KR102029952B1 - Apparatus and Method of processing substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공정 챔버; 적어도 하나의 기판을 지지하도록 상기 공정 챔버 내에 설치되며, 소정 방향으로 회전하도록 구성된 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향하면서 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 연결되어 있고, 상기 기판 상에 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 구비한 가스 분사부를 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 서로 마주하는 전원 전극 및 접지 전극을 포함하여 이루어져 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에서 플라즈마 방전 공간이 형성되고, 상기 플라즈마 방전 공간은 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. The present invention is a process chamber; A substrate support installed in the process chamber to support at least one substrate, the substrate support being configured to rotate in a predetermined direction; A chamber lid facing the substrate support and covering the top of the process chamber; And a gas injector connected to the chamber lid and having a plurality of gas injecting modules injecting gas onto the substrate, wherein each of the plurality of gas injecting modules has a power electrode and a ground facing each other. And an electrode, wherein a plasma discharge space is formed between the power supply electrode and the ground electrode, and the plasma discharge space does not overlap the thin film formation region on the substrate supported by the substrate support. It is about.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.In general, in order to manufacture a solar cell, a semiconductor device, a flat panel display, a predetermined thin film layer, a thin film circuit pattern, or an optical pattern should be formed on a surface of a substrate. Semiconductor manufacturing processes such as a thin film deposition process, a photo process for selectively exposing the thin film using a photosensitive material, and an etching process for forming a pattern by removing the thin film of the selectively exposed portion are performed.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.Such a semiconductor manufacturing process is performed inside a substrate processing apparatus designed in an optimal environment for the process, and in recent years, many substrate processing apparatuses that perform deposition or etching processes using plasma are widely used.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각장치 등이 있다.The substrate processing apparatus using plasma includes a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus for forming a thin film using plasma, a plasma etching apparatus for etching and patterning a thin film.
도 1은 종래의 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for schematically explaining a conventional substrate processing apparatus.
도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치는 챔버(10), 전원 전극(20), 서셉터(30), 및 가스 분사 수단(40)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a general substrate processing apparatus includes a
챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.
전원 전극(20)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(10)의 상부에 설치된다.The
전원 전극(20)의 일측은 정합 부재(22)를 통해 RF(Radio Frequency) 전원(24)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(24)은 RF 전력을 생성하여 전원 전극(20)에 공급한다.One side of the
또한, 전원 전극(20)의 중앙 부분은 기판 처리 공정을 위한 소스 가스를 공급하는 가스 공급관(26)에 연통된다.In addition, the central portion of the
정합 부재(22)는 전원 전극(20)과 RF 전원(24) 간에 접속되어 RF 전원(24)으로부터 전원 전극(20)에 공급되는 RF 전력의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.The matching
서셉터(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(W)을 지지한다. 이러한 서셉터(30)는 전원 전극(20)에 대향되는 대향 전극으로써, 서셉터(30)를 승강시키는 승강축(32)을 통해 전기적으로 접지된다.The
승강축(32)은 승강 장치(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강된다. 이때, 승강축(32)은 승강축(32)과 챔버(10)의 바닥면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 의해 감싸여진다.The
가스 분사 수단(40)은 서셉터(30)에 대향되도록 전원 전극(20)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사 수단(40)과 전원 전극(20) 사이에는 전원 전극(20)을 관통하는 가스 공급관(26)으로부터 공급되는 소스 가스가 확산되는 가스 확산 공간(42)이 형성된다. 이러한, 가스 분사 수단(40)은 가스 확산 공간(42)에 연통된 복수의 가스 분사구(44)를 통해 소스 가스를 반응 공간의 전 부분에 균일하게 분사한다.The gas injection means 40 is installed under the
이와 같은, 일반적인 기판 처리 장치는 기판(W)을 서셉터(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 소스 가스를 분사하면서 전원 전극(20)에 RF 전력을 공급하여 플라즈마를 형성함으로써 기판(W) 상에 소정의 박막을 형성하게 된다.As described above, the general substrate processing apparatus loads the substrate W into the
그러나, 종래의 기판 처리 장치는 상기 소스 가스가 분사되는 공간과 상기 플라즈마가 형성되는 공간이 동일하기 때문에, 플라즈마 방전이 기판(W) 위에서 이루어지고, 그에 따라, 플라즈마 방전에 의해서 기판(W)이 손상되고 막질이 떨어지는 문제점이 있다. However, in the conventional substrate processing apparatus, since the space where the source gas is injected and the space where the plasma is formed are the same, the plasma discharge is generated on the substrate W, whereby the substrate W is formed by the plasma discharge. There is a problem of being damaged and poor quality.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 플라즈마 방전이 기판까지 전달되는 것을 방지함으로써 플라즈마 방전에 의해서 기판이 손상되고 막질이 떨어지는 문제점을 해결하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention is to prevent the plasma discharge to be transferred to the substrate substrate processing apparatus and substrate processing method for solving the problem that the substrate is damaged by the plasma discharge and the film quality is degraded The purpose is to provide.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해서, 공정 챔버; 적어도 하나의 기판을 지지하도록 상기 공정 챔버 내에 설치되며, 소정 방향으로 회전하도록 구성된 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향하면서 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 연결되어 있고, 상기 기판 상에 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 구비한 가스 분사부를 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 서로 마주하는 전원 전극 및 접지 전극을 포함하여 이루어져 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에서 플라즈마 방전 공간이 형성되고, 상기 플라즈마 방전 공간은 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다. The present invention to achieve the above object, a process chamber; A substrate support installed in the process chamber to support at least one substrate, the substrate support being configured to rotate in a predetermined direction; A chamber lid facing the substrate support and covering the top of the process chamber; And a gas injector connected to the chamber lid and having a plurality of gas injecting modules injecting gas onto the substrate, wherein each of the plurality of gas injecting modules has a power electrode and a ground facing each other. And an electrode, wherein a plasma discharge space is formed between the power supply electrode and the ground electrode, and the plasma discharge space does not overlap with a thin film formation region on a substrate supported by the substrate support. to provide.
상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리보다 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 거리가 더 클 수 있다. 이때, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리는 상기 전원 전극의 끝단과 상기 접지 전극의 끝단 사이의 거리일 수 있다. The distance between the power electrode and the substrate may be greater than the distance between the power electrode and the ground electrode. In this case, the distance between the power electrode and the ground electrode may be a distance between the end of the power electrode and the end of the ground electrode.
본 발명은 또한, 공정 챔버; 적어도 하나의 기판을 지지하도록 상기 공정 챔버 내에 설치되며, 소정 방향으로 회전하도록 구성된 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향하면서 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 연결되어 있고, 상기 기판 상에 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 구비한 가스 분사부를 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 서로 마주하는 전원 전극 및 접지 전극을 포함하여 이루어져 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에서 플라즈마 방전 공간이 형성되고, 상기 기판 지지부는 소정의 승강기구와 연결되어 있어, 상기 승강기구에 의해 상기 기판 지지부가 하강할 경우에는 상기 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않고, 상기 승강기구에 의해 상기 기판 지지부가 상승할 경우에는 상기 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다. The invention also provides a process chamber; A substrate support installed in the process chamber to support at least one substrate, the substrate support being configured to rotate in a predetermined direction; A chamber lid facing the substrate support and covering the top of the process chamber; And a gas injector connected to the chamber lid and having a plurality of gas injecting modules injecting gas onto the substrate, wherein each of the plurality of gas injecting modules has a power electrode and a ground facing each other. A plasma discharge space is formed between the power supply electrode and the ground electrode, and the substrate support part is connected to a predetermined lifting mechanism, and the plasma discharge space is lowered when the substrate support part is lowered by the lifting mechanism. The plasma discharge space overlaps with the thin film formation region on the substrate supported by the substrate support when the substrate support portion is raised by the elevating mechanism without overlapping with the thin film formation region on the substrate supported by the substrate support. It becomes the board | substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned. The.
상기 기판 지지부가 하강할 경우에는 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리보다 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 거리가 더 크고, 상기 기판 지지부가 상승할 경우에는 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리보다 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 거리가 더 작을 수 있다. 이때, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리는 상기 전원 전극의 끝단과 상기 접지 전극의 끝단 사이의 거리일 수 있다. The distance between the power electrode and the substrate is greater than the distance between the power electrode and the ground electrode when the substrate support is lowered, and the distance between the power electrode and the ground electrode when the substrate support is raised. The distance between the power supply electrode and the substrate may be smaller. In this case, the distance between the power electrode and the ground electrode may be a distance between the end of the power electrode and the end of the ground electrode.
상기 플라즈마 방전에 의해 형성된 양성자 및 전자가 상기 기판 면과 수평 방향으로 이동할 수 있도록, 상기 전원 전극 및 접지 전극은 상기 기판 면과 수직 방향으로 돌출 형성될 수 있다. The power electrode and the ground electrode may protrude in a direction perpendicular to the substrate surface so that the protons and electrons formed by the plasma discharge may move in the horizontal direction with the substrate surface.
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은, 서로 공간적으로 분리되어 마련된 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 공간 및 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 공간을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 가스 분사 공간에 상기 전원 전극과 상기 접지 전극이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 가스 분사 공간에는 상기 제 1 가스 분사 공간으로부터 분사되는 상기 제 1 가스가 상기 제 2 가스 분사 공간으로 흐르는 것을 방지하는 가스 홀 패턴 부재가 추가로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 가스 분사 공간에 별도의 전원 전극과 접지 전극이 추가로 형성될 수 있다. Each of the plurality of gas injection modules includes a first gas injection space for injecting a first gas and a second gas injection space for injecting a second gas, which are spatially separated from each other, and the first gas injection space. The power supply electrode and the ground electrode may be formed on the substrate. In this case, a gas hole pattern member may be further formed in the second gas injection space to prevent the first gas injected from the first gas injection space from flowing into the second gas injection space. In addition, a separate power source electrode and a ground electrode may be further formed in the second gas injection space.
본 발명은 또한, 공정 챔버 내에 복수의 가스 분사 모듈을 설치하고 기판 지지부 상에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 공정; 상기 기판 지지부를 회전시키는 공정; 및 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈에서 상기 기판 상으로 가스를 분사하면서 플라즈마 방전을 일으키는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 복수의 가스 분사 모듈 각각은 서로 마주하는 전원 전극 및 접지 전극을 포함하여 이루어져 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에서 플라즈마 방전 공간이 형성되고, 상기 플라즈마 방전 공간은 상기 기판 지지부에 안착된 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 제공한다. The present invention also provides a process for installing a plurality of gas injection modules in a process chamber and mounting at least one substrate on a substrate support; Rotating the substrate support; And generating a plasma discharge by injecting a gas onto the substrate from at least one gas injection module of the plurality of gas injection modules, wherein each of the plurality of gas injection modules has a power electrode and a ground facing each other. And an electrode, wherein a plasma discharge space is formed between the power supply electrode and the ground electrode, and the plasma discharge space does not overlap a thin film formation region on a substrate seated on the substrate support. do.
상기 플라즈마 방전은, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리보다 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 거리가 더 큰 상태에서 수행할 수 있다. 이때, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리는 상기 전원 전극의 끝단과 상기 접지 전극의 끝단 사이의 거리일 수 있다. The plasma discharge may be performed in a state where the distance between the power electrode and the substrate is greater than the distance between the power electrode and the ground electrode. In this case, the distance between the power electrode and the ground electrode may be a distance between the end of the power electrode and the end of the ground electrode.
본 발명은 또한, 공정 챔버 내에 복수의 가스 분사 모듈을 설치하고 기판 지지부 상에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 공정; 상기 기판 지지부를 회전시키는 공정; 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈에서 상기 기판 상으로 제1 가스를 분사하면서 제1 플라즈마 방전을 일으키는 공정; 및 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈에서 상기 기판 상으로 제2 가스를 분사하면서 제2 플라즈마 방전을 일으키는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1 플라즈마 방전 공정은 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부에 안착된 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩된 상태에서 수행하고, 상기 제2 플라즈마 방전 공정은 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부에 안착된 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않은 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 제공한다. The present invention also provides a process for installing a plurality of gas injection modules in a process chamber and mounting at least one substrate on a substrate support; Rotating the substrate support; Generating a first plasma discharge while injecting a first gas onto the substrate from at least one gas injection module of the plurality of gas injection modules; And generating a second plasma discharge by injecting a second gas onto the substrate from at least one gas injection module of the plurality of gas injection modules, wherein the first plasma discharge process is a plasma discharge space. The second plasma discharge process is performed while the plasma discharge space is not overlapped with the thin film formation region on the substrate seated on the substrate support. A substrate processing method is provided.
상기 제1 플라즈마 방전 공정은 상기 기판 지지부를 상승시켜 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리보다 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 거리가 더 작은 상태에서 수행하고, 상기 제2 플라즈마 방전 공정은 상기 기판 지지부를 하강시켜 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리보다 상기 전원 전극과 상기 기판 사이의 거리가 더 큰 상태에서 수행할 수 있다. 이때, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 거리는 상기 전원 전극의 끝단과 상기 접지 전극의 끝단 사이의 거리일 수 있다. The first plasma discharge process is performed in a state where the distance between the power supply electrode and the substrate is smaller than the distance between the power supply electrode and the ground electrode by raising the substrate support, and the second plasma discharge process is performed on the substrate. The support may be lowered so that the distance between the power electrode and the substrate is greater than the distance between the power electrode and the ground electrode. In this case, the distance between the power electrode and the ground electrode may be a distance between the end of the power electrode and the end of the ground electrode.
상기 제1 플라즈마 방전 공정은 증착 공정 전 세정 공정으로 이루어지고, 상기 제2 플라즈마 방전 공정은 증착 공정으로 이루어질 수 있다. The first plasma discharge process may be a cleaning process before the deposition process, and the second plasma discharge process may be a deposition process.
상기 구성에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. According to the said structure, it has the following effects.
본 발명은 플라즈마 방전 공간이, 종래와 같이 전원 전극과 기판 사이의 영역에 형성되는 것이 아니라, 서로 마주하는 전원 전극과 접지 전극 사이에서 형성된다. 따라서, 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부(120)에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않기 때문에, 플라즈마 방전에 의해서 기판이 손상되고 기판 상에 증착되는 막질이 떨어지는 문제가 해소될 수 있다.In the present invention, the plasma discharge space is not formed in the region between the power supply electrode and the substrate as in the prior art, but is formed between the power supply electrode and the ground electrode facing each other. Therefore, since the plasma discharge space does not overlap with the thin film formation region on the substrate supported by the
도 1은 종래의 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지부 위에 배치된 복수의 가스 분사 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 위에 배치된 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 위에 배치된 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 위에 배치된 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 공정을 보여주는 공정도이다.1 is a view for schematically explaining a conventional substrate processing apparatus.
2 is a schematic view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view conceptually illustrating a plurality of gas injection modules disposed on a substrate support according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a gas injection module disposed on a substrate according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a gas injection module disposed on a substrate according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a gas injection module disposed on a substrate according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a gas injection module according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a gas injection module according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a gas injection module according to another embodiment of the present invention.
10 is a diagram for describing a substrate processing apparatus according to yet another exemplary embodiment.
11A and 11B are process diagrams illustrating a substrate processing process using the substrate processing apparatus of FIG. 10.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지부 위에 배치된 복수의 가스 분사 모듈을 개념적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(W) 위에 배치된 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이다.2 is a view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view conceptually showing a plurality of gas injection modules disposed on a substrate support according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view showing a gas injection module disposed on the substrate W according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(110), 챔버 리드(Chamber Lid; 115), 기판 지지부(120), 및 가스 분사부(130)를 포함하여 구성된다.2 to 4, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention may include a
공정 챔버(110)는 기판 처리 공정(예를 들어, 박막 증착 공정)을 위한 반응 공간을 제공한다. 상기의 공정 챔버(110)의 바닥면 또는 측면은 반응 공간의 가스 등을 배기시키기 위한 배기관(미도시)에 연통될 수 있다.The
챔버 리드(115)는 공정 챔버(110)의 상부를 덮도록 공정 챔버(110)의 상부에 설치되어 전기적으로 접지된다. 이러한 챔버 리드(115)는 가스 분사부(130)를 지지하는 것으로, 기판 지지부(120)의 상부를 복수의 공간으로 분할하도록 형성된 복수의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 포함하여 이루어진다. 이때, 복수의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)는 챔버 리드(115)의 중심점을 기준으로 90도 각도로 이격되면서 챔버 리드(115)에 방사 형태로 형성될 수 있다.The
공정 챔버(110) 및 챔버 리드(115)는 도시된 것처럼 6각형과 같은 다각형 구조로 형성될 수도 있지만, 원형 또는 타원형 구조로 형성될 수도 있다. The
도 2에서, 챔버 리드(115)는 4개의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 구비하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 챔버 리드(115)는 그 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 2N(단, N은 자연수)개의 모듈 설치부를 구비할 수 있다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고 홀수 개의 모듈 설치부가 구비될 수도 있다. 이하, 챔버 리드(115)는 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 구비하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.In FIG. 2, the
전술한 상기 챔버 리드(115)에 의해 밀폐되는 공정 챔버(110)의 반응 공간은 챔버 리드(115)에 설치된 펌핑 관(117)을 통해 외부의 펌핑 수단(미도시)에 연결될 수 있다.The reaction space of the
상기 펌핑 관(117)은 챔버 리드(115)의 중심부에 형성된 핌핑 홀(115e)을 통해 공정 챔버(110)의 반응 공간에 연통된다. 이에 따라, 공정 챔버(110)의 내부는 펌핑 관(117)을 통한 펌핑 수단의 펌핑 동작에 따라 진공 상태 또는 대기압 상태가 된다. 이 경우, 반응 공간의 배기 공정은 상기 펌핑 관(117) 및 펌핑 홀(115e)을 이용한 상부 중앙 배기 방식을 이용하게 된다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 펌핑 관(117) 및 펌핑 홀(115e)은 생략이 가능하다. The
기판 지지부(120)는 공정 챔버(110) 내부에 회전 가능하게 설치되며, 전기적으로 플로팅(Floating)될 수도 있고 접지(groud)될 수도 있다. 이러한 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 중앙 바닥면을 관통하는 회전축(미도시)에 의해 지지된다. 상기 회전축은 축 구동 부재(미도시)의 구동에 따라 회전됨으로써 기판 지지부(120)를 소정 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전시킨다. 그리고, 공정 챔버(110)의 하면 외부로 노출되는 상기의 회전축은 공정 챔버(110)의 하면에 설치되는 벨로우즈(미도시)에 의해 밀폐된다.The
상기 기판 지지부(120)는 외부의 기판 로딩 장치(미도시)로부터 로딩되는 적어도 하나의 기판(W)을 지지한다. 이때, 기판 지지부(120)는 원판 형태를 가지도록 형성되어, 복수의 기판(W), 예를 들어 반도체 기판 또는 웨이퍼를 지지한다. 이 경우, 생산성 향상을 위해 기판 지지부(120)에는 복수의 기판(W)이 일정한 간격을 가지면서 원 형태로 배치될 수 있다.The
가스 분사부(130)는 챔버 리드(115)의 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d) 각각에 삽입 설치되어 기판 지지부(120)의 중심점을 기준으로 이격 배치된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 포함하여 구성된다. 이러한, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 기판 지지부(120) 위의 가스 분사 영역에 제 1 가스 및 제 2 가스(G1, G2)를 분사한다. 이에 따라, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각에서 분사되는 제 1 및 제 2 가스(G1, G2)는 기판 지지부(120) 상에 로딩된 기판(W) 상에서 반응하여 박막층을 형성한다. The
상기 제 1 가스(G1)는 플라즈마 방전에 의해 활성화되어 기판(W) 위로 분사될 수 있으며, 이와 같은 제 1 가스(G1)는 후술하는 소스 가스(SG)와 반응하여 박막층을 형성하는 반응 가스(Reactant Gas)(RG)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 가스(RG)는 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 및 오존(O3) 중 적어도 어느 한 종류의 가스로 이루어질 수 있다.The first gas G1 may be activated by plasma discharge and injected onto the substrate W. The first gas G1 may react with a source gas SG to be described later to form a thin film layer ( Reactant Gas (RG). For example, the reaction gas RG may include at least one kind of gas selected from nitrogen (N 2), oxygen (O 2), nitrogen dioxide (N 2 O), and ozone (O 3).
상기 제 2 가스(G2)는 기판(W) 상에 증착될 박막 물질을 포함하는 소스 가스(Source Gas)(SG)로 이루어질 수 있다. 상기 소스 가스는 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 박막 물질을 함유하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)의 박막 물질을 함유하여 이루어진 소스 가스는 TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane), TSA(Trisilylamine), SiH2Cl2, SiH4, Si2H6, Si3H8, Si4H10, 및 Si5H12 중에서 선택된 가스일 수 있다.The second gas G2 may be formed of a source gas SG including a thin film material to be deposited on the substrate W. The source gas may include a thin film material such as silicon (Si), titanium group elements (Ti, Zr, Hf, etc.), or aluminum (Al). For example, the source gas containing a thin film of silicon (Si) may be Tetraethylorthosilicate (TEOS), Dichlorosilane (DCS), Hexachlorosilane (HCD), Tri-dimethylaminosilane (TriDMAS), Trisilylamine (TSA), SiH2Cl2, SiH4, Si2H6. , Si3H8, Si4H10, and Si5H12.
제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 접지 전극 프레임(210), 가스 홀 패턴 부재(230), 절연 부재(240), 및 전원 전극(250)을 포함하여 구성된다.Each of the first to fourth
접지 전극 프레임(210)은 제 1 가스(G1)를 분사하는 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스(G2)를 분사하는 제 2 가스 분사 공간(S2)을 가지도록 형성된다. 이러한 접지 전극 프레임(210)은 챔버 리드(115)의 각 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)에 삽입 설치되어 챔버 리드(115)를 통해 전기적으로 접지된다. 이를 위해, 접지 전극 프레임(210)은 상면 플레이트(210a), 접지 측벽(210b), 및 접지 격벽 부재(210c)로 이루어진다.The
상면 플레이트(210a)는 직사각 형태로 형성되어 챔버 리드(115)의 해당 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)에 결합된다. 이러한 상면 플레이트(210a)에는 절연 부재 지지 홀(212), 제 1 가스 공급 홀(214), 및 제 2 가스 공급 홀(216)이 형성된다.The
절연 부재 지지 홀(212)은 제 1 가스 분사 공간(S1)에 연통되도록 상면 플레이트(210a)를 관통하여 형성된다. 이러한 절연 부재 지지 홀(212)은 직사각 형태의 평면을 가지도록 형성될 수 있다.The insulating
제 1 가스 공급 홀(214)은 제 1 가스 분사 공간(S1)에 연통되도록 상면 플레이트(210a)를 관통하여 형성된다. 이러한 제 1 가스 공급 홀(214)은 가스 공급 관(미도시)을 통해 외부의 제 1 가스 공급 수단(미도시)에 연결됨으로써 제 1 가스 공급 수단(미도시)으로부터 가스 공급 관을 통해 제 1 가스(G1), 즉 상기 반응 가스를 공급받는다. 상기 제 1 가스 공급 홀(214)은 상기 절연 부재 지지 홀(212)의 양측에 일정한 간격을 가지도록 복수로 형성되어 제 1 가스 분사 공간(S1)에 연통될 수 있다. 상기 제 1 가스 공급 홀(214)에 공급되는 제 1 가스(G1)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공급되어 제 1 가스 분사 공간(S1) 내에서 플라즈마 방전에 의해 활성화되고, 제 1 압력으로 기판 쪽으로 하향 분사된다. 이를 위해, 제 1 가스 분사 공간(S1)의 하면은 상기 제 1 가스(G1)가 기판 쪽으로 하향 분사되도록 별도의 가스 분사 홀 패턴 없이 전체적으로 개구된 형태를 갖는 제 1 가스 분사구(231)의 역할을 한다.The first
제 2 가스 공급 홀(216)은 제 2 가스 분사 공간(S2)에 연통되도록 상면 플레이트(210a)를 관통하여 형성된다. 이러한 제 2 가스 공급 홀(216)은 가스 공급 관(미도시)을 통해 외부의 제 2 가스 공급 수단(미도시)에 연결됨으로써 제 2 가스 공급 수단(미도시)으로부터 가스 공급 관을 통해 제 2 가스(G2), 즉 상기 소스 가스를 공급받는다. 상기 제 2 가스 공급 홀(216)은 상면 플레이트(210a)에 일정한 간격을 가지도록 복수로 형성되어 제 2 가스 분사 공간(S2)에 연통될 수 있다.The second
복수 개의 접지 측벽(210b) 각각은 상면 플레이트(210a)의 장변 및 단변 가장자리 하면으로부터 소정 높이를 가지도록 수직하게 돌출되어 상면 플레이트(210a)의 하부에 사각 형태의 하면 개구부를 마련한다. 이러한 접지 측벽들(210b) 각각은 챔버 리드(115)를 통해 전기적으로 접지되어 접지 전극의 역할을 한다. Each of the plurality of
접지 격벽 부재(210c)는 상면 플레이트(210a)의 중앙 하면으로부터 소정 높이를 가지도록 수직하게 돌출되어 접지 측벽들(210b)의 장변들과 나란하게 배치된다. 이러한 접지 격벽 부재(210c)에 의해서 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(S1, S2)이 서로 분리된다. 이와 같은, 상기 접지 격벽 부재(210c)는 접지 전극 프레임(210)에 일체화되거나 전기적으로 결합되어 접지 전극 프레임(210)을 통해 전기적으로 접지됨으로써 접지 전극의 역할을 한다.The ground
전술한 접지 전극 프레임(210)의 설명에서는 접지 전극 프레임(210)이 상면 플레이트(210a)와 접지 측벽들(210b) 및 접지 격벽 부재(210c)로 구성되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 접지 전극 프레임(210)은 상면 플레이트(210a)와 접지 측벽들(210b) 및 접지 격벽 부재(210c)가 서로 일체화된 하나의 몸체가 형성될 수 있다.In the above description of the
한편, 상기 접지 전극 프레임(210)의 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(S1, S2)의 위치는 변경이 가능하다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(S1, S2)의 위치는 기판 지지부(120)의 회전에 따라 회전하는 기판(W)이 제 2 가스(G2)에 먼저 노출된 후 제 1 가스(G1)에 노출되도록 설정될 수도 있고, 제1 가스(G1)에 먼저 노출된 후 제2 가스(G2)에 노출되도록 설정될 수도 있다. The positions of the first and second gas injection spaces S1 and S2 of the
가스 홀 패턴 부재(230)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 설치되어 상기 접지 격벽 부재(210c)를 사이에 두고 인접한 제 1 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 제 1 가스(G1)가 제 2 가스 분사 공간(S2)으로 확산, 역류, 및 침투하는 것을 방지한다. 즉, 상기 제 1 가스(G1)가 제 2 가스 분사 공간(S2)으로 확산, 역류, 및 침투할 경우, 제 2 가스 분사 공간(S2) 내에서 상기 제 1 가스(G1)와 상기 제 2 가스(G2)가 반응할 수 있고, 이로 인해 제 2 가스 분사 공간(S2)의 내벽에 이상 박막이 증착되거나 파우더 성분의 이상 박막이 형성되어 기판에 떨어지는 파티클이 생성될 수도 있다. 따라서, 상기 가스 홀 패턴 부재(230)는 이와 같은 제 2 가스 분사 공간(S2)의 내벽에 이상 박막이 증착되거나 파우더 성분의 이상 박막이 형성되는 것을 방지하는 기능을 하는 것이다. The gas
상기 가스 홀 패턴 부재(230)는 제 2 가스 분사 공간(S2)의 하면을 덮도록 제 2 가스 분사 공간(S2)을 마련하는 접지 측벽들(210b)과 접지 격벽 부재(210c) 각각의 하면에 일체화되거나, 극성을 가지지 않는 절연 재질의 절연판(또는 샤워 헤드) 형태로 형성되어 제 2 가스 분사 공간(S2)의 하면에 결합될 수 있다. 이에 따라, 접지 전극 프레임(210)의 상면 플레이트(210a)와 가스 홀 패턴 부재(230) 사이의 제 2 가스 분사 공간(S2)에는 소정의 가스 확산 공간 또는 가스 버퍼링 공간이 마련된다.The gas
상기 가스 홀 패턴 부재(230)는 제 2 가스 공급 홀(216)을 통해 제 2 가스 분사 공간(S2)에 공급된 제 2 가스(G2)를 기판 쪽으로 하향 분사하는 복수의 제 2 가스 분사구(232)를 포함하여 구성된다.The gas
상기 복수의 제 2 가스 분사구(232)는 상기 제 2 가스(G2)가 확산되는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 연통되도록 홀 패턴 형태로 형성되어 상기 제 2 가스(G2)를 상기 제 1 가스(G1)의 분사 압력보다 높은 제 2 압력으로 기판 쪽으로 하향 분사한다. 이와 같이, 상기 가스 홀 패턴 부재(230)는 기판 상에 분사되는 제 2 가스(G2)의 분사 압력을 높여줘 제 1 가스 분사 공간(S1)으로부터 분사되는 제 1 가스(G1)가 제 2 가스 분사 공간(S2)으로 확산, 역류, 및 침투하는 것을 방지한다. The plurality of second gas injection holes 232 are formed in a hole pattern shape so as to communicate with the second gas injection space S2 through which the second gas G2 is diffused, thereby converting the second gas G2 into the first gas. The jet is injected downward toward the substrate at a second pressure higher than the injection pressure of (G1). As such, the gas
또한, 상기 가스 홀 패턴 부재(230)는 제 2 가스 분사구(232)를 통해 상기 제 2 가스(G2)를 하향 분사하고, 홀이 형성된 판형상으로 인해 상기 제 2 가스(G2)를 지연시키거나 정체시켜 제 2 가스(G2)의 사용량을 감소시킬 수 있다. 게다가, 가스 분사구(232)의 홀 패턴 형상을 조절 함으로서 가스의 유량을 조절할 수 있어서 상기 제 제 2 가스(G2)의 사용 효율성을 증대시킨다.In addition, the gas
절연 부재(240)는 절연 물질로 이루어져 접지 전극 프레임(210)에 형성된 절연 부재 지지 홀(212)에 삽입됨과 아울러 체결 부재(미도시)에 의해 접지 전극 프레임(210)의 상면에 결합된다. 이러한 절연 부재(240)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 연통되는 전극 삽입 홀을 포함하여 구성된다.The insulating
전원 전극(250)은 도전성 재질로 이루어져 절연 부재(240)의 전극 삽입 홀에 관통 삽입되어 접지 전극 프레임(210)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출됨으로써 제 1 가스 분사 공간(S1)에 배치된다. 이때, 전원 전극(250)은 접지 전극으로 기능하는 접지 격벽 부재(210c) 및 접지 전극 프레임(210)의 접지 측벽(210b)과 동일한 높이로 돌출될 수 있다. The
상기 전원 전극(250)은 급전 케이블을 통해 플라즈마 전원 공급부(140)에 전기적으로 접속됨으로써 플라즈마 전원 공급부(140)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 제 1 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마 방전을 일으킨다. 즉, 상기 플라즈마 방전은 접지 전극의 역할을 하는 접지 측벽(210b) 및 접지 격벽 부재(210c) 각각과 플라즈마 전원이 공급되는 전원 전극(250) 사이에 발생됨으로써 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 활성화시킨다. The
플라즈마 전원 공급부(140)는 소정의 주파수를 가지는 플라즈마 전원을 발생하고, 급전 케이블을 통해 플라즈마 전원을 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각에 공통적으로 공급하거나 개별적으로 공급한다. 이때, 플라즈마 전원은 고주파(예를 들어, HF(High Frequency) 전력 또는 VHF(Very High Frequency) 전력이 공급된다. 예를 들어, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가지며, VHF 전력은 30㎒ ~ 300㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.The plasma
한편, 상기 급전 케이블에는 임피던스 매칭 회로(미도시)가 접속된다. 상기 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 전원 공급부(140)로부터 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다. 이러한 임피던스 매칭 회로는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)로 이루어질 수 있다.On the other hand, an impedance matching circuit (not shown) is connected to the feed cable. The impedance matching circuit matches the load impedance and the source impedance of the plasma power source supplied from the plasma
전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 전원 전극(250)에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 제 1 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마 방전을 발생시켜 제 1 가스 분사 공간(S1)의 제 1 가스(G1)를 활성화하여 하향 분사함과 동시에 가스 홀 패턴 부재(230)를 통해 제 2 가스 분사 공간(S2)의 제 2 가스(G2)를 소정의 압력으로 하향 분사한다. Each of the first to fourth
이상과 같이, 본 발명은 플라즈마 방전 공간이, 종래와 같이 전원 전극과 기판 사이의 영역에 형성되는 것이 아니라, 서로 마주하는 전원 전극과 접지 전극 사이에서 형성된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부(120)에 의해 지지되는 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않기 때문에, 플라즈마 방전에 의해서 기판(W)이 손상되고 기판(W) 상에 증착되는 막질이 떨어지는 문제가 해소될 수 있다.As described above, in the present invention, the plasma discharge space is not formed in the region between the power supply electrode and the substrate as in the prior art, but is formed between the power supply electrode and the ground electrode facing each other. Therefore, according to the present invention, since the plasma discharge space does not overlap with the thin film formation region on the substrate W supported by the
특히, 도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전원 전극(250)과 접지 전극의 기능을 하는 접지 측벽(210b) 사이의 거리(D)보다 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리(H)가 더 크도록 함으로써 상기 플라즈마 방전에 의한 문제를 해결할 수 있다. 만약, 전원 전극(250)과 접지 측벽(210b) 사이의 거리(D)보다 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리(H)를 작게 할 경우, 전원 전극(250)과 기판(W)을 지지하는 기판 지지부(120) 사이에도 플라즈마 방전이 생길 수 있어 플라즈마 방전에 의해서 기판(W)에 악영향을 미칠 수 있다. In particular, as shown in Figure 4, according to an embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전원 전극(250)과 접지 전극이 기판(W) 면에 대해서 수직 방향으로 돌출되어 있기 때문에, 플라즈마 방전에 의해서 생성되는 양이온 또는 전자가 기판(W) 면으로 이동하지 않고, 기판(W) 면에 평행한 방향인 전원 전극(250) 또는 접지 전극 방향으로 이동하고, 따라서 플라즈마 방전에 의한 기판(W) 영향을 최소화할 수 있다. In addition, according to the exemplary embodiment of the present invention, since the
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판 처리 방법은 다음과 같다. As described above, the substrate processing method using the
우선, 공정 챔버(110) 내에 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 설치하고 기판 지지부(120) 상에 적어도 하나의 기판(W)을 안착시킨다. First, a plurality of
다음, 기판(W)이 안착된 기판 지지부(120)를 소정 방향(예를 들어, 시계 반대 방향)으로 회전시키면서 복수 개의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈을 통해 제 1 가스(G1) 및 제 2 가스(G2)를 기판(W) 상으로 하향 분사하면서 플라즈마 방전을 일으킨다. 이에 따라, 기판 지지부(120)의 회전에 따라 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 하부를 통과하는 각 기판(W) 상에는 가스 분사 모듈로부터 분사되는 제 1 가스(G1)와 제 2 가스(G2)의 상호 반응에 의해 소정의 박막 물질이 증착되게 된다. Next, while rotating the
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반응 공간을 공간적으로 분할하도록 배치된 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 통해 제 1 가스(G1)와 제 2 가스(G2)를 분사하여 각 기판(W)에 박막을 증착함으로써 박막의 증착 균일도, 증착 속도 및 증착 효율을 향상시키고, 박막의 막질 제어를 용이하게 할 수 있다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the first gas G1 and the second gas G2 are provided through the plurality of
또한, 종래에는 기판 상의 전영역에 소스 가스가 분사되므로 소스 가스의 사용 효율성이 저하되는 반면, 본 발명에 따르면 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 사용함으로써 소스 가스의 사용 효율성이 향상될 수 있다. In addition, while the source gas is conventionally injected into the entire region on the substrate, the use efficiency of the source gas is lowered, whereas according to the present invention, the use efficiency of the source gas is achieved by using the plurality of
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판(W) 위에 배치된 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판(W) 위에 배치된 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도로서, 도 5 및 도 6은 전원 전극(250)의 돌출 길이가 변경된 것을 제외하고 전술한 도 4와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다. 5 is a cross-sectional view illustrating a gas injection module disposed on a substrate W according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 illustrates a gas injection module disposed on a substrate W according to another embodiment of the present invention. 5 and 6 are the same as in FIG. 4 except that the protruding length of the
도 5와 같이, 전원 전극(250)은 접지 전극으로 기능하는 접지 전극 프레임(210)의 접지 측벽(210b)보다 더 많이 돌출되도록 형성될 수도 있고, 도 6과 같이, 전원 전극(250)은 접지 전극으로 기능하는 접지 전극 프레임(210)의 접지 측벽(210b)보다 더 조금 돌출되도록 형성될 수도 있다. As shown in FIG. 5, the
도 5 및 도 6과 같은 구조에서는, 전원 전극(250)과 접지 측벽(210b)의 동일 높이 지점 사이의 거리(D1)보다 전원 전극(250)의 끝단과 접지 측벽(210b)의 끝단 사이 거리(D2)가 크게 된다. 이 경우, 전원 전극(250)의 끝단과 접지 측벽(210b)의 끝단 사이 거리(D2)보다 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리(H)가 큰 것이, 상기 플라즈마 방전에 의한 문제 해결을 위해서 바람직할 수 있다. 5 and 6, the distance between the end of the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도로서, 이는 도 4에 도시한 가스 분사 모듈의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 전원 전극(250)을 추가로 형성한 것이다. 이하에서는, 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다. 7 is a cross-sectional view illustrating a gas injection module according to another embodiment of the present invention, in which a
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 전원 전극(250)이 추가로 형성된다. 이를 위해서, 제2 가스 분사 공간(S2)에 연통되면서 상면 플레이트(210a)를 관통하는 절연 부재 지지 홀(212)이 형성되고, 절연 부재(240)가 상기 절연 부재 지지 홀(212)에 삽입된다. 이때, 상기 절연 부재(240)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 연통되는 전극 삽입 홀을 포함하여 구성되어 있어, 전원 전극(250)이 전극 삽입 홀을 관통하여 돌출되어 있다. As can be seen in Figure 7, according to another embodiment of the present invention, a
이와 같이, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 형성되는 전원 전극(250)의 구조는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 형성되는 전원 전극(250)의 구조와 동일할 수 있다. As such, the structure of the
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도로서, 이는 도 4에 도시한 가스 분사 모듈의 제 2 가스 분사 공간(S2)에서 가스 홀 패턴 부재(230)를 생략한 것이다. 즉, 가스 홀 패턴 부재(230)에 의해서 전술한 바와 같은 이점을 얻을 수 있지만, 가스 홀 패턴 부재(230)가 반드시 필요한 것은 아니다. 8 is a cross-sectional view illustrating a gas injection module according to another embodiment of the present invention, in which the gas
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 분사 모듈을 나타내는 단면도로서, 이는 도 7에 도시한 가스 분사 모듈의 제 2 가스 분사 공간(S2)에서 가스 홀 패턴 부재(230)를 생략한 것이다. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a gas injection module according to another exemplary embodiment, in which the gas
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 도 10에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 공정을 보여주는 공정도이다. 10 is a view for explaining a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 11A and 11B are process diagrams showing a substrate processing process using the substrate processing apparatus according to FIG. 10.
도 10에 도시한 기판 처리 장치에 따르면, 기판 지지부(120)가 소정의 승강기구(미도시)와 연결되어 있어, 상기 승강기구에 의해 상기 기판 지지부(120)가 상승 및 하강할 수 있도록 구성된 것이다. 이와 같은 기판 지지부(120)를 승강시키는 승강기구는 당업계에 공지된 다양한 기구를 이용할 수 있다. According to the substrate processing apparatus shown in FIG. 10, the
이하에서는, 전술한 실시예들과 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다. Hereinafter, only the configuration different from the above-described embodiments will be described.
도 10에 도시한 기판 처리 장치에 따르면, 상기 기판 지지부(120)가 상승 및 하강할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 도 11a 및 도 11b에서 알 수 있듯이, 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리(H)를 용이하게 조절할 수 있다. According to the substrate processing apparatus shown in FIG. 10, since the
따라서, 도 11a에서와 같이, 승강기구에 의해 상기 기판 지지부(120)를 상승시킴으로써 전원 전극(250)과 접지 측벽(210b) 사이의 거리(D)보다 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리가 더 작도록 할 수 있다. 이 경우, 전원 전극(250)과 기판 지지부(120) 사이에서도 플라즈마 방전이 발생할 수 있고, 따라서, 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부(120)에 의해 지지되는 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩될 수 있다. 이와 같이 플라즈마 방전 공간이 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩되는 경우, 플라즈마 방전에 의해서 기판(W) 면이 영향을 받게 된다. Therefore, as shown in FIG. 11A, by raising and lowering the
한편, 증착 공정 전 세정 공정(Precleaning)은 기판(W) 상에 형성된 불필요한 물질을 제거하는 공정으로서, 이와 같은 증착 공정 전 세정 공정을 상기와 같은 플라즈마 방전 공간이 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩된 상태에서 수행할 경우, 오히려 세정 공정 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는, 플라즈마 방전 공간이 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩되도록 한 상태에서, 증착 전 세정 공정 또는 기판(W)의 표면 거칠기를 향상시키기 위한 공정 등을 수행할 수 있도록 한 것이다. On the other hand, the pre-cleaning process (Precleaning) is a process of removing the unnecessary material formed on the substrate (W), such a pre-deposition process cleaning process such as the plasma discharge space and the thin film formation region on the substrate (W) When performed in an overlapped state, the efficiency of the cleaning process may rather be improved. Therefore, in another embodiment of the present invention, in a state where the plasma discharge space overlaps with the thin film formation region on the substrate W, a cleaning process before deposition or a process for improving the surface roughness of the substrate W may be performed. I would have to.
승강기구에 의해 상기 기판 지지부(120)를 상승시킴으로써 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리를 줄이면 박막 증착 속도는 증가할 수 있다. 따라서, 비록, 증착 전 세정 공정 또는 기판(W)의 표면 거칠기를 향상시키기 위한 공정이 아니라 하더라도, 플라즈마에 의한 영향이 적은 박막 형성 공정의 경우도 상기와 같은 플라즈마 방전 공간이 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩되도록 한 상태에서 수행할 수도 있다. If the distance between the
도 11b의 경우는, 승강기구에 의해 상기 기판 지지부(120)를 하강시킴으로써 전원 전극(250)과 접지 측벽(210b) 사이의 거리(D)보다 전원 전극(250)과 기판(W) 사이의 거리가 더 크도록 한 것이다. 이 경우, 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부(120)에 의해 지지되는 기판(W) 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않게 되고, 따라서, 플라즈마 방전에 의한 악영향 없이 기판(W) 상에 박막 증착 공정을 수행할 수 있다. In the case of FIG. 11B, the distance between the
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it is to be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
110: 공정 챔버 115: 챔버 리드
120: 기판 지지부 130: 가스 분사부
130a: 제 1 가스 분사 모듈 130b: 제 2 가스 분사 모듈
130c: 제 3 가스 분사 모듈 130d: 제 4 가스 분사 모듈
140: 플라즈마 전원 공급부 210: 접지 전극 프레임
230: 가스 홀 패턴 부재 250: 전원 전극110: process chamber 115: chamber lead
120: substrate support 130: gas injection unit
130a: first
130c: third
140: plasma power supply 210: ground electrode frame
230: gas hole pattern member 250: power electrode
Claims (17)
상기 공정 챔버 내에 설치되고 기판이 탑재 지지되는 기판 지지부;
상기 기판 지지부에 대향하면서 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및
서로 공간적으로 분리되어 마련된 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 공간과 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 공간을 가지는 가스 분사부를 포함하고,
상기 가스 분사부는,
상기 챔버 리드에 설치되고 하면이 개구되며 내부에는 플라즈마 방전 공간이 형성된 접지 전극 프레임;
상기 접지 전극 프레임의 상면 플레이트를 관통하여 설치된 전원 전극; 및
상기 제 1 가스 분사 공간으로부터 분사되는 상기 제 1 가스가 상기 제 2 가스 분사 공간으로 확산되는 것을 방지하기 위해 상기 제 2 가스 분사 공간에 형성된 가스 홀 패턴 부재를 포함하며,
상기 전원 전극은, 상기 전원 전극의 끝단과 상기 접지 전극 프레임이 갖는 접지 측벽의 끝단 사이의 거리가 상기 전원 전극과 상기 접지 측벽의 동일 높이 지점 사이의 거리보다 크고 상기 전원 전극과 기판 사이의 거리 보다 작도록, 상기 기판 면에 대해서 수직 방향으로 돌출되고,
상기 플라즈마 방전 공간은, 서로 마주하는 상기 전원 전극과 상기 접지 측벽 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.Process chambers;
A substrate support installed in the process chamber and mounted on and supported by a substrate;
A chamber lid facing the substrate support and covering the top of the process chamber; And
It includes a gas injection unit having a first gas injection space for injecting a first gas spaced apart from each other provided and a second gas injection space for injecting a second gas,
The gas injection unit,
A ground electrode frame installed in the chamber lid and having a lower surface opened and a plasma discharge space formed therein;
A power electrode installed through the upper plate of the ground electrode frame; And
A gas hole pattern member formed in the second gas injection space to prevent diffusion of the first gas injected from the first gas injection space into the second gas injection space;
The power electrode has a distance between the end of the power electrode and the end of the ground sidewall of the ground electrode frame is greater than the distance between the power electrode and the same height point of the ground sidewall and greater than the distance between the power electrode and the substrate. Small, projecting in a direction perpendicular to the substrate surface,
The plasma discharge space is formed between the power supply electrode and the ground sidewall facing each other.
상기 전원 전극의 하단부는 상기 접지 전극 프레임의 내부에 위치되어 상기 접지 전극 프레임의 하단부 상측에 위치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method of claim 1,
And a lower end portion of the power electrode is positioned inside the ground electrode frame and positioned above the lower end portion of the ground electrode frame.
상기 접지 전극 프레임은 상기 상면 플레이트에서 하측으로 돌출되어 상기 상면 플레이트와 상기 접지 측벽에 의하여 형성된 공간을 복수의 상기 플라즈마 방전 공간으로 구획하는 접지 격벽을 더 포함하고,
상기 접지 측벽은 접지 전극의 기능을 하며 상기 상면 플레이트의 장변 및 단변 가장자리부터 하측으로 돌출된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The ground electrode frame further includes a ground partition wall protruding downward from the upper plate to partition a space formed by the upper plate and the ground sidewall into a plurality of plasma discharge spaces.
And the ground sidewall functions as a ground electrode and protrudes downward from the long side and short side edges of the top plate.
상기 플라즈마 방전에 의해 형성된 양성자 및 전자가 상기 기판 면과 수평 방향으로 이동할 수 있도록, 상기 접지 격벽은 상기 기판 면과 수직 방향으로 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 3, wherein
And the ground partition wall protrudes in a direction perpendicular to the substrate surface so that protons and electrons formed by the plasma discharge can move in a horizontal direction with the substrate surface.
상기 플라즈마 방전 공간은 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
And the plasma discharge space does not overlap with the thin film formation region on the substrate supported by the substrate support.
상기 기판 지지부는 승강기구와 연결되고,
상기 승강기구에 의해 상기 기판 지지부가 하강 할 경우에는 상기 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.The method of claim 1,
The substrate support is connected to the lifting mechanism,
And the plasma discharge space does not overlap the thin film formation region on the substrate supported by the substrate support when the substrate support is lowered by the elevating mechanism.
상기 기판 지지부는 승강기구와 연결되고,
상기 승강기구에 의해 상기 기판 지지부가 상승할 경우에는 상기 플라즈마 방전 공간이 상기 기판 지지부에 의해 지지되는 기판 상의 박막 형성 영역과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The substrate support is connected to the lifting mechanism,
And when the substrate support is raised by the elevating mechanism, the plasma discharge space overlaps with the thin film formation region on the substrate supported by the substrate support.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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