KR100914398B1 - Appartus of plasma processing for substrate - Google Patents
Appartus of plasma processing for substrateInfo
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- H01J37/3244—Gas supply means
Abstract
균일하게 플라즈마를 발생시키기 위해, 소스가스의 양을 균일하게 공급하기 위한 분사홀 패턴을 갖는 가스분사유닛과, 이를 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명은, 플라즈마를 이용하여 기판의 표면처리 공정을 수행하는 플라즈마 기판 처리 장치의 가스분사유닛은, 소스가스를 프로세스 챔버 내로 분사하는 복수의 분사홀이 형성된 플레이트, 상기 플레이트에서 상기 복수의 분사홀이 정다각형의 꼭지점 상에 배치되어 형성된 제1 분사홀 패턴 및 상기 제1 분사홀 패턴과 서로 다른 형태를 가지며, 서로 이웃하는 상기 제1 분사홀 패턴을 연결시키는 제2 분사홀 패턴을 포함하여 구성된다. 따라서, 소스가스를 균일하게 제공하여, 프로세스 챔버 내부에 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있다. 더불어, 플라즈마에 의한 기판의 표면처리 효율과 품질을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 소스가스의 플라즈마 발생 효율을 향상시키고, 소스가스의 소비량을 절감할 수 있다.In order to uniformly generate a plasma, a gas injection unit having an injection hole pattern for uniformly supplying an amount of a source gas, and a plasma substrate processing apparatus having the same are disclosed. According to an aspect of the present invention, there is provided a gas injection unit of a plasma substrate processing apparatus for performing a surface treatment process of a substrate using plasma, the plate including a plurality of injection holes for injecting source gas into a process chamber, and the plurality of injection holes in the plate. The first injection hole pattern is disposed on the vertex of the regular polygon and the second injection hole pattern having a different shape from the first injection hole pattern, and comprises a second injection hole pattern for connecting the neighboring first injection hole pattern. . Therefore, by uniformly providing the source gas, it is possible to uniformly generate a plasma inside the process chamber. In addition, there is an effect of improving the surface treatment efficiency and quality of the substrate by the plasma. In addition, the plasma generation efficiency of the source gas can be improved, and the consumption amount of the source gas can be reduced.
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판의 표면처리를 하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스가스를 균일하게 분사하여 플라즈마를 균일하게 발생시키는 가스분사유닛 및 이를 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for surface treatment of a substrate using plasma, and more particularly, to a gas injection unit for uniformly injecting a source gas to uniformly generate a plasma, and a plasma substrate processing apparatus having the same.
플라즈마는 직류(DC)나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유전자에 의해 발생되며, 여기된 자유전자는 가스분자와 충돌하여 이온(ion)이나 전자(electron), 라디칼(radical)와 같은 활성족(active species)을 발생시킨다. 그리고 상기 활성족은 전기장 혹은 자기장이 인가되면 플라즈마 내에서 혹은 플라즈마와 접하고 있는 물체의 표면상으로 상기 활성족 입자들이 가속되거나 확산됨에 따라, 상기 물체와 상기 활성족 입자 사이에 화학적 및 물리적 반응이 발생하여 물체 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이 활성족(플라즈마)에 의해 물질의 표면 특성을 변화시키는 것을 '표면처리'라고 한다.Plasma is generated by free electrons excited by direct current (DC) or high frequency electromagnetic fields, and the excited free electrons collide with gas molecules to generate active species such as ions, electrons, and radicals. species). When the active group or the magnetic field is applied, chemical and physical reactions occur between the object and the active group particles as the active group particles are accelerated or diffused in the plasma or on the surface of the object in contact with the plasma. To change the properties of the object surface. In this way, the surface property of the material is changed by the active group (plasma) is called 'surface treatment'.
일반적으로 반도체 제조 공정에서의 플라즈마 처리 방법이란 반응 물질을 플라즈마 상태로 만들어 기판 상에 박막을 형성하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 기판의 표면을 세정(cleaning), 애싱(ashing) 또는 식각(etching) 처리하는 것을 말한다.In general, a plasma processing method in a semiconductor manufacturing process refers to forming a thin film on a substrate by turning the reactant into a plasma state, or cleaning, ashing, or etching the surface of the substrate using the reactant in a plasma state ( etching).
최근 반도체 제조 공정에서 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 미세가공의 요구가 증가하고 있다. 즉, sub-micron급의 미세 패턴에 있어서 균일한 두께의 박막을 형성하거나, 식각 또는 애싱과 같은 표면처리 품질의 향상이 중요한데, 이는 고밀도 플라즈마를 이용하여 향상시킬 수 있다.Recently, as the degree of integration of semiconductor devices increases in the semiconductor manufacturing process, the demand for micromachining increases. That is, in the sub-micron class fine pattern, it is important to form a thin film having a uniform thickness or to improve the surface treatment quality such as etching or ashing, which can be improved by using a high density plasma.
그러나, 반도체 기판이 점차 대형화됨에 따라 플라즈마 처리 장치의 크기도 대형화되고 있다. 그런데, 기존의 플라즈마 처리 장치는 소스가스가 유입되는 부분과 다른 부분에서의 소스가스 밀도차로 인해 플라즈마가 균일하게 발생하지 못하는 문제점이 있다. 특히, 이와 같은 불균일은 상기 기판의 크기가 커질수록, 상기 프로세스 챔버의 크기가 커질수록 더욱 심화된다. 따라서, 기판의 대형화에 대응하고, 다양한 형태를 갖는 기판에 유연하게 대응하기 위해서는 기판의 중앙 부분뿐만 아니라 에지(edge) 부분까지 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치가 요구된다.However, as the semiconductor substrate is gradually enlarged, the size of the plasma processing apparatus is also enlarged. By the way, the conventional plasma processing apparatus has a problem that the plasma is not uniformly generated due to the source gas density difference in the portion from which the source gas is introduced. In particular, the non-uniformity is intensified as the size of the substrate, the larger the size of the process chamber. Therefore, in order to cope with the increase in size of the substrate and to flexibly cope with substrates having various shapes, a plasma processing apparatus capable of uniformly generating plasma not only at the center portion but also at the edge portion of the substrate is required.
여기서, 상기 소스가스의 공급 밀도는 샤워헤드의 형태에 밀접한 영향을 받는다. 즉, 상기 샤워헤드에는 소스가스와 플라즈마의 반응성 입자를 기판으로 분사하는 분사홀이 형성되어 있는데, 상기 분사홀의 배치 형태에 따라 상기 소스가스의 분포 밀도가 영향을 받게 된다.Here, the supply density of the source gas is closely influenced by the shape of the shower head. That is, the shower head is formed with injection holes for injecting the reactive particles of the source gas and the plasma to the substrate, the distribution density of the source gas is affected by the arrangement of the injection holes.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 기판 처리 장치에 있어서, 소스가스를 균일하게 분사할 수 있는 홀패턴을 갖는 가스분사유닛을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and in the plasma substrate processing apparatus, to provide a gas injection unit having a hole pattern capable of uniformly injecting a source gas.
또한, 본 발명은 소스가스가 효율적으로 플라즈마 상태로 여기되도록 하여, 플라즈마의 발생 효율을 향상시키고, 소스가스의 소모량을 절감할 수 있는 가스분사유닛을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a gas injection unit that allows the source gas to be efficiently excited in the plasma state, improve the generation efficiency of the plasma, and reduce the consumption of the source gas.
또한, 본 발명은 상기 가스분사유닛을 구비하는 플라즈마 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a plasma substrate processing apparatus having the gas injection unit.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 플라즈마를 이용하여 기판의 표면처리 공정을 수행하는 플라즈마 기판 처리 장치의 가스분사유닛은, 소스가스를 프로세스 챔버 내로 분사하는 복수의 분사홀이 형성된 플레이트, 상기 플레이트에서 상기 복수의 분사홀이 정다각형의 꼭지점 상에 배치되어 형성된 제1 분사홀 패턴 및 상기 제1 분사홀 패턴과 서로 다른 형태를 가지며, 서로 이웃하는 상기 제1 분사홀 패턴을 연결시키는 제2 분사홀 패턴을 포함하여 구성된다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the gas injection unit of the plasma substrate processing apparatus for performing a surface treatment process of the substrate using the plasma, a plurality of injection of the source gas into the process chamber The first injection hole pattern and the first injection hole pattern formed by being disposed on the vertex of the regular polygon in the plate formed with the injection hole of the plate, the plurality of injection holes in the plate, the first injection adjacent to each other It is configured to include a second injection hole pattern for connecting the hole pattern.
실시예에서, 상기 제1 분사홀 패턴은 정팔각형 형태를 갖고, 상기 제2 분사홀 패턴은 서로 이웃하는 4개의 제1 분사홀 패턴을 연결시키되, 예를 들어, 정사각형 또는 마름모 형태를 가질 수 있다.In an embodiment, the first injection hole pattern has a octagonal shape, and the second injection hole pattern connects four first injection hole patterns adjacent to each other, for example, may have a square or rhombus shape. .
실시예에서, 플레이트의 중심 부분과 가장자리 부분에 서로 다른 분사홀 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 플레이트의 중심 부분에 형성된 상기 제1 분사홀 패턴과 상기 제2 분사홀 패턴으로 이루어지는 센터 패턴과, 상기 센터 패턴이 형성되지 않은 상기 플레이트의 가장자리 부분에 형성된 에지 패턴으로 이루어지며, 상기 에지 패턴은 상기 플레이트의 가장자리 부분을 따라 서로 동일한 간격으로 배치되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 에지 패턴은 상기 플레이트의 가장자리를 따르는 원주 상에서 상기 복수의 분사홀이 서로 동일한 간격으로 배치되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 에지 패턴은 하나 이상의 동심원 형태를 가질 수 있다.In an embodiment, different injection hole patterns may be formed at the center portion and the edge portion of the plate. For example, the center pattern is formed of the first injection hole pattern and the second injection hole pattern formed in the center portion of the plate, and the edge pattern formed on the edge portion of the plate where the center pattern is not formed, The edge patterns may be formed along the edge of the plate at equal intervals. For example, the edge pattern may be formed by arranging the plurality of injection holes at equal intervals on a circumference along the edge of the plate. In addition, the edge pattern may have one or more concentric shapes.
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실시예에서, 상기 센터 패턴을 형성하는 분사홀과 상기 에지 패턴을 형성하는 분사홀이 조밀도를 서로 다르게 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 센터 패턴은 상기 에지 패턴에 비해 상기 분사홀들이 조밀하게 배치된다.In an embodiment, the injection hole forming the center pattern and the injection hole forming the edge pattern may have different densities. For example, the injection hole is densely disposed in the center pattern than the edge pattern.
실시예에서, 상기 센터 패턴과 상기 에지 패턴을 형성하는 분사홀의 크기를 다르게 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 센터 패턴은 상기 에지 패턴에 비해 작은 크기를 갖는 분사홀로 형성된다.In an embodiment, the size of the injection hole forming the center pattern and the edge pattern may be formed differently. For example, the center pattern is formed as a spray hole having a smaller size than the edge pattern.
본 발명에 따르면, 첫째, 분사홀 사이의 간격이 일정하게 형성되어서 소스가스의 분사량을 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 균일한 밀도를 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 기판의 표면처리 공정의 효율 및 결과 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판의 표면처리 속도를 증가시킬 수 있다.According to the present invention, first, the spacing between the injection holes is formed to be constant to maintain the injection amount of the source gas uniformly. Therefore, it is possible to generate a plasma having a uniform density, it is possible to improve the efficiency and result quality of the surface treatment process of the substrate. In addition, it is possible to increase the surface treatment speed of the substrate.
둘째, 소스가스를 프로세스 챔버 내의 플라즈마 발생영역으로 신속하고 큰 손실 없이 공급할 수 있고, 소스가스의 불필요한 소비를 줄일 수 있다.Second, the source gas can be supplied to the plasma generating region in the process chamber quickly and without large loss, and unnecessary consumption of the source gas can be reduced.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치를 도시한 단면도;1 is a cross-sectional view showing a plasma substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 플라즈마 기판 처리 장치에서 가스분사유닛을 설명하기 위한 분해 사시도;2 is an exploded perspective view for explaining a gas injection unit in the plasma substrate processing apparatus of FIG.
도 3은 도 2의 가스분사유닛의 부분 단면도;3 is a partial cross-sectional view of the gas injection unit of FIG.
도 4 내지 도 8은 도 1의 가스분사유닛에서 분사홀 패턴의 실시예들을 설명하기 위한 평면도들이다.4 to 8 are plan views illustrating embodiments of the injection hole pattern in the gas injection unit of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10: 기판 100: 플라즈마 기판 처리 장치10: substrate 100: plasma substrate processing apparatus
110: 프로세스 챔버 120: 서셉터110: process chamber 120: susceptor
130: 가스분사유닛 131, 133: 플레이트130: gas injection unit 131, 133: plate
132, 134: 분사홀 135: 캐비티132, 134: injection hole 135: cavity
140: 소스가스 공급부 141: 제1 소스가스 공급부140: source gas supply unit 141: first source gas supply unit
142: 제2 소스가스 공급부 150: 전극부142: second source gas supply unit 150: electrode unit
P: 플라즈마 R: 플라즈마 입자P: plasma R: plasma particles
S1: 제1 소스가스 S2: 제2 소스가스S1: first source gas S2: second source gas
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 가스분사유닛의 부분 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a plasma substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is an exploded perspective view for explaining a gas injection unit according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a partial cross-sectional view of the gas injection unit of FIG.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a plasma substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1을 참조하면, 플라즈마 기판 처리 장치(100)는 프로세스 챔버(110), 서셉터(120), 가스분사유닛(130), 소스가스 공급부(140) 및 전극부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the plasma substrate processing apparatus 100 includes a process chamber 110, a susceptor 120, a gas injection unit 130, a source gas supply unit 140, and an electrode unit 150.
본 발명에서 플라즈마 기판 처리 장치(100)는 플라즈마(P)를 이용하여 기판(10)에 대한 표면처리를 수행하는 장치를 말한다. 여기서, 표면처리라 함은 상기 기판(10) 표면과 플라즈마(P)의 이온 또는 라디칼을 반응시킴으로써 상기 기판(10) 표면 특성을 변화시키는 것을 말한다. 예를 들어, 상기 표면처리 공정은 반도체 제조 공정 중에서 반도체 기판 표면에 박막을 형성하는 증착(deposition) 공정이나, 기판 표면에서 물질을 제거하는 세정(cleaning), 식각(etching), 및 애싱(ashing) 공정을 포함한다.In the present invention, the plasma substrate processing apparatus 100 refers to an apparatus for performing a surface treatment on the substrate 10 by using the plasma (P). Here, the surface treatment refers to changing the surface characteristics of the substrate 10 by reacting the surface of the substrate 10 with ions or radicals of the plasma P. For example, the surface treatment process is a deposition process for forming a thin film on the surface of the semiconductor substrate during the semiconductor manufacturing process, cleaning, etching and ashing to remove the material from the substrate surface Process.
예를 들어, 상기 기판(10)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10)은 LCD, PDP와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판일 수 있다.For example, the substrate 10 may be a silicon wafer that becomes a semiconductor substrate. However, the present invention is not limited thereto, and the substrate 10 may be a glass substrate for a flat panel display device such as an LCD and a PDP.
상기 소스가스는 상기 기판(10)의 종류 또는 표면처리 공정의 종류에 따라 달라질 수 있다.The source gas may vary depending on the type of the substrate 10 or the type of surface treatment process.
이하, 본 발명에서는, 반도체 기판에 대한 화학기상증착 공정을 수행하는 고밀도 플라즈마 화학기상증착(high density plasma chemical vapor deposition, HDP CVD) 장치를 예로 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, a high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) apparatus performing a chemical vapor deposition process on a semiconductor substrate will be described as an example.
그러나, 본 발명이 화학기상증착에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 플라즈마 기판 처리 장치는 건식 세정이나 식각 및 애싱과 같은 다른 형태의 플라즈마 처리 장치에 이용될 수도 있다.However, the present invention is not limited to chemical vapor deposition, and the plasma substrate processing apparatus according to the present invention may be used for other types of plasma processing apparatus such as dry cleaning, etching and ashing.
상기 프로세스 챔버(110)는 상기 기판(10)이 수용되어, 상기 기판(10)에 대한 표면처리 공정이 수행된다. 예를 들어, 상기 프로세스 챔버(110)는 상기 기판(10)에 대응되는 원기둥 형태를 갖는다.The process chamber 110 is accommodated in the substrate 10, the surface treatment process for the substrate 10 is performed. For example, the process chamber 110 may have a cylindrical shape corresponding to the substrate 10.
상기 프로세스 챔버(110)는 상기 기판(10)의 표면처리를 위한 플라즈마(P)가 발생되는 소정의 공간을 제공한다. 여기서, 상기 플라즈마(P)는 진공에 가까운 저압 분위기에서 형성될 수 있다. 그리고, 상기 프로세스 챔버(110)는 진공을 유지할 수 있는 밀폐 구조를 갖는다.The process chamber 110 provides a predetermined space in which the plasma P for surface treatment of the substrate 10 is generated. The plasma P may be formed in a low pressure atmosphere close to a vacuum. In addition, the process chamber 110 has a sealed structure capable of maintaining a vacuum.
상기 전극부(150)는 상기 프로세스 챔버(110) 일측에 구비되어 상기 프로세스 챔버(110) 내부에 전기장을 발생시키고, 상기 소스가스를 플라즈마(P) 상태로 여기시킨다. 또한, 상기 전극부(150)는 상기 발생된 플라즈마(P)를 상기 프로세스 챔버(110) 내로 제공하는 역할을 한다.The electrode unit 150 is provided at one side of the process chamber 110 to generate an electric field in the process chamber 110 and to excite the source gas to the plasma (P) state. In addition, the electrode unit 150 serves to provide the generated plasma P into the process chamber 110.
예를 들어, 상기 전극부(150)는 고주파 전원이 인가되면 전기장을 형성하는 코일이다. 특히, 상기 전극부(150)는 상기 프로세스 챔버(110) 내로 상기 플라즈마(P) 입자를 가속시키는 전기장을 발생시키도록 형성된다.For example, the electrode unit 150 is a coil that forms an electric field when high frequency power is applied. In particular, the electrode unit 150 is formed to generate an electric field that accelerates the plasma P particles into the process chamber 110.
그리고, 상기 전기장 내로 상기 소스가스가 공급되면, 상기 전기장의 에너지에 의해 전자가 가속되고, 상기 가속된 전자와 상기 소스가스 분자가 서로 가속되고 충돌됨에 따라, 상기 소스가스 분자가 이온과 라디칼로 분해된다. 즉, 상기 소스가스는 플라즈마(P) 상태가 된다. 그리고, 상기 플라즈마(P)는 상기 전기장에 의해 상기 기판(10)으로 가속되어 상기 기판(10) 표면과 반응하게 된다.When the source gas is supplied into the electric field, electrons are accelerated by the energy of the electric field, and as the accelerated electrons and the source gas molecules are accelerated and collided with each other, the source gas molecules are decomposed into ions and radicals. do. That is, the source gas is in the plasma P state. In addition, the plasma P is accelerated to the substrate 10 by the electric field to react with the surface of the substrate 10.
상세하게는, 상기 전극부(150)는 상기 소스가스를 플라즈마(P) 상태로 여기시키고, 발생된 플라즈마(P)의 입자들을 상기 프로세스 챔버(110) 내로 가속시킬 수 있도록, 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 배치되고, 복수회 권선된 코일일 수 있다. 예를 들어, 상기 전극부(150)는 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 대응되고, 평면형의 나선형 코일 형태로 권선될 수 있다. 또한, 상기 전극부(150)는 상기 소스가스 공급부(140)에서 상기 소스가스가 공급되는 관로 외측을 따라 복수회 권선될 수 있다.In detail, the electrode unit 150 excites the source gas into the plasma P state and accelerates the generated particles of the plasma P into the process chamber 110. ) May be a coil disposed above and wound a plurality of times. For example, the electrode unit 150 may correspond to an upper portion of the process chamber 110 and may be wound in the form of a flat spiral coil. In addition, the electrode unit 150 may be wound a plurality of times along the outer side of the pipeline through which the source gas is supplied from the source gas supply unit 140.
상기 서셉터(susceptor)(120)는 상기 프로세스 챔버(110) 하부에 구비되어, 상기 기판(10)을 지지한다. 예를 들어, 상기 서셉터(120)는 정전기력에 의해 상기 기판(10)을 고정시키는 정전척(electrostatic chuck)일 수 있다.The susceptor 120 is provided under the process chamber 110 to support the substrate 10. For example, the susceptor 120 may be an electrostatic chuck that fixes the substrate 10 by electrostatic force.
여기서, 상기 서셉터(120)는 접지되어 상기 전극부(150)에 대한 그라운드 전극 역할을 한다. 또는, 상기 전극부(150) 뿐만 아니라 상기 서셉터(120)에도 고주파 전원이 인가될 수 있다. 즉, 상기 서셉터(120)는 상기 표면처리 공정 동안 상기 기판(10)을 고정시킬 뿐만 아니라, 상기 플라즈마(P)의 이온과 라디칼과 같은 입자가 상기 기판(10)에 충분히 높은 에너지를 가지고 충돌할 수 있도록 바이어스 전압을 제공하게 된다.Here, the susceptor 120 is grounded to serve as a ground electrode for the electrode unit 150. Alternatively, high frequency power may be applied to the susceptor 120 as well as the electrode unit 150. That is, the susceptor 120 not only fixes the substrate 10 during the surface treatment process, but also particles such as ions and radicals of the plasma P collide with the substrate 10 with a sufficiently high energy. To provide a bias voltage.
상기 소스가스 공급부(140)는 상기 프로세스 챔버(110) 상부에 구비되어, 상기 프로세스 챔버(110) 내부로 소스가스를 공급한다. 여기서, 상기 소스가스 공급부(140)는 서로 다른 2 종류의 소스가스를 공급할 수 있다. 상기 소스가스 공급부(140)는 제1 소스가스(S1)를 공급하는 제1 소스가스 공급부(141)와 상기 제2 소스가스(S2)를 공급하는 제2 소스가스 공급부(142)를 포함할 수 있다.The source gas supply unit 140 is provided above the process chamber 110 to supply source gas into the process chamber 110. Here, the source gas supply unit 140 may supply two different types of source gas. The source gas supply unit 140 may include a first source gas supply unit 141 for supplying a first source gas S1 and a second source gas supply unit 142 for supplying the second source gas S2. have.
여기서, 상기 소스가스는 상기 표면처리 공정에 따라 적당하게 선택된다. 예를 들어, 상기 제1 소스가스(S1)는 플라즈마(P) 상태로 여기되는 가스일 수 있다. 그리고, 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 플라즈마(P)의 반응성을 이용하여 상기 기판(10) 표면과 반응하는 물질을 포함하는 가스일 수 있다.Here, the source gas is appropriately selected according to the surface treatment process. For example, the first source gas S1 may be a gas excited in a plasma P state. The second source gas S2 may be a gas including a material reacting with the surface of the substrate 10 by using the reactivity of the plasma P.
상기 가스분사유닛(130)은 상기 기판(10) 상부에 구비되고, 상기 가스분사유닛(130) 상부에서 형성된 상기 플라즈마(P)의 반응성 입자를 상기 기판(10) 표면으로 제공하기 위한 복수의 분사홀(132, 134)이 형성된다.The gas injection unit 130 is provided on the substrate 10 and a plurality of injections for providing reactive particles of the plasma P formed on the gas injection unit 130 to the surface of the substrate 10. Holes 132 and 134 are formed.
상세하게는, 상기 가스분사유닛(130)은 상기 플라즈마(P)가 발생되는 공간과 상기 기판(10)에 대한 표면처리 공정이 수행되는 공간을 분리시킨다. 즉, 상기 가스분사유닛(130)은 상기 프로세스 챔버(110) 내부에서 상기 프로세스 챔버(110)의 상부와 소정 거리 이격되고, 더불어 상기 기판(10)과 소정 거리 이격되게 배치된다. 따라서, 상기 가스분사유닛(130)의 상부에는 플라즈마(P)가 발생되고, 상기 가스분사유닛(130)의 하부에서는 상기 기판(10)이 수용되어 표면처리 공정이 수행된다.In detail, the gas injection unit 130 separates the space where the plasma P is generated from the space where the surface treatment process is performed on the substrate 10. That is, the gas injection unit 130 is spaced apart from the upper portion of the process chamber 110 by a predetermined distance within the process chamber 110 and spaced apart from the substrate 10 by a predetermined distance. Therefore, the plasma P is generated above the gas injection unit 130, and the substrate 10 is accommodated below the gas injection unit 130 to perform a surface treatment process.
이하, 도면을 참조하여 상기 가스분사유닛(130)에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the gas injection unit 130 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스분사유닛(130)을 설명하기 위한 도면들이다.2 and 3 are views for explaining the gas injection unit 130 according to an embodiment of the present invention.
상기 가스분사유닛(130)은 상기 소스가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀(132, 134)이 형성된 플레이트(131, 133) 형태를 갖는다. 상기 가스분사유닛(130)은 상기 기판(10) 상부에 구비되어 상기 플라즈마(P)의 에너지는 상기 기판(10)으로 전달하여 상기 기판(10)의 표면처리 공정이 효과적으로 수행되도록 하고, 상기 플라즈마(P) 입자의 직접충돌에 의해 상기 기판(10)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.The gas injection unit 130 has a shape of plates 131 and 133 having a plurality of injection holes 132 and 134 for injecting the source gas. The gas injection unit 130 is provided on the substrate 10 to transfer energy of the plasma P to the substrate 10 so that the surface treatment process of the substrate 10 is effectively performed, and the plasma (P) serves to prevent the substrate 10 from being damaged by direct collision of particles.
상기 가스분사유닛(130)은 상기 플라즈마(P) 생성 공간과 상기 기판(10)의 표면처리 수행 공간을 분리하기 위해서, 상기 프로세스 챔버(110) 내측에 밀착된다. 예를 들어, 상기 가스분사유닛(130)은 원반 형태를 가지며, 외주연부가 상기 프로세스 챔버(110) 내벽면에 밀착된다. 따라서, 상기 소스가스와 상기 플라즈마(P)는 상기 가스분사유닛(130)의 분사홀(132, 134)를 통해서만 상기 기판(10)으로 전달된다.The gas injection unit 130 is in close contact with the process chamber 110 in order to separate the plasma P generating space from the surface treatment performing space of the substrate 10. For example, the gas injection unit 130 has a disk shape, and an outer circumferential edge thereof is in close contact with an inner wall surface of the process chamber 110. Therefore, the source gas and the plasma P are transferred to the substrate 10 only through the injection holes 132 and 134 of the gas injection unit 130.
상세하게는, 상기 가스분사유닛(130)은 내부가 서로 다른 소스가스를 각각 분사하기 위한 적어도 2개 이상의 공간으로 구획되고, 상기 각 구획된 공간으로 상기 소스가스 공급부(140)가 각각 연결된다.In detail, the gas injection unit 130 is divided into at least two spaces for injecting different source gases, respectively, and the source gas supply unit 140 is connected to each of the divided spaces.
도 2를 참조하면, 상기 가스분사유닛(130)은 내부에 소정의 공간이 형성되고, 서로 결합 가능하도록 형성된 제1 플레이트(131)와 제2 플레이트(133)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)는 서로 상하로 결합되어 하나의 원반을 형성하도록 대응되는 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, the gas injection unit 130 includes a first plate 131 and a second plate 133 formed with a predetermined space therein and coupled to each other. For example, the first plate 131 and the second plate 133 may have a corresponding shape to be coupled to each other up and down to form a disc.
상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)는 내부에 상기 제2 소스가스(S2)의 유동이 가능한 유로를 형성하도록 결합된다. 예를 들어, 상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)가 결합되어 그 내부에 소정 체적을 갖는 캐비티(135)가 형성된다. 그리고, 상기 캐비티(135)는 일측에서 상기 제2 소스가스 공급부(142)와 연결되되, 상기 가스분사유닛(130) 전체에 상기 제2 소스가스(S2)가 고르게 공급될 수 있도록 상호 연결된다.The first plate 131 and the second plate 133 are coupled to form a flow path through which the second source gas S2 flows. For example, the first plate 131 and the second plate 133 are combined to form a cavity 135 having a predetermined volume therein. In addition, the cavity 135 is connected to the second source gas supply unit 142 at one side thereof, and is connected to each other so that the second source gas S2 may be evenly supplied to the entire gas injection unit 130.
여기서, 상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)를 결합시키는 결합부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)가 맞물린 상태에서 후술하는 제1 분사홀(132)이 상기 제2 플레이트(133)에 끼워짐에 따라 상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)가 고정될 수 있다. 그리고, 상기 가스분사유닛(130)은 상기 캐비티(135)로 공급된 상기 제2 소스가스(S2)가 상기 가스분사유닛(130) 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 실링(sealing) 부재(미도시)가 구비될 수 있다.Here, the coupling portion for coupling the first plate 131 and the second plate 133 may be provided. For example, in a state where the first plate 131 and the second plate 133 are engaged, the first injection hole 132, which will be described later, is fitted into the second plate 133. 131 and the second plate 133 may be fixed. In addition, the gas injection unit 130 may include a sealing member (not shown) for preventing the second source gas S2 supplied to the cavity 135 from flowing out of the gas injection unit 130. ) May be provided.
여기서, 상기 제1 플레이트(131)와 상기 제2 플레이트(133)는 라디칼의 환원 작용에 영향을 최소화고, 상기 플라즈마(P)에 의해 손상되거나 아크 방전이 발생하여 상기 플라즈마(P)가 불안정해지는 것을 방지하고, 상기 플라즈마(P) 입자가 상기 플레이트(131, 133)를 통과할 수 있도록 유전체 재질로 형성됨이 바람직하다.Here, the first plate 131 and the second plate 133 minimize the influence on the reducing action of radicals, and are damaged by the plasma P or an arc discharge is generated so that the plasma P is unstable. It is preferable that the plasma P particles are formed of a dielectric material so as to pass through the plates 131 and 133.
또한, 상기 가스분사유닛(130)은 상기 플라즈마(P)가 안정적으로 발생할 수 있도록 접지될 수 있다. 물론, 상기 가스분사유닛(130)에 고주파 전원이 인가되어 또 다른 전극의 역할을 하는 것도 가능할 것이다.In addition, the gas injection unit 130 may be grounded so that the plasma (P) can be generated stably. Of course, a high frequency power is applied to the gas injection unit 130 to serve as another electrode.
상기 제1 플레이트(131)에는 상기 제1 소스가스(S1)를 분사하기 위한 복수의 제1 분사홀(132)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 분사홀(132)은 상기 제1 플레이트(131)의 중심점을 기준으로 방사형으로 조밀하게 배치된다. 따라서, 상기 플라즈마(P) 상태로 여기된 제1 소스가스(S1)는 상기 제1 분사홀(132)을 통해 상기 기판(10) 표면으로 균일하게 제공될 수 있다.A plurality of first injection holes 132 for injecting the first source gas S1 are formed in the first plate 131. For example, the first injection hole 132 is densely disposed radially with respect to the center point of the first plate 131. Therefore, the first source gas S1 excited in the plasma P state may be uniformly provided to the surface of the substrate 10 through the first injection hole 132.
상기 제2 플레이트(133)는 상기 캐비티(135)와 상기 프로세스 챔버(110)를 연통시키도록 형성되어, 상기 제2 소스가스(S2)를 상기 기판(10)으로 분사하는 복수의 제2 분사홀(134)이 형성된다. 상기 제2 분사홀(134)은 상기 제2 소스가스(S2)가 상기 기판(10) 표면에 대해 균일하게 분사될 수 있도록, 상기 제2 플레이트(133)의 중심점을 기준으로 방사형으로 조밀하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제2 분사홀(134)은 상기 제1 분사홀(132)과 서로 겹쳐지지 않도록 배치된다.The second plate 133 is formed to communicate the cavity 135 and the process chamber 110, and a plurality of second injection holes for injecting the second source gas S2 into the substrate 10. 134 is formed. The second injection hole 134 is densely disposed radially with respect to the center point of the second plate 133 so that the second source gas S2 may be uniformly sprayed on the surface of the substrate 10. Can be. Here, the second injection hole 134 is disposed so as not to overlap with the first injection hole 132.
여기서, 도 3을 참조하면, 상기 제2 플레이트(133)에는 상기 제1 플레이트(131)의 상기 제1 분사홀(132)에 대응되는 홀이 형성되어 있어서, 상기 제1 분사홀(132)이 상기 제1 플레이트(131) 상부의 플라즈마(P)가 상기 제2 플레이트(133) 하부로 제공될 수 있도록 한다.3, a hole corresponding to the first injection hole 132 of the first plate 131 is formed in the second plate 133, so that the first injection hole 132 is formed. Plasma P above the first plate 131 may be provided below the second plate 133.
또한, 상기 제1 분사홀(132)을 형성하는 벽면은 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)가 혼합되는 것을 방지하는 격벽 역할을 한다. 따라서, 상기 제1 소스가스(S1)는 상기 제1 분사홀(132)을 통해 상기 기판(10)으로 분사되고, 상기 제2 소스가스(S2)는 상기 제2 분사홀(134)을 통해 상기 기판(10)으로 각각 분사된다.In addition, the wall surface forming the first injection hole 132 serves as a partition wall to prevent the first source gas S1 and the second source gas S2 from being mixed. Accordingly, the first source gas S1 is injected into the substrate 10 through the first injection hole 132, and the second source gas S2 is injected through the second injection hole 134. Each is sprayed onto the substrate 10.
한편, 상기 가스분사유닛(130)에서 상기 제1 분사홀(132)과 상기 제2 분사홀(134)의 크기와, 수, 이웃하는 홀 사이의 거리 등은 분사되는 상기 소스가스의 균일도에 큰 영향을 미치는 요인이다. 본 실시예에서는 상기 분사홀 사이의 간격을 조절함으로써 소스가스의 분사량을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 분사홀 패턴을 개시한다.On the other hand, the size and the number of the first injection hole 132 and the second injection hole 134 in the gas injection unit 130, the number, the distance between neighboring holes, etc. is greater than the uniformity of the source gas is injected Influencing factor. The present embodiment discloses an injection hole pattern for maintaining a constant injection amount of the source gas by adjusting the interval between the injection holes.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 분사홀 패턴에 대해 설명한다.Hereinafter, a spray hole pattern according to embodiments of the present invention will be described.
여기서, 상기 제1 분사홀(132)과 상기 제2 분사홀(134)의 패턴이 다를 수 있으나, 이하에서는 상기 제1 분사홀(132)(이하, 분사홀(132)이라 한다)과 상기 제1 플레이트(131)(이하, 플레이트(131)라 한다)을 대표로 설명하며, 상기 제2 분사홀(134)은 상기 제1 분사홀(132)과 겹치지 않으며 유사한 패턴 상에 배치되는 것으로 한다. 물론, 상기 제1 분사홀(132)과 상기 제2 분사홀(134)은 서로 상이한 패턴 상에 배치될 수 있으며, 후술하는 패턴 중 선택된 하나의 패턴을 가질 수 있을 것이다.Here, the pattern of the first injection hole 132 and the second injection hole 134 may be different, but hereinafter, the first injection hole 132 (hereinafter referred to as the injection hole 132) and the first The first plate 131 (hereinafter, referred to as a plate 131) will be described as a representative, and the second injection hole 134 is disposed on a similar pattern without overlapping with the first injection hole 132. Of course, the first injection hole 132 and the second injection hole 134 may be disposed on different patterns, and may have one of the patterns selected below.
또한, 본 실시예에서는 2개의 플레이트(131,133)이 결합되는 것으로 예시하였으나, 단일 플레이트 상에 복수의 분사홀이 형성된 형태를 갖는 것도 가능할 것이다. 이와 같은 경우, 상기와 같이 제1 분사홀(132)과 제2 분사홀(134)은 구분되지 않는다. 또한, 상기 분사홀(132) 패턴을 제외한 구성요소는 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소와 도면부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, in the present embodiment, the two plates 131 and 133 are illustrated as being coupled, but it may be possible to have a shape in which a plurality of injection holes are formed on a single plate. In this case, the first injection hole 132 and the second injection hole 134 are not distinguished as described above. In addition, since the components except for the injection hole 132 pattern are substantially the same as the above-described embodiment, the same components and reference numerals are used, and overlapping descriptions will be omitted.
한편, 도면들에서는 설명의 편의를 위해 일부의 분사홀(132)을 크게 확대하여 도시한 것으로서, 실제 플레이트(131) 상에서는 더욱 미세한 크기의 분사홀(132)이 더욱 조밀하게 형성된다.Meanwhile, in the drawings, some injection holes 132 are enlarged for convenience of description, and finer size injection holes 132 are formed on the actual plate 131.
여기서, 플라즈마(P) 형성시 발생되는 미세 아크가 상기 기판(10)에 직접 도달하는 경우, 상기 미세 아크에 의해 상기 기판(10)이 손상될 수 있다. 그리고, 상기 분사홀(132)의 직경은 상기 미세 아크가 상기 기판(10)에 도달하는 것을 방지하는 데 영향을 미친다. 즉, 상기 분사홀(132)의 직경은 상기 미세 아크가 통과하지 못하도록 하는 소정 크기 이하의 크기로 형성된다.Here, when the micro arc generated when the plasma P is formed directly reaches the substrate 10, the substrate 10 may be damaged by the micro arc. In addition, the diameter of the injection hole 132 has an influence on preventing the fine arc from reaching the substrate 10. That is, the diameter of the injection hole 132 is formed to a size less than a predetermined size to prevent the fine arc from passing through.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사홀 패턴(410)을 도시한 평면도이다.4 is a plan view showing the injection hole pattern 410 according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 가스분사유닛(130)은 플레이트(131) 상에 복수의 분사홀(132)가 형성되고, 상기 분사홀(132)은 이웃하는 분사홀(132) 사이의 간격이 일정하도록 배치된다.Referring to FIG. 4, the gas injection unit 130 has a plurality of injection holes 132 formed on the plate 131, and the injection holes 132 have a constant spacing between neighboring injection holes 132. Is placed.
상세하게는, 상기 분사홀(132)의 패턴(410)은 상기 분사홀(132)이 일정한 거리를 갖는 정팔각형의 꼭지점 상에 배치된 제1 패턴(411)과, 서로 이웃하는 상기 제1 패턴(411)을 연결시키는 제2 패턴(413)으로 이루어진다.In detail, the pattern 410 of the injection hole 132 may include a first pattern 411 disposed on a vertex of a regular octagon in which the injection hole 132 has a predetermined distance, and the first pattern adjacent to each other. A second pattern 413 connecting the 411 is formed.
한편, 상기 제1 패턴(411)을 상기 제1 패턴(411)과 서로 다른 형태를 갖는 상기 제2 패턴(413)으로 연결시킴으로써, 상기 분사홀(132)들 사이의 간격은 일정하게 유지할 수 있으면서, 더불어, 상기 분사홀(132)을 보다 조밀하게 배치할 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, by connecting the first pattern 411 with the second pattern 413 having a different shape from the first pattern 411, the spacing between the injection holes 132 can be kept constant. In addition, there is an advantage in that the injection hole 132 can be arranged more densely.
예를 들어, 상기 제2 패턴(413)은 상기 분사홀(132)이 정사각형의 꼭지점 상에 배치되어 형성되고, 특히, 이웃하는 4개의 제1 패턴(411)들이 상기 제2 패턴(413) 상에서 모이게 된다.For example, the second pattern 413 is formed with the injection hole 132 disposed on a vertex of a square. In particular, four neighboring first patterns 411 are formed on the second pattern 413. Are gathered.
여기서, 상기 제1 패턴(411)을 이루는 정팔각형의 한 변의 길이와 상기 제2 패턴(413)을 이루는 정사각형의 한변의 길이는 동일할 수 있다 물론, 상기 제1 패턴(411)과 상기 제2 패턴(413)의 한 변의 길이는 서로 다를 수 있다.Here, the length of one side of the square forming the first pattern 411 and the length of one side of the square forming the second pattern 413 may be the same. Of course, the first pattern 411 and the second may be the same. The length of one side of the pattern 413 may be different from each other.
상기 분사홀 패턴(410)은 상기 분사홀(132)들이 동일한 거리 상에 배치됨으로써, 상기 소스가스의 분사량을 균일하게 유지할 수 있다.The injection hole pattern 410 may maintain the injection amount of the source gas uniformly by disposing the injection holes 132 at the same distance.
도 5는 도 4에 도시한 분사홀 패턴의 변형 실시예로서, 도 5에 도시한 분사홀 패턴(420)은 상기 분사홀(132)이 정팔각형의 제1 패턴(421) 상에 배치되는 것은 동일하지만, 상기 제1 패턴(421)을 연결하는 제2 패턴(423)이 마름모 형태를 갖는 데서 차이가 있다.FIG. 5 is a modified embodiment of the injection hole pattern shown in FIG. 4. In the injection hole pattern 420 illustrated in FIG. 5, the injection hole 132 is disposed on the first octagonal pattern 421. Although the same, the second pattern 423 connecting the first pattern 421 is different in the shape of a rhombus.
상기 제2 패턴(423)은 마름모 형태를 가지므로 정사각형 형태의 패턴에 비해 일 방향의 대각선의 길이가 짧다. 따라서, 짧은 대각선 상에 배치되는 제1 패턴(421)의 간격이 보다 조밀해지는 효과가 있다.Since the second pattern 423 has a rhombus shape, a diagonal length in one direction is shorter than that of a square pattern. Therefore, there is an effect that the spacing between the first patterns 421 arranged on a short diagonal line becomes more dense.
도 6과 도 7은 상술한 분사홀 패턴의 변형 실시예들로서, 상기 가스분사유닛(130)의 중심 부분과 가장자리 부분에서의 분사홀(132)의 배치를 서로 다르게 한 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 가스분사유닛(130)은 원형의 플레이트(131)로 이루어지는데, 원 내부에 다각형을 배치할 때 원의 외주연부에서 다각형이 잘리게 된다. 즉, 상기 원형 플레이트(131) 상에 정다각형 형태를 갖는 패턴을 배치할 때, 상기 플레이트(131)의 외주연부에서는 상기 패턴이 온전한 형태로 형성되기가 어려운 문제점이 있다.6 and 7 are modified embodiments of the above-described injection hole pattern, and the arrangement of the injection holes 132 in the center portion and the edge portion of the gas injection unit 130 is different from each other. Here, the gas injection unit 130 is composed of a circular plate 131, the polygon is cut at the outer periphery of the circle when the polygon is placed in the circle. That is, when arranging a pattern having a regular polygonal shape on the circular plate 131, there is a problem that the pattern is difficult to form intact at the outer periphery of the plate 131.
본 실시예에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 상기 플레이트(131)의 중심 부분과 가장자리 부분에 서로 다른 패턴을 형성한다. 이하, 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.In this embodiment, in order to solve such a problem, different patterns are formed on the center portion and the edge portion of the plate 131. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail.
도 6을 참조하면, 분사홀 패턴은 상기 플레이트(131) 중심 부분의 제1 패턴(431)과 상기 플레이트(131) 가장자리 부분의 제2 패턴(433)으로 이루어진다.Referring to FIG. 6, the injection hole pattern includes a first pattern 431 at the center portion of the plate 131 and a second pattern 433 at the edge portion of the plate 131.
예를 들어, 상기 제1 패턴(431)은 복수의 분사홀(132)들이 소정 거리 이격되되, 정사각형의 꼭지점 상에 배치된다.For example, in the first pattern 431, a plurality of injection holes 132 may be spaced apart from each other by a predetermined distance and disposed on a vertex of a square.
그리고, 상기 제2 패턴(433)은 상기 플레이트(131)의 가장자리를 따라 배치되되, 상기 플레이트(131)의 가장자리 부분에 상기 분사홀(132)이 동일한 거리를 유지하면서 조밀하게 배치될 수 있는 형태를 갖는다. 예를 들어, 상기 제2 패턴(433)은 상기 플레이트(131)의 가장자리에 대응되는 동심원 형태를 가질 수 있다.The second pattern 433 may be disposed along the edge of the plate 131, and may be densely disposed at the edge of the plate 131 while maintaining the same distance as the injection hole 132. Has For example, the second pattern 433 may have a concentric shape corresponding to the edge of the plate 131.
본 실시예에 따르면, 상기 플레이트(131)의 중심 부분뿐만 아니라 가장자리 부분까지 상기 분사홀(132)이 동일한 거리상에 배치될 수 있으며, 조밀하게 배치될 수 있어서 상기 소스가스의 분사량을 균일하게 유지할 수 있다.According to the present exemplary embodiment, the injection holes 132 may be disposed at the same distance from the center portion as well as the edge portion of the plate 131, and may be densely arranged to maintain the injection amount of the source gas uniformly. have.
도 7은 도 6의 변형 실시예로서, 도 6에 도시한 실시예에와 비교하여 상기 플레이트(131)의 중심 부분에 형성된 제1 패턴(441)이 마름모 형태인 것에서 차이가 있다.FIG. 7 is a modified embodiment of FIG. 6, in which the first pattern 441 formed in the center portion of the plate 131 has a rhombus shape as compared to the embodiment shown in FIG. 6.
한편, 상술한 실시예에서, 상기 플레이트(131)의 중심 부분에는 사각형 또는 마름모 형태의 제1 패턴이 배치되었으나, 이와는 달리, 상술한 도 4와 도 5에 도시한 실시예의 제1 패턴과 제2 패턴이 상기 플레이트(131)의 중심 부분에 배치되고, 상기 플레이트(131)의 가장자리에는 동심원 형태로 상기 분사홀(132)을 배치하는 것도 가능할 것이다.Meanwhile, in the above-described embodiment, a first pattern having a quadrangular or rhombus shape is disposed at the center portion of the plate 131. Alternatively, the first pattern and the second pattern of the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 are different. The pattern is disposed in the center portion of the plate 131, it may be possible to arrange the injection hole 132 in the form of concentric circles on the edge of the plate 131.
또한, 상술한 분사홀 패턴들은 동일한 크기의 분사홀(132)이 다각형 패턴 상에 배치되었으나, 이와는 달리, 상기 플레이트(131)의 중심 부분과 가장자리 부분에 크기가 다른 분사홀(132)을 배치하는 것도 가능할 것이다. 즉, 상기 플레이트(131) 상에서 상기 소스가스의 공급량에 따라, 상기 기판(10) 상에 균일하게 상기 소스가스가 분사될 수 있도록, 서로 다른 크기의 분사홀(132)을 형성할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 플레이트(131)의 중심 부분에 형성된 분사홀(132)에 비해 상기 플레이트(131)의 가장자리 부분에 더 큰 직경을 갖는 분사홀(132)이 형성될 수 있다.In addition, the above-described injection hole patterns, although the injection hole 132 of the same size is disposed on the polygonal pattern, unlike the injection hole 132 having a different size in the center portion and the edge portion of the plate 131 It would also be possible. That is, according to the supply amount of the source gas on the plate 131, the injection holes 132 having different sizes may be formed to uniformly spray the source gas on the substrate 10. For example, an injection hole 132 having a larger diameter may be formed at an edge portion of the plate 131 than an injection hole 132 formed at a central portion of the plate 131.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스분사유닛(130)의 분사홀 패턴(450)을 도시한 도면이다.8 is a view illustrating the injection hole pattern 450 of the gas injection unit 130 according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 상기 분사홀 패턴(450)은 상기 플레이트(131)의 중심 부분에 이웃한 분사홀(132)의 분포 밀도가 상기 플레이트(131)의 가장자리 부분에 위치한 분사홀(132)의 분포 밀도보다 조밀하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 플레이트(131) 중심 부분에 형성된 제1 패턴(451)은 상기 플레이트(131)의 가장자리 부분에 형성된 제2 패턴(453)에 비해 이웃하는 분사홀(132) 사이의 거리가 조밀하게 형성된다.Referring to FIG. 8, the injection hole pattern 450 may have a distribution density of the injection hole 132 adjacent to the center portion of the plate 131 at the edge of the plate 131. It may be arranged more densely than the distribution density. That is, the first pattern 451 formed at the center portion of the plate 131 has a smaller distance between the adjacent injection holes 132 than the second pattern 453 formed at the edge portion of the plate 131. do.
예를 들어, 상기 제1 패턴(451)과 상기 제2 패턴(453)은 이웃하는 분사홀(132) 사이의 거리가 일정한 팔각형 형태를 가질 수 있다.For example, the first pattern 451 and the second pattern 453 may have an octagonal shape having a constant distance between neighboring injection holes 132.
그리고, 상기 제1 패턴(451)과 상기 제2 패턴(453)은 서로 이웃하는 패턴(451,453)이 제3 패턴(452)에 의해 연결된다. 예를 들어, 상기 제3 패턴(452)은 상기 제1 패턴(451)을 사각형 형태로 연결할 수 있다. 또한, 상기 제2 패턴(453) 역시 사각형 형태의 패턴에 의해 연결될 수 있다.In addition, neighboring patterns 451 and 453 of the first pattern 451 and the second pattern 453 are connected by a third pattern 452. For example, the third pattern 452 may connect the first pattern 451 in a quadrangular shape. In addition, the second pattern 453 may also be connected by a square pattern.
여기서, 상기 제1 패턴(451)과 상기 제2 패턴(453) 상에 배치되는 분사홀(132)은 그 크기가 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 패턴(451) 상에 배치되는 분사홀(132)이 상기 제2 패턴(453) 상에 배치되는 분사홀(132)에 비해 작은 크기를 갖는 분사홀(132)이 형성될 수 있다.Here, the injection holes 132 disposed on the first pattern 451 and the second pattern 453 may have different sizes. For example, the injection hole 132 having a smaller size than the injection hole 132 disposed on the second pattern 453 is formed in the injection hole 132 disposed on the first pattern 451. Can be.
한편, 상술한 실시예에서는 상기 플레이트(131)의 중심 부분에 상기 분사홀(132)을 조밀하게 배치하였으나, 이와는 반대로 상기 플레이트(131)의 가장자리 부분에 상기 분사홀(132)를 조밀하게 배치하는 것도 가능할 것이다. 또한, 상기 플레이트(131) 상에서 상기 소스가스의 공급량에 따라, 상기 기판(10) 상에 균일하게 상기 소스가스가 분사될 수 있도록, 서로 다른 크기의 분사홀(132)을 형성할 수 있을 것이다.Meanwhile, in the above-described embodiment, although the injection hole 132 is densely disposed in the center portion of the plate 131, the injection hole 132 is densely disposed in the edge portion of the plate 131. It would also be possible. In addition, according to the supply amount of the source gas on the plate 131, the injection holes 132 having different sizes may be formed to uniformly spray the source gas on the substrate 10.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 기판 처리 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, an operation of the plasma substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저, 처리하고자 하는 대상이 되는 기판(10)을 프로세스 챔버(110)에 투입한다. 그리고, 상기 기판(10)에 대해 수행하고자 하는 표면처리 공정의 종류에 따라 적당한 소스가스를 상기 프로세스 챔버(110) 내부로 공급한다.First, the substrate 10 to be processed is introduced into the process chamber 110. In addition, a suitable source gas is supplied into the process chamber 110 according to the type of surface treatment process to be performed on the substrate 10.
여기서, 상기 소스가스는 상기 표면처리 공정에 따라 적당하게 선택된다. 또한, 상기 소스가스는 플라즈마(P) 상태로 여기시키는 제1 소스가스(S1)와 상기 기판(10)과의 반응물질을 포함하는 제2 소스가스(S2)를 포함할 수 있다.Here, the source gas is appropriately selected according to the surface treatment process. In addition, the source gas may include a second source gas S2 including a reactant between the first source gas S1 and the substrate 10 to be excited in a plasma P state.
상기 소스가스가 공급되고, 전극부(150)에 고주파 전원이 인가되어 상기 프로세스 챔버(110) 내부에 전기장을 발생시킨다.The source gas is supplied, and a high frequency power is applied to the electrode unit 150 to generate an electric field inside the process chamber 110.
즉, 상기 전극부(150)에 고주파 전원이 인가됨에 따라, 상기 프로세스 챔버(110) 내부에는 상기 전극부(150)가 이루는 평면, 즉, 상기 프로세스 챔버(110) 상면과 수직한 방향(10)과 수직 방향으로 유도 전기장이 형성된다. 그리고, 상기 전기장 내부에서 상기 소스가스의 분자가 가속되어 서로 충돌함에 따라 상기 소스가스 분자가 이온 및 라디칼로 분해되어 플라즈마(P) 상태가 된다.That is, as the high frequency power is applied to the electrode unit 150, the plane of the electrode unit 150 is formed inside the process chamber 110, that is, the direction 10 perpendicular to the upper surface of the process chamber 110. An induction electric field is formed in the direction perpendicular to the. As the molecules of the source gas are accelerated and collide with each other in the electric field, the source gas molecules are decomposed into ions and radicals to form a plasma (P) state.
본 발명에 의하면, 상기 가스분사유닛(130)을 구비함으로써 상기 소스가스가 상기 프로세스 챔버(110) 내에서 효율적으로 플라즈마(P) 상태로 여기되고, 여기된 플라즈마(P)가 상기 기판(10)에 높은 에너지로 충돌하게 되므로, 상기 표면처리 공정 동안 소비되는 소스가스의 소비량을 절감시킬 수 있다.According to the present invention, by providing the gas injection unit 130, the source gas is efficiently excited in the plasma P state in the process chamber 110, the excited plasma P is excited to the substrate 10 Because of the high energy in the collision, the consumption of source gas consumed during the surface treatment process can be reduced.
상세하게는, 상기 가스분사유닛(130)이 상기 프로세스 챔버(110) 내부의 공간을 구획함에 따라, 상기 프로세스 챔버(110) 내에서 상기 플라즈마(P)의 발생 공간의 체적은 줄어든다. 따라서, 상기 플라즈마(P) 발생 공간이 줄어듦에 따라 상기 발생 공간 내에서의 상기 플라즈마(P)의 발생 밀도와 상기 플라즈마(P)의 균일도를 향상시킬 수 있다.In detail, as the gas injection unit 130 partitions the space inside the process chamber 110, the volume of the generating space of the plasma P in the process chamber 110 is reduced. Therefore, as the plasma P generation space decreases, the generation density of the plasma P and the uniformity of the plasma P in the generation space can be improved.
또한, 상기 가스분사유닛(130)을 통해 상기 플라즈마(P)의 이온 또는 라디칼 입자가 상가 기판(10)에 제공되므로, 상기 플라즈마(P)의 에너지를 충분히 전달하면서도 상기 플라즈마(P) 입자가 상기 기판(10)에 직접 충돌함으로써 상기 기판(10)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the ion or radical particles of the plasma P are provided to the additive substrate 10 through the gas injection unit 130, the plasma P particles are sufficiently transferred while the energy of the plasma P is sufficiently transferred. By directly colliding with the substrate 10, it is possible to prevent the substrate 10 from being damaged.
한편, 상기 소스가스가 빠른 속도로 확산되지 못하는 경우, 상기 소스가스 공급부(140)에 가까운 부분과 먼 부분에서 상기 플라즈마(P) 밀도의 차이가 발생할 수 있다. 그러나, 상기 가스분사유닛(130)을 통해 상기 플라즈마(P)의 확산이 활발하게 발생하므로 상기 기판(10)에 대해 균일하게 플라즈마(P)가 제공된다.On the other hand, when the source gas is not diffused at a high speed, a difference in the density of the plasma (P) may occur in a portion near and far from the source gas supply unit 140. However, since the diffusion of the plasma P is actively generated through the gas injection unit 130, the plasma P is uniformly provided to the substrate 10.
상기 가스분사유닛(130)은 동일 간격으로 분사홀(132)이 배치되어 있으므로, 상기 기판(10) 전면에 대해 상기 소스가의 분사량을 균일하게 유지할 수 있다. 특히, 상기 분사홀(132)은 실질적으로 상기 소스가스를 균일하게 분사하는 데 효과적인 정다각형의 패턴 상에 분사홀(132)이 배치되므로, 상기 소스가스의 분사량과 플라즈마의 발생 밀도의 균일도를 향상시킬 수 있다.Since the injection holes 132 are disposed at the same intervals in the gas injection unit 130, the injection amount of the source price may be uniformly maintained over the entire surface of the substrate 10. In particular, since the injection hole 132 is disposed on a regular polygon pattern effective to uniformly inject the source gas, the injection hole 132 may improve the uniformity of the injection amount of the source gas and the generation density of the plasma. Can be.
상기 가스분사유닛(130)은 상기 제1 소스가스(S1)와 상기 제2 소스가스(S2)가 상기 기판(10) 표면에 가까운 위치에서 혼합되도록 공급하고, 상기 소스가스의 밀도가 균일하도록 분사한다. 따라서, 상기 기판(10)에 대한 표면처리 공정, 예를 들어, 박막의 증착 또는 식각이 균일하게 수행되어, 양호한 품질의 표면처리 결과를 얻을 수 있고, 생산성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The gas injection unit 130 supplies the first source gas S1 and the second source gas S2 to be mixed at a position close to the surface of the substrate 10, and sprays the source gas to have a uniform density. do. Therefore, the surface treatment process for the substrate 10, for example, the deposition or etching of the thin film is performed uniformly, it is possible to obtain a good quality surface treatment results, it is possible to improve the productivity and reliability.
따라서, 이와 같은 플라즈마(P)의 밀도가 균일하게 제공될수록 상기 소스가스의 분해를 촉진시키고, 상기 기판(10)의 표면처리 속도, 예를 들어, 박막의 증착 속도 또는 상기 기판(10)의 식각 속도를 향상시키게 된다. 또한, 상기 기판(10) 표면 전체에 균일하게 플라즈마(P)가 발생되므로, 양호한 품질의 상기 기판(10)의 표면처리 결과를 얻을 수 있고, 생산성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, as the density of the plasma P is uniformly provided, the decomposition of the source gas is accelerated, and the surface treatment rate of the substrate 10, for example, the deposition rate of the thin film or the etching of the substrate 10. It will speed up. In addition, since the plasma P is uniformly generated on the entire surface of the substrate 10, it is possible to obtain a surface treatment result of the substrate 10 of good quality and to improve productivity and reliability.
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