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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-14
(54)【発明の名称】基板処理装置
(51)【国際特許分類】
C23C 16/455 20060101AFI20220907BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20220907BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20220907BHJP
【ＦＩ】
C23C16/455
H01L21/68 N
H01L21/302 101B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021574824
(86)(22)【出願日】2020-07-09
(85)【翻訳文提出日】2021-12-15
(86)【国際出願番号】 KR2020009047
(87)【国際公開番号】W WO2021006676
(87)【国際公開日】2021-01-14
(31)【優先権主張番号】10-2019-0083462
(32)【優先日】2019-07-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504210651
【氏名又は名称】ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】オォ ウーン キョ
(72)【発明者】
【氏名】キム ヤン ウーン
(72)【発明者】
【氏名】ユー クワン ス
(72)【発明者】
【氏名】キム ドゥ ヒュン
(72)【発明者】
【氏名】ハ ヤン ギュ
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K030AA13
4K030AA14
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA02
4K030BA10
4K030BA18
4K030BA22
4K030BA29
4K030CA12
4K030EA03
4K030EA04
4K030EA05
4K030EA06
4K030FA01
4K030KA05
4K030KA17
4K030KA30
5F004AA01
5F004BA04
5F004BB28
5F004BD04
5F131AA02
5F131AA03
5F131AA32
5F131AA34
5F131BA03
5F131CA05
5F131CA32
5F131DA02
5F131DA33
5F131DA42
5F131EA03
(57)【要約】
本発明は、熱膨張率の差を考慮して第１電極と第２電極の位置を予め調整することにより、工程が進行して第１電極および第２電極の熱膨張が発生しても前記第１電極と第２電極とが接触してショートが起こるのを防止できるようにした基板処理装置に関する。本発明による基板処理装置によれば、工程進行中の温度上昇によって第１電極および第２電極が熱膨張が生じても前記第１電極と第２電極との間のショートを防止でき、大面積基板処理装置で薄膜の均一度を維持できる効果がある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理するための反応空間を提供する工程チャンバと、前記基板を支持する基板支持部と、
前記工程チャンバの内部に設けられて、前記基板に対向し、前記基板側に突出した複数の突出電極を含む第１電極と、
前記第１電極の下部に位置し、前記突出電極が挿入される複数の挿入ホールが形成された第２電極と、を含み、
前記第２電極の挿入ホールは、前記突出電極が挿入される上面の第１ホールおよび前記上面と対向する下面の第２ホールを含み、
前記第１ホールは、第１開口を有し、前記第２ホールは、第２開口を有し、
前記第２電極の中心部における前記第１開口の面積と、前記第２電極のエッジ部における前記第１開口の面積とは、互いに異なることを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
前記第１ホールは、前記第２電極の中心部における前記第１開口の面積が、前記第２電極のエッジ部における前記第１開口の面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記第１ホールは、前記第２電極の中心部から前記エッジ部へいくほど前記第１開口の面積が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記挿入ホールは、前記上面から前記下面に沿って第１高さおよび前記第１開口を有する第１領域と、
前記第１領域の下部において第２高さおよび前記第２開口を有する第２領域と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記第１開口の面積は、前記第２開口の面積より小さいか等しいことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記第１領域と前記第２領域との間に第３高さを有する第３領域を含み、前記第３領域は、テーパされたことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記第２電極の中心部における前記第２高さは、前記第２電極のエッジ部における前記第２高さより低いことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記第２領域の下部において第４高さおよび第３開口を有する第４領域を含み、前記第３開口の面積は、前記第２開口の面積より大きいか等しいことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項9】
基板を処理するための反応空間を提供する工程チャンバと、前記基板を支持する基板支持部と、
前記工程チャンバの内部に設けられて、前記基板に対向し、内部に第１ガス噴射ホールを具備し、前記基板側に突出した複数の突出ノズルを含む第１噴射プレートと、
前記第１噴射プレートの下部に位置し、前記突出ノズルが挿入され、第２ガスが噴射される複数の第２ガス噴射ホールが形成された第２噴射プレートと、を含み、
前記第２噴射プレートの第２ガス噴射ホールは、前記突出ノズルが挿入される上面の第１ホールおよび前記上面と対向する下面の第２ホールを含み、
前記第１ホールは、第１開口を有し、前記第２ホールは、第２開口を有し、
前記第２噴射プレートの中心部における前記第１開口の面積と、前記第２噴射プレートのエッジ部における前記第１開口の面積とは、互いに異なることを特徴とする基板処理装置。
【請求項10】
前記第１ホールは、前記第２噴射プレートの中心部における前記第１開口の面積が、前記第２電極のエッジ部における前記第１開口の面積より小さいことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記第１ホールは、前記第２噴射プレートの中心部から前記エッジ部へいくほど前記第１開口の面積が大きくなることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記挿入ホールは、前記上面から前記下面に沿って第１高さおよび前記第１開口を有する第１領域と、
前記第１領域の下部において第２高さおよび前記第２開口を有する第２領域と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記第１開口の面積は、前記第２開口の面積より小さいか等しいことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記第１領域と前記第２領域との間に第３高さを有する第３領域を含み、前記第３領域は、テーパされたことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記第２噴射プレートの中心部における前記第２高さは、前記第２噴射プレートのエッジ部における前記第２高さより低いことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記第２領域の下部において第４高さおよび第３開口を有する第４領域を含み、前記第３開口の面積は、前記第２開口の面積より大きいか等しいことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板処理装置に関し、より詳しくは、工程条件によってガスの流速と滞留時間およびプラズマ密度を調節して基板処理工程の効率を向上させることができるようにした基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、半導体素子、平板ディスプレイおよび太陽電池（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）などを製造するためには、基板上に所定の薄膜層、薄膜回路パターン、または光学的パターンを形成しなければならない。このために、基板に特定物質の薄膜を蒸着する蒸着工程、感光性物質を用いて薄膜を選択的に露出させるフォト工程、選択的に露出した部分の薄膜を除去してパターンを形成するエッチング工程などのような基板に対する処理工程が行われる。
【0003】
このような基板に対する処理工程は基板処理装置によって行われる。従来技術による基板処理装置は、基板を処理するチャンバと、基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部の上側に配置された電極部とを含む。従来技術による基板処理装置は、前記電極部を通して基板にガスを供給することにより、前記基板に対する処理工程を行う。
【0004】
しかし、従来技術による基板処理装置は、下部電極のガスインレット面とガスアウトレット面がフラットな形態を有し、上部電極の中心部および外郭部のガス供給流路の直径が同じ大きさを有する。
【0005】
これは、下部電極を通してガスを供給する過程でガスの流速とガスの滞留時間および中心部と外郭部でのプラズマ密度の差に対する考慮がなかったからであり、これによって基板処理工程の効率が低下し、大面積装置で基板に均一な薄膜を形成するのに困難があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、基板処理装置の下部電極である第２電極でガスが供給される挿入ホールの入口の開口面積が中心部を基準としてエッジ部へいくほど漸進的に増加するようにし、第２電極の下面に凹ドーム形状の構造を持たせることで、中心部よりはエッジ部でガスの流速を減少させてガスの滞留時間を増加させ、プラズマ密度を高めて均一な薄膜を形成し、基板処理工程の効率を高められるようにした基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の技術的課題を達成するための、本発明の実施例による基板処理装置は、基板を処理するための反応空間を提供する工程チャンバと、前記基板を支持する基板支持部と、前記工程チャンバの内部に設けられて、前記基板に対向し、前記基板側に突出した複数の突出電極を含む第１電極と、前記第１電極の下部に位置し、前記突出電極が挿入される複数の挿入ホールが形成された第２電極と、を含み、前記第２電極の挿入ホールは、前記突出電極が挿入される上面の第１ホールおよび前記上面と対向する下面の第２ホールを含み、前記第１ホールは、第１開口を有し、前記第２ホールは、第２開口を有し、前記第２電極の中心部における前記第１開口の面積と、前記第２電極のエッジ部における前記第１開口の面積とは、互いに異なることを特徴とする。
【0008】
上記の技術的課題を達成するための、本発明の他の実施例による基板処理装置は、基板を処理するための反応空間を提供する工程チャンバと、前記基板を支持する基板支持部と、前記工程チャンバの内部に設けられて、前記基板に対向し、内部に第１ガス噴射ホールを具備し、前記基板側に突出した複数の突出ノズルを含む第１噴射プレートと、前記第１噴射プレートの下部に位置し、前記突出ノズルが挿入され、第２ガスが噴射される複数の第２ガス噴射ホールが形成された第２噴射プレートと、を含み、前記第２噴射プレートの第２ガス噴射ホールは、前記突出ノズルが挿入される上面の第１ホールおよび前記上面と対向する下面の第２ホールを含み、前記第１ホールは、第１開口を有し、前記第２ホールは、第２開口を有し、前記第２噴射プレートの中心部における前記第１開口の面積と、前記第２噴射プレートのエッジ部における前記第１開口の面積とは、互いに異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明による基板処理装置によれば、基板処理装置の下部電極である第２電極でガスが供給される挿入ホールの入口の開口面積が中心部を基準としてエッジ部へいくほど漸進的に増加するようにすることで、中心部からエッジ部へいくほどガスの流速が遅くなり、これによってガスの滞留時間が増加して成膜に参加できる時間が長くなるというメリットがある。
【0010】
また、本発明による基板処理装置によれば、第２電極の下面に凹ドーム形状の構造を持たせることで、第２電極と基板との間の距離が中心部からよりエッジ部からさらに近くなるようにすることで、中心部におけるプラズマ密度を低下させ、エッジ部におけるプラズマ密度を増加させることができる効果がある。
【0011】
全体として、本発明は、電極部の形状加工を通じてガスを供給する過程でガスの流速と滞留時間およびプラズマ密度の調節により基板処理工程の効率を増加させることができるというメリットがある。
【0012】
また、本発明の他の基板処理装置によれば、基板処理装置の第１噴射プレートの突出ノズルが挿入され、第２ガスが噴射される第２ガス噴射ホールの入口の開口面積が中心部を基準としてエッジ部へいくほど漸進的に増加するようにすることで、中心部からエッジ部へいくほど第１噴射プレートおよび第２噴射プレートから噴射されたガスの流速が遅くなり、これによってガスの滞留時間が増加して成膜に参加できる時間が長くなるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【0015】
図１は、本発明による基板処理装置の一実施例を示す断面図である。
【0016】
図１示すように、本発明による基板処理装置１００は、工程チャンバ１１０と、基板支持部１２０と、チャンバリッド１３０と、前記基板支持部に対向する第１電極１４１および第２電極１４２を含む電極モジュール１４０とを備える。
【0017】
工程チャンバ１１０は、基板処理工程のための反応空間１０１を提供する。この時、工程チャンバ１１０の一側底面は、反応空間１０１を排気させるための排気口（図示せず）に連通可能である。
【0018】
前記基板支持部１２０は、工程チャンバ１１０の内部に設けられ、複数の基板Ｓまたは１つの大面積基板Ｓを支持する。前記基板支持部１２０は、工程チャンバ１１０の中央底面を貫通する支持軸（図示せず）によって支持される。この時、工程チャンバ１１０の下面の外部に露出する前記支持軸は、工程チャンバ１１０の下面に設けられるベローズ（図示せず）によって密閉される。一方、基板支持部１２０は、駆動装置（図示せず）によって昇降または下降可能であり、場合によっては、駆動装置の駆動によって回転することもできる。
【0019】
前記チャンバリッド１３０は、工程チャンバ１１０の上部を覆うように設けられて、反応空間１０１を密閉する。チャンバリッド１３０は、上部電極である第１電極１４１および下部電極である第２電極１４２を含む電極モジュール１４０を支持し、電極モジュール１４０が挿入されて着脱可能に結合される。
【0020】
前記チャンバリッド１３０の上面には、工程チャンバ１１０内部の電極モジュール１４０に第１ガスおよび第２ガスを供給する第１ガス供給部（図示せず）および第２ガス供給部（図示せず）を含むことができる。
【0021】
前記第１ガス供給部（図示せず）は、第１ガス供給ライン１５１を通して第１ガスである反応ガスを電極モジュール１４０に供給する。反応ガスは、プラズマ形成のための気体や付随的反応のためのガスをいう。例えば、前記反応ガスは、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、二酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、アンモニア（ＮＨ３）、水（Ｈ２Ｏ）、またはオゾン（Ｏ３）などからなる。
【0022】
前記第２ガス供給部（図示せず）は、第２ガス供給ライン１５２を通して第２ガスであるソースガスをガス噴射モジュール１４０に供給する。ソースガスは、形成しようとする薄膜の主成分を含むガスをいう。例えば、前記ソースガスは、シリコン（Ｓｉ）、チタン族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、またはアルミニウム（Ａｌ）などのガスからなる。
【0023】
工程チャンバ１１０の外部には、プラズマ電源を供給するためのプラズマ電源供給部（図示せず）が設けられる。
【0024】
電極モジュール１４０を構成する前記第１電極１４１および前記第２電極１４２は、前記基板支持部１２０に対向するように工程チャンバの上部に着脱可能に結合できる。
【0025】
前記第１電極１４１は、多角形の平板状または円形の板状などの構造であってもよい。前記突出電極１４１ａは、前記第１電極１４１と一体型または分離型であってもよいし、前記第１電極１４１と連結されて第１電極１４１と同一の電圧を有することができる。
【0026】
前記第２電極１４２は、多角形の平板状または円形の板状などの構造であってもよいし、前記工程チャンバ内に設けられ、前記突出電極１４１ａが貫通する複数の挿入ホール１４２ａが形成される。
【0027】
【0028】
図２および図３を参照すれば、本発明による基板処理装置の挿入ホール１４２ａは、前記突出電極が挿入される上面の第１ホール１４２ａ１および前記上面と対向する下面の第２ホール１４２ａ２を含み、前記第１ホール１４２ａ１は、第１開口を有し、前記第２ホール１４２ａ２は、第２開口を有する。この時、第１開口の開口面積である第１開口の面積Ｄｉ １と、第２開口の開口面積である第２開口の面積Ｄｏ １とが互いに異なって形成されることが分かる。
【0029】
一方、前記第１開口の面積Ｄｉは、領域ごとに互いに異なって実現可能である。
【0030】
すなわち、図２に示すように、本発明による基板処理装置の第１開口の面積Ｄｉは、前記第２電極１４２の中心部と、前記中心部を取り囲む周辺部および前記周辺部を取り囲むエッジ部とでそれぞれ互いに異なって実現可能である。前記第２電極１４２の中心部における第１開口の面積Ｄｉ １は、前記第２電極の周辺部における第１開口の面積Ｄｉ ２、Ｄｉ ３…およびエッジ部における第１開口の面積Ｄｉ ｎよりも小さく形成される。
【0031】
すなわち、第１開口の面積Ｄｉは、前記第２電極１４２の中心部から周辺部を経てエッジ部へいくほどより大きくなる。このように第１開口の面積Ｄｉの大きさを中心部からエッジ部へいくほどより大きくすることで、中心部に比べてエッジ部でガスの流速が遅くなり、これによって反応空間でガスの滞留時間が増加し、プラズマ密度が増加する。
【0032】
前記第１開口の面積Ｄｉ １は、挿入ホール１４２ａが前記第２電極１４２の上面を貫通した面積であり、前記第２開口の面積Ｄｏ １は、挿入ホール１４２ａが前記第２電極１４２の下面を貫通した面積である。
【0033】
一方、本発明の第１実施例による基板処理装置の挿入ホール１４２ａは、突出電極が挿入された方向である上面から下面に沿って第１高さＨ１および第１開口を有する第１領域と、第２高さＨ２および第２開口を有する第２領域とを含むことができる。この時、前記第１領域は、第１ホール１４２ａ１に対応する領域であり、前記第２領域は、第２ホール１４２ａ２に対応する領域であり、第１領域と第１ホールおよび第２領域と第２ホールは、それぞれ同一の参照番号で説明することとする。
【0034】
前記第１領域１４２ａ１は、第１実施例による挿入ホール１４２ａの上部に相当する。前記第１領域は、上下方向（Ｚ軸方向）を基準として第１開口の面積Ｄｉ １を有し、前記第２領域１４２ａ２の上部に位置する。前記第１領域１４２ａ１は、上端が前記第２電極１４２の上面を貫通し、下端が前記第２領域１４２ａ２に連結されるように形成される。
【0035】
前記第２領域１４２ａ２は、第１実施例による挿入ホール１４２ａの下部に相当する。前記第２領域１４２ａ２は、上下方向を基準として第２開口の面積Ｄｏ ２を有し、前記第１領域１４２ａ１の下部に位置する。前記第２領域１４２ａ２は、上端が前記第１領域１４２ａ１に連結され、下端は前記第２電極１４２の下面を貫通する。
【0036】
すなわち、本発明の第１実施例による基板処理装置の挿入ホール１４２ａは、第１高さＨ１および第１開口の面積Ｄｉ １を有する第１領域１４２ａ１と、第２高さＨ２および第２開口の面積Ｄｏ １を有する第２領域１４２ａ２とを含み、第２高さＨ２および第２開口の面積Ｄｏ １を第１高さＨ１および第１開口の面積Ｄｉ １より大きくすることで、第１領域１４２ａ１である第１ホールを抜け出たガスが第２領域１４２ａ２である第２ホールで拡散しながらガスの流速が遅くなり、これによって反応空間でガスの滞留時間がさらに長くなる。
【0037】
この時、第１高さＨ１は、第２高さＨ２に比べて小さくすることが好ましい。これによって第１領域１４２ａ１を抜け出たガスが拡散する領域を大きくすることで、ガスの流速が遅くなる効果を得ることができる。
【0038】
【0039】
図４および図５に示された本発明の第２実施例による基板処理装置は、図２および図３に示された本発明の第１実施例による基板処理装置と比較して、挿入ホール１４２ａの下面の開口がテーパされた形態で実現されたという点で相違がある。
【0040】
本発明の第２実施例による基板処理装置の挿入ホール１４２ａは、第１高さＨ１を有する第１領域１４２ａ１と、第２高さＨ２を有する第２領域１４２ａ２と、第４高さＨ４を有する第４領域１４２ａ４とを含むことができる。
【0041】
前記第１領域１４２ａ１は、第２実施例による挿入ホール１４２ａの上部に相当する。前記第１領域１４２ａ１は、上下方向を基準として第１開口の面積Ｄｉを有し、前記第２領域１４２ａ２の上部に位置する。前記第１領域１４２ａ１は、上端が前記第２電極１４２の上面を貫通し、下端が前記第２領域１４２ａ２に連結されるように形成される。
【0042】
前記第２領域１４２ａ２は、前記第１領域１４２ａ１の下部に位置する。前記第２領域１４２ａ２は、上端が前記第１領域１４２ａ１の下部に連結され、下端が前記第４領域１４２ａ４に連結されるように形成される。前記第２領域１４２ａ２は、上下方向を基準として上端および下端とも第２開口の面積Ｄｏを有する。
【0043】
前記第４領域１４２ａ４は、前記第２領域１４２ａ２の下部に位置する。前記第４領域１４２ａ４は、上下方向を基準として、上端は第２開口の面積Ｄｏ １を有し、下端は第３開口の面積Ｄｏｕｔ １を有する。前記第４領域１４２ａ４は、上端が第２領域１４２ａ２に連結され、下端は前記第２電極１４２の下面を貫通する。
【0044】
図５に示すように、本発明の第２実施例による基板処理装置は、挿入ホール１４２ａの上面の開口面積である第１開口の面積Ｄｉ １と、挿入ホール１４２ａの内部面の開口面積である第２開口の面積 Ｄｏ ２および挿入ホール１４２ａの下面の開口面積である第３開口の面積Ｄｏｕｔ １とが互いに異なって形成されることが分かる。
【0045】
本発明の第１実施例と比較して、第３開口の面積Ｄｏｕｔ １を第２開口の面積Ｄｏ １に比べて大きくする場合、第１領域１４２ａ１および第２領域１４２ａ２を抜け出たガスが第４領域１４２ａ４でより拡散しながらガスの流速が遅くなり、これによって反応空間でガスの滞留時間がさらに長くなる。
【0046】
【0047】
図６および図７に示された本発明の第３実施例による基板処理装置は、図２および図３に示された本発明の第１実施例による基板処理装置と比較して、挿入ホール１４２ａの中間がテーパされた形態で実現されたという点で相違がある。
【0048】
本発明の第３実施例による基板処理装置の挿入ホール１４２ａは、第１高さＨ１を有する第１領域１４２ａ１と、第２高さＨ２を有する第２領域１４２ａ２と、第３高さＨ３を有する第３領域１４２ａ３とを含むことができる。
【0049】
前記第１領域１４２ａ１は、第３実施例による挿入ホール１４２ａの上部に相当する。前記第１領域１４２ａ１は、上下方向（Ｚ軸方向）を基準として第１開口の面積Ｄｉを有し、上端が前記第２電極１４２の上面を貫通する。
【0050】
前記第２領域１４２ａ２は、第３実施例による挿入ホール１４２ａの下部に相当する。前記第２領域１４２ａ２は、上下方向を基準として第２開口の面積Ｄｏを有し、前記第２電極１４２の下面を貫通する。
【0051】
前記第３領域１４２ａ３は、前記第１領域１４２ａ１と前記第２領域１４２ａ２との間に位置し、上下方向を基準としてテーパされて形成される。前記第３領域１４２ａ３は、上下方向を基準として、上端は第１開口の面積Ｄｉを有し、下端は第２開口の面積Ｄｏを有する。
【0052】
本発明の第３実施例による基板処理装置は、このような構造によってガスが前記第１領域１４２ａ１から前記第３領域１４２ａ３へ進入しながら拡散が行われ、これによって流速が減少した状態で前記第３領域１４２ａ３および前記第２領域１４２ａ２に沿って流動しながら追加の拡散が行われる。したがって、本発明の第３実施例による挿入ホール１４２ａは、第１実施例による挿入ホール１４２ａと比較して、ガスの流速をさらに減少させることにより、ガスの滞留時間をより延長させることができるだけでなく、プラズマ密度をさらに上昇させることができる効果がある。
【0053】
【0054】
図８を参照すれば、本発明の第４実施例による基板処理装置は、第２電極１４２の上面は、第１電極１４２と平行な状態で形成されるが、第２電極１４２の下面は、中心部が凹んだドーム形状に形成されていることが分かる。このように第２電極１４２の下面をドーム形状に形成して、前記第２電極１４２の中心部における前記第２高さＨ２を、前記第２電極１４２のエッジ部における前記第２高さＨ２より低くすることで、第２電極１４２と基板支持部１２０との間の距離が第２電極１４２の中心部からエッジ部へいくほど近くなる。
【0055】
これによって中心部におけるプラズマ密度を低下させ、エッジ部におけるプラズマ密度を増加させることで、大面積基板処理処置において基板に均一な薄膜を形成できる効果がある。
【0056】
一方、第２電極１４２の下面は、凹状に凹んだドーム構造の代わりに段差を有する構造に形成することもできる。この時、中心部における第２電極１４２の下面と、エッジ部における第２電極１４２の下面とは、５ｍｍ～１０ｍｍの高さ差Ｈｄを有することが好ましい。
【0057】
上述のように、本発明による基板処理装置は、第１電極および第２電極を含む電極部の形状加工を通じてガスを供給する過程でガスの流速と滞留時間およびプラズマ密度の調節により基板処理工程の効率を増加させることができるというメリットがある。
【0058】
図９は、本発明による基板処理装置の他の実施例を示す断面図である。
【0059】
図９示すように、本発明による基板処理装置９００は、工程チャンバ９１０と、基板支持部９２０と、チャンバリッド１３０と、前記基板支持部に対向する第１噴射プレート９４１および第２噴射プレート９４２を含むガス噴射モジュール９４０とを備える。
【0060】
工程チャンバ９１０は、基板処理工程のための反応空間９０１を提供する。この時、工程チャンバ９１０の一側底面は、反応空間９０１を排気させるための排気口（図示せず）に連通可能である。
【0061】
前記基板支持部９２０は、工程チャンバ９１０の内部に設けられ、複数の基板Ｓまたは１つの大面積基板Ｓを支持する。前記基板支持部９２０は、工程チャンバ９１０の中央底面を貫通する支持軸（図示せず）によって支持される。この時、工程チャンバ９１０の下面の外部に露出する前記支持軸は、工程チャンバ９１０の下面に設けられるベローズ（図示せず）によって密閉される。一方、基板支持部９２０は、駆動装置（図示せず）によって昇降または下降可能であり、場合によっては、駆動装置の駆動によって回転することもできる。
【0062】
前記チャンバリッド９３０は、工程チャンバ９１０の上部を覆うように設けられて、反応空間９０１を密閉する。チャンバリッド９３０は、第１ガスを噴射する第１噴射プレート９４１および第２ガスを噴射する第２噴射プレート９４２を含むガス噴射モジュール９４０を支持し、ガス噴射モジュール９４０が挿入されて着脱可能に結合される。
【0063】
前記チャンバリッド９３０の上面には、工程チャンバ９１０内部のガス噴射モジュール９４０に第１ガスおよび第２ガスを供給する第１ガス供給部（図示せず）および第２ガス供給部（図示せず）を含むことができる。
【0064】
前記第１ガス供給部（図示せず）は、第１ガス供給ライン９５１を通して第１ガスである反応ガスをガス噴射モジュール９４０に供給する。反応ガスは、プラズマ形成のための気体や付随的反応のためのガスをいう。例えば、前記反応ガスは、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、二酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、アンモニア（ＮＨ３）、水（Ｈ２Ｏ）、またはオゾン（Ｏ３）などからなる。
【0065】
前記第２ガス供給部（図示せず）は、第２ガス供給ライン９５２を通して第２ガスであるソースガスをガス噴射モジュール９４０に供給する。ソースガスは、形成しようとする薄膜の主成分を含むガスをいう。例えば、前記ソースガスは、シリコン（Ｓｉ）、チタン族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、またはアルミニウム（Ａｌ）などのガスからなる。
【0066】
工程チャンバ９１０の外部には、プラズマ電源を供給するためのプラズマ電源供給部（図示せず）が設けられる。
【0067】
ガス噴射モジュール９４０を構成する前記第１噴射プレート９４１および前記第２噴射プレート９４２は、前記基板支持部９２０に対向するように工程チャンバの上部に着脱可能に結合できる。
【0068】
前記第１噴射プレート９４１は、反応空間に第１ガスを噴射し、前記第２噴射プレート９４２は、反応空間に第２ガスを噴射する。
【0069】
前記第１噴射プレート９４１は、前記工程チャンバ内に設けられ、前記基板Ｓ側に突出した複数の突出ノズル９４１ａを含む。
【0070】
前記第１噴射プレート９４１の突出ノズル９４１ａには、前記第１ガス供給ライン９５１を通して第１ガス供給部（図示せず）から供給された第１ガスが基板Ｓに噴射できるように複数の第１ガス噴射ホール９４１ｂが形成される。
【0071】
この時、前記第１ガスは、前記基板Ｓに噴射されてもよいし、前記突出ノズル９４１ａの長さによって前記突出ノズル９４１ａと前記第１ガス噴射ホール１４１ｂとの間から噴射されてもよい。
【0072】
前記第１噴射プレート９４１は、多角形の平板状または円形の板状などの構造であってもよい。前記突出ノズル９４１ａは、前記第１噴射プレート９４１と一体型または分離型であってもよいし、前記第１噴射プレート９４１と連結されて第１噴射プレート９４１と同一の電圧を有することができる。
【0073】
前記第２噴射プレート９４２には、前記第２ガス供給ライン９５２を通して供給された第２ガスが基板Ｓに噴射できるように複数の第２ガス噴射ホール９４２ａが形成される。
【0074】
前記第２噴射プレート９４２は、多角形の平板状または円形の板状などの構造であってもよいし、前記工程チャンバ内に設けられ、前記突出ノズル９４１ａが貫通する複数の第２ガス噴射ホール９４２ａが形成される。
【0075】
【0076】
図９～図１１を参照すれば、本発明による基板処理装置９００は、第２ガス噴射ホール９４２ａの上部の開口面積である第１開口の面積Ｄｉ １と、第２ガス噴射ホール９４２ａの下部の開口面積である第２開口の面積Ｄｏ １とが互いに異なって形成されることが分かる。
【0077】
一方、前記第１開口の面積Ｄｉは、領域ごとに互いに異なって実現可能である。
【0078】
すなわち、図１０に示すように、本発明による基板処理装置９００の第１開口の面積Ｄｉは、前記第２噴射プレート９４２の中心部と、前記中心部を取り囲む周辺部および前記周辺部を取り囲むエッジ部とでそれぞれ互いに異なって実現可能である。前記第２噴射プレート９４２の中心部における第１開口の面積Ｄｉ １は、前記第２噴射プレート９４２の周辺部における第１開口の面積Ｄｉ ２、Ｄｉ ３…およびエッジ部における第１開口の面積Ｄｉ ｎよりも小さく形成される。
【0079】
すなわち、第１開口の面積Ｄｉは、前記第２噴射プレート９４２の中心部から周辺部を経てエッジ部へいくほどより大きくなる。このように第１開口の面積Ｄｉの大きさを中心部からエッジ部へいくほどより大きくすることで、中心部に比べてエッジ部でガスの流速が遅くなり、これによって反応空間でガスの滞留時間が増加し、プラズマ密度が増加する。
【0080】
前記第１開口の面積Ｄｉ １は、第２ガス噴射ホール１４２ａが前記第２噴射プレート９４２の上面を貫通した面積であり、前記第２開口の面積Ｄｏ １は、第２ガス噴射ホール９４２ａが前記第２噴射プレート９４２の下面を貫通した面積である。
【0081】
本発明による基板処理装置の第２ガス噴射ホール９４２ａは、突出ノズル９４１ａが挿入された方向に沿って第１高さＨ１を有する第１領域９４２ａ１と、第２高さＨ２を有する第２領域９４２ａ２とを含むことができる。この時、前記第１領域は、第１ホール９４２ａ１に対応する領域であり、前記第２領域は、第２ホール９４２ａ２に対応する領域であり、第１領域と第１ホールおよび第２領域と第２ホールは、それぞれ同一の参照番号で説明することとする。
【0082】
前記第１領域９４２ａ１は、第２ガス噴射ホール９４２ａの上部に相当する。前記第１領域９４２ａ１は、上下方向（Ｚ軸方向）を基準として第１開口の面積Ｄｉ １を有し、前記第２領域９４２ａ２の上部に位置する。前記第１領域９４２ａ１は、上端が前記第２噴射プレート９４２の上面を貫通し、下端が前記第２領域９４２ａ２に連結されるように形成される。
【0083】
前記第２領域９４２ａ２は、第２ガス噴射ホール９４２ａの下部に相当する。前記第２領域９４２ａ２は、上下方向を基準として第２開口の面積Ｄｏ ２を有し、前記第１領域９４２ａ１の下部に位置する。前記第２領域９４２ａ２は、上端が前記第１領域９４２ａ１に連結され、下端は前記第２噴射プレート９４２の下面を貫通する。
【0084】
すなわち、本発明による基板処理装置の第２ガス噴射ホール９４２ａは、第１高さＨ１および第１開口の面積Ｄｉ １を有する第１領域９４２ａ１と、第２高さＨ２および第２開口の面積Ｄｏ １を有する第２領域９４２ａ２とを含み、第２高さＨ２および第２開口の面積Ｄｏ １を第１高さＨ１および第１開口の面積Ｄｉ １より大きくすることで、第１領域９４２ａ１を抜け出たガスが第２領域９４２ａ２で拡散しながらガスの流速が遅くなり、これによって反応空間でガスの滞留時間がさらに長くなる。
【0085】
この時、第１高さＨ１は、第２高さＨ２に比べて小さくすることが好ましい。これによって第１領域９４２ａ１を抜け出たガスが拡散する領域を大きくすることで、ガスの流速が遅くなる効果を得ることができる。
【0086】
【0087】
図１２および図１３に示された本発明の第２実施例による基板処理装置は、図１０および図１１に示された本発明の第１実施例による基板処理装置と比較して、第２ガス噴射ホール９４２ａの下面の開口がテーパされた形態で実現されたという点で相違がある。
【0088】
本発明の第２実施例による基板処理装置の第２ガス噴射ホール９４２ａは、第１高さＨ１を有する第１領域９４２ａ１と、第２高さＨ２を有する第２領域９４２ａ２と、第４高さＨ４を有する第４領域９４２ａ４とを含むことができる。
【0089】
前記第１領域９４２ａ１は、第２実施例による第２ガス噴射ホール９４２ａの上部に相当する。前記第１領域９４２ａ１は、上下方向を基準として第１開口の面積Ｄｉを有し、前記第２領域９４２ａ２の上部に位置する。前記第１領域９４２ａ１は、上端が前記第２噴射プレート９４２の上面を貫通し、下端が前記第２領域９４２ａ２に連結されるように形成される。
【0090】
前記第２領域９４２ａ２は、前記第１領域９４２ａ１の下部に位置する。前記第２領域９４２ａ２は、上端が前記第１領域９４２ａ１の下部に連結され、下端が前記第４領域９４２ａ４に連結されるように形成される。前記第２領域９４２ａ２は、上下方向を基準として上端および下端とも第２開口の面積Ｄｏを有する。
【0091】
前記第４領域９４２ａ４は、前記第２領域９４２ａ２の下部に位置する。前記第４領域９４２ａ４は、上下方向を基準として、上端は第２開口の面積Ｄｏ １を有し、下端は第３開口の面積Ｄｏｕｔ １を有する。前記第４領域９４２ａ４は、上端が第２領域９４２ａ２に連結され、下端は前記第２噴射プレート９４２の下面を貫通する。
【0092】
図１３に示すように、本発明の第２実施例による基板処理装置は、第２ガス噴射ホール９４２ａの上面の開口面積である第１開口の面積Ｄｉ １と、第２ガス噴射ホール９４２ａの内部面の開口面積である第２開口の面積Ｄｏ ２と、第２ガス噴射ホール９４２ａの下面の開口面積である第３開口の面積Ｄｏｕｔ １とが互いに異なって形成されることが分かる。
【0093】
本発明の第１実施例と比較して、第３開口の面積Ｄｏｕｔ １を第２開口の面積Ｄｏ １に比べて大きくする場合、第１領域９４２ａ１および第２領域９４２ａ２を抜け出たガスが第４領域９４２ａ４でより拡散しながらガスの流速が遅くなり、これによって反応空間でガスの滞留時間がさらに長くなる。
【0094】
【0095】
図１４および図１５に示された本発明の第３実施例による基板処理装置は、図１０および図１１に示された本発明の第１実施例による基板処理装置と比較して、第２ガス噴射ホール９４２ａの中間がテーパされた形態で実現されたという点で相違がある。
【0096】
本発明の第３実施例による基板処理装置の第２ガス噴射ホール９４２ａは、第１高さＨ１を有する第１領域９４２ａ１と、第２高さＨ２を有する第２領域９４２ａ２と、第３高さＨ３を有する第３領域９４２ａ３とを含むことができる。
【0097】
前記第１領域９４２ａ１は、第３実施例による第２ガス噴射ホール９４２ａの上部に相当する。前記第１領域９４２ａ１は、上下方向（Ｚ軸方向）を基準として第１開口の面積Ｄｉを有し、上端が前記第２噴射プレート９４２の上面を貫通する。
【0098】
前記第２領域９４２ａ２は、第３実施例による第２ガス噴射ホール９４２ａの下部に相当する。前記第２領域９４２ａ２は、上下方向を基準として第２開口の面積Ｄｏを有し、前記第２噴射プレート９４２の下面を貫通する。
【0099】
前記第３領域９４２ａ３は、前記第１領域９４２ａ１と前記第２領域９４２ａ２との間に位置し、上下方向を基準としてテーパされて形成される。前記第３領域９４２ａ３は、上下方向を基準として、上端は第１開口の面積Ｄｉを有し、下端は第２開口の面積Ｄｏを有する。
【0100】
本発明の第３実施例による基板処理装置は、このような構造によってガスが前記第１領域９４２ａ１から前記第３領域９４２ａ３へ進入しながら拡散が行われ、これによって流速が減少した状態で前記第３領域９４２ａ３と前記第２領域９４２ａ２に沿って流動しながら追加の拡散が行われる。したがって、本発明の第３実施例による第２ガス噴射ホール９４２ａは、第１実施例による第２ガス噴射ホール９４２ａと比較して、ガスの流速をさらに減少させることにより、ガスの滞留時間をより延長させることができるだけでなく、プラズマ密度をさらに上昇させることができる効果がある。
【0101】
【0102】
図１６を参照すれば、本発明の第４実施例による基板処理装置は、第２噴射プレート９４２の上面は、第１噴射プレート９４１と平行な状態で形成されるが、第２噴射プレート９４２の下面は、中心部が凹んだドーム形状に形成されていることが分かる。このように第２噴射プレート９４２の下面をドーム形状に形成して、前記第２噴射プレート９４２の中心部における前記第２高さＨ２を、前記第２噴射プレート９４２のエッジ部における前記第２高さＨ２より低くすることで、第２噴射プレート９４２と基板支持部１２０との間の距離が第２噴射プレート９４２の中心部からエッジ部へいくほど近くなる。
【0103】
これによって中心部におけるプラズマ密度を低下させ、エッジ部におけるプラズマ密度を増加させることで、大面積基板処理処置において基板に均一な薄膜を形成できる効果がある。
【0104】
一方、第２噴射プレート９４２の下面は、凹状に凹んだドーム構造の代わりに段差を有する構造に形成することもできる。この時、中心部における第２噴射プレート９４２の下面と、エッジ部における第２噴射プレート９４２の下面とは、５ｍｍ～１０ｍｍの高さ差Ｈｄを有することが好ましい。
【0105】
上述のように、本発明による基板処理装置は、第１噴射プレートおよび第２噴射プレートを含むガス噴射モジュールの形状加工を通じてガスを供給する過程でガスの流速と滞留時間およびプラズマ密度の調節により基板処理工程の効率を増加させることができるというメリットがある。
【0106】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲で定義する本発明の基本概念に基づいてより多様な実施例で実現可能であり、これらの実施例も本発明の権利範囲に属する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】