first direction parallel to a lower portion of the upper plate 2104, and spaced apart in a second direction crossing the first direction. And the arrangement is disposed under the insulating supports 2130, the gas distribution part 2150 filling the gap between the insulating support parts and disposed on the insulating support parts, and extending in the first direction. Power electrodes 2110 and ground electrodes 2320 disposed in a lower portion of the space between the insulating support parts 2150 and extending in a first direction.
  • the gas distributor 2130 may include spacers 2232 disposed at regular intervals and extending in a first direction.
  • the spacers 2232 may extend in a vertical direction (substrate direction) at a lower portion of the lower gas distribution plate 2130b.
  • the spacer 2232 is disposed between the insulating support parts 2150.
  • the nozzles 2132 are disposed through the spacer 2232.
  • the thickness of the insulating support parts 2150 may be the same as the height of the spacer 2232.
  • One end of the nozzles 2132 may be connected to the first trench 2133, and the other end of the nozzles 2132 may gradually increase in diameter.
  • the nozzles 2132 disposed on the spacer 2230 may eliminate a problem due to thermal expansion or misalignment.
  • the ground electrode 2320 may include a taper portion 2320a that increases in width in the substrate direction 2182 and an extension portion 2320b having a constant width.
  • FIGS. 12 to 16 are diagrams illustrating a substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with those described with reference to FIGS. 12 to 16 will be omitted.
  • the substrate processing apparatus may include a vacuum container 2102 including an upper plate 2104 and a lower portion of the upper plate 2104 extending side by side in a first direction and spaced apart in a second direction crossing the first direction. And the arrangement is disposed below the insulating supports 2130, the gas distribution part 2150 filling the gap between the insulating support parts and disposed on the insulating support parts, and extending in the first direction. Power electrodes 2110, and ground electrodes 2120 disposed in a lower portion of the space between the insulating support parts 2150 and extending in a first direction.
  • the gas distributor 2130 may include spacers 2232 disposed at regular intervals and extending in a first direction.
  • the spacers 2232 may extend in a vertical direction (substrate direction) at a lower portion of the lower gas distribution plate 2130b.
  • the spacer 2232 is disposed between the insulating support parts 2150.
  • the nozzles 2152 are disposed through the insulating support 2150.
  • the thickness of the insulating support parts 2150 may be the same as the height of the spacer 2232.
  • One end of the nozzles 2152 is connected to the preliminary nozzles 2135 disposed inside the first trench 2133, and the other end of the nozzles 2132 is exposed to the lower surface of the insulating support 2150. Can be.

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 장치 및 기판 처리 장치를 제공한다. 이 플라즈마 발생 장치는 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들, 및 상기 접지 전극들 사이에 배치된 전원 전극들을 포함한다. 접지 전극과 전원 전극 사이의 간격이 일정한 영역을 포함하고, 전원 전극은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼지고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결되고, 기판을 마주보는 방향으로 상기 전원전극의 높이는 상기 접지 전극의 높이보다 크다.

Description

플라즈마 발생 장치 및 기판 처리 장치
본 발명은 축전 결합 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 복수의 전극으로 분할된 축전 결합 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
고주파 평판형 축전 결합 플라즈마 장치는 공정 균일성 및 공정 속도에 한계가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 전극들의 패턴이 기판에 형성되지 않고 공정 균일성 및 공정 속도를 가진 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 전극들의 패턴이 기판에 형성되지 않고 공정 균일성 및 공정 속도를 가진 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들, 및 상기 접지 전극들 사이에 배치된 전원 전극들을 포함한다. 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격이 일정한 영역을 포함하고, 상기 전원 전극은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼지고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 일단은 상기 기판을 마주보는 방향에서 곡면처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판을 마주보는 방향으로 상기 전원전극의 높이는 상기 접지 전극의 높이보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극의 일면을 따라 연장된 방향과 상기 기판을 마주보는 방향 사이의 각도는 5도 내지 15도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들은 짝수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들이 장착되는 유전체 지지부를 더 포함할 수 있다. 상기 접지 전극들의 일단은 상기 유전체 지지부에 결합하고, 상기 전원 전극들의 일단은 상기 유전체 지지부에 결합하고, 상기 접지 전극들의 타단 및 상기 전원 전극들의 타단은 기판을 향한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 지지부는 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이에 공정 가스를 분사하는 복수의 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 지지부 상에 배치되고 상기 노즐에 가스를 분배하는 가스 분배부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 공정 가스는 SiH4 가스, H2 가스, Ar 가스, NF3 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원에 병렬 연결된 상기 전원 전극들에 전력을 분배하는 전력 분배부를 더 포함하고, 상기 전력 분배부는 적어도 하나의 전원 전극에 적어도 2 지점에서 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극과 상기 전력 분배부를 연결하는 전력 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원에서 상기 전원 전극의 전력 공급 지점 사이의 길이는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는 상기 진공 용기 내부에서 상기 유전체와 진공 용기의 상판 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는 상기 진공 용기 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 분배부는 상기 전원 전극의 복수의 지점에 전력을 공급하는 전력 분배 라인들, 및 상기 전력 분배 라인들의 주위에 배치되어 접지되는 가드부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극은 상기 접지 전극을 마주보는 면에 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격은 3 내지 10 밀리미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 RF 전원의 주파수는 13.56 Mhz 내지 100 Mhz일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극은 상기 기판 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼부 및 일정한 폭을 가지는 연장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극은 복수의 지점에서 RF 전력이 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 상기 접지 전극들 사이에 배치되는 전원 전극들, 및 상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들을 장착하는 유전체 지지부를 포함한다. 상기 전원 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 제1 면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 제1 높이를 가지고, 상기 전원 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 상기 제1 면에서 제1 두께를 가지고, 상기 전원 전극은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제2 두께를 가진다. 상기 접지 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 상기 제1 면으로부터 제2 높이를 가지고, 상기 접지 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 상기 제1 면에서 제3 두께를 가지고, 상기 접지 전극은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제4 두께를 가진다. 상기 제1 두께는 제2 두께보다 크고, 상기 제3 두께는 상기 제4 두께보다 작다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극들의 일단 및 상기 전원 전극들의 일단은 곡면으로 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극과 상기 전원 전극의 수직거리는 일정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되고 절두 삼각 기둥 형상을 포함하는 복수의 접지 전극들, 및 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에 개재된 절두 삼각 기둥 형상을 포함하는 전원 전극들을 포함한다. 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격이 일정한 영역을 포함하고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 접지 전극, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극과 이격되어 배치되는 전원 전극, 및 상기 전원 전극 및 상기 접지 전극을 마주보는 기판 홀더를 포함한다. 상기 전원 전극은 상기 접지 전극이 배치되는 평면에 배치되고, 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격이 일정한 방전 영역을 포함한다. 상기 방전 영역은 상기 전원 전극이 배치되는 평면에서 비스듬하게 접촉하고, 상기 전원 전극은 RF 전원에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에 개재된 전원 전극들, 및 상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들에 대향하여 배치되고 기판을 지지하는 기판 홀더를 포함한다. 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격이 일정한 영역을 포함하고, 상기 전원 전극은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼지고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 온도는 섭씨 50도 내지 250 도이고, 상기 기판 상에 다결정 실리콘 박막 또는 비정질 실리콘 박막이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 배치되는 가스 분배부, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들, 상기 절연지지부들 사이에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 및 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들을 포함한다. 상기 전원 전극들에 RF 전력이 인가된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노즐들은 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 지지부는 상부 절연 지지부, 및 상기 상부 절연 지지부의 하부에 배치된 하부 절연 지지부를 포함한다. 상기 노즐은 상기 상부 절연 지지부를 관통하는 상부 노즐, 및 상기 하부 절연 지지부를 관통하는 하부 노즐을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 노즐의 구경은 상기 하부 노즐의 구경보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 절연 지지부는 세라믹, 알루미나, 및 쿼츠 중에서 적어도 하나로 형성되고, 상기 상부 절연 지지부는 테프론, 및 플라스틱 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분배부는 상기 상판 하부에 배치된는 상부 가스 분배판, 및 상기 상부 가스 분배판의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 가스 분배판은 상기 하부 가스 분배판의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 배치된 상기 노즐들과 정렬되는 제1 트렌치, 및 상기 제1 트렌치의 내부에 배치되고 상기 노즐들과 정렬되는 예비 노즐들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 트렌치는 상기 접지 전극을 중심으로 서로 이웃한 한 쌍의 상기 노즐들과 연결되도록 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 분배판은 상기 제1 트렌치의 중심부에 배치된 전극 결합용 관통홀을 더 포함할 수 있다. 결합 수단은 상기 하부 분배판과 상기 접지 전극을 상기 전극 결합용 관통홀을 통하여 상기 접지 전극의 상부면에 형성된 홀에 고정 결합시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 가스 분배판은 상기 상부 가스 분배판의 상부면에 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치, 및 상기 제2 트렌치의 내부에 배치되고 상기 제1 트렌치와 정렬되는 가스 공급 관통홀을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극과 상기 하부 전극은 서로 마주보고 서로 일정한 간격을 가지는 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극 및 상기 접지 전극은 일정한 간격을 유지하면서 테이퍼질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극의 일면은 상기 절연 지지부와 접하고, 상기 전원 전극의 타면은 곡면 처리될 수 있다. 상기 접지 전극의 일면은 상기 가스 분배부와 접하고, 상기 접지 전극의 타면은 곡면 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극은 상기 제1 방향으로 적어도 두 지점에서 상기 RF 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극에 전력을 공하는 전력 공급 라인들, 상기 RF 전력을 제공하는 RF 전원, 및 상기 RF 전원과 상기 전력 공급 라인들 사이에 개재되어 상기 RF 전력을 상기 전원 전극들에 분배하는 전력 분배부를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 분배부는 상기 진공 용기의 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 공급 라인들에 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 고정 라인들을 더 포함하고, 상기 고정 라인들의 일단은 상기 전원 전극에 고정 결합하고, 상기 고정 라인들의 타단은 상기 상판에 고정 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극은 측면에 형성된 홀들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 배치되는 가스 분배부, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하고 절연 지지부, 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 및 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들을 포함한다. 상기 전원 전극들에 RF 전력이 인가된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노즐들은 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 지지부는 상부 절연 지지부, 및 상기 상부 절연 지지부의 하부에 배치된 하부 절연 지지부를 포함할 수 있다. 상기 노즐은 상기 상부 절연 지지부를 관통하는 상부 노즐, 및 상기 하부 절연 지지부를 관통하는 하부 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 노즐의 구경은 상기 하부 노즐의 구경보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 절연 지지부는 세라믹, 알루미나, 및 쿼츠 중에서 적어도 하나로 형성되고, 상기 상부 절연 지지부는 테프론, 및 플라스틱 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분배부는 상기 상판 하부에 배치된는 상부 가스 분배판, 및 상기 상부 가스 분배판의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 가스 분배판은 상기 하부 가스 분배판의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 배치된 상기 노즐들과 정렬되는 제1 트렌치, 및 상기 제1 트렌치의 내부에 배치되고 상기 노즐들과 정렬되는 예비 노즐들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 트렌치는 상기 접지 전극을 중심으로 서로 이웃한 한 쌍의 상기 노즐들과 연결되도록 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 분배판은 상기 제1 트렌치의 중심부에 배치된 전극 결합용 관통홀을 더 포함할 수 있다. 결합 수단은 상기 하부 분배판과 상기 접지 전극을 상기 전극 결합용 관통홀 및 상기 절연 지지체에 형성된 관통홀을 통하여 상기 접지 전극의 상부면에 형성된 홀에 고정 결합시킬 수 있다.,
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 배치되는 가스 분배부, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들, 상기 절연지지부들 사이에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들, 및 상기 전원 전극들의 하부에 배치되는 기판 홀더를 포함한다. 상기 전원 전극들에 RF 전력이 인가된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 배치되는 가스 분배부, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하는 절연 지지부, 상기 절연지지부들 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들, 및 상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들의 하부에 배치된 기판 홀더를 포함하고, 상기 전원 전극들에 RF 전력이 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 배치되고 공정 가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하는 가스 분배부, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에서 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들, 및 상기 가스 분배부 및 상기 절연 지지부를 관통하여 상기 전원 전극들에 RF 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분배부는 일정한 간격으로 배치되고 제1 방향으로 연장되는 스페이서들을 포함하고, 상기 스페이서는 상기 절연 지지부들 사이에 배치되고, 상기 노즐들은 상기 스페이서를 관통하여 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 지지부들의 두께는 상기 스페이서의 높이와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 지지부는 상부 절연판, 및 상기 상부 절연판과 정렬되고 상기 상부 절연판의 하부에 배치된 하부 절연판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분배부는 상부 가스 분배판, 및 상기 상부 가스 분배판의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 가스 분배판은 상기 하부 가스 분배판의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 노즐들과 연결되는 제1 트렌치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 분배판은 상기 제1 트렌치의 중심부에 배치된 전극 결합용 관통홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 가스 분배판은 상기 상부 가스 분배판의 상부면에 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치, 및 상기 제2 트렌치의 내부에 배치되고 상기 제1 트렌치와 정렬되는 가스 공급 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극은 상기 접지 전극의 상부면 중심에 상기 제1 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하고, 상기 공정 가스는 상기 노즐들을 통하여 상기 돌출부의 양 측면으로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격은 소정의 영역에 대하여 일정하도록 테이퍼질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 공급부는 상기 전원 전극에 연결되는 전력 공급 라인, 상기 전력 공급 라인을 감싸고 상기 상판에 형성된 관통홀의 턱에 걸치는 제1 절연부재, 및 상기 제1 절연 부재 상에 배치되고 상기 상판의 상기 관통홀에 삽입되는 제2 연결부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 공급부에 RF 전력을 분배하는 전력 분배부를 더 포함한다. 상기 전력 분배부는: 관통하는 전력 분배 패턴을 가진 베이스 판, 상기 베이스 판의 상기 전력 분배 패턴에 삽입되는 하부 절연 패턴, 상기 하부 전연 패턴 상에 배치되는 상부 절연 패턴, 상기 상부 절연패턴 상에 배치되는 전력 분배 라인, 및 상기 베이스 판의 상부면을 덮고 있는 전력 분배 상판을 포함한다. 상기 전력 공급부는 RF 전력을 상기 전력 분배 라인들에 분배한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 고정 지지부를 더 포함한다. 상기 고정 지지부는 상기 전원 전극에 연결되는 고정 라인, 상기 고정 라인을 감싸고 상기 상판에 형성된 관통홀의 턱에 걸치는 제3 절연부재, 및 상기 제3 절연 부재 상에 배치되고 상기 상판의 상기 관통홀에 삽입되는 제4 연결부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향을 가로지는 제2 방향으로 이격되어 배치는 절연 지지부들, 상기 절연 지지부들 사이를 채우고 상기 절연 지지부들 상에 배치되는 가스 분배부, 상기 절연 지지부들의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 전원 전극들, 및 상기 절연 지지부들 사이의 공간의 하부에 배치되고 제1 방향으로 연장되는 접지 전극들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분배부는 복수의 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들은 상기 절연 지지부들 사이의 공간을 관통하여 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 분배부는 상부 가스 분배판, 및 상기 상부 가스 분배판의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 가스 분배판은 상기 하부 가스 분배판의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 노즐들과 연결되는 제1 트렌치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 지지부는 복수의 노즐들을 포함한다. 상기 노즐들은 상기 절연 지지부를 관통하여 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극에 복수의 지점에서 전력을 공급하는 전력 공급부를 더 포함한다. 상기 전력 공급부는 상기 전원 전극에 연결되는 전력 공급 라인, 상기 전력 공급 라인을 감싸고 상기 상판에 형성된 관통홀의 턱에 걸치는 제1 절연부재, 및 상기 제1 절연 부재 상에 배치되고 상기 상판의 상기 관통홀에 삽입되는 제2 연결부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 공급부에 RF 전력을 분배하는 전력 분배부를 더 포함한다. 상기 전력 분배부는 관통하는 전력 분배 패턴을 가진 베이스 판, 상기 베이스 판의 상기 전력 분배 패턴에 삽입되는 하부 절연 패턴, 상기 하부 전연 패턴 상에 배치되는 상부 절연 패턴, 상기 상부 절연패턴 상에 배치되는 전력 분배 라인, 및 상기 베이스 판의 상부면을 덮고 있는 전력 분배 상판을 포함한다. 상기 전력 공급부는 RF 전력을 상기 전력 분배 라인들에 분배한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 배치되고 공정 가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하는 가스 분배부, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들, 상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들, 상기 절연지지부의 하부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에서 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들, 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 하부에 배치되고 기판을 장착하는 기판 홀더, 및 상기 가스 분배부 및 상기 절연 지지부를 관통하여 상기 전원 전극들에 RF 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상판을 포함하는 진공 용기, 상기 상판의 하부에 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향을 가로지는 제2 방향으로 이격되어 배치는 절연 지지부들, 상기 절연 지지부들 사이를 채우고 상기 절연 지지부들 상에 배치되는 가스 분배부, 상기 절연 지지부들의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 전원 전극들, 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 하부에 배치되고 기판을 장착하는 기판 홀더, 및 상기 절연 지지부들 사이의 공간의 하부에 배치되고 제1 방향으로 연장되는 접지 전극들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 분할된 전원 전극의 구조를 가질 수 있다. 상기 분할된 전원 전극은 라인 형상을 가지며, 상기 전원 전극에 복수의 지점에 RF 전원을 공급하여 상기 전원 전극의 길이 방향으로 정상파 효과를 감소시키고 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극들 사이에 접지 전극을 배치하여 안정적인이고 서로 독립적인 플라즈마를 형성하고 전원 전극의 길이 방향에 수직 방향으로의 정상파 효과를 제거하고, 기판은 플로팅 상태로 유지할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마의 충격에 기인한 상기 기판의 격자 흠결 밀도는 감소할 수 있다. 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 간격은 수 토르(Torr)의 고압력에서 수 센치 미터(cm)이하로 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
도 7은 도 6의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 일부 사시도이다.
도 10은 도 9의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
도 13은 도 12의 IV-IV' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 14는 도 12의 V-V'선을 따라 자른 단면도이다.
도 15는 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다.
110: 전원 전극 120: 접지 전극들 130: 가스 분배부
150: 유전체 지지부 140: 전력 분배부
160: 임피던스 매칭 네트워크 170: RF 전원
1110: 전원 전극 1120: 접지 전극들 1130: 가스 분배부
1150: 절연 지지부 1140: 전력 분배부
1160: 임피던스 매칭 네트워크 1170: RF 전원
2110: 전원 전극 2120: 접지 전극들 2130: 가스 분배부
2150: 절연 지지부 2250: 전력 분배부
2160: 임피던스 매칭 네트워크 2170: RF 전원
1m x 1m 이상의 대면적의 평판 패널 디스플레이 공정 또는 태양 전지 공정에는 정상파 효과(standing wave effect)에 의해 축전 결합 플라즈마의 밀도가 균일하지 않을 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일성을 악화시킬 수 있다.
폴리 실리콘을 이용하는 태양 전지 공정에서, 상기 폴리 실리콘의 높은 성장 속도 및 낮은 격자 흠결 밀도(defects density)가 요구된다. 따라서, 작은 격자 흠결 밀도, 높은 성장 속도, 및 공정 균일성을 가진 폴리실리콘 플라즈마 증착 장치는 박막형 태양전지의 가장 중요한 해결 과제이다.
축전 결합 플라즈마의 구동 주파수의 증가는 이온 충격 에너지(ion bombardment energy)를 감소시키고, 전자밀도를 증가시키고, 전자온도를 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 구동 주파수의 증가에 따라, 상기 정상파 효과가 증가하여 플라즈마 균일도는 감소할 수 있다. 따라서, 13. 56 Mhz 이상의 구동 주파수에서 고밀도의 균일한 플라즈마를 얻은 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 13.56 Mhz 내지 200 Mhz의 RF 전원을 복수의 라인 형상의 전원 전극들에 인가한다. 전원 전극의 길이 방향으로의 상기 정상파 효과를 감소시키기 위하여, 상기 전원 전극들 각각은 복수의 위치에서 전력이 공급된다. 상기 전력 공급 위치를 중심으로 좌우측의 전류 분포는 대칭적일 수 있다. 또한, 상기 전원 전극들 사이에 접지 전극이 배치된다. 전원 전극과 접지 전극 사이에 플라즈마 발생이 가능하므로 기판은 플로팅(floating) 상태에 있을 수 있다. 상기 기판은 플라즈마의 충격을 감소시키어 격자 흠결 밀도를 감소시킬 수 있다. 그리고 접지 전극은 전원 전극들이 서로 분리된 방전이 되도록 하여서 전극의 길이 방향에 수직한 방향으로의 정상파 효과를 제거하는 역할도 한다.
상기 전원 전극들과 상기 접지 전극들이 서로 나란히 연장되는 경우, 기판의 표면에 상기 전원 전극들의 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 공정 균일도가 감소할 수 있다. 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 형상은 상기 기판의 공정 균일도에 영향을 미친다. 또한, 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리를 증가는 상기 공정 균일성을 증가시킬 수 있다. 하지만, 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리를 증가는 공정 속도를 감소시킨다. 따라서, 높은 공정 속도 및 공정 균일성을 제공하는 상기 전원 전극들과 상기 접지 전극들의 새로운 구조가 요구된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
[제1 구조]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 플라즈마 발생 장치는 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들(120), 및 상기 접지 전극들(120) 사이에 배치된 적어도 하나의 전원 전극(110)을 포함한다. 상기 접지 전극(120)과 상기 전원 전극(110) 사이의 간격(d)이 일정한 영역을 포함하고, 상기 전원 전극(110)은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼진다. 상기 전원 전극(120)은 RF 전원(170)에 연결된다.
상기 진공 용기(102)는 대기압 이하의 압력을 가질 수 있다. 상기 진공 용기(102)는 직육면체 형상의 용기일 수 있다. 상기 진공 용기(102)는 상판(104)을 포함할 수 있다.
상기 진공 용기(120)에 가스 유입부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입부(미도시)는 상기 진공 용기(120)에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스 배기부는 상기 진공 용기(120)의 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치는 비정질 또는 다결정 실리콘을 기판(182)에 형성할 수 있다. 상기 진공 용기(102)의 압력은 수백 밀리토르(mTorr) 내지 수 토르(Torr)일 수 있다.
상기 기판(182)은 기판 홀더(180) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판 홀더(180)는 상기 상판(104)을 대향하여 배치될 수 있다. 상기 기판(182)은 상기 상판(104)과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 기판(182)은 반도체 기판, 유리 기판, 또는 유전체 기판일 수 있다. 상기 기판(182)은 사각형 기판일 수 있다. 상기 기판(182)에 증착되는 물질은 비정질 또는 다결정 실리콘일 수 있다. 상기 기판 홀더(180)는 가열부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 기판(182)을 가열할 수 있다. 상기 기판(182)의 온도는 상온 내지 섭씨 300 도 일 수 있다. 상기 기판(182) 또는 상기 기판 홀더(180)는 전기적으로 플로딩(flating)될 수 있다. 상기 기판(182)과 상기 전원 전극(110)의 사이의 간격(g)은 수 내지 수십 센치미터(cm)일 수 있다.
상기 상판(104)은 상기 진공 용기(102)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 상판(104)은 금속일 수 있다. 상기 상판(104)은 알루미늄 또는 스테인레스일 수 있다. 상기 상판(104)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(104)과 상기 진공 용기(102)는 밀착되어 진공을 유지할 수 있다. 상기 상판은 복수의 관통홀들(106)을 포함할 수 있다. 전력 공급 라인(142)은 상기 관통홀(106)에 배치된다. 전력 공급 라인(142)은 전력 분배부(140)와 전원 전극(110)을 전기적으로 연결한다. 또한, 전력 공급 라인(142)은 전원 전극(110)을 지지할 수 있다.
상기 상판(104)의 하부에 유전체 지지부(150)가 배치된다. 상기 유전체 지지부(150)는 알루미나, 세라믹, 쿼츠, 테프론, 피크(PEEK) 및 실리콘 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유전체 지지부(150)는 단층 또는 복층일 수 있다. 상기 유전체 지지부(150)는 상기 상판(104)과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 유전체 지지부(150)는 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120) 사이에 공정 가스를 제공하는 노즐들(132)을 포함할 수 있다. 상기 노즐들(132)은 일정한 간격으로 상기 전원 전극(110)이 연장되는 제1 방향으로 배열될 수 있다.
상기 접지 전극(120)은 상기 유전체 지지부(150)의 사이에 배치되어 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 유전체 지지부(150)는 상기 제1 방향으로 연장되는 띠 형상을 가질 수 있다. 노즐들(132)은 상기 유전체 지지부(150)의 양쪽 가장 자리에 배치될 수 있다.
상기 유전체 지지부(150)와 상기 상판(104) 사이에 가스 분배부(130)가 배치될 수 있다. 상기 가스 분배부(130)는 외부에서 공정 가스를 제공받아 상기 접지 전극(120)과 상기 전원 전극(110) 사이의 노즐들(132)에 상기 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 공정 가스는 수소 가스(H2)와 사일렌(SiH4)를 포함할 수 있다.
상기 가스 분배부(130)는 예비 노즐들(135), 상기 예비 노즐들(135)이 배치된 하부 가스 분배판(130a), 및 상기 하부 가스 분배판(130a) 상에 배치된 상부 가스 분배판(130b)을 포함한다. 상기 예비 노즐들(135)은 상기 노즐들(132)과 정렬될 수 있다. 상기 예비 노즐들(135)은 상기 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(130a)은 상기 예비 노즐들(135)이 배치된 영역에서 트렌치(133)를 가질 수 있다. 상기 트렌치(133)의 내부에 상기 예비 노즐들(135)이 배치될 수 있다. 상기 제1 방향으로 정렬된 상기 예비 노즐들(135) 및 상기 제2 방향으로 이격되어 배치된 예비 노즐들(135)은 상기 트렌치(133) 내부에 배치될 수 있다. 상기 하부 가스 분배판(130a)은 하부 관통홀들(137a)을 포함할 수 있다. 상기 상부 가스 분배판(130b)는 상기 하부 관통홀들(137a)에 정렬된 상부 관통홀들(137b)을 포함할 수 있다.
상기 유전체 지지부(150)는 관통홀(151)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(151)은 상기 하부 관통홀(137a)과 정렬될 수 있다. 상기 전력 공급 라인(142)은 상기 상부 관통홀(137b), 상기 하부 관통홀(137a) 및 상기 관통홀(151)을 통하여 상기 전원 전극(110)에 연결된다.
상기 상부 가스 분배판(130b) 및 상기 하부 가스 분배판(130a)은 결합한다. 이에 따라, 공정 가스는 상기 트렌치(133), 상기 예비 노즐들(135), 및 상기 노즐들(132)을 통하여 공급된다.
상기 접지 전극들(120)은 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 접지 전극들(120) 사이의 간격은 일정할 수 있다. 상기 접지 전극(120)은 프리즘 형상 또는 삼각뿔 형상을 포함할 수 있다. 상기 접지 전극(120)과 상기 전원 전극(110)사이의 간격(d)이 일정한 영역(103)을 포함하는 한, 상기 접지 전극(120) 형상 및 상기 전원 전극(110)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
상기 접지 전극들(120)은 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 배열될 수 있다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의하여 정의되는 평면은 상기 상판(104)이 배치되는 평면과 평행할 수 있다.
상기 접지 전극(120)은 상기 진공 용기(102) 내부에 노출되는 노출 접지 전극(120b)과 상기 유전체 지지부(150) 내부에 매몰되는 매몰 접지 전극(120a)으로 분리될 수 있다. 상기 매몰 접지 전극(120a)은 상기 유전체 지지부(150)에 삽입될 수 있다.
상기 노출 접지 전극(120b)의 일단의 폭은 t3이고, 상기 노출 접지 전극(120b)의 타단의 폭은 t4이다. t3은 t4보다 크다. 상기 노출 접지 전극(120b)의 타단은 상기 기판(182)을 향할 수 있다. 따라서, 상기 노출 접지 전극(120b)은 테이퍼질 수 있다. 상기 노출 접지 전극(120b)의 타단은 곡선 형일 수 있다. 제3 방향은 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의하여 형성된 면에 수직한다. 상기 제3 방향과 상기 노출 접지 전극(120b)의 일면 사이의 각도(θ)는 5 도 내지 15도 일 수 있다.
상기 전원 전극(110)은 상기 유전체 지지부(150)에 부착될 수 있다. 상기 전원 전극(110)은 상기 접지 전극(120)의 길이 방향으로 연장된다. 상기 전원 전극(110)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 전원 전극(110)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 전원 전극들(110)은 제2 방향으로 이격되어 배열될 수 있다. 상기 전원 전극들(110)은 짝수일 수 있다.
상기 유전체 지지부(150)와 접하는 면에서 상기 전원 전극(110)의 일단의 폭은 t1이고, 상기 전원 전극(110)의 타단의 폭은 t2이다. t1은 상기 t2보다 작다. 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120) 사이의 간격(d)은 일정할 수 있다. 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120) 사이의 간격(d)은 3 mm 내지 10 mm일 수 있다. d가 3mm 미만이면, 방전이 어려울 수 있다. 또한, d가 10 mm 초과이면, 방전에 의한 공정 균일도가 저하될 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 타단은 곡선 형일 수 있다. 노출된 전원 전극의 높이(h1)는 노출된 접지 전극의 높이(h2)보다 크거나 같을 수 있다.
상기 전원 전극들(110)은 상기 접지 전극(120)을 마주보는 면에 적어도 하나의 홀들(112)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(112)은 규칙적으로 배치된다. 상기 홀들(112)은 할로우 케소드 방전을 유발할 수 있다. 상기 홀들(112)은 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
축전 결합 플라즈마에서, 상기 RF 전원(170)의 주파수가 증가하면, 플라즈마 밀도가 증가할 수 있다. 그러나, 상기 RF 전원(170)의 주파수가 증가하면, 정상파 효과는 증가할 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일도 및 공정 균일도를 제약할 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 노드들(N1,N2)에 RF 전력의 공급은 상기 정상파 효과를 감소시킬 수 있다. 상기 전원 전극(110)에 RF 전력이 공급되는 위치에 따라 플라즈마 밀도 분포는 변경될 수 있다.
상기 전원 전극들(110)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(110)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극(110)의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
예를 들어, 상기 전원 전극들(110)은 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(170)의 전력을 상기 전원 전극(110)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(140)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 노드들(N1,N2) 중심을 좌우 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
상기 노드들(N1,N2)의 위치는 상기 제1 방향의 공정 균일도를 가지도록 변경될 수 있다.
플라즈마는 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120) 사이에 형성될 수 있다. 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120) 사이의 간격(d)는 3mm 내지 15 mm일 수 있다. 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120)이 인접한 구조는 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마의 플라즈마 포텐셜 및/또는 DC 바이어스(bias)를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 기판은 플로팅되어, 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다.
테이퍼진 상기 전원 전극(110)과 테이퍼진 상기 접지 전극(120)은 공정 가스의 흐름 패턴을 개선할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(110)의 일단의 폭(t1)이 상기 전원 전극(110)의 타단의 폭(t2)보다 크다. 이에 따라, 상기 전력 공급 라인(142)은 용이하게 상기 전원 전극(110)에 결합할 수 있다. 또한, 방전 영역을 증가시키어 공정 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 곡률 형태의 상기 전원 전극(110) 및 곡률 형태의 상기 접지 전극(110)은 공정 가스의 흐름 패턴을 개선할 수 있다. 곡률 형태의 상기 전원 전극(110 및 곡률 형태의 상기 접지 전극(120)은 아크 방전을 억제할 수 있다.
또한, 상기 전원 전극(110)의 높이(h1)은 상기 접지 전극의 높이(h2)보다 클 수 있다. 이에 따라, 5 토르 이하의 압력에서, 공정 균일도 및 공정 속도가 확보될 수 있다.
상기 전원 전극(110)의 타단의 폭(t2)는 10 mm 정도가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 노출 접지 전극(120b)의 타단의 폭의 10 mm 정도가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120) 사이의 간격(d)는 3 mm 내지 15 mm가 바람직할 수 있다. 상기 기판(182)은 플라즈마에 최소한 노출될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 발생 장치는 리모트 플라즈마를 생성하고, 상기 활성종은 상기 기판에 제공될 수 있다.
상기 전력 분배부(140)는 전원단(P)로부터 상기 RF 전원(170)의 전력을 제공받아 상기 전원 전극들(110)에 전력을 전달할 수단일 수 있다. 상기 전력 분배부(140)는 전력 분배 라인(144) 및 상기 전력 분배 라인(144) 주위에 배치되는 가드부(146)를 포함할 수 있다. 상기 가드부(146)는 접지된다. 이에 따라, 상기 전력 분배 라인(144)과 상기 가드부(146)은 전송선을 형성한다. 상기 전력 분배부(140)는 상기 진공 용기(102) 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전력 분배부(140)는 상기 진공 용기(102) 내부에 배치될 수 있다. 상기 전력 분배부(140)는 상기 상판과 상기 가스 분배부 사이에 배치될 수 있다.
전력 공급 라인(142)은 상기 전력 분배 라인(144)과 상기 전원 전극(110)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 전력 공급 라인(142)은 상기 전원 전극(110)을 지지할 수 있다. 복수의 전력 공급라인(142)은 하나의 전원 전극(110)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전원 전극(110)은 복수의 지점에서 동위상으로 전력을 공급받을 수 있다.
상기 RF 전원(170)은 임피던스 매칭 네트워크(150)를 통하여 상기 전력 분배 라인(144)에 전력을 공급한다. 상기 RF 전원(170)의 전력 공급 지점부터 상기 전력 공급라인(142) 사이의 길이는 동일하다. 따라서, 상기 전력 공급 라인(142)은 모든 전원 전극(110)에 동위상으로 전력을 공급할 수 있다. 상기 RF 전원(170)의 주파수는 1 Mhz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 RF 전원(170)의 주파수는 13.56 내지 50 Mhz 일 수 있다. 상기 임피던스 매칭 네트워크(160)는 상기 RF 전원(170)의 전력을 부하에 최대로 전달하는 수단일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 3에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 플라즈마 발생 장치는 진공 용기(102), 상기 진공 용기(102)의 내부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들(220), 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 상기 접지 전극들(220) 사이에 배치되는 전원 전극들(210), 및 상기 접지 전극들(220) 및 상기 전원 전극들(210)을 장착하는 유전체 지지부(250)를 포함한다.
상기 전원 전극(210)은 상기 유전체 지지부(250)에 접하는 제1 면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 제1 높이(h1)를 가진다. 상기 전원 전극(210)은 상기 유전체 지지부(250)에 접하는 상기 제1 면에서 제1 두께(t1)를 가진다. 상기 전원 전극(210)은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제2 두께(t2)를 가진다.
상기 접지 전극(220)은 상기 유전체 지지부(250)에 접하는 상기 제1 면으로부터 제2 높이(h2)를 가진다. 상기 접지 전극(220)은 상기 유전체 지지부(250)에 접하는 상기 제1 면에서 제3 두께(t3)를 가진다. 상기 접지 전극(220)은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제4 두께(t4)를 가진다. 상기 제1 두께(t1)는 제2 두께(t2)보다 크고, 상기 제3 두께(t3)는 상기 제4 두께(t4)보다 작다. 상기 접지 전극(220)과 상기 전원 전극(220)의 수직거리(d)는 일정하다.
상기 제1 높이(h1)는 상기 제2 높이(h2)보다 크거나 같을 수 있다. 상기 접지 전극들(220)의 일단 및 상기 전원 전극들(210)의 일단은 곡면으로 처리될 수 있다. 상기 전원 전극(210)의 노출된 측면과 상기 제3 방향 사이의 각도는 5도 내지 15도일 수 있다. 또는, 상기 접지 전극(220)의 노출된 측면과 상기 제3 방향 사이의 각도는 5도 내지 15도일 수 있다.
상기 전원 전극(210)은 절두 삼각 기둥 형상일 수 있다. 상기 접지 전극(220)은 절두 삼각 기둥 형상일 수 있다. 상기 전원 전극(210)과 상기 접지 전극(220)의 간격(d)이 일정하도록, 상기 접지 전극(220)은 뒤집혀서 상기 유전체 지지부(250)에 결합할 수 있다.
상기 유전체 지지부(250)는 제1 방향으로 정렬된 복수의 노즐들(132)을 포함할 수 있다. 상기 노즐들(132)은 상기 전원 전극(210)과 상기 접지 전극(220) 사이에 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 유전체 지지부(250)는 서로 분리되지 않는 일체형일 수 있다. 상기 접지 전극(220) 및 상기 전원 전극(220)은 상기 유전체 지지부(250)의 하부면에 접촉하여 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전원 전극의 일부 및 상기 접지 전극의 일부은 상기 유전체 지지부에 삽입될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 3에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 상기 기판 처리 장치는 상기 진공 용기(102)의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들(320), 상기 진공 용기(120)의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들(320) 사이에 개재된 전원 전극들(310), 및 상기 접지 전극들(320) 및 상기 전원 전극들(310)에 대향하여 배치되고 기판(182)을 지지하는 기판 홀더(180)를 포함한다.
상기 접지 전극(320)과 상기 전원 전극(310) 사이의 간격(d)이 일정한 영역을 포함한다. 상기 전원 전극(310)은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼진다. 상기 전원 전극들(310)은 RF 전원(170)에 연결된다.
상기 접지 전극(320)은 상기 기판 방향(182)으로 폭이 증가하는 테이퍼부(320a) 및 일정한 폭을 가지는 연장부(320b)를 포함한다. 상기 접지 전극(320) 및 상기 전원 전극(310)은 유전체 지지부(350)의 하부면에 배치될 수 있다.
[제2 구조]
전원 전극들과 접지 전극들이 서로 나란히 연장되는 경우, 기판의 표면에 상기 전원 전극들의 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 공정 균일도가 감소할 수 있다. 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 형상은 상기 기판의 공정 균일도에 영향을 미친다. 또한, 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리를 증가는 상기 공정 균일성을 증가시킬 수 있다. 하지만, 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리 증가는 공정 속도를 감소시킨다. 따라서, 높은 공정 속도 및 공정 균일성을 제공하는 상기 전원 전극들과 상기 접지 전극들의 새로운 구조가 요구된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 경사 전극 구조를 제안한다. 또한, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극의 간격이 좁다. 따라서, 새로운 가스 분배 구조가 요구된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
도 7은 도 6의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치(1100)는 상판(1104)을 포함하는 진공 용기(1102), 상기 상판(1104)의 하부에 배치되는 가스 분배부(1130), 상기 가스 분배부(1130)의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부(1130)로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들(1152)을 포함하고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들(1150), 상기 절연지지부들(1150) 사이에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들(1120), 상기 절연지지부(1150)의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들(1110)을 포함한다. 상기 전원 전극들(1110)에 RF 전력이 인가된다.
상기 진공 용기(1102)는 대기압 이하의 압력을 가질 수 있다. 상기 진공 용기(1102)는 직육면체 형상의 용기일 수 있다. 상기 진공 용기(1102)는 상판(1104)을 포함할 수 있다.
상기 진공 용기(1102)에 가스 유입부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입부(미도시)는 상기 진공 용기(1102)에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스 배기부는 상기 진공 용기(1102)의 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치(1100)는 비정질 또는 다결정 실리콘을 기판(1182)에 형성할 수 있다. 상기 진공 용기(1102)의 압력은 수백 밀리토르(mTorr) 내지 수 토르(Torr)일 수 있다.
상기 기판(1182)은 기판 홀더(1180) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판 홀더(1180)는 상기 상판(1104)을 대향하여 배치될 수 있다. 상기 기판(1182)은 상기 상판(1104)과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 기판(1182)은 반도체 기판, 유리 기판, 또는 유전체 기판일 수 있다. 상기 기판(1182)은 사각형 기판일 수 있다. 상기 기판(1182)에 증착되는 물질은 비정질 또는 다결정 실리콘일 수 있다. 상기 기판 홀더(1180)는 가열부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 기판(1182)을 가열할 수 있다. 상기 기판(1182)의 온도는 상온 내지 섭씨 300 도 일 수 있다. 상기 기판(1182) 또는 상기 기판 홀더(1180)는 전기적으로 플로딩(flating)될 수 있다. 상기 기판(1182)과 상기 전원 전극(1110)의 사이의 간격(g)은 수 내지 수십 센치미터(cm)일 수 있다.
상기 상판(1104)은 상기 진공 용기(102)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 상판(1104)은 금속일 수 있다. 상기 상판(1104)은 알루미늄 또는 스테인레스일 수 있다. 상기 상판(1104)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(1104)과 상기 진공 용기(1102)는 밀착되어 진공을 유지할 수 있다. 상기 상판(1104)은 복수의 관통홀들(1106)을 포함할 수 있다. 전력 공급 라인(1142)은 상기 관통홀(106)에 배치된다. 상기 전력 공급 라인(1142)은 전력 분배부(1140)와 상기 전원 전극(1110)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 전력 공급 라인(1142)은 전원 전극(1110)을 지지할 수 있다. 상기 관통홀(1106)은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 정렬될 수 있다. 또한, 보조 관통홀(미도시)은 상기 관통홀(1106)과 상기 제1 방향으로 이격되어 양쪽 가장 자리 영역에 배치될 수 있다.
상기 가스 분배부(1130)는 상기 가스 유입부로부터 공정 가스를 공급받을 수 있다. 상기 가스 분배부(1130)는 상기 상판(1104)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 가스 분배부(1130)는 상부 가스 분배판(1130a), 및 상기 상부 가스 분배판(1130a)의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판(1130b)을 포함할 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(1130b)은 상기 하부 가스 분배판(1130b)의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 배치된 상기 노즐들(1152)과 정렬되는 제1 트렌치(1133), 및 상기 제1 트렌치(1133)의 내부에 배치되고 상기 노즐들(1152)과 정렬되는 예비 노즐들(1135)을 포함할 수 있다. 상기 예비 노즐들(1135)은 일정한 간격을 가지고 상기 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(1130b)은 상기 예비 노즐들(1135)이 배치된 영역에서 제1 트렌치(1133)를 가질 수 있다. 상기 제1 트렌치(1133)의 내부에 상기 예비 노즐들(1135)이 배치될 수 있다. 상기 제1 방향으로 정렬된 상기 예비 노즐들(1135) 및 상기 제2 방향으로 이격되어 배치된 예비 노즐들(1135)은 상기 제1 트렌치(1133) 내부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 트렌치(1133)은 한 쌍의 예비 노즐들(1135)에 공정 가스를 공급할 수 있다.
상기 제1 트렌치(1133)는 상기 접지 전극(1120)을 중심으로 서로 이웃한 한 쌍의 상기 노즐들(1152)과 연결되도록 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(1130b)은 하부 관통홀들(1137b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 가스 분배판(1130a)는 상기 하부 관통홀들(1137b)에 정렬된 상부 관통홀들(1137a)을 포함할 수 있다. 상기 하부 관통홀들(1137b)은 상기 하부 가스 분배판(1130b)에 한 쌍씩 형성될 수 있다. 상기 상부 관통홀들(1137a)은 상기 상부 가스 분배판(1130a)에 한 쌍씩 형성될 수 있다. 상기 하부 관통홀들(1137b) 및 상기 상부 관통홀들(1137a)은 상기 상판에 형성된 상기 관통홀(1106)과 정렬될 수 있다.
보조 관통홀(1137c)은 상기 하부 관통홀(1137b) 및 상기 상부 관통홀(1137a)과 상기 제1 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 보조 관통홀(1137c)은 상기 가스 분배부(1130)을 관통할 수 있다. 상기 보조 관통홀(1137c)은 상기 상판(1104)에 형성된 보조 관통홀과 정렬될 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(1130b)은 상기 제1 트렌치(1133)의 중심부에 배치된 접지 전극 결합용 관통홀들(1138)을 더 포함할 수 있다. 상기 전극 결합용 관통홀들(1138)은 상기 접지 전극(1120) 상에 배치될 수 있다. 상기 접지 전극(1120)은 상기 전극 결합용 관통홀들(1138)과 정렬된 홀들(1127)을 포함한다.
결합 수단은 상기 하부 분배판(1130b)과 상기 접지 전극(1120)을 상기 전극 결합용 관통홀(1138)을 통하여 상기 접지 전극(1120)의 상부면에 형성된 홀(1127)에 고정 결합시킬 수 있다. 상기 결합 수단은 볼트일 수 있다.
상기 상부 가스 분배판(1130a)은 상기 상부 가스 분배판(1130a)의 상부면에 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치(1139), 및 상기 제2 트렌치(1139)의 내부에 배치되고 상기 제1 트렌치(1133)와 정렬되는 가스 공급 관통홀(1136)을 포함할 수 있다.
가입 유입부(미도시)는 상기 상판(1104) 상에 배치될 수 있다. 상기 상판(1104)에 형성된 관통홀(미도시)을 따라, 공정 가스는 상기 제2 트렌치들(1139)로 유입된다. 상기 제2 트렌치(1139)는 상기 제2 방향을 따라 나란히 연장되고, 복수 개일 수 있다. 상기 제2 트렌치들(1139)은 상기 제1 방향으로 연장되는 보조 트렌치(미도시)를 통하여 연결될 수 있다. 상기 보조 트렌치들은 상기 상부 분배판(1130b)의 가장 자리에 배치될 수 있다.
상기 제2 트렌치(1139)의 내부에는 복수의 가스 공급 관통홀들(1136)이 배치된다. 상기 가스 공급 관통홀들(1136)은 상기 제2 방향을 따라 일정한 간격을 가지고 배치된다. 이에 따라, 상기 공정 가스는 상기 가스 공급 관통홀들(1136)을 통하여 상기 제1 트렌치(1133)에 제공된다. 상기 제1 트렌치(1133)에 제공된 상기 공정 가스는 상기 예비 관통홀(1135)을 통하여 상기 노즐들(1152)에 공급된다.
상기 상부 가스 분배판(1130a) 및 상기 하부 가스 분배판(1130b)은 결합 수단을 통하여 결합할 수 있다. 상기 결합 수단은 볼트일 수 있다. 이에 따라, 공정 가스는 상기 가스 유입부, 상기 제2 트렌치(1133), 상기 가스 공급 관통홀(1136), 상기 제1 트렌치(1133), 상기 예비 노즐들(1135), 및 상기 노즐들(1132)을 통하여 공급된다.
상기 가스 분배부는 제1 방향으로 형성된 제1 트렌치(1133)와 제2 방향으로 형성된 제2 트렌치(1139)를 이용하여 상기 전원 공급 라인(1142) 및 상기 고정 라인(1143)을 피하여 상기 노즐들(1152)들에 균일한 공정 가스를 제공할 수 있다.
상기 가스 분배부(1130)는 도체로 형성될 수 있다. 상기 가스 분배부(1130)는 접지될 수 있다.
상기 가스 분배부(1130)의 하부에 절연 지지부(1150)가 배치된다. 상기 절연 지지부(1150)는 알루미나, 세라믹, 쿼츠, 테프론, 및 실리콘 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연 지지부(1150)는 복층일 수 있다.
상기 절연 지지부(1150)는 상부 절연 지지부(1150a), 및 상기 상부 절연 지지부(1150a)의 하부에 배치된 하부 절연 지지부(1150b)를 포함할 수 있다. 상기 상부 절연 지지부(1150a)와 상기 하부 절연 지지부(1150b)는 서로 정렬될 수 있다. 상기 노즐(1152)은 상기 상부 절연 지지부(1150a)를 관통하는 상부 노즐(1152a), 및 상기 하부 절연 지지부(1150b)를 관통하는 하부 노즐(1152b)을 포함할 수 있다.
상기 상부 노즐(1152a)의 직경은 상기 하부 노즐(1152b)의 직경보다 클 수 있다. 상기 상부 절연 지지부(1150a)는 테프론, 피크(PEEK) 수지, 세라믹, MICA, 및 플라스틱 재질 일 수 있다. 한편, 하부 절연 지지부(1150b)는 세라믹, 알루미나일 수 있다. 상기 전원 전극(1110)과 상기 하부 전극(1120) 사이에 방전이 발생하는 경우, 상기 하부 절연 지지부(1150b) 및 상기 상부 절연 지지부(1150a)의 서로 다른 열팽창 계수에 기인하여, 상기 하부 노즐(1152b)과 상기 상부 노즐(1152a)은 오정렬될 수 있다. 따라서 상기 오정렬을 방지하기 위하여, 상기 상부 노즐(1152b)의 구경이 상기 하부 노즐(1152a)의 구경보다 큰 것이 바람직할 수 있다.
상기 절연 지지부(1150)는 상기 상판(1104)과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 노즐들(1132)은 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120) 사이에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 노즐들(1132)은 일정한 간격으로 상기 전원 전극(1110)이 연장되는 제1 방향으로 배열될 수 있다.
상기 절연 지지부(1150)는 관통홀(1151)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(1151)은 상기 절연 지지부(1150)의 중심에 배치될 수 있다. 상기 관통홀(1151)은 상기 상부 절연 지지부(1150a)에 형성된 상부 관통홀(1151a)과 상기 하부 절연 지지부(1150b)에 형성된 하부 관통홀(1151b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 관통홀(1151a)은 상기 하부 관통홀(1151b)과 정렬될 수 있다. 상기 전력 공급 라인(1142)은 상기 상부 관통홀(1137a), 상기 하부 관통홀(1137b) 및 상기 관통홀(1151)을 통하여 상기 전원 전극(1110)에 연결된다. 이에 따라, RF 전력은 복수의 상기 전력 공급 라인들(1142)을 통하여 상기 전원 전극(1110)에 공급된다. 이에 따라, 정상파 효과는 감소될 수 있다.
상기 절연지지부(1150)의 보조 관통홀(1153)은 상기 관통홀(1151)에 대하여 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된다. 상기 보조 관통홀(1153)은 상기 절연 지지부를 관통할 수 있다. 상기 보조 관통홀(1153)은 상기 가스 분배부(1130)의 보조 관통홀(1137c)과 정렬될 수 있다. 상기 보조 관통홀(1153)은 상기 관통홀(1151)과 동일한 형상일 수 있다. 상기 고정 라인(1143)은 상기 보조 관통홀(1153, 1137c)을 통하여 상기 전원 전극(1110)에 연결된다. 이에 따라, 복수의 상기 고정 라인들(142)은 상기 상판(1104)과 절연되고 상기 상판(1104)에 고정 결합한다. 이에 따라, 상기 전원 전극(1110), 상기 절연 지지부(1150), 및 상기 가스 분배부(1130)는 상기 상판(1104)에 고정된다. 상기 고정 라인(1143)은 상기 전력 공급 라인(1142)과 유사한 구조를 가진다. 그러나, 상기 고정 라인(1143)은 RF 전원에 연결되지 않는다.
상기 접지 전극(1120)은 상기 절연 지지부들(1150)의 사이에 배치되어 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 절연 지지부(1150)는 상기 제1 방향으로 연장되는 띠 형상을 가질 수 있다. 상기 노즐들(1132)은 상기 접지 전극에 이웃하는 상기 절연 지지부(1150)의 양쪽 가장 자리에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐들(1152)은 상기 접지 전극(1120)과 상기 전원 전극(1110) 사이에 공정가스를 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 수소 가스(H2)와 사일렌(SiH4)를 포함할 수 있다.
상기 접지 전극들(1120)은 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 접지 전극들(1120) 사이의 간격은 일정할 수 있다. 상기 접지 전극(1120)은 프리즘 형상 또는 절두 삼각기둥 형상을 포함할 수 있다. 상기 접지 전극(1120)과 상기 전원 전극(1110) 사이의 간격(d)이 일정한 영역(1103)을 포함하는 한, 상기 접지 전극(1120) 형상 및 상기 전원 전극(1110)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 노출된 상기 접지 전극들은 곡면을 형성할 수 있다.
상기 접지 전극들(1120)은 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 배열될 수 있다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의하여 정의되는 평면은 상기 상판(1104)이 배치되는 평면과 평행할 수 있다. 상기 접지 전극들(1120)의 상부면은 상기 절연 지지부(1150)의 상부면과 동일할 수 있다.
상기 접지 전극(1120)은 상기 진공 용기(1102) 내부에 노출되는 노출 접지 전극(1120b)과 상기 절연 지지부(1150) 내부에 매몰되는 매몰 접지 전극(1120a)으로 분리될 수 있다. 상기 매몰 접지 전극(1120a)은 상기 절연 지지부(1150)에 삽입될 수 있다.
상기 노출 접지 전극(1120b)의 일단의 폭은 t3이고, 상기 노출 접지 전극(1120b)의 타단의 폭은 t4이다. t3은 t4보다 크다. 상기 노출 접지 전극(1120b)의 타단은 상기 기판(1182)을 향할 수 있다. 따라서, 상기 노출 접지 전극(1120b)은 테이퍼질 수 있다. 상기 노출 접지 전극(1120b)의 타단은 곡선 형일 수 있다. 제3 방향은 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의하여 형성된 면에 수직한다. 상기 제3 방향과 상기 노출 접지 전극(1120b)의 일면 사이의 각도(θ)는 5 도 내지 15도 일 수 있다.
상기 전원 전극(1110)은 상기 절연 지지부(1150)에 부착될 수 있다. 상기 전원 전극(1110)의 상부면은 상기 절연 지지부(1150)의 하부면과 일치할 수 있다. 상기 전원 전극(1110)은 상기 접지 전극(1120)의 길이 방향으로 연장된다. 상기 전원 전극(1110)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 전원 전극(1110)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 전원 전극들(1110)은 제2 방향으로 이격되어 배열될 수 있다. 상기 전원 전극들(1110)은 짝수일 수 있다. 상기 절연 지지부(1150)와 접촉하는 전원 전극의 표면에는 복수의 홀들이 형성될 수 있다. 전력 공급라인(1142)은 상기 전원 전극(1110)의 홀에 고정결합할 수 있다.
상기 절연 지지부(1150)와 접하는 면에서 상기 전원 전극(1110)의 일단의 폭은 t1이고, 상기 전원 전극(1110)의 타단의 폭은 t2이다. t1은 상기 t2보다 작다. 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120) 사이의 간격(d)은 일정할 수 있다. 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120) 사이의 간격(d)은 3 mm 내지 10 mm일 수 있다. d가 3mm 미만이면, 방전이 어려울 수 있다. 또한, d가 10 mm 초과이면, 방전에 의한 공정 균일도가 저하될 수 있다. 상기 전원 전극(1110)의 타단은 곡선 형일 수 있다. 노출된 전원 전극의 높이(h1)는 노출된 접지 전극의 높이(h2)보다 크거나 같을 수 있다.
상기 전원 전극들(1110)은 상기 접지 전극(1120)을 마주보는 면에 적어도 하나의 홀들(1112)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(1112)은 규칙적으로 배치된다. 상기 홀들(1112)은 할로우 케소드 방전을 유발할 수 있다. 상기 홀들(1112)은 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
축전 결합 플라즈마에서, 상기 RF 전원(1170)의 주파수가 증가하면, 플라즈마 밀도가 증가할 수 있다. 그러나, 상기 RF 전원(1170)의 주파수가 증가하면, 정상파 효과는 증가할 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일도 및 공정 균일도를 제약할 수 있다. 상기 전원 전극(1110)의 노드들(N1,N2)에 RF 전력의 공급은 상기 정상파 효과를 감소시킬 수 있다. 상기 전원 전극(1110)에 RF 전력이 공급되는 위치에 따라 플라즈마 밀도 분포는 변경될 수 있다.
상기 전원 전극들(1110)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(1110)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(1110)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 전원 전극(1110)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극(1110)의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
예를 들어, 상기 전원 전극들(1110)은 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(1170)의 전력을 상기 전원 전극(1110)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(1140)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 노드들(N1,N2) 중심을 좌우 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
상기 노드들(N1,N2)의 위치는 상기 제1 방향의 공정 균일도를 가지도록 변경될 수 있다.
플라즈마는 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120) 사이에 형성될 수 있다. 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120) 사이의 간격(d)는 3mm 내지 15 mm일 수 있다. 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120)이 인접한 구조는 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마의 플라즈마 포텐셜 및/또는 DC 바이어스(bias)를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 기판은 플로팅되어, 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다.
테이퍼진 상기 전원 전극(1110)과 테이퍼진 상기 접지 전극(1120)은 공정 가스의 흐름 패턴을 개선할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(1110)의 일단의 폭(t1)이 상기 전원 전극(1110)의 타단의 폭(t2)보다 크다. 이에 따라, 상기 전력 공급 라인(1142)은 용이하게 상기 전원 전극(1110)에 결합할 수 있다. 또한, 방전 영역을 증가시키어 공정 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 곡률 형태의 상기 전원 전극(1110) 및 곡률 형태의 상기 접지 전극(1110)은 공정 가스의 흐름 패턴을 개선할 수 있다. 곡률 형태의 상기 전원 전극(1110) 및 곡률 형태의 상기 접지 전극(1120)은 아크 방전을 억제할 수 있다.
또한, 상기 전원 전극(1110)의 높이(h1)은 상기 접지 전극의 높이(h2)보다 클 수 있다. 이에 따라, 5 토르 이하의 압력에서, 공정 균일도 및 공정 속도가 확보될 수 있다.
상기 전원 전극(1110)의 타단의 폭(t2)는 10 mm 정도가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 노출 접지 전극(1120b)의 타단의 폭의 10 mm 정도가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1120) 사이의 간격(d)는 3 mm 내지 15 mm가 바람직할 수 있다. 상기 기판(1182)은 플라즈마에 최소한 노출될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 발생 장치는 리모트 플라즈마를 생성하고, 상기 활성종은 상기 기판에 제공될 수 있다.
상기 전력 분배부(1140)는 전원단(P1)로부터 상기 RF 전원(1170)의 전력을 제공받아 상기 전원 전극들(1110)에 전력을 전달할 수단일 수 있다. 상기 전력 분배부(1140)는 전력 분배 라인(1144) 및 상기 전력 분배 라인(1144) 주위에 배치되는 가드부(1146)를 포함할 수 있다. 상기 가드부(1146)는 접지된다. 이에 따라, 상기 전력 분배 라인(1144)과 상기 가드부(1146)은 전송선을 형성한다. 상기 전력 분배부(1140)는 상기 진공 용기(1102) 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전력 분배부(1140)는 상기 진공 용기(1102) 내부에 배치될 수 있다. 상기 전력 분배부(1140)는 상기 상판과 상기 가스 분배부 사이에 배치될 수 있다.
전력 공급 라인(1142)은 상기 전력 분배 라인(1144)과 상기 전원 전극(1110)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 전력 공급 라인(1142)은 상기 전원 전극(1110)을 지지할 수 있다. 복수의 전력 공급라인(1142)은 하나의 전원 전극(1110)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전원 전극(1110)은 복수의 지점에서 동위상으로 전력을 공급받을 수 있다.
상기 RF 전원(1170)은 임피던스 매칭 네트워크(1150)를 통하여 상기 전력 분배 라인(1144)에 전력을 공급한다. 상기 RF 전원(1170)의 전력 공급 지점부터 상기 전력 공급라인(1142) 사이의 길이는 동일하다. 따라서, 상기 전력 공급 라인(1142)은 모든 전원 전극(1110)에 동위상으로 전력을 공급할 수 있다. 상기 RF 전원(1170)의 주파수는 1 Mhz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 RF 전원(1170)의 주파수는 13.56 내지 50 Mhz 일 수 있다. 상기 임피던스 매칭 네트워크(1160)는 상기 RF 전원(1170)의 전력을 부하에 최대로 전달하는 수단일 수 있다.
수직으로 전원 전극을 위치시키는 경우, 전원 전극의 하부에 위치한 기판에서의 증착속도가 위치에 따라 달라진다. 전극의 경사구조는 증착 불균일성을 개선하였다. 즉, 전원 전극과 접지 전극 사이에서 방전이 발생하며, 방전구역의 경사로 인하여 각 구역에서 생성된 활성종이 상기 기판에 균일하게 전달되어 균일도가 향상된다.
전원 전극과 접지 전극 사이의 절연을 위하여 2층 구조의 절연 지지부를 배치한다. 절연 지지부의 노즐은 공정 가스를 공급하며, 열팽창에 따른 노즐의 막힘을 방지한다.
플라즈마를 효율적으로 방전하기 위해서는 전원 전극과 전기적으로 영향을 주고 받는 접지 전극에 의하여 형성되는 정전용량(capacitance)이 커야 한다. 이러한 조건을 만족하기 위하여 전원 전극과 접지 전극의 연직 상부에 공정 가스가 분출되는 구역의 절연체의 범위를 최대한 확장시키는 것이 유리하다. 절연체를 최대한 접지 전극의 가장자리까지 확장시킨 후 절연체에 직접 노즐이 배치된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 일부 사시도이다.
도 10은 도 9의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 내지 8에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치(1100a)는 상판(1104)을 포함하는 진공 용기(1102), 상기 상판(1102)의 하부에 배치되는 가스 분배부(1130), 상기 가스 분배부(1130)의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부(1130)로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들(1152)을 포함하고 절연 지지부(1250), 상기 절연지지부(1250)의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들(1220), 상기 절연 지지부(1250)의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들(1110)을 포함한다. 상기 전원 전극들에 RF 전력이 인가된다.
상기 전원 전극의 상부면은 상기 절연 지지부(1250)의 하부면과 일치할 수 있다. 상기 절연 지지부(1250)는 상부 절연 지지판 및 상기 상부 절연 지지판의 하부에 배치된 하부 절연 지지판을 포함할 수 있다.
상기 절연 지지부(1250)는 상기 접지 전극을 고정하기 위한 관통홀(1159)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(1159)은 상기 가스 분배부(1130)에 형성된 관통홀(1138) 및 상기 접지 전극(1220)의 상부면에 형성된 홀(1127)과 정렬될 수 있다. 상기 절연 지지부(1250)는 분리되지 않고 일체형일 수 있다.
상기 전원 전극(1110)은 상기 절연 지지부(1250)에 접하는 제1 면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 제1 높이(h1)를 가진다. 상기 전원 전극(1110)은 상기 절연 지지부(1250)에 접하는 상기 제1 면에서 제1 두께(t1)를 가진다. 상기 전원 전극(1110)은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제2 두께(t2)를 가진다.
상기 접지 전극(1220)은 상기 절연 지지부(1250)에 접하는 상기 제1 면으로부터 제2 높이(h2)를 가진다. 상기 접지 전극(1220)은 상기 절연 지지부(1250)에 접하는 상기 제1 면에서 제3 두께(t3)를 가진다. 상기 접지 전극(1220)은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제4 두께(t4)를 가진다. 상기 제1 두께(t1)는 제2 두께(t2)보다 크고, 상기 제3 두께(t3)는 상기 제4 두께(t4)보다 작다. 상기 접지 전극(1220)과 상기 전원 전극(1110)의 수직거리(d)는 일정하다.
상기 제1 높이(h1)는 상기 제2 높이(h2)보다 크거나 같을 수 있다. 상기 접지 전극들(1220)의 일단 및 상기 전원 전극들(1110)의 일단은 곡면으로 처리될 수 있다. 상기 전원 전극(1110)의 노출된 측면과 상기 제3 방향 사이의 각도는 5도 내지 15도일 수 있다. 또는, 상기 접지 전극(1220)의 노출된 측면과 상기 제3 방향 사이의 각도는 5도 내지 15도일 수 있다.
상기 전원 전극(1110)은 절두 삼각 기둥 형상일 수 있다. 상기 접지 전극(1220)은 절두 삼각 기둥 형상일 수 있다. 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1220)의 간격(d)이 일정하도록, 상기 접지 전극(1120)은 뒤집혀서 상기 절연 지지부(1250)에 결합할 수 있다.
상기 절연 지지부(1250)는 제1 방향으로 정렬된 복수의 노즐들(1152)을 포함할 수 있다. 상기 노즐들(1152)은 상기 전원 전극(1110)과 상기 접지 전극(1220) 사이에 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 절연 지지부(1250)는 서로 분리되지 않는 일체형일 수 있다. 상기 접지 전극(1220) 및 상기 전원 전극(1220)은 상기 절연 지지부(1250)의 하부면에 접촉하여 배치될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전원 전극의 일부 및 상기 접지 전극의 일부는 상기 절연 지지부에 삽입될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다. 도 6 내지 10에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 상기 기판 처리 장치(1300)는 상기 진공 용기(1102)의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들(1320), 상기 진공 용기(1102)의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들(1320) 사이에 개재된 전원 전극들(1310), 및 상기 접지 전극들(1320) 및 상기 전원 전극들(1310)에 대향하여 배치되고 기판(1182)을 지지하는 기판 홀더(1180)를 포함한다.
상기 접지 전극(1320)과 상기 전원 전극(1310) 사이의 간격(d)이 일정한 영역을 포함한다. 상기 전원 전극(310)은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼진다. 상기 전원 전극들(1310)은 RF 전원(1170)에 연결된다.
상기 접지 전극(1320)은 상기 기판 방향(1182)으로 폭이 증가하는 테이퍼부(1320a) 및 일정한 폭을 가지는 연장부(1320b)를 포함한다. 상기 접지 전극(1320) 및 상기 전원 전극(1310)은 절연 지지부(1250)의 하부면에 배치될 수 있다.
[제3 구조]
전원 전극들과 접지 전극들이 서로 나란히 연장되는 경우, 기판의 표면에 상기 전원 전극들의 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 공정 균일도가 감소할 수 있다. 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 형상은 상기 기판의 공정 균일도에 영향을 미친다. 또한, 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리를 증가는 상기 공정 균일성을 증가시킬 수 있다. 하지만, 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리 증가는 공정 속도를 감소시킨다. 따라서, 높은 공정 속도 및 공정 균일성을 제공하는 상기 전원 전극들과 상기 접지 전극들의 새로운 구조가 요구된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 경사 전극 구조를 제안한다. 또한, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극의 간격이 좁다. 따라서, 새로운 가스 분배 구조가 요구된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
도 13은 도 12의 IV-IV' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 14는 도 12의 V-V'선을 따라 자른 단면도이다.
도 15는 전력 분배부를 설명하는 평면도이다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(2100)는 상판(2104)을 포함하는 진공 용기(2102), 상기 상판(2104)의 하부에 배치되고 공정 가스를 토출하는 복수의 노즐들(2132)을 포함하는 가스 분배부(2130), 상기 가스 분배부(2130)의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들(2150), 상기 가스 분배부(2130)의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들(2120), 상기 절연 지지부들(2150)의 하부에 배치되고 상기 접지 전극들(2120) 사이에서 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들(2110), 및 상기 가스 분배부(2130) 및 상기 절연 지지부(2150)를 관통하여 상기 전원 전극들(2120)에 RF 전력을 공급하는 전력 공급부(2240)를 포함한다.
상기 진공 용기(2102)는 대기압 이하의 압력을 가질 수 있다. 상기 진공 용기(2102)는 직육면체 형상의 용기일 수 있다. 상기 진공 용기(2102)는 상판(2104)을 포함할 수 있다.
상기 진공 용기(2102)에 가스 유입부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입부(미도시)는 상기 진공 용기(2102)에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스 배기부는 상기 진공 용기(2102)의 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치(2100)는 비정질 또는 다결정 실리콘을 기판(2182) 상에 형성할 수 있다. 상기 진공 용기(2102)의 압력은 수백 밀리토르(mTorr) 내지 수 토르(Torr)일 수 있다.
상기 기판(2182)은 기판 홀더(2180) 상에 배치될 수 있다. 상기 기판 홀더(2180)는 상기 상판(2104)을 대향하여 배치될 수 있다. 상기 기판(2182)은 상기 상판(2104)과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 기판(2182)은 반도체 기판, 유리 기판, 또는 유전체 기판일 수 있다. 상기 기판(2182)은 사각형 기판일 수 있다. 상기 기판(2182)에 증착되는 물질은 비정질 또는 다결정 실리콘일 수 있다. 상기 기판 홀더(2180)는 가열부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 기판(2182)을 가열할 수 있다. 상기 기판(2182)의 온도는 상온 내지 섭씨 300 도 일 수 있다. 상기 기판(2182) 또는 상기 기판 홀더(2180)는 전기적으로 플로딩(flating)될 수 있다. 상기 기판(2182)과 상기 전원 전극(2110)의 사이의 간격(g)은 수 내지 수십 센치미터(cm)일 수 있다.
상기 상판(2104)은 상기 진공 용기(2102)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 상판(2104)은 금속일 수 있다. 상기 상판(2104)은 알루미늄 또는 스테인레스일 수 있다. 상기 상판(2104)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(2104)과 상기 진공 용기(2102)는 밀착되어 진공을 유지할 수 있다. 상기 상판(2104)은 복수의 관통홀들(2106)을 포함할 수 있다. 전력 공급 라인(2142)은 상기 관통홀(2106)에 배치된다. 상기 전력 공급 라인(2142)은 전력 분배부(2250)와 상기 전원 전극(2110)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 전력 공급 라인(2142)은 전원 전극(2110)을 지지할 수 있다. 상기 관통홀(2106)은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 관통홀(2106)은 상기 전원 전극의 양단 상에 배치될 수 있다. 상기 관통홀(2106)은 직경 큰 제1 홀(2106a)과 상기 제1 홀(2106a)에 정렬된 직경이 작은 제2 홀(2106b)을 포함할 수 있다.
또한, 보조 관통홀(2107)은 상기 관통홀(2106)과 상기 제1 방향으로 이격되어 상기 상판(2104)의 양쪽 가장 자리 영역에 배치될 수 있다. 상기 보조 관통홀(2107)은 상기 관통홀(2106)과 동일한 형상일 수 있다.
상기 가스 분배부(2130)는 상기 가스 유입부로부터 공정 가스를 공급받을 수 있다. 상기 가스 분배부(2130)는 상기 상판(2104)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 가스 분배부(2130)는 상부 가스 분배판(2130a), 및 상기 상부 가스 분배판(2130a)의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판(2130b)을 포함할 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(2130b)은 상기 하부 가스 분배판(2130b)의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 배치된 상기 노즐들(2132)과 정렬되는 제1 트렌치(2133)를 포함할 수 있다. 상기 노즐들(2132)은 일정한 간격을 가지고 상기 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 가스 분배부(2130)는 일정한 간격으로 배치되고 제1 방향으로 연장되는 스페이서들(2232)을 포함할 수 있다. 상기 스페이서들(2232)은 상기 하부 가스 분배판(2130b)의 하부에서 수직 방향(기판 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 스페이서(2232)는 상기 절연 지지부들(2150) 사이에 배치된다. 상기 노즐들(2132)은 상기 스페이서(2232)를 관통하여 배치된다. 상기 절연 지지부들(2150)의 두께는 상기 스페이서(2232)의 높이와 동일할 수 있다. 상기 노즐들(2132)의 일단은 상기 제1 트렌치(2133)에 연결되고, 상기 노즐들(2132)의 타단은 "T" 형태로 갈라질 수 있다. 상기 스페이서(2230)에 배치된 노즐들(2132)은 열팽창 또는 오정렬에 의한 문제를 제거할 수 있다.
또한, 절연 지지부(2150)가 노즐을 가지는 경우에는, 노즐을 형성하기 위한 세라믹 가공비용이 증가한다. 하지만, 상기 스페이서(2230)에 형성된 노즐은 가공 비용을 현저히 줄일 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(2130b)은 하부 관통홀들(2137b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 가스 분배판(2130a)는 상기 하부 관통홀들(2137b)에 정렬된 상부 관통홀들(2137a)을 포함할 수 있다. 상기 하부 관통홀들(2137b)은 상기 하부 가스 분배판(2130b)에 한 쌍씩 형성될 수 있다. 상기 상부 관통홀들(2137a)은 상기 상부 가스 분배판(2130a)에 한 쌍씩 형성될 수 있다. 상기 하부 관통홀들(2137b) 및 상기 상부 관통홀들(2137a)은 상기 상판(2104)에 형성된 상기 관통홀(2106)과 정렬될 수 있다.
보조 관통홀(2137c)은 상기 하부 관통홀(2137b) 및 상기 상부 관통홀(2137a)과 상기 제1 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 보조 관통홀(2137c)은 상기 가스 분배부(2130)을 관통할 수 있다. 상기 보조 관통홀(2137c)은 상기 상판(2104)에 형성된 보조 관통홀(2107)과 정렬될 수 있다.
상기 하부 가스 분배판(2130b)은 상기 제1 트렌치(2133)의 중심부에 배치된 접지 전극 결합용 관통홀들(2138)을 더 포함할 수 있다. 상기 전극 결합용 관통홀들(2138)은 상기 접지 전극(2120) 상에 배치될 수 있다. 상기 접지 전극(2120)은 상기 전극 결합용 관통홀들(2138)과 정렬된 홀들(2127)을 포함한다.
결합 수단(미도시)은 상기 하부 분배판(2130b)과 상기 접지 전극(2120)을 상기 전극 결합용 관통홀(2138)을 통하여 상기 접지 전극(2120)의 상부면에 형성된 홀(2127)에 고정 결합시킬 수 있다. 상기 결합 수단은 볼트일 수 있다.
상기 상부 가스 분배판(2130a)은 상기 상부 가스 분배판(2130a)의 상부면에 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치(2139), 및 상기 제2 트렌치(2139)의 내부에 배치되고 상기 제1 트렌치(2133)와 정렬되는 가스 공급 관통홀(2136)을 포함할 수 있다.
가입 유입부(미도시)는 상기 상판(2104) 상에 배치될 수 있다. 상기 상판(2104)에 형성된 관통홀(미도시)을 따라, 공정 가스는 상기 제2 트렌치들(2139)로 유입된다. 상기 제2 트렌치(2139)는 상기 제2 방향을 따라 나란히 연장되고, 복수 개일 수 있다. 상기 제2 트렌치들(2139)은 상기 제1 방향으로 연장되는 보조 트렌치(미도시)를 통하여 연결될 수 있다. 상기 보조 트렌치들은 상기 상부 분배판(2130b)의 가장 자리에 배치될 수 있다.
상기 제2 트렌치(2139)의 내부에는 복수의 가스 공급 관통홀들(2136)이 배치된다. 상기 가스 공급 관통홀들(2136)은 상기 제2 방향을 따라 일정한 간격을 가지고 배치된다. 이에 따라, 상기 공정 가스는 상기 가스 공급 관통홀들(2136)을 통하여 상기 제1 트렌치(2133)에 제공된다. 상기 제1 트렌치(2133)에 제공된 상기 공정 가스는 상기 노즐들(2132)에 공급된다.
상기 상부 가스 분배판(2130a) 및 상기 하부 가스 분배판(2130b)은 결합 수단을 통하여 결합할 수 있다. 상기 결합 수단은 볼트일 수 있다. 이에 따라, 공정 가스는 상기 가스 유입부, 상기 제2 트렌치(2139), 상기 가스 공급 관통홀(2136), 상기 제1 트렌치(2133), 및 상기 노즐들(2132)을 통하여 공급된다.
상기 가스 분배부(2130)는 제1 방향으로 형성된 제1 트렌치(2133)와 제2 방향으로 형성된 제2 트렌치(2139)를 이용하여 상기 전원 공급 라인(2142) 및 상기 고정 라인(2143)을 피하여 상기 노즐들(2132)들에 공간적으로 균일하게 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 노즐들(2132)은 상기 접지 전극(2120) 상에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 노즐들(2132)은 일정한 간격으로 제1 방향으로 배열될 수 있다.
상기 가스 분배부(2130)는 도체로 형성될 수 있다. 상기 가스 분배부(2130)는 접지될 수 있다.
상기 가스 분배부(2130)의 하부에 절연 지지부(2150)가 배치된다. 상기 절연 지지부(2150)는 알루미나, 세라믹, 쿼츠, 테프론, 및 실리콘 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 절연 지지부(2150)는 복층일 수 있다. 상기 스페이서(2232)들 사이에 상기 절연 지지부(2150)가 배치된다. 상기 절연 지지부(2150)는 제1 방향으로 연장되는 라인 형상을 가질 수 있다.
상기 절연 지지부(2150)는 상부 절연 지지부(2150a), 및 상기 상부 절연 지지부(2150a)의 하부에 배치된 하부 절연 지지부(2150b)를 포함할 수 있다. 상기 상부 절연 지지부(2150a)와 상기 하부 절연 지지부(2150b)는 서로 정렬될 수 있다.
상기 상부 절연 지지부(2150a)는 테프론, 피크(PEEK) 수지, 세라믹, MICA, 및 플라스틱 재질 일 수 있다. 한편, 하부 절연 지지부(2150b)는 세라믹, 알루미나일 수 있다.
상기 절연 지지부(2150)는 관통홀(2152)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(2152)은 상기 절연 지지부(2150)의 중심에 배치될 수 있다. 상기 관통홀(2152)은 상기 상부 절연 지지부(2150a)에 형성된 상부 관통홀과 상기 하부 절연 지지부(2150b)에 형성된 하부 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 상부 관통홀은 상기 하부 관통홀과 정렬될 수 있다. 상기 상부 관통홀은 턱을 가질 수 있다.
상기 전력 공급부(2240)는 상기 전원 전극(2110)에 연결되는 전력 공급 라인(2142), 상기 전력 공급 라인(2142)을 감싸고 상기 상판(2104)에 형성된 관통홀(2106)의 턱에 걸치는 제1 절연부재(2242), 및 상기 제1 절연 부재(2242) 상에 배치되고 상기 상판(2104)의 상기 관통홀(2106)에 삽입되는 제2 연결부재(2243)를 포함할 수 있다.
상기 전력 공급 라인(2142)은 상기 상부 관통홀(2137a), 상기 하부 관통홀(2137b) 및 상기 관통홀(2152)을 통하여 상기 전원 전극(2110)에 연결된다. 이에 따라, RF 전력은 복수의 상기 전력 공급 라인들(2142)을 통하여 상기 전원 전극(2110)에 공급된다. 이에 따라, 정상파 효과는 감소될 수 있다.
상기 절연지지부(2150)의 보조 관통홀(2153)은 상기 관통홀(2152)에 대하여 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된다. 상기 보조 관통홀(2153)은 상기 절연 지지부(2150)를 관통할 수 있다. 상기 보조 관통홀(2153)은 상기 가스 분배부(2130)의 보조 관통홀(2137c)과 정렬될 수 있다. 상기 보조 관통홀(2153)은 상기 관통홀(2152)과 동일한 형상일 수 있다. 상기 고정 라인(2143)은 상기 보조 관통홀(2153, 2137c)을 통하여 상기 전원 전극(2110)에 연결된다. 이에 따라, 복수의 상기 고정 라인들(2143)은 상기 상판(2104)과 절연되고 상기 상판(2104)에 고정 결합한다. 이에 따라, 상기 전원 전극(2110), 상기 절연 지지부(2150), 및 상기 가스 분배부(2130)는 상기 상판(2104)에 고정된다. 상기 고정 라인(2143)은 상기 전력 공급 라인(2142)과 유사한 구조를 가진다. 그러나, 상기 고정 라인(2143)은 RF 전원에 연결되지 않는다.
상기 제1 절연부재(2242)의 일단은 상기 절연지지부(2150)의 관통홀(2152)에 삽입될 수 있다. 상기 제1 절연 부재(2242)는 직경 서로 다른 원통형 실린더가 결합한 형상일 수 있다. 상기 제1 절연 부재(2242)는 상기 전력 공급 라인(2142)에 삽입된다. 상기 제1 절연 부재는 상기 상판의 관통홀(2106)에 걸리도록 배치된다. 상기 제1 절연 부재(2242)는 상기 상판(2104)의 관통홀(2106)의 턱에 걸린다.
제2 절연 부재(2243)는 상기 전력 공급 라인(2142)에 삽입되고 상기 제1 절연 부재(2242) 상에 배치된다. 상기 제1 절연 부재(2242)와 상기 제2 절연부재(2243) 사이에 진공 실링부가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 진공 실링부는 상기 상판의 관통홀(2106)의 내측면과 상기 제1 절연 부재(2242)와 상기 제2 절연 부재(2243)를 동시에 실링할 수 있다.
상기 전원 공급 라인(2142)은 상기 제2 절연 부재에 삽입되어 걸리도록 와셔부(2142a)를 가질 수 있다. 상기 와셔부(2142a)의 하부면과 상기 제2 절연부재(2243)의 상부면 사이에 실링부재가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 전원 공급 라인(2142)은 상기 제2 절연 부재(2243)와 실링된다. 이에 따라, 상기 전력 공급부(2240)는 진공 실링과 절연을 동시에 수행할 수 있다.
상기 고정 지지부(2240a)는 상기 전원 전극(2110)에 연결되는 고정 라인(2143), 상기 고정 라인(2143)을 감싸고 상기 상판(2104)에 형성된 보조 관통홀(2107)의 턱에 걸치는 제3 절연부재(2242a), 및 상기 제3 절연 부재(2242a) 상에 배치되고 상기 상판(2104)의 상기 관통홀(2107)에 삽입되는 제4 연결부재(2243a)를 포함할 수 있다. 상기 고정 라인(2143)는 보조 관통홀(2107,2137c,2153)에 삽입될 수 있다.
상기 고정 지지부(2240a)의 형상은 상기 전력 공급부(2240)와 유사하다. 다만, 상기 고정 지지부(2240a)는 RF 전원에 연결되지 않고, 상기 전원 전극(2110)을 상기 상판(2104)에 고정하고 지지한다.
상기 접지 전극(2120)은 상기 스페이서(2232)의 하부에 배치되어 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 접지 전극(2120)의 상부면에는 돌출부(2122)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(2122)는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐들(2132)에 의하여 공급된 공정 가스는 상기 돌출부(2122)의 양 측면을 통하여 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120) 사이의 방전 공간에 제공될 수 있다. 상기 공정 가스는 수소 가스(H2)와 사일렌(SiH4)를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 상기 제1 방향 계속 연장되고 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐들(2132)와 상기 접지 전극이 만나는 영역에만, 공정가스가 흐를 수 있는 틈이 상기 접지 전극의 상부면에 형성될 수 있다.
상기 접지 전극들(2120)은 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 접지 전극들(2120) 사이의 간격은 일정할 수 있다. 상기 접지 전극(2120)은 프리즘 형상 또는 절두 삼각기둥 형상을 포함할 수 있다. 상기 접지 전극(2120)과 상기 전원 전극(2110) 사이의 간격(d)이 일정한 영역을 포함하는 한, 상기 접지 전극(2120) 형상 및 상기 전원 전극(2110)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 노출된 상기 접지 전극들은 곡면을 형성할 수 있다. 곡면 처리는 공정 가스의 원활한 흐름을 제공하고, 기판 상에 전원 전극에 의한 패턴 형성을 억제할 수 있다.
상기 접지 전극들(2120)은 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 배열될 수 있다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의하여 정의되는 평면은 상기 상판(2104)이 배치되는 평면과 평행할 수 있다. 상기 접지 전극들(2120)의 상부면 및 상기 전원 전극들의 상부면은 상기 절연 지지부(2150)의 하부면과 동일할 수 있다.
상기 접지 전극(2120)의 일단의 폭은 t3이고, 상기 접지 전극(2120)의 타단의 폭은 t4이다. t3은 t4보다 크다. 상기 접지 전극(2120)의 타단은 상기 기판(2182)을 향할 수 있다. 따라서, 상기 접지 전극(2120)은 테이퍼질 수 있다. 상기 접지 전극(2120b)의 타단은 곡선 형일 수 있다. 제3 방향은 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의하여 형성된 면에 수직한다. 상기 제3 방향과 상기 접지 전극(2120)의 일측면 사이의 각도(θ)는 5 도 내지 15도 일 수 있다.
상기 전원 전극(2110)은 상기 절연 지지부(2150)에 부착될 수 있다. 상기 전원 전극(2110)의 상부면은 상기 절연 지지부(2150)의 하부면과 일치할 수 있다. 상기 전원 전극(2110)은 상기 접지 전극(2120)의 길이 방향으로 연장된다. 상기 전원 전극(2110)은 도전성 물질일 수 있다. 상기 전원 전극(2110)은 상기 제1 방향으로 나란히 연장될 수 있다. 상기 전원 전극들(2110)은 제2 방향으로 이격되어 배열될 수 있다. 상기 전원 전극들(2110)은 짝수일 수 있다. 상기 절연 지지부(2150)와 접촉하는 전원 전극의 측면에는 할로우 케소드 방전을 위한 복수의 홀들(2112)이 형성될 수 있다. 전력 공급라인(2142)은 상기 전원 전극(2110)에 고정결합할 수 있다.
상기 절연 지지부(2150)와 접하는 면에서 상기 전원 전극(2110)의 일단의 폭은 t1이고, 상기 전원 전극(2110)의 타단의 폭은 t2이다. t1은 상기 t2보다 작다. 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120) 사이의 간격(d)은 일정할 수 있다. 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120) 사이의 간격(d)은 3 mm 내지 10 mm일 수 있다. d가 3mm 미만이면, 방전이 어려울 수 있다. 또한, d가 10 mm 초과이면, 방전에 의한 공정 균일도가 저하될 수 있다. 상기 전원 전극(2110)의 타단은 곡선 형일 수 있다. 상기 전원 전극의 높이(h1)는 상기 접지 전극의 높이(h2)보다 크거나 같을 수 있다.
상기 전원 전극들(2110)은 상기 접지 전극(2120)을 마주보는 면에 적어도 하나의 홀들(2112)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(2112)은 규칙적으로 배치된다. 상기 홀들(2112)은 할로우 케소드 방전을 유발할 수 있다. 상기 홀들(2112)은 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
축전 결합 플라즈마에서, 상기 RF 전원(2170)의 주파수가 증가하면, 플라즈마 밀도가 증가할 수 있다. 그러나, 상기 RF 전원(2170)의 주파수가 증가하면, 정상파 효과는 증가할 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일도 및 공정 균일도를 제약할 수 있다. 또한, 주파수의 증가에 따라, 공정 안정성 또는 공정 재현성은 감소할 수 있다. 따라서, 최적의 상기 RF 전원(2170)의 주파수는 30 Mhz 내지 60 Mhz일 수 있다.
상기 전원 전극(2110)의 노드들(N1,N2)에 RF 전력의 공급은 상기 정상파 효과를 감소시킬 수 있다. 상기 전원 전극(2110)에 RF 전력이 공급되는 위치에 따라 플라즈마 밀도 분포는 변경될 수 있다.
상기 전원 전극들(2110)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(2110)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(2110)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 전원 전극(2110)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극(2110)의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
예를 들어, 상기 전원 전극들(2110)은 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(2170)의 전력을 상기 전원 전극(2110)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(2140)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 노드들(N1,N2) 중심을 좌우 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
상기 노드들(N1,N2)의 위치는 상기 제1 방향의 공정 균일도를 가지도록 변경될 수 있다.
플라즈마는 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120) 사이에 형성될 수 있다. 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120) 사이의 간격(d)는 3mm 내지 15 mm일 수 있다. 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120)이 인접한 구조는 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈마의 플라즈마 포텐셜 및/또는 DC 바이어스(bias)를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 기판은 플로팅되어, 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다.
테이퍼진 상기 전원 전극(2110)과 테이퍼진 상기 접지 전극(2120)은 공정 가스의 흐름 패턴을 개선할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(2110)의 일단의 폭(t1)이 상기 전원 전극(2110)의 타단의 폭(t2)보다 크다. 이에 따라, 상기 전력 공급 라인(2142)은 용이하게 상기 전원 전극(2110)에 결합할 수 있다. 또한, 방전 영역을 증가시키어 공정 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 곡률 형태의 상기 전원 전극(2110) 및 곡률 형태의 상기 접지 전극(2110)은 공정 가스의 흐름 패턴을 개선할 수 있다. 곡률 형태의 상기 전원 전극(2110 및 곡률 형태의 상기 접지 전극(2120)은 아크 방전을 억제할 수 있다.
또한, 상기 전원 전극(2110)의 높이(h1)은 상기 접지 전극의 높이(h2)보다 클 수 있다. 이에 따라, 5 토르(Torr) 이하의 압력에서, 공정 균일도 및 공정 속도가 확보될 수 있다.
상기 전원 전극(2110)의 타단의 폭(t2)는 10 mm 정도가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 노출 접지 전극(2120b)의 타단의 폭의 10 mm 정도가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 전원 전극(2110)과 상기 접지 전극(2120) 사이의 간격(d)는 3 mm 내지 15 mm가 바람직할 수 있다. 상기 기판(2182)은 플라즈마에 최소한 노출될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 발생 장치는 리모트 플라즈마를 생성하고, 상기 활성종은 상기 기판에 제공될 수 있다.
상기 노즐들(2132)은 상기 스페이서(2232)의 내부에 형성되어 안정적으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 또한, 열팽창에 의한 상기 노즐들(2232)의 오정렬이 억제될 수 있다. 또한, 상기 스페이서(2232)의 내부에 형성된 상기 노즐들(2132)은 상기 가스분배부(2130)와 상기 접지 전극(2120)의 전기적 접촉 문제를 해결할 수 있다.
상기 전력 분배부(2240)는 전원단(P1)로부터 상기 RF 전원(2170)의 전력을 제공받아 상기 전원 전극들(2110)에 전력을 전달할 수단일 수 있다. 상기 전력 분배부(2250)는 상기 전력 공급부(2240) 또는 상기 전원 전극들(2110)에 RF 전력을 분배할 수 있다.
상기 전력 분배부(2250)는 관통하는 전력 분배 패턴(2257)을 가진 베이스 판(2251), 상기 베이스 판(2251)의 상기 전력 분배 패턴(2257)에 삽입되는 하부 절연 패턴(2254), 상기 하부 전연 패턴(2254) 상에 배치되는 상부 절연 패턴(2255), 상기 상부 절연패턴(2255) 상에 배치되는 전력 분배 라인(2256),및 상기 베이스 판(2251)의 상부면을 덮고 있는 전력 분배 상판(2259)을 포함한다. 상기 전력 공급부(2250)는 RF 전력을 상기 전력 분배 라인들(2142)에 분배한다.
상기 베이스 판(2251)은 관통 형태 또는 트렌치 형태의 전력 분배 패턴(2257)을 가질 수 있다. 상기 전력 분배 패턴(2257)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다. 상기 베이스 판(2251)은 금속으로 형성되고 접지될 수 있다.
상기 하부 절연 패턴(2254)은 상기 베이스 판(2251)의 하부면에 장착된다. 상기 하부 절연 패턴(2254)은 상기 전력 공급라인(2142)이 삽입되도록 관통홀을 가질 수 있다. 상기 하부 절연 패턴(2252)은 상기 전력 공급 라인(2142)과 상기 베이스 판(2251)을 절연시킨다.
상기 상부 절연 패턴(2255)은 상기 하부 절연 패턴(2254) 상에 배치된다. 상기 상부 절연 패턴(2255)의 내부에는 전력 분배 라인들(2256)이 삽입되어 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 전력 분배 라인들(2256)은 상기 베이스 판(2251)과 절연되어 고정될 수 있다.
고정 수단은 상기 전력 분배 라인(2256)과 상기 전력 공급 라인(2142)을 전기적 및 기계적으로 고정할 수 있다. 상기 고정 수단은 볼트일 수 있다. 상기 전력 분배 패턴(2257)은 상기 전력 분배 라인(2256)이 배치될 수 있도록 형성된 트렌치일 수 있다. 상기 전력 분배 라인의 길이는 상기 전원단(P1)에서 동일할 수 있다.
상기 전력 분배 상판(2259)은 상기 베이스 판(2251)의 상부면에 배치된다. 상기 전력 분배 상판(2259)은 접지될 수 있다. 이에 따라, 상기 전력 분배라인(2256)을 감싸고 있는 상기 베이스 판(2251) 및 상기 전력 분배 상판(2259)은 전송선을 형성할 수 있다. 상기 전력 분배부(2240)는 상기 진공 용기(2102) 외부에 배치될 수 있다.
전력 공급 라인(2142)은 상기 전력 분배 라인(2256)과 상기 전원 전극(2110)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 전력 공급 라인(2142)은 상기 전원 전극(2110)을 지지할 수 있다. 복수의 전력 공급라인(2142)은 하나의 전원 전극(2110)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전원 전극(2110)은 복수의 지점에서 동위상으로 전력을 공급받을 수 있다.
상기 전력 분배부는 변압기를 사용하기 어렵다. 왜냐하면, 주파수가 30 Mhz 이상을 사용하면, 복사 및 변압기의 히스테리시스 손실이 크다. 따라서, 가장 효율적인 방법은 변압기를 사용하지 않고 회로적으로 전력을 분배하는 것이다.
상기 RF 전원(2170)은 임피던스 매칭 네트워크(2150)를 통하여 상기 전력 분배 라인(2256)에 전력을 공급한다. 상기 RF 전원(2170)의 전력 공급 지점부터 상기 전력 공급라인(2142) 사이의 길이는 동일하다. 따라서, 상기 전력 공급 라인(2142)은 모든 전원 전극(2110)에 동위상으로 전력을 공급할 수 있다. 상기 RF 전원(2170)의 주파수는 1 Mhz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 RF 전원(2170)의 주파수는 30 내지 60 Mhz 일 수 있다. 상기 임피던스 매칭 네트워크(2160)는 상기 RF 전원(2170)의 전력을 부하에 최대로 전달하는 수단일 수 있다.
수직으로 전원 전극을 위치시키는 경우, 전원 전극의 하부에 위치한 기판에서의 증착속도가 위치에 따라 달라질 수 있다. 전극의 경사구조는 증착 불균일성을 개선하였다. 즉, 전원 전극과 접지 전극 사이에서 방전이 발생하며, 방전구역의 경사로 인하여 각 구역에서 생성된 활성종이 상기 기판에 균일하게 전달되어 균일도가 향상된다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 단면도이다. 도 12 내지 15에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 16을 참조하면, 플라즈마 발생 장치는 상판(2104)을 포함하는 진공 용기(2102), 상기 상판(2104)의 하부에 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향을 가로지는 제2 방향으로 이격되어 배치는 절연 지지부들(2130), 상기 절연 지지부들 사이를 채우고 상기 절연 지지부들 상에 배치되는 가스 분배부(2150), 상기 절연 지지부들(2150)의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 전원 전극들(2110), 및 상기 절연 지지부들(2150) 사이의 공간의 하부에 배치되고 제1 방향으로 연장되는 접지 전극들(2120)을 포함한다.
상기 가스 분배부(2130)는 일정한 간격으로 배치되고 제1 방향으로 연장되는 스페이서들(2232)을 포함할 수 있다. 상기 스페이서들(2232)은 상기 하부 가스 분배판(2130b)의 하부에서 수직 방향(기판 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 스페이서(2232)는 상기 절연 지지부들(2150) 사이에 배치된다. 상기 노즐들(2132)은 상기 스페이서(2232)를 관통하여 배치된다. 상기 절연 지지부들(2150)의 두께는 상기 스페이서(2232)의 높이와 동일할 수 있다. 상기 노즐들(2132)의 일단은 상기 제1 트렌치(2133)에 연결되고, 상기 노즐들(2132)의 타단은 직경이 점차증가할 수 있다. 상기 스페이서(2230)에 배치된 노즐들(2132)은 열팽창 또는 오정렬에 의한 문제를 제거할 수 있다.
상기 접지 전극(2120)은 상부면에 돌출부(2122)를 포함할 수 있다. 상기 돌출수(2122)의 측면 또는 그 하부 측면은 일정한 기울기를 가지고 상기 접지 전극(2120)의 몸체에 연결될 수 있다. 공정 가스는 상기 노즐들(2132)을 통하여 분사된다. 상기 노즐이 막기는 현상을 방지하기 위하여 상기 돌출부(2122)의 하부 측면은 테이퍼질 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 전원 전극의 일부 및 상기 접지 전극의 일부는 상기 절연 지지부에 삽입될 수 있다. 이 경우, 상기 접지 전극에는 상기 노즐들(2132)과 연결되는 보조 노즐이 배치될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다. 도 12 내지 16에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 17을 참조하면, 플라즈마 발생 장치는 상판(2104)을 포함하는 진공 용기(2102), 상기 상판(2104)의 하부에 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향을 가로지는 제2 방향으로 이격되어 배치는 절연 지지부들(2130), 상기 절연 지지부들 사이를 채우고 상기 절연 지지부들 상에 배치되는 가스 분배부(2150), 상기 절연 지지부들(2150)의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 전원 전극들(2110), 및 상기 절연 지지부들(2150) 사이의 공간의 하부에 배치되고 제1 방향으로 연장되는 접지 전극들(2320)을 포함한다.
상기 가스 분배부(2130)는 일정한 간격으로 배치되고 제1 방향으로 연장되는 스페이서들(2232)을 포함할 수 있다. 상기 스페이서들(2232)은 상기 하부 가스 분배판(2130b)의 하부에서 수직 방향(기판 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 스페이서(2232)는 상기 절연 지지부들(2150) 사이에 배치된다. 상기 노즐들(2132)은 상기 스페이서(2232)를 관통하여 배치된다. 상기 절연 지지부들(2150)의 두께는 상기 스페이서(2232)의 높이와 동일할 수 있다. 상기 노즐들(2132)의 일단은 상기 제1 트렌치(2133)에 연결되고, 상기 노즐들(2132)의 타단은 직경이 점차증가할 수 있다. 상기 스페이서(2230)에 배치된 노즐들(2132)은 열팽창 또는 오정렬에 의한 문제를 제거할 수 있다.
상기 접지 전극(2320)은 상기 기판 방향(2182)으로 폭이 증가하는 테이퍼부(2320a) 및 일정한 폭을 가지는 연장부(2320b)를 포함한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하는 도면이다. 도 12 내지 16에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 18을 참조하면, 기판 처리 장치는 상판(2104)을 포함하는 진공 용기(2102), 상기 상판(2104)의 하부에 제1 방향으로 나란히 연장되고 상기 제1 방향을 가로지는 제2 방향으로 이격되어 배치는 절연 지지부들(2130), 상기 절연 지지부들 사이를 채우고 상기 절연 지지부들 상에 배치되는 가스 분배부(2150), 상기 절연 지지부들(2150)의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 전원 전극들(2110), 및 상기 절연 지지부들(2150) 사이의 공간의 하부에 배치되고 제1 방향으로 연장되는 접지 전극들(2120)을 포함한다.
상기 가스 분배부(2130)는 일정한 간격으로 배치되고 제1 방향으로 연장되는 스페이서들(2232)을 포함할 수 있다. 상기 스페이서들(2232)은 상기 하부 가스 분배판(2130b)의 하부에서 수직 방향(기판 방향)으로 연장될 수 있다. 상기 스페이서(2232)는 상기 절연 지지부들(2150) 사이에 배치된다.
상기 노즐들(2152)은 상기 절연 지지부(2150)를 관통하여 배치된다. 상기 절연 지지부들(2150)의 두께는 상기 스페이서(2232)의 높이와 동일할 수 있다. 상기 노즐들(2152)의 일단은 제1 트렌치(2133)의 내부에 배치된 예비 노즐들(2135)에 연결되고, 상기 노즐들(2132)의 타단은 상기 절연 지지부(2150)의 하부면에 노출될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

Claims (54)

  1. 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들; 및
    상기 접지 전극들 사이에 배치된 전원 전극들을 포함하고,
    상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격이 일정한 영역을 포함하고, 상기 전원 전극은 기판을 마주보는 방향으로 테이퍼지고,
    상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결되고,
    기판을 마주보는 방향으로 상기 전원전극의 높이는 상기 접지 전극의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들의 일단은 상기 기판을 마주보는 방향에서 곡면처리된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극의 일면을 따라 연장된 방향과 상기 기판을 마주보는 방향 사이의 각도는 5도 내지 10도인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들은 짝수인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들이 장착되는 유전체 지지부를 더 포함하고,
    상기 접지 전극들의 일단은 상기 유전체 지지부에 결합하고,
    상기 전원 전극들의 일단은 상기 유전체 지지부에 결합하하고,
    상기 접지 전극들의 타단 및 상기 전원 전극들의 타단은 기판을 향하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 유전체 지지부는 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이에 공정 가스를 분사하는 복수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 유전체 지지부 상에 배치되고 상기 노즐에 가스를 분배하는 가스 분배부를 더 포함하는 것을 플라즈마 발생 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 공정 가스는 SiH4 가스, H2 가스, Ar 가스, NF3 가스 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전원에 병렬 연결된 상기 전원 전극들에 전력을 분배하는 전력 분배부를 더 포함하고,
    상기 전력 분배부는 적어도 하나의 전원 전극에 적어도 2 지점에서 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전원 전극과 상기 전력 분배부를 연결하는 전력 공급 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 전원에서 상기 전원 전극의 전력 공급 지점 사이의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는 상기 진공 용기 내부에서 상기 유전체와 상기 진공 용기의 상판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는 상기 진공 용기 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 분배부는:
    상기 전원 전극의 복수의 지점에 전력을 공급하는 전력 분배 라인들; 및
    상기 전력 분배 라인들의 주위에 배치되어 접지되는 가드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극은 상기 접지 전극을 마주보는 면에 적어도 하나의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격은 3 내지 10 밀리미터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 RF 전원의 주파수는 13.56 Mhz 내지 100 Mhz인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 전극은 상기 기판 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼부 및 일정한 폭을 가지는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 전극은 복수의 지점에서 RF 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  20. 진공 용기;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들;
    상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 상기 접지 전극들 사이에 배치되는 전원 전극들; 및
    상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들을 장착하는 유전체 지지부를 포함하고,
    상기 전원 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 제1 면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직한 제3 방향으로 제1 높이를 가지고, 상기 전원 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 상기 제1 면에서 제1 두께를 가지고, 상기 전원 전극은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제2 두께를 가지고,
    상기 접지 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 상기 제1 면으로부터 제2 높이를 가지고, 상기 접지 전극은 상기 유전체 지지부에 접하는 상기 제1 면에서 제3 두께를 가지고, 상기 접지 전극은 상기 제1 면에서 상기 제3 방향으로 이격된 일단에서 제4 두께를 가지고,
    상기 제1 두께는 제2 두께보다 크고, 상기 제3 두께는 상기 제4 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 높이는 상기 제2 높이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 접지 전극들의 일단 및 상기 전원 전극들의 일단은 곡면으로 처리된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  23. 제20 항에 있어서,
    상기 접지 전극과 상기 전원 전극의 수직거리는 일정한 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  24. 진공 용기;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 접지 전극;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극과 이격되어 배치되는 전원 전극; 및
    상기 전원 전극 및 상기 접지 전극을 마주보는 기판 홀더를 포함하고,
    상기 전원 전극은 상기 접지 전극이 배치되는 평면에 배치되고, 상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격이 일정한 방전 영역을 포함하고,
    상기 방전 영역은 상기 전원 전극이 배치되는 평면에서 비스듬하게 접촉하고,
    상기 전원 전극은 RF 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  25. 상판을 포함하는 진공 용기;
    상기 상판의 하부에 배치되는 가스 분배부;
    상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 가스 분배부로부터 제공받은 공정가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들;
    상기 절연지지부들 사이에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들; 및
    상기 절연지지부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들을 포함하고,
    상기 전원 전극들에 RF 전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 노즐들은 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  27. 제25 항에 있어서,
    상기 절연 지지부는:
    상부 절연 지지부; 및
    상기 상부 절연 지지부의 하부에 배치된 하부 절연 지지부를 포함하고,
    상기 노즐은:
    상기 상부 절연 지지부를 관통하는 상부 노즐; 및
    상기 하부 절연 지지부를 관통하는 하부 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 상부 노즐의 구경은 상기 하부 노즐의 구경보다 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  29. 제26 항에 있어서,
    상기 하부 절연 지지부는 세라믹, 알루미나, 및 쿼츠 중에서 적어도 하나로 형성되고,
    상기 상부 절연 지지부는 테프론, 피크(PEEK) 수지, 세라믹, MICA, 및 플라스틱 중에서 적어도 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  30. 제25 항에 있어서,
    상기 가스 분배부는:
    상기 상판 하부에 배치된는 상부 가스 분배판; 및
    상기 상부 가스 분배판의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 하부 가스 분배판은:
    상기 하부 가스 분배판의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 배치되는 상기 노즐들과 정렬되는 제1 트렌치; 및
    상기 제1 트렌치의 내부에 배치되고 상기 노즐들과 정렬되는 예비 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  32. 제30 항에 있어서,
    상기 제1 트렌치는 상기 접지 전극을 중심으로 서로 이웃한 한 쌍의 상기 노즐들과 연결되도록 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 하부 분배판은 상기 제1 트렌치의 중심부에 배치된 전극 결합용 관통홀을 더 포함하고,
    결합 수단은 상기 하부 분배판과 상기 접지 전극을 상기 전극 결합용 관통홀을 통하여 상기 접지 전극의 상부면에 형성된 홀에 고정 결합시키는 것을 특징으로 플라즈마 발생 장치.
  34. 제30 항에 있어서,
    상기 상부 가스 분배판은:
    상기 상부 가스 분배판의 상부면에 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치; 및
    상기 제2 트렌치의 내부에 배치되고 상기 제1 트렌치와 정렬되는 가스 공급 관통홀를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  35. 제25 항에 있어서,
    상기 전원 전극과 상기 하부 전극은 서로 마주보고 서로 일정한 간격을 가지는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  36. 제25 항에 있어서,
    상기 전원 전극 및 상기 접지 전극은 일정한 간격을 유지하면서 테이퍼진 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  37. 제25 항에 있어서,
    상기 전원 전극의 일면은 상기 절연 지지부와 접하고,
    상기 전원 전극의 타면은 곡면 처리되고,
    상기 접지 전극의 일면은 상기 가스 분배부와 접하고,
    상기 접지 전극의 타면은 곡면 처리된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  38. 제25 항에 있어서,
    상기 전원 전극은 상기 제1 방향으로 적어도 두 지점에서 상기 RF 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  39. 제38 항에 있어서,
    상기 전원 전극에 전력을 공하는 전력 공급 라인들;
    상기 RF 전력을 제공하는 RF 전원; 및
    상기 RF 전원과 상기 전력 공급 라인들 사이에 개재되어 상기 RF 전력을 상기 전원 전극들에 분배하는 전력 분배부를 더 포함하고,
    상기 전력 분배부는 상기 진공 용기의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  40. 제39 항에 있어서,
    상기 전력 공급 라인들에 상기 제1 방향으로 이격되어 배치된 고정 라인들을 더 포함하고,
    상기 고정 라인들의 일단은 상기 전원 전극에 고정 결합하고, 상기 고정 라인들의 타단은 상기 상판에 고정 결합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  41. 제25 항에 있어서,
    상기 전원 전극은 측면에 형성된 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  42. 상판을 포함하는 진공 용기;
    상기 상판의 하부에 배치되고 공정 가스를 토출하는 복수의 노즐들을 포함하는 가스 분배부;
    상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 제1 방향으로 나란히 연장되는 절연 지지부들;
    상기 가스 분배부의 하부에 배치되고 상기 제1 방향으로 나란히 연장되는 접지 전극들;
    상기 절연지지부의 하부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에서 제1 방향으로 나란히 연장되는 전원 전극들; 및
    상기 가스 분배부 및 상기 절연 지지부를 관통하여 상기 전원 전극들에 RF 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 가스 분배부는 일정한 간격으로 배치되고 제1 방향으로 연장되는 스페이서들을 포함하고,
    상기 스페이서는 상기 절연 지지부들 사이에 배치되고,
    상기 노즐들은 상기 스페이서를 관통하여 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  44. 제43 항에 있어서,
    상기 절연 지지부들의 두께는 상기 스페이서의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  45. 제44 항에 있어서,
    상기 절연 지지부는:
    상부 절연판; 및
    상기 상부 절연판과 정렬되고 상기 상부 절연판의 하부에 배치된 하부 절연판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  46. 제 42 항에 있어서,
    상기 가스 분배부는:
    상부 가스 분배판 및
    상기 상부 가스 분배판의 하부에 배치되는 하부 가스 분배판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  47. 제 46항에 있어서,
    상기 하부 가스 분배판은 상기 하부 가스 분배판의 상부면에 제1 방향으로 연장되고 상기 노즐들과 연결되는 제1 트렌치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  48. 제 46항에 있어서,
    상기 하부 분배판은 상기 제1 트렌치의 중심부에 배치된 전극 결합용 관통홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  49. 제 46항에 있어서,
    상기 상부 가스 분배판은:
    상기 상부 가스 분배판의 상부면에 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치, 및
    상기 제2 트렌치의 내부에 배치되고 상기 제1 트렌치와 정렬되는 가스 공급 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  50. 제 42항에 있어서,
    상기 접지 전극은 상기 접지 전극의 상부면 중심에 상기 제1 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하고,
    상기 공정 가스는 상기 노즐들을 통하여 상기 돌출부의 양 측면으로 공급되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  51. 제 42항에 있어서,
    상기 접지 전극과 상기 전원 전극 사이의 간격은 소정의 영역에 대하여 일정하도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  52. 제 42 항에 있어서,
    상기 전력 공급부는:
    상기 전원 전극에 연결되는 전력 공급 라인;
    상기 전력 공급 라인을 감싸고 상기 상판에 형성된 관통홀의 턱에 걸치는 제1 절연부재; 및
    상기 제1 절연 부재 상에 배치되고 상기 상판의 상기 관통홀에 삽입되는 제2 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  53. 제 42 항에 있어서,
    상기 전력 공급부에 RF 전력을 분배하는 전력 분배부를 더 포함하고,
    상기 전력 분배부는:
    관통하는 전력 분배 패턴을 가진 베이스 판;
    상기 베이스 판의 상기 전력 분배 패턴에 삽입되는 하부 절연 패턴;
    상기 하부 전연 패턴 상에 배치되는 상부 절연 패턴;
    상기 상부 절연패턴 상에 배치되는 전력 분배 라인; 및
    상기 베이스 판의 상부면을 덮고 있는 전력 분배 상판을 포함하고,
    상기 전력 공급부는 RF 전력을 상기 전력 분배 라인들에 분배하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  54. 제 42 항에 있어서,
    고정 지지부를 더 포함하고,
    상기 고정 지지부는:
    상기 전원 전극에 연결되는 고정 라인;
    상기 고정 라인을 감싸고 상기 상판에 형성된 관통홀의 턱에 걸치는 제3 절연부재; 및
    상기 제3 절연 부재 상에 배치되고 상기 상판의 상기 관통홀에 삽입되는 제4 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
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