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KR102176986B1 - 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 방법 Download PDF

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KR102176986B1
KR102176986B1 KR1020190154362A KR20190154362A KR102176986B1 KR 102176986 B1 KR102176986 B1 KR 102176986B1 KR 1020190154362 A KR1020190154362 A KR 1020190154362A KR 20190154362 A KR20190154362 A KR 20190154362A KR 102176986 B1 KR102176986 B1 KR 102176986B1
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plasmaized
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한정훈
이상돈
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

본 발명은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하되, 상기 단계(C)는 제 1 공간 분할 영역에 상기 소스 가스를 분사하고, 제 2 공간 분할 영역에 퍼지 가스를 분사하며, 제 3 공간 분할 영역에 상기 반응 가스를 분사하고, 제 4 공간 분할 영역에 퍼지 가스를 분사하며, 상기 단계(B)는 상기 기판이 상기 소스 가스가 분사된 제 1 공간 분할 영역, 상기 퍼지 가스가 분사된 제 2 공간 분할 영역, 상기 반응 가스가 분사된 제 3 공간 분할 영역, 및 상기 퍼지 가스가 분사된 제 4 공간 분할 영역을 순차적으로 통과하도록 상기 기판 지지부를 회전시키는 기판 처리 방법에 관한 것이다.

Description

기판 처리 방법{METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 기판 상에 분사되는 소스 가스와 반응 가스를 공간적으로 분리하여 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각장치 등이 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치는 챔버(10), 플라즈마 전극(20), 서셉터(30), 및 가스 분사 수단(40)을 구비한다.
챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.
플라즈마 전극(20)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(10)의 상부에 설치된다.
플라즈마 전극(20)의 일측은 정합 부재(22)를 통해 RF(Radio Frequency) 전원(24)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(24)은 RF 전력을 생성하여 플라즈마 전극(20)에 공급한다.
또한, 플라즈마 전극(20)의 중앙 부분은 기판 처리 공정을 위한 소스 가스를 공급하는 가스 공급관(26)에 연통된다.
정합 부재(22)는 플라즈마 전극(20)과 RF 전원(24) 간에 접속되어 RF 전원(24)으로부터 플라즈마 전극(20)에 공급되는 RF 전력의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
서셉터(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(W)을 지지한다. 이러한 서셉터(30)는 플라즈마 전극(20)에 대향되는 대향 전극으로써, 서셉터(30)를 승강시키는 승강축(32)을 통해 전기적으로 접지된다.
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.
가스 분사 수단(40)은 서셉터(30)에 대향되도록 플라즈마 전극(20)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사 수단(40)과 플라즈마 전극(20) 사이에는 플라즈마 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 분사홀(44)을 통해 소스 가스를 반응 공간의 전 부분에 균일하게 분사한다.
이와 같은, 일반적인 기판 처리 장치는 기판(W)을 서셉터(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 소스 가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(20)에 RF 전력을 공급해 반응 공간에 전자기장을 형성함으로써 상기 전자기장에 의해 기판(W) 상에 형성되는 플라즈마를 이용해 기판(W) 상의 소정의 박막을 형성하게 된다.
그러나, 일반적인 기판 처리 장치는 상기 소스 가스가 분사되는 공간과 상기 플라즈마가 형성되는 공간이 동일하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 기판(W) 상에 플라즈마가 형성되기 때문에 플라즈마에 의해 기판(W)이 손상될 수 있다.
둘째, 서셉터의 상부 전영역에 형성되는 플라즈마 밀도의 불균일로 인하여 기판(W)에 증착되는 박막 물질의 균일도가 불균일하고, 박막 물질의 막질 제어에 어려움이 있다.
셋째, 서셉터의 상부 전영역에 플라즈마가 형성되기 때문에 기판(W)이 아닌 공정 챔버 내에 증착되는 소스 물질의 누적 두께가 빠르게 증가함으로써 공정 챔버의 세정 주기가 짧아지게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판 상에 분사되는 소스 가스와 반응 가스를 공간적으로 분리하여 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 박막의 막질 제어를 용이하게 하고, 챔버 내에 증착되는 누적 두께를 최소화하여 파티클을 개선할 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치되어 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되며, 접지 전극들 사이에 마련된 적어도 하나의 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간의 내측과 외측 사이에 상이한 밀도를 가지는 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스 중 어느 한 종류의 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 일부의 가스 분사 모듈은 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하고; 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈 각각은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되어 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 혼합 가스, 및 퍼지 가스 중에서 선택되는 어느 한 종류의 가스를 그대로 기판 상에 분사하거나 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치되어 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되며, 접지 전극들 사이에 마련된 적어도 하나의 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 접지 전극들 사이에 배치되도록 상기 가스 분사 공간에 삽입 설치되되, 상기 가스 분사 공간의 내측과 외측 사이에 상이한 면적을 가지도록 형성된 플라즈마 전극 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 플라즈마 전극 부재에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스 중 어느 한 종류의 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 플라즈마 전극 부재에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈 각각은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되고; 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 혼합 가스, 및 퍼지 가스 중에서 선택되는 어느 한 종류의 가스를 그대로 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈 각각은 가스 분사 공간에 삽입 설치된 상기 플라즈마 전극 부재를 포함하도록 구성되어 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되고; 상기 플라즈마 전극 부재에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 혼합 가스, 및 퍼지 가스 중에서 선택되는 어느 한 종류의 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치되어 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되며, 접지 전극들 사이에 마련된 적어도 하나의 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 활성화하여 상기 기판 상에 분사하며, 상기 기판 상에 분사되는 활성화된 가스는 상기 기판의 내측과 외측 간에 상이한 활성화 밀도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 분사되는 활성화된 가스는 상기 기판의 내측에서 외측으로 갈수록 증가하는 활성화 밀도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스를 활성화시키는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 일부의 가스 분사 모듈은 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스를 활성화하여 기판 상에 분사하고; 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈 각각은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되어 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 혼합 가스, 및 퍼지 가스 중에서 선택되는 어느 한 종류의 가스를 그대로 기판 상에 분사하거나 활성화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드에 방사 형태로 배치되고 접지 전극들 사이에 마련된 적어도 하나의 가스 분사 공간을 가지는 복수의 가스 분사 모듈을 통해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하며, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간의 내측과 외측 사이에 상이한 밀도를 가지는 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드에 방사 형태로 배치되고 접지 전극들 사이에 마련된 적어도 하나의 가스 분사 공간을 가지는 복수의 가스 분사 모듈을 통해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하며, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간의 내측과 외측 사이에 상이한 면적을 가지도록 형성되어 상기 접지 전극들 사이에 배치된 플라즈마 전극 부재에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스 중 어느 한 종류의 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 일부의 가스 분사 모듈은 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사하고; 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈 각각은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되어 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 혼합 가스, 및 퍼지 가스 중에서 선택되는 어느 한 종류의 가스를 그대로 기판 상에 분사하거나 플라즈마화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드에 방사 형태로 배치되고 접지 전극들 사이에 마련된 적어도 하나의 가스 분사 공간을 가지는 복수의 가스 분사 모듈을 통해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하며, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 활성화하여 상기 기판 상에 분사하며, 상기 기판 상에 분사되는 활성화된 가스는 상기 기판의 내측과 외측 간에 상이한 활성화 밀도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 분사되는 활성화된 가스는 상기 기판의 내측에서 외측으로 갈수록 증가하는 활성화 밀도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스를 활성화시키는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 일부의 가스 분사 모듈은 가스 분사 공간에 공급되는 반응 가스를 활성화하여 기판 상에 분사하고; 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈 각각은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되어 가스 분사 공간에 공급되는 소스 가스, 반응 가스, 상기 소스 가스와 상기 반응 가스의 혼합 가스, 및 퍼지 가스 중에서 선택되는 어느 한 종류의 가스를 그대로 기판 상에 분사하거나 활성화하여 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 설치되어 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 가스 분사 모듈 중에서 일부의 가스 분사 모듈은 퍼지 가스가 공급되는 복수개의 가스 분사 공간을 포함하되, 상기 가스 분사 공간들 중에서 일부의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 일부의 가스 분사 공간에 형성된 플라즈마를 이용하여 퍼지 가스를 플라즈마화하여 분사할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간들 중에서 상기 일부의 가스 분사 공간을 제외한 나머지 가스 분사 공간에 공급되는 퍼지 가스를 그대로 분사할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 일부의 가스 분사 모듈은 상기 일부의 가스 분사 공간에만 배치되는 플라즈마 전극 부재를 포함하되, 상기 일부의 가스 분사 공간을 통해 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사함과 아울러 상기 가스 분사 공간들 중에서 상기 일부의 가스 분사 공간을 제외한 나머지 가스 분사 공간을 통해 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스를 분사할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 일부의 가스 분사 모듈은 개구부가 마련된 접지 프레임, 상기 접지 프레임에 삽입되는 절연 부재, 및 상기 절연 부재에 삽입되는 플라즈마 전극 부재를 포함할 수 있다. 상기 접지 프레임은 상기 개구부를 공간적으로 분리하여 상기 가스 분사 공간들을 마련하는 접지 격벽 부재를 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 전극 부재는 상기 일부의 가스 분사 공간에만 배치되도록 상기 절연 부재에 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함할 수 있다. 상기 단계(C)는 제 1 공간 분할 영역에 상기 소스 가스를 분사하고, 제 2 공간 분할 영역에 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하며, 제 3 공간 분할 영역에 상기 반응 가스를 분사하고, 제 4 공간 분할 영역에 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 상기 단계(B)는 상기 기판이 상기 소스 가스가 분사된 제 1 공간 분할 영역, 상기 플라즈마화된 퍼지 가스가 분사된 제 2 공간 분할 영역, 상기 반응 가스가 분사된 제 3 공간 분할 영역, 및 상기 플라즈마화된 퍼지 가스가 분사된 제 4 공간 분할 영역을 순차적으로 통과하도록 상기 기판 지지부를 회전시킬 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A); 상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함할 수 있다. 상기 단계(C)는 제 1 공간 분할 영역에 소스 가스를 분사하고, 제 2 공간 분할 영역에 퍼지 가스를 분사하며, 제 3 공간 분할 영역에 플라즈마화된 반응 가스를 분사하고, 제 4 공간 분할 영역에 퍼지 가스를 분사할 수 있다. 상기 단계(B)는 상기 기판이 상기 소스 가스가 분사된 제 1 공간 분할 영역, 상기 퍼지 가스가 분사된 제 2 공간 분할 영역, 상기 플라즈마화된 반응 가스가 분사된 제 3 공간 분할 영역, 및 상기 퍼지 가스가 분사된 제 4 공간 분할 영역을 순차적으로 통과하도록 상기 기판 지지부를 회전시킬 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 지지부 상에 공간적으로 분리되어 배치된 복수의 가스 분사 모듈 각각의 내부에 플라즈마를 형성하여 플라즈마에 의해 플라즈마화된 가스를 기판 상에 분사함으로써 플라즈마에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있다.
둘째, 복수의 가스 분사 모듈 각각을 통해 소스 가스와 반응 가스를 공간적으로 분리하여 복수의 기판 상에 국부적으로 분사함으로써 각 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 박막의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 공정 챔버 내에 증착되는 누적 두께를 최소화하여 파티클을 개선할 수 있다.
셋째, 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈에 설치된 방사 형태의 플라즈마 전극 부재를 이용하여 가스 공급 공간의 내측에서 외측으로 점점 증가하는 밀도를 가지는 플라즈마를 형성해 가스를 플라즈마화하여 기판 상에 분사함으로써 기판 지지부의 회전에 따른 기판의 영역별 각속도 편차를 보상하여 기판의 전체 영역에 균일한 두께의 박막 물질을 형성할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 가스 분사 모듈에서 분사되는 가스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 기판 지지부의 회전에 따른 각속도 편차의 보상 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 배면 사시도 및 배면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 I-I' 선의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 가스 분사부의 다양한 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 변형 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈의 다양한 변형 실시 예를 설명하기 위한 표이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스 분사 모듈에서 분사되는 가스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버(110), 챔버 리드(Chamber Lid; 115), 기판 지지부(120), 및 가스 분사부(130)를 포함하여 구성된다.
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 연통된다.
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, 가스 분사부(130)가 삽입 설치되는 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 대각선 방향으로 대칭되도록 90도 단위로 이격되도록 챔버 리드(115)에 방사 형태로 형성될 수 있다.
도 2에서는 챔버 리드(115)가 4개의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 구비하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 챔버 리드(115)는 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 2N(단, N은 자연수)개의 모듈 설치부를 구비할 수 있다. 이때, 복수의 모듈 설치부 각각은 챔버 리드(115)의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 상호 대칭되도록 구비된다. 이하, 챔버 리드(115)는 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 구비하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
기판 지지부(120)는 공정 챔버(110) 내부에 회전 가능하게 설치되어 전기적으로 플로팅(Floating) 된다. 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.
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 가질 수 있다. 그리고, 상기 기판(W)은 반도체 기판 또는 웨이퍼가 될 수 있다. 이 경우, 기판 처리 공정의 생산성 향상을 위해 기판 지지부(120)에는 복수의 기판(W)이 일정한 간격을 가지도록 원 형태로 배치되는 것이 바람직하다.
가스 분사부(130)는 챔버 리드(115)에 형성된 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 가스 분사부(130)는 기판 지지부(120)의 회전에 따라 회전되는 복수의 기판(W) 상에 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 분사함으로써 제 1 및 제 2 가스의 상호 반응에 의해 소정의 박막 물질이 각 기판(W) 상에 증착되도록 한다.
상기 제 1 가스는 기판(W) 상에 증착될 박막 물질을 포함하는 소스 가스(Source Gas)가 될 수 있다. 상기 소스 가스는 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 알루미늄(Al) 등을 함유하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)을 함유하여 이루어진 소스 가스는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다.
상기 제 2 가스는 전술한 소스 가스와 반응하여 소스 가스에 함유된 박막 물질이 기판(W) 상에 증착되도록 하는 반응 가스(Reactant Gas)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 가스는 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 및 오존(O3) 중 적어도 어느 한 종류의 가스로 이루어질 수 있다.
상기 가스 분사부(130)는 챔버 리드(115)의 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d) 각각에 삽입 설치된 챔버 리드(115)에 방사 형태로 설치된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 포함하여 구성된다.
제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 기판 지지부(120) 상의 공간적으로 분리되도록 정의된 제 1 내지 제 4 공간 분할 영역(SDA1, SDA2, SDA3, SDA4) 각각에 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 하향 분사한다. 이에 따라, 기판 지지부(120) 상에 안착된 복수의 기판(W) 각각은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 상기 제 1 내지 제 4 공간 분할 영역(SDA1, SDA2, SDA3, SDA4)을 통과하게 되고, 이에 따라, 각 기판(W)의 상면에는 제 1 및 제 2 가스의 상호 반응에 의해 소정의 박막 물질이 증착되게 된다.
제 1 가스 분사 모듈(130a)은 챔버 리드(115)의 제 1 모듈 설치부(115a)에 삽입 설치되어 기판 지지부(120) 상의 소정 영역에 정의된 제 1 공간 분할 영역(SDA1)에 국부적으로 대향된다. 이러한, 제 1 가스 분사 모듈(130a)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 1 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)를 기판 지지부(120) 상의 제 1 공간 분할 영역(SDA1)에 하향 분사한다.
제 2 가스 분사 모듈(130b)은 챔버 리드(115)의 제 2 모듈 설치부(115b)에 삽입 설치되어 기판 지지부(120) 상의 소정 영역에 정의된 제 2 공간 분할 영역(SDA2)에 국부적으로 대향된다. 이때, 상기 제 2 공간 분할 영역(SDA2)은 전술한 제 1 공간 분할 영역(SDA1)과 공간적으로 분리된다. 이러한, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 2 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 기판 지지부(120) 상의 제 2 공간 분할 영역(SDA2)에 하향 분사한다.
제 3 가스 분사 모듈(130c)은 챔버 리드(115)의 제 3 모듈 설치부(115c)에 삽입 설치되어 기판 지지부(120) 상의 소정 영역에 정의된 제 3 공간 분할 영역(SDA3)에 국부적으로 대향된다. 이때, 상기 제 3 공간 분할 영역(SDA2)은 전술한 제 1 및 제 2 공간 분할 영역(SDA1, SDA2) 각각과 공간적으로 분리되고, 기판 지지부(120)의 중심부를 기준으로 제 1 공간 분할 영역(SDA1)과 대각선 방향을 따라 대칭된다. 이러한, 제 3 가스 분사 모듈(130c)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 1 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)를 기판 지지부(120) 상의 제 3 공간 분할 영역(SDA3)에 하향 분사한다.
제 4 가스 분사 모듈(130d)은 챔버 리드(115)의 제 4 모듈 설치부(115d)에 삽입 설치되어 기판 지지부(120) 상의 소정 영역에 정의된 제 4 공간 분할 영역(SDA4)에 국부적으로 대향된다. 이때, 상기 제 4 공간 분할 영역(SDA4)은 전술한 제 1 및 제 3 공간 분할 영역(SDA1, SDA3) 각각과 공간적으로 분리되고, 기판 지지부(120)의 중심부를 기준으로 제 2 공간 분할 영역(SDA2)과 대각선 방향을 따라 대칭된다. 이러한, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 2 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 기판 지지부(120) 상의 제 4 공간 분할 영역(SDA4)에 하향 분사한다.
한편, 전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 고정된 상태에서 기판 지지부(120) 상의 공간 분할 영역(SDA1, SDA2, SDA3, SDA4) 각각에 가스를 국부적으로 분사하기 때문에 기판 지지부(120)의 회전에 따른 각속도에 따라 기판(W)의 영역마다 가스 노출 시간이 상이하게 된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(120)의 중심부(CP)에 인접한 기판(W)의 내측 영역(IA)은 제 1 각속도(ω1)에 따라 회전하게 되고, 기판 지지부(120)의 외곽부에 인접한 기판(W)의 외측 영역(OA)은 제 2 각속도(ω2)에 따라 회전하게 된다. 이에 따라, 기판(W)의 외측 영역(OA)은 기판(W)의 내측 영역(IA)에 비해 상대적으로 빠르게 회전하기 때문에 기판(W)의 외측 영역(OA)의 가스 노출 시간은 기판(W)의 내측 영역(IA)에 비해 상대적으로 짧게 된다.
전술한 각속도에 따른 가스 노출 시간을 보상하기 위해, 본 발명에 따라 기판 처리 장치는 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 가스 분사 공간에 형성되는 플라즈마의 밀도를 기판 지지부(120)의 중심부(CP)에 인접한 가스 분사 공간의 내측에서 외측으로 갈수록 높게 형성해 기판(W)의 외측 영역(OA)에 분사되는 플라즈마화된 가스의 플라즈마화 밀도(또는 량)를 증가시킨다. 여기서, 플라즈마화 밀도(또는 량)는 가스 분사 공간(212)에 형성되는 플라즈마에 의해 가스 분사 공간(212)에서 플라즈마화(또는 활성화)되는 가스의 양을 의미한다.
이와 같은, 본 발명에 따라 기판 처리 장치는 복수의 기판(W)을 지지하는 기판 지지부(120) 상에 공간적으로 분리되도록 방사 형태로 배치된 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 이용해 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사함으로써 기판 상에 증착되는 박막 물질의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 기판 지지부(120)의 회전에 따른 기판(W)의 영역별 각속도 편차를 보상하여 기판(W)의 전체 영역에 균일한 두께의 박막 물질을 형성할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 도 2에 도시된 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 배면 사시도 및 배면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 I-I' 선의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 접지 프레임(210), 절연 부재(230), 및 플라즈마 전극 부재(250)를 포함하여 구성된다.
접지 프레임(210)은 하면이 개구되는 적어도 하나 이상의 가스 분사 공간(212)을 가지되, 평면적으로 사다리꼴(또는 방사) 형태를 가지도록 상자 형태로 형성된다. 이러한 접지 프레임(210)은 챔버 리드(115)의 모듈 설치부에 삽입 설치되어 챔버 리드(115)를 통해 전기적으로 접지된다.
상기 접지 프레임(210)은 지지 플레이트(210a), 접지 측벽들(210b), 및 접지 격벽 부재(210c)를 포함하여 구성된다.
지지 플레이트(210a)는 일측 단변이 타측 단변보다 상대적으로 작은 폭(또는 길이)을 가지는 사다리꼴 형태의 평면을 가지도록 형성된다. 이때, 지지 플레이트(210a)의 일측 단변은 챔버 리드(115)의 중심부에 인접하고, 지지 플레이트(210a)의 타측 단변은 챔버 리드(115)의 외곽부에 인접하다. 이러한 지지 플레이트(210a)에는 절연 부재 지지 홀(214), 및 가스 공급 홀(216)이 형성된다.
절연 부재 지지 홀(214)은 지지 플레이트(210a)의 길이 방향으로 따라 사다리꼴 형태로 형성되어 상기 가스 분사 공간(212)에 연통된다. 이때, 절연 부재 지지 홀(214)은 일측 단변과 타측 단변이 서로 다른 폭을 가지도록 형성된다. 여기서, 절연 부재 지지 홀(214)의 일측 단변은 챔버 리드(115)의 중심부를 향하고, 절연 부재 지지 홀(214)의 타측 단변은 챔버 리드(115)의 외곽부를 향한다. 이에 따라, 절연 부재 지지 홀(214)의 폭은 챔버 리드(115)의 중심 방향(CD)에서 외곽 방향(OD)으로 갈수록 점점 넓어짐으로써 절연 부재 지지 홀(214)은 사다리꼴 형태의 평면을 갖게 된다.
복수의 가스 공급 홀(216) 각각은 절연 부재 지지 홀(214)의 양측에 인접한 지지 플레이트(210a)에 일정한 간격으로 형성되어 상기 가스 분사 공간(212)에 연통된다. 이러한 복수의 가스 공급 홀(216) 각각은 가스 공급관(미도시)에 접속되고, 상기 가스 공급관을 통해 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 1 가스 또는 제 2 가스를 공급받는다.
접지 측벽들(210b) 각각은 지지 플레이트(210a)의 가장자리 부분의 하면으로부터 수직하게 돌출되어 지지 플레이트(210a)의 하부에 사다리꼴 형태의 개구부를 마련한다. 이때, 지지 플레이트(210a)의 장변 가장자리 부분으로부터 수직하게 돌출되는 장변 접지 측벽들은 일측과 타측이 상이한 간격을 가지도록 서로 대향됨으로써 상기 장변 접지 측벽들의 간격은 일측에서 타측으로 갈수록 점점 증가하게 된다. 그리고, 지지 플레이트(210a)의 단변 가장자리 부분으로부터 수직하게 돌출되는 내측 단변의 접지 측벽과 외측 단변의 접지 측벽은 서로 상이한 폭을 가지도록 대향된다. 이러한 접지 측벽들(210b) 각각은 챔버 리드(115)를 통해 전기적으로 접지된다. 이때, 상기 장변 접지 측벽들은 접지 전극 부재의 역할을 한다.
접지 격벽 부재(210c)는 상면 플레이트(210a)의 중앙부 하면으로부터 수직하게 돌출됨으로써 접지 측벽들(210b)에 의해 마련되는 사다리꼴 형태의 개구부를 공간적으로 분리하여 복수의 가스 분사 공간(212)을 마련한다. 이때, 접지 격벽 부재(210c)의 폭은 지지 플레이트(210a)의 내측 단변으로부터 외측 단변으로 갈수록 점점 증가되도록 형성됨으로써 접지 격벽 부재(210c)는 사다리꼴 형태의 평면을 갖는다. 상기 접지 격벽 부재(210c)는 접지 프레임(210)에 일체화되거나 전기적으로 결합되어 접지 프레임(210)을 통해 전기적으로 접지됨으로써 접지 전극 부재의 역할을 한다.
복수의 가스 분사 공간(212) 각각은 접지 프레임(210)의 접지 측벽들(210b)과 접지 격벽 부재(210c)에 의해 사다리꼴 형태의 평면을 가지도록 마련되는 것으로, 지지 플레이트(210a)의 내측 단변으로부터 외측 단변으로 갈수록 점점 넓어지는 면적을 가지도록 형성된다. 이러한 복수의 가스 분사 공간(212) 각각은 절연 부재 지지 홀(214)과 복수의 가스 공급 홀(216)에 중첩된다. 그리고, 복수의 가스 분사 공간(212) 각각에는 복수의 가스 공급 홀(216)을 통해 제 1 가스 또는 제 2 가스가 공급된다.
절연 부재(230) 각각은 절연 물질로 이루어져 접지 프레임(210)에 형성된 절연 부재 지지 홀(214)에 삽입됨과 아울러 체결 부재(미도시)에 의해 접지 프레임(210)의 상면에 결합된다. 이러한 절연 부재(230)는 접지 프레임(210)과 플라즈마 전극 부재(250)를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 이를 위해, 절연 부재(230)는 "T"자 형태의 단면을 가지는 것으로, 접지 프레임(210)의 절연 부재 지지 홀(214)에 삽입되는 몸체(232), 몸체(232)의 상면에 형성되어 접지 프레임(210)의 상면에 지지되는 헤드부(234), 및 헤드부(234)와 몸체(232)를 관통하는 전극 삽입부(236)를 포함하여 구성될 수 있다.
플라즈마 전극 부재(250)는 도전성 물질로 이루어져 절연 부재(230)의 전극 삽입부(236)에 삽입되어 가스 분사 공간(212) 내부의 중심 부분에 배치된다. 이때, 플라즈마 전극 부재(250)의 하면은 접지 프레임(210)의 하면, 즉 접지 측벽들(210b) 및 접지 격벽 부재(210c) 각각과 동일 선상에 위치한다. 이에 따라, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 접지 전극 부재와 플라즈마 전극 부재(250)가 소정 간격을 가지도록 교대로 배치되는 구조를 갖는다.
상기 플라즈마 전극 부재(250)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 접지 프레임(210)의 접지 격벽 부재(210c)와 제 1 거리(d1)만큼 이격됨과 아울러 접지 프레임(210)의 장변 접지 측벽들(210b)과 제 2 거리(d2)만큼 이격된다. 이때, 제 1 및 제 2 거리(d1, d2)는 동일할 수 있다. 이에 따라, 가스 분사 공간(212)은 상기 플라즈마 전극 부재(250)와 상기 접지 격벽 부재(210c) 사이에 마련됨과 아울러 상기 플라즈마 전극 부재(250)와 장변 접지 측벽들(210b) 사이에 마련된다. 이러한 가스 분사 공간(212)에는 전술한 복수의 가스 공급 홀(216)을 통해 제 1 가스 또는 제 2 가스가 공급된다.
전술한 각속도에 따른 기판(W)의 영역별 가스 노출 시간을 보상하기 위해, 플라즈마 전극 부재(250)는 사다리꼴 형태(또는 방사 형태)의 평면을 가지도록 형성되어 가스 분사 공간(212)에 배치된다. 즉, 플라즈마 전극 부재(250)는 가스 분사 공간(212)의 내측에서 외측 쪽으로 갈수록 점점 증가하는 폭(또는 면적)을 가지도록 형성된다. 예를 들어, 기판 지지부(120)의 중심부에 인접한 플라즈마 전극 부재(250)의 내측은 제 1 폭을 가지도록 형성되어 가스 분사 공간(212)의 내측에 배치되고, 기판 지지부(120)의 외곽부에 인접한 플라즈마 전극 부재(250)의 외측은 상기 제 1 폭보다 넓은 제 2 폭을 가지도록 형성되어 가스 분사 공간(212)의 외측에 배치된다. 상기 제 1 및 제 2 폭의 비율은 1:3 내지 1:3.5 범위로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 기판 지지부(120)의 회전 속도, 기판 지지부(120)에 지지된 기판(W)의 위치, 또는 기판(W)의 크기 등에 의해 변경될 수 있다.
전술한 플라즈마 전극 부재(250)는 급전 케이블(142)을 통해 플라즈마 전원 공급부(140)에 전기적으로 접속되어 플라즈마 전원 공급부(140)로부터 플라즈마 전원이 공급된다. 이러한 플라즈마 전극 부재(250)는 플라즈마 전원에 따라 가스 분사 공간(212)에 플라즈마를 발생시킴으로써 가스 분사 공간(212)에 공급되는 가스가 상기 플라즈마에 의해 플라즈마화되어 기판(W) 상에 분사되도록 한다.
상기 가스 분사 공간(212)에 발생되는 플라즈마의 밀도(또는 강도)는 플라즈마 전극 부재(250)의 형상에 의해 가스 분사 공간(212)의 내측에서 외측 쪽으로 갈수록 점점 높아지게 된다. 즉, 플라즈마 전극 부재(250)의 면적이 내측에서 외측으로 갈수록 점점 증가하고, 이로 인해 플라즈마 전극 부재(250)의 면저항이 플라즈마 전극 부재(250)의 내측에서 외측으로 갈수록 감소하게 된다. 이에 따라, 플라즈마 전극 부재(250)의 내측에서 외측으로 갈수록 플라즈마 전원의 세기가 점점 높아짐으로써 가스 분사 공간(212)에 발생되는 플라즈마의 밀도(또는 강도)는 가스 분사 공간(212)의 내측에서 외측으로 갈수록 점점 높아지게 된다. 따라서, 기판(W) 상에 분사되는 플라즈마화된 가스의 밀도(또는 량)는 기판(W)의 내측에서 외측으로 갈수록 증가됨으로써 전술한 기판(W)의 각속도에 따른 기판(W)의 각 영역별 가스 노출 시간이 보상되어 기판(W) 상에 증착되는 박막 물질이 전영역에 걸쳐 균일한 두께를 가지도록 증착된다.
플라즈마 전원 공급부(140)는 소정의 주파수를 가지는 플라즈마 전원을 발생하고, 급전 케이블(142)을 통해 플라즈마 전원을 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각에 공통적으로 공급하거나 개별적으로 공급한다.
상기 플라즈마 전원은 고주파 전력, 예를 들어, 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가지는 HF(High Frequency) 전력이거나, 30㎒ ~ 300㎒ 범위의 주파수를 가지는 VHF(Very High Frequency)) 전력일 수 있다.
상기 급전 케이블(142)에는 임피던스 매칭 회로(미도시)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시키는 것으로, 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편 전술한 설명에서, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 접지 프레임(210)이 전술한 접지 격벽 부재(210c)를 포함하도록 구성되고, 상기 접지 격벽 부재(210c)에 의해 접지 프레임(210)에 2개의 가스 분사 공간(212)이 마련되는 것을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 가스 분사 공간(212)은 하나 또는 3개 이상으로 마련될 수 있다. 만약, 가스 분사 공간(212)이 하나로 이루어지는 경우, 전술한 접지 격벽 부재(210c)는 생략된다. 또한, 가스 분사 공간(212)이 3개 이상으로 이루어지는 경우, 전술한 접지 격벽 부재(210c)는 플라즈마 전극 부재(250)와 교대로 배치되도록 복수로 형성될 수 있다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 가스 분사부의 다양한 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 8을 도 3과 결부하면, 제 1 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 동시에 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 동시에 분사할 수 있다. 이때, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 기판 지지부(120)가 소정 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 1 회전하는 1 공정 싸이클 주기에 상관없이 지속적으로 구동된다.
도 9를 도 3과 결부하면, 제 2 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 순차적으로 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 교대로 분사할 수 있다. 즉, 제 2 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 제 1 가스 분사 모듈(130a)만을 통해 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)만을 분사하는 제 1 공정, 제 2 가스 분사 모듈(130b)만을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)만을 분사하는 제 2 공정, 제 3 가스 분사 모듈(130c)만을 통해 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)만을 분사하는 제 3 공정, 및 제 4 가스 분사 모듈(130d)만을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)만을 분사하는 제 4 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 내지 제 4 공정을 복수의 공정 싸이클 동안 반복한다. 이때, 상기 제 1 내지 제 4 공정은 상기 1 공정 싸이클 주기마다 순차적으로 수행되거나, 1 공정 싸이클 주기 내에서 순차적으로 수행될 수 있다.
도 10을 도 3과 결부하면, 제 3 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)과 전술한 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 교대로 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 교대로 분사할 수 있다. 즉, 제 3 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 통해 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)를 분사하는 제 1 공정, 및 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 분사하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 공정을 복수의 공정 싸이클 동안 반복한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 공정은 상기 1 공정 싸이클 주기마다 교대로 수행되거나, 1 공정 싸이클 주기 내에서 순차적으로 수행될 수 있다.
도 11을 도 3과 결부하면, 제 4 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 소정 구간 단위로 구동함과 동시에 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 지속적으로 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 분사할 수 있다. 즉, 제 4 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법에서, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은 상기 1 공정 싸이클 주기 단위로 구동과 비구동을 반복하거나, 1 공정 싸이클 주기 내의 일부 구간에만 구동될 수 있다.
한편, 제 4 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 소정 구간 단위로 구동함과 동시에 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 지속적으로 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 교대로 분사할 수도 있다.
도 12를 도 3과 결부하면, 제 5 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 교대로 구동함과 동시에 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 지속적으로 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 분사할 수 있다. 즉, 제 4 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법에서, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은 상기 1 공정 싸이클 주기마다 교대로 수행되거나, 1 공정 싸이클 주기 내에서 순차적으로 수행될 수 있다.
한편, 제 5 실시 예에 따른 가스 분사부의 구동 방법은 전술한 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 교대로 구동함과 동시에 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 지속적으로 구동하여 공간적으로 분리되는 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 기판(W) 상에 분사할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(330a, 330b, 330c, 330d)은 기판 지지부(120) 상에 방사 형태로 배치되는 것으로, 이러한 배치 구조는 전술한 상기 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
제 1 가스 분사 모듈(130b)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 1 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)를 기판 지지부(120) 상의 제 1 공간 분할 영역(SDA1; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 1 가스 분사 모듈(130a)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 구성된다.
제 2 가스 분사 모듈(130b)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 퍼지 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 퍼지 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 기판 지지부(120) 상의 제 2 공간 분할 영역(SDA2; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 구성된다.
제 3 가스 분사 모듈(130c)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 2 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 기판 지지부(120) 상의 제 3 공간 분할 영역(SDA3; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 3 가스 분사 모듈(130c)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 구성된다.
제 4 가스 분사 모듈(130d)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 퍼지 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 퍼지 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 기판 지지부(120) 상의 제 4 공간 분할 영역(SDA4; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 구성된다.
상기 퍼지 가스는 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(PG1) 및/또는 제 1 가스(PG1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지(Purge)한다. 또한, 상기 퍼지 가스는 제 1 및 제 3 공간 분할 영역(SDA1, SDA3; 도 2 참조) 사이의 제 2 및 제 4 공간 분할 영역(SDA2, SDA4; 도 2 참조) 각각에 분사되기 때문에 플라즈마화된 제 1 가스(PG1)와 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하는 역할도 수행한다. 이를 위해, 상기 퍼지 가스(G3)는 질소(N2), 아르곤(Ar), 제논(Ze), 및 헬륨(He) 중 적어도 한 종류의 가스로 이루어질 수 있다.
전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은, 도 8 내지 도 12 중 어느 한 도면에 도시된 파형도에 따라 구동되는 것으로, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각에서 분사되는 가스의 종류를 제외하고는 도 8 내지 도 12에 대한 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 전술한 제 1 가스 분사 모듈(130a)을 통해 플라즈마화된 제 1 가스(PG1), 제 3 가스 분사 모듈(130c)을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 통해 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(PG1) 및/또는 제 1 가스(PG1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지한다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(330a, 330b, 330c, 330d)은 기판 지지부(120) 상에 방사 형태로 배치되는 것으로, 이러한 배치 구조는 전술한 상기 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
제 1 가스 분사 모듈(330a)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 1 가스(G1)가 공급되는 가스 분사 공간을 포함하도록 구성되어 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스(G1)를 그대로, 즉 플라즈마화되지 않은 상태로 기판 지지부(120) 상의 제 1 공간 분할 영역(SDA1; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 1 가스 분사 모듈(330a)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 구성에서, 접지 프레임(210)만을 포함하여 구성되는 것으로, 접지 프레임(210)은 지지 플레이트(210a), 지지 플레이트(210a)의 가장자리 부분으로부터 수직하게 돌출되어 가스 분사 공간(212)을 마련하는 접지 측벽들(210b), 및 가스 분사 공간(212)에 연통되도록 지지 플레이트(210a)에 형성되어 가스 공급 수단에 연결된 복수의 가스 공급 홀(216)을 포함하여 구성된다.
제 2 가스 분사 모듈(330b)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 2 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 기판 지지부(120) 상의 제 2 공간 분할 영역(SDA2; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 2 가스 분사 모듈(330b)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 제 2 가스 분사 모듈(130b)과 동일한 구성을 갖는다.
제 3 가스 분사 모듈(330c)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 1 가스(G1)가 공급되는 가스 분사 공간을 포함하도록 구성되어 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스(G1)를 그대로, 즉 플라즈마화되지 않은 상태로 기판 지지부(120) 상의 제 3 공간 분할 영역(SDA3; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 3 가스 분사 모듈(330c)은 전술한 상기 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일한 구성을 갖는다.
제 4 가스 분사 모듈(330d)은 가스 공급 수단(미도시)으로부터 제 2 가스가 공급되는 적어도 하나의 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 플라즈마화(또는 활성화)하고, 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 기판 지지부(120) 상의 제 4 공간 분할 영역(SDA4; 도 2 참조)에 하향 분사한다. 이러한 제 4 가스 분사 모듈(330d)은 전술한 상기 제 2 가스 분사 모듈(330b)과 동일한 구성을 갖는다.
전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(330a, 330b, 330c, 330d) 각각은, 도 8 내지 도 12 중 어느 한 도면에 도시된 파형도에 따라 구동되는 것으로, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(330a, 330c)이 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1)를 분사하는 것을 제외하고는 도 8 내지 도 12에 대한 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 전술한 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(330a, 330c)을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(330b, 330d)을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 제 1 가스(G1)와 상기 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하게 된다.
한편, 전술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에서는 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(330a, 330c) 각각이 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1)를 분사하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(330a, 330c) 각각은, 도 15에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2)를 공급받아 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2)를 분사할 수도 있다.
도 16은 본 발명의 변형 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈의 다양한 변형 실시 예를 설명하기 위한 표이다.
도 16을 참조하여 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈의 다양한 변형 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
제 1 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 3 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1), 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈, 그리고 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 가스 분사 모듈은 도 14에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되고, 제 2 내지 제 4 가스 분사 모듈 각각은 도 3에 도시된 제 2 내지 제 3 가스 분사 모듈(130b, 130c, 130d) 각각과 동일하게 구성된다.
이러한 제 1 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은, 도 8 내지 도 12 중 어느 한 도면에 도시된 파형도에 따라 구동되는 것으로, 제 1 가스 분사 모듈이 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1)를 분사하고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈이 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 분사하는 것을 제외하고는 도 8 내지 도 12에 대한 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 제 1 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3), 및 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 제 1 가스(G1)와 상기 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지한다.
제 2 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 3 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 1 가스(PG1), 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈, 그리고 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈 각각은 도 3에 도시된 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c) 각각과 동일하게 구성되고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈 각각은 도 14에 도시된 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c) 각각과 동일하게 구성된다.
이와 같은 제 2 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 1 가스(PG1), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3), 및 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(PG1) 및/또는 제 1 가스(PG1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지한다.
제 3 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 3 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(PG1), 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈, 그리고 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1, 제 2, 및 제 4 가스 분사 모듈은 도 14에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되고, 제 3 가스 분사 모듈은 도 3에 도시된 제 3 가스 분사 모듈(130c)과 동일하게 구성된다.
이와 같은 제 3 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3), 및 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1)와 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지한다.
제 4 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 3 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈, 그리고 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 가스 분사 모듈은 도 15에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되고, 제 2 내지 제 4 가스 분사 모듈 각각은 도 3에 도시된 제 2 내지 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130c, 130d) 각각과 동일하게 구성된다.
이와 같은 제 4 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3), 및 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2)와 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지한다.
제 5 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 3 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈, 그리고 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 가스 분사 모듈은 도 15에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈은 도 14에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되며, 제 3 가스 분사 모듈은 도 3에 도시된 제 3 가스 분사 모듈(130c)과 동일하게 구성된다.
이와 같은 제 5 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3), 및 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2)와 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(PG2)를 퍼지한다.
제 6 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 4 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 플라즈마화된 제 2 가스(PG2), 및 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 가스 분사 모듈, 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈, 그리고 제 4 그룹은 제 4 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 가스 분사 모듈은 도 15에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈은 도 14에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되며, 제 3 가스 분사 모듈은 도 3에 도시된 제 3 가스 분사 모듈(130c)과 동일하게 구성된다.
이와 같은 제 6 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 제 2 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2), 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착하고, 플라즈마화되지 않은 상태의 퍼지 가스(G3)를 통해 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(G2, PG2)를 퍼지한다.
제 7 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈은 제 1 내지 제 4 그룹으로 분류되고, 각 그룹의 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판 상에 분사한다.
상기 제 1 그룹은 제 1 가스 분사 모듈, 제 2 그룹은 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈, 그리고 제 3 그룹은 제 3 가스 분사 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 제 1 가스 분사 모듈은 도 15에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성되고, 제 2 내지 제 4 가스 분사 모듈은 도 14에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(330a)과 동일하게 구성된다.
이와 같은 제 7 변형 실시 예에 따른 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 제 1 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 및 제 3 가스 분사 모듈을 통해 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 기판(W) 상에 분사함으로써 상기 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 및 플라즈마화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질을 증착한다.
이상과 같은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예와 변형 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에서 알 수 있듯이, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈 중 어느 하나는 플라즈마화된 제 2 가스(P2)를 분사하고, 나머지 가스 분사 모듈은 플라즈마화되지 않은 제 1 가스(G1), 플라즈마화된 제 1 가스(PG1), 플라즈마화되지 않은 제 2 가스(G2), 플라즈마화된 제 2 가스(G2), 플라즈마화되지 않은 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(G1+G2), 플라즈마화된 제 1 및 제 2 가스의 혼합 가스(PG1+PG2), 플라즈마화되지 않은 퍼지 가스(G3), 플라즈마화된 퍼지 가스(PG3)를 선택적으로 분사하게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 공정 챔버 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

Claims (5)

  1. 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 적어도 하나의 기판을 안착시키는 단계(A);
    상기 기판이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및
    소스 가스, 반응 가스, 및 퍼지 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하고,
    상기 단계(C)는 제 1 공간 분할 영역에 플라즈마화되지 않은 소스 가스를 분사하고, 제 2 공간 분할 영역에 상기 기판의 상부에 배치된 플라즈마 전극 부재를 이용하여 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하며, 제 3 공간 분할 영역에 상기 기판의 상부에 배치된 플라즈마 전극 부재를 이용하여 플라즈마화된 반응 가스를 분사하고, 제 4 공간 분할 영역에 상기 기판의 상부에 배치된 플라즈마 전극 부재를 이용하여 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하며,
    상기 기판지지부는 상기 기판이 상기 플라즈마화되지 않은 소스 가스가 분사된 제 1 공간 분할 영역, 상기 플라즈마화된 퍼지 가스가 분사된 제 2 공간 분할 영역, 상기 플라즈마화된 반응 가스가 분사된 제 3 공간 분할 영역, 및 상기 플라즈마화된 퍼지 가스가 분사된 제 4 공간 분할 영역을 순차적으로 통과하도록 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계(C)에서,
    상기 제 2 공간 분할 영역에는 접지 프레임과 플라즈마 전극 부재를 이용하여 상기 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하되, 상기 제 1 공간 분할 영역을 통과하면서 상기 플라즈마화되지 않은 소스 가스가 분사된 상기 기판에 대해 상기 제 2 공간 분할 영역에서 상기 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하고,
    상기 제 4 공간 분할 영역에는 접지 프레임과 플라즈마 전극 부재를 이용하여 상기 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하되, 상기 제 3 공간 분할 영역을 통과하면서 상기 플라즈마화된 반응 가스가 분사된 상기 기판에 대해 상기 제 4 공간 분할 영역에서 상기 플라즈마화된 퍼지 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(C)는 상기 제 2 공간 분할 영역에서 플라즈마화되어 활성화된 퍼지 가스가 상기 기판의 내측과 외측 간에 상이한 활성화 밀도를 가지도록 퍼지 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(C)는 상기 제 4 공간 분할 영역에서 플라즈마화되어 활성화된 퍼지 가스가 상기 기판의 내측과 외측 간에 상이한 활성화 밀도를 가지도록 퍼지 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계(C)는 상기 제 3 공간 분할 영역에 플라즈마화된 반응 가스를 분사하되, 상기 제 3 공간 분할 영역에서 플라즈마화되어 활성화된 반응 가스가 상기 기판의 내측과 외측 간에 상이한 활성화 밀도를 가지도록 반응 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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