KR101345997B1

KR101345997B1 - 박막증착장치

Info

Publication number: KR101345997B1
Application number: KR1020120059650A
Authority: KR
Inventors: 조상우; 서경천; 김성렬
Original assignee: 주식회사 테스
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-31
Also published as: KR20130136089A

Abstract

본 발명은 박막증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막증착장치는 챔버, 상기 챔버에 구비되어 한 종류 이상의 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하는 가스공급부, 상기 챔버 내에서 소정의 직선경로와 곡선경로를 포함하는 이동경로를 따라 복수의 기판을 이동시키는 기판이동부 및 상기 기판을 가열하며 상기 이동경로에 따라 온도조절이 가능한 가열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막증착장치 {Thin film deposition apparatus}

본 발명은 박막증착장치에 대한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, '기판'이라 한다) 상에 박막을 형성하기 위한 증착법으로 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition), 플라즈마 화학기상증착법(PECVD, plasma enhanced chemical vapor deposition), 원자층증착법(ALD, atomic layer deposition) 등의 기술이 사용되고 있다.

도 17은 기판 증착법 중 원자층증착법에 관한 기본 개념을 도시하는 개략도이다. 도 17을 참조하면, 원자층증착법은 기판상에 트리메틸알루미늄(TMA, trimethyl aluminium) 같은 원료를 포함하는 원료가스를 분사한 후 아르곤(Ar) 등의 불활성 퍼지 가스 분사 및 미반응 물질 배기를 통해 기판상에 단일 분자층을 흡착시키고, 상기 원료와 반응하는 오존(O₃) 같은 반응물을 포함하는 반응가스를 분사한 후 불활성 퍼지 가스 분사 및 미반응 물질/부산물 배기를 통해 기판상에 단일 원자층(Al-O)을 형성하게 된다.

종래 원자층증착법에 사용되는 박막증착장치는 원료가스, 반응가스, 퍼지가스 등을 증착하고자 하는 기판면에 대해서 주입하는 방향 및 방식에 따라 다양한 종류가 존재하였다. 그런데, 종래의 원자층증착법에 사용되는 박막증착장치는 우수한 품질의 박막과 기판 처리량(throughput)을 모두 만족시킬 수 없는 문제점을 수반하였다. 즉, 우수한 품질의 박막을 달성하는 경우에 기판 처리량(throughput)이 현저히 떨어지는 단점이 있었으며, 반면에 기판 처리량을 향상시키는 경우에는 박막의 품질이 떨어지는 단점을 수반하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기판 처리량(throughput)을 현저히 향상시킬 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 목적이 있다. 또한, 본 발명은 기판 처리량을 늘리는 동시에 우수한 품질의 박막을 제공할 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 챔버, 상기 챔버에 구비되어 한 종류 이상의 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하는 가스공급부, 상기 챔버 내에서 소정의 직선경로와 곡선경로를 포함하는 이동경로를 따라 복수의 기판을 이동시키는 기판이동부 및 상기 기판을 가열하며 상기 이동경로에 따라 온도조절이 가능한 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 이동경로는 한 쌍의 직선경로와 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 포함할 수 있다. 또한, 상기 가열부는 상기 이동경로를 따라 상기 기판의 아래쪽에 구비되는 복수개의 가열플레이트를 포함한다. 이 경우, 상기 가열플레이트는 개별적으로 온도 조절이 가능한 둘 이상의 가열구역을 구비할 수 있다. 구체적으로 상기 가열플레이트는 상기 기판의 이동방향과 평행하게 배치되는 제1 가열구역 및 제2 가열구역을 포함할 수 있으며, 나아가 대략 중앙부에 제3 가열구역을 더 포함할 수 있다.

한편, 다른 실시예에서 상기 가열플레이트는 상기 기판의 이동방향과 수직하게 배치되는 제4 가열구역 및 제5 가열구역을 포함할 수 있으며, 나아가 대략 중앙부에 제6 가열구역을 더 포함할 수 있다.

결국, 상기 이동경로에 따라 상기 가열구역의 온도를 달리하게 되며, 구체적으로 상기 곡선경로를 따라 상기 기판이 이동하는 중에 상기 곡선경로의 안쪽에 비하여 외곽의 온도가 더 높도록 상기 가열구역을 제어하게 된다.

또한, 상기 가열부는 상기 기판을 지지하는 기판지지부에 직접 구비될 수 있다. 즉, 상기 기판이동부가 상기 기판을 지지하는 기판지지부가 연결되어 연동하는 벨트, 상기 벨트를 상기 직선경로 및 곡선경로를 따라 이동시키는 한 쌍의 풀리 및 상기 기판지지부가 이동 가능하게 지지하는 가이드부를 구비하는 경우에 상기 기판지지부에 상기 기판을 가열하는 가열부를 구비할 수 있다.

구체적으로 상기 기판지지부는 상기 기판을 지지하는 서셉터, 상기 가이드부를 따라 이동하는 하부지지부 및 상기 서셉터와 하부지지부를 연결하며 상기 벨트에 착탈 가능하게 연결되는 연결부를 구비하고, 상기 서셉터에 상기 기판을 가열하는 가열부를 구비한다. 이 경우, 상기 기판지지부는 이동경로를 따라 이동하게 구비되므로 상기 가열부는 무선으로 전력을 공급받을 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 전술한 박막증착장치를 구비한 기판처리장치에 의해 달성된다.

전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면 직선경로 및 곡선경로를 포함하는 이동경로를 따라 복수개의 기판을 동시에 이동시키면서 복수개의 가스공급부에 의해 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급함으로써 기판 처리량(throughput)을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 기판의 이동경로를 따라 개별적인 온도제어가 가능한 둘 이상의 가열구역을 구비한 가열플레이트를 구비한다. 따라서, 상기 기판이 곡선경로를 따라 이동하는 중에 상기 가열구역의 온도를 개별적으로 제어하여 기판을 균일하게 가열함으로써 기판에 증착되는 박막의 품질을 우수하게 유지할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 가스공급부는 플라즈마 전극을 구비하여 라디칼을 제공함으로써 박막의 품질을 향상시키며 증착 시간을 단축할 수 있다. 특히, 플라즈마 전극을 챔버리드에 의해 지지하여 구성을 보다 단순화할 수 있다. 또한, 추후에 유지보수를 위하여 가스공급부를 분해하는 경우에 필요한 부분만 분해하도록 하며, 플라즈마 전극은 챔버리드에 의해 지지하여 필요한 경우에만 분해가 가능하도록 한다. 결국, 가스공급부의 유지보수를 위한 시간 및 공정을 현저하게 줄이는 것이 가능해진다.

도 1은 일 실시예에 따른 기판처리장치를 도시한 평면도,
도 2는 도 1에서 챔버를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도,
도 4는 도 2에서 기판이동부를 도시한 사시도,
도 5는 도 2에서 가스공급부를 도시한 사시도,
도 6, 7, 8은 다양한 가스공급부의 구성을 도시하는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도,
도 9는 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한 사시도,
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따른 단면도,
도 11은 또 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한 단면도,
도 12는 도 11의 'A' 영역의 확대사시도,
도 13 내지 도 16은 다양한 실시예에 따른 가열부를 도시한 사시도,
도 17은 증착 장치의 기본 개념을 도시하는 개략도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 박막증착장치 및 이를 구비한 기판처리장치에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 기판처리장치(1000)의 전체 구성을 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 기판처리장치(1000)는 기판에 대한 증착 작업 등과 같은 처리를 수행하는 박막증착장치(100)와, 진공 또는 대기압 상태로 전환이 가능한 로드록실(700) 및 증착을 진행할 기판이 적재되어 있는 복수개의 보트(810)와 증착이 완료된 기판을 적재하는 복수개의 보트(820)를 구비한다. 여기서, 박막증착장치(100)는 기판이 내부에 수용되어 증착 작업이 수행되는 챔버(110)와 기판을 인입 및 인출하는 기판인입인출부(600)를 구비한다. 본 실시예에 따른 기판처리장치(1000)는 챔버(110)를 2 개 구비한 것으로 상정하여 도시하지만 이에 한정되지는 않는다.

기판을 박막증착장치(100)의 챔버(110)로 공급하는 경우, 로드록실(700) 내부의 제1 로봇암(미도시)이 보트(810)에서 기판을 로드록실(700) 내부로 이송한다. 이어서 로드록실(700)을 진공상태로 전환하고 기판인입인출부(600)의 제2 로봇암(610)이 기판을 넘겨받아 챔버(110)로 기판을 공급하게 된다. 기판을 챔버(110)에서 반출하는 경우에는 반대의 순서로 진행된다. 이하에서는 기판처리장치(1000)의 박막증착장치(100)에 대해서 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 박막증착장치(100)를 도시한 사시도이다. 도 2에서는 박막증착장치(100)의 내부 구성을 도시하기 위하여 챔버리드(120)가 분리된 분해사시도로 도시하였다.

도 2를 참조하면, 박막증착장치(100)는 챔버(110)와, 챔버(110)에 구비되어 한 종류 이상의 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하는 가스공급부(200), 챔버(110) 내에서 소정의 이동경로를 따라 복수의 기판(W)을 이동시키는 기판이동부(180) 및 기판(W)을 챔버(110) 내부로 인입 및 인출시키는 기판인입인출부(600)를 포함할 수 있다.

챔버(110)는 내부에 기판(W)을 수용하여 기판에 대한 증착 작업 등을 수행하며, 각종 구성요소를 구비할 수 있는 공간을 제공한다. 나아가, 내부의 공기를 배기하는 펌프(미도시)와 같은 진공장비에 의해 내부를 진공상태로 유지하여 증착 작업 등과 같은 기판 처리 작업을 수행할 수 있는 환경을 제공한다.

챔버(110)는 구체적으로 내부에 소정의 공간을 구비하며 상부가 개구된 챔버몸체(130)와 챔버몸체(130)의 개구된 상부를 개폐하는 챔버리드(120)를 포함한다. 챔버몸체(130)의 일측에는 기판(W)이 챔버(110)의 내부로 인입 및 인출되는 개구부(134) 및 기판인입인출부(600)와 개구부(134)를 연결하는 커넥터(132)를 구비한다.

상기 개구부(134)는 챔버몸체(130)에 한 쌍이 구비될 수 있다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이 기판처리장치(1000)에 챔버(110)를 2개 구비하여 하나의 기판인입인출부(600)에 2개의 챔버(110)를 연결하는 경우에 생산성 및 호환성을 높이기 위함이다. 즉, 기판인입인출부(600)와 연결되는 챔버(110)의 방향에 관계없이 챔버(110)를 제작하는 경우에 한 쌍의 개구부(134)를 구비하도록 제작하여 생산성을 향상시킨다. 나아가, 상기 기판인입인출부(600)에 챔버(110)를 연결하고 작업을 하는 중에 챔버(110)의 연결부를 변경할 필요가 있는 경우에 나머지 하나의 개구부에 기판인입인출부를 연결하여 호환성을 높일 수 있다. 한편, 한 쌍의 개구부(134) 중에 하나의 개구부에 기판인입인출부(600)를 연결하는 경우에 나머지 하나의 개구부는 차폐부재(미도시)로 밀폐하게 된다.

본 실시예에서 기판인입인출부(600)는 챔버(110)에 연결되어 챔버(110) 내부로 기판을 인입하거나 또는 증착이 완료된 기판(W)을 챔버(110) 외부로 인출하는 역할을 하게 된다. 후술하는 바와 같이 기판이동부(180)에 의해 기판지지부(150)가 이동하는 경우에 증착이 완료된 기판을 기판인입인출부(600)의 제2 로봇암(610)에 의해 개구부(134)를 통하여 인출한다. 또한, 증착이 필요한 기판을 기판인입인출부(600)의 제2 로봇암(610)에 의해 개구부(134)를 통하여 챔버(110) 내부의 기판지지부(150)로 공급하게 된다. 이와 같이 본 실시예에서는 하나의 장치(single device)에 의해 기판의 인입 및 인출이 이루어지게 된다. 따라서 기판의 인입과 인출을 위해 별도의 장치, 예를 들어 기판 인입부와 기판 인출부를 별도로 구비하는 경우에 비하여 구성요소를 줄일 수 있으며 설치 면적도 줄일 수 있다. 또한, 구성요소가 줄어들게 되므로 구성을 단순화할 수 있으므로 차후에 유지보수가 용이하다는 장점을 가지게 된다.

한편, 챔버(110)의 챔버리드(120)에는 한 종류 이상의 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하는 가스공급부(200)를 구비하는 바, 이에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.

챔버(110)의 챔버몸체(130)의 내부에는 기판(W)을 소정의 이동경로를 따라 이동시키는 기판이동부(180)를 구비한다. 상기 이동경로는 기판(W)을 지지하는 기판지지부(150)를 소정의 직선을 따라 이동시키는 직선경로(L)와 기판지지부(150)를 소정의 곡선을 따라 이동시키는 곡선경로(C)를 포함한다.

종래의 박막증착장치는 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하는 소위 '샤워헤드(shower head)'를 구비하여 기판을 원형으로 소정의 속도로 회전시켜 상기 샤워헤드에서 공정가스를 공급하여 증착을 수행하였다. 그런데, 이러한 샤워헤드 방식은 기판의 이동경로가 원형으로 형성되어 원형의 중심부와 외곽의 회전각속도가 다르게 된다. 따라서, 원형의 중심에 인접한 기판 영역과 원형의 외곽에 인접한 기판 영역의 증착이 서로 다르게 진행되어 하나의 기판에서도 증착의 두께가 달라지는 문제점을 수반한다. 본 실시예에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기판(W)을 이동하여 증착을 수행하는 경우에 기판(W)이 직선으로 이동하는 중에 증착 작업을 수행하게 된다. 즉, 기판이 직선으로 이동할 수 있는 직선경로를 포함하고 기판이 상기 직선경로를 따라 이동하는 중에 증착 작업을 수행하게 된다. 기판이 직선 경로를 따라 이동하게 되면 기판의 표면 영역이 모두 동일한 속도로 이동하게 되므로 증착 작업을 수행하는 중에 증착 두께가 달라질 우려가 없다.

본 실시예에서 전술한 이동경로는 기판지지부(150)를 소정의 직선을 따라 이동시키는 직선경로(L)와, 소정의 곡선을 따라 이동시키는 곡선경로(C)를 포함하게 된다. 예를 들어, 기판이동부(180)는 기판지지부(150)를 소정의 폐경로(closed loop)를 따라 이동시키게 된다. 여기서, 폐경로는 하나의 시작점에서 소정의 경로를 따라 이동하는 중에 상기 시작점을 다시 지나는 경로로 정의될 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에 따른 기판이동부(180)는 기판지지부(150)를 각각 한 쌍의 직선경로(L)와 곡선경로(C)를 따라 이동시킬 수 있다. 즉, 한 쌍의 직선경로(L)가 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 배치되며 상기 직선경로(L) 사이를 한 쌍의 곡선경로(C)가 연결하는 구조를 가지게 된다. 여기서, 상기 곡선경로(C)는 소정의 반경을 가지는 반원 형태이거나, 또는 직선 형태가 아닌 어떠한 곡선 형태로 이루어지더라고 상관없다.

따라서, 본 실시예에서 가스공급부(200)는 상기 기판이동부(180)의 직선경로(L)를 따라 구비된다. 기판(W)이 기판지지부(150)에 안착되어 직선경로(L)를 따라 이동하는 중에 공정가스가 공급되면 기판(W) 표면의 모든 영역의 속도가 일정하게 되므로 기판(W) 표면에 증착이 균일하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 실시예에서 기판인입인출부(600)는 곡선경로(C)에 구비될 수 있다. 전술한 바와 같이 곡선경로(C)를 따라 기판(W)이 이동하게 되면 곡선의 중앙부와 외곽부를 따라 기판(W)의 표면 영역의 회전 각속도가 달라지게 된다. 따라서, 곡선경로(C)에는 기판인입인출부(600)를 구비하여 기판(W)을 챔버(110)의 내부로 인입 및/또는 인출하도록 하여 공간활용도를 높일 수 있다. 이 경우에, 전술한 개구부(134)는 곡선경로(C)에 인접하여 챔버몸체(130)에 구비될 수 있다. 이하, 기판이동부(180)에 대해서 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴본다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이며, 도 4는 기판이동부(180)의 구성을 상세하게 도시한 일부사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 기판이동부(180)는 기판지지부(150)가 연결되어 연동하는 동력전달부재(190), 동력전달부재(190)를 상기 직선경로 및 곡선경로를 따라 이동시키는 구동부 및 기판지지부(150)가 이동 가능하게 지지하는 가이드부(160)를 구비할 수 있다.

구체적으로 챔버몸체(130)의 내부 바닥에 한 쌍의 풀리(182, 184)가 소정 거리 이격되어 구비되며, 한 쌍의 풀리(182, 184)를 둘러싸서 동력전달부재(190)가 구비된다. 여기서, 동력전달부재(190)는 예를 들어 벨트, 체인 등으로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 풀리 중에 하나는 모터(미도시)와 연결되어 동력전달부재(190)를 이동시키는 구동풀리(182)의 역할을 하게 되며, 나머지 하나의 풀리는 구동풀리(182)의 구동 및 동력전달부재(190)에 의해 함께 회전하는 종동풀리(184)의 역할을 하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 한 쌍의 풀리(182, 184) 및 모터가 구동부에 해당된다.

기판(W)을 지지하는 기판지지부(150)는 동력전달부재(190)에 연결되어 동력전달부재(190)와 함께 이동하게 된다. 구체적으로 기판지지부(150)는 기판(W)이 안착되는 서셉터(152)와 상기 서셉터(152)의 하부에 구비되어 후술하는 구름부재(158)가 구비되는 하부지지부(156)와, 상기 하부지지부(156)와 서셉터(152)를 연결함과 동시에 동력전달부재(190)에 연결되는 연결부(154)를 구비할 수 있다.

서셉터(152)는 상부에 기판(W)이 안착되며, 기판지지부(150)의 이동 중에 기판(W)의 이동을 방지하기 위하여 서셉터(152)의 상부에 기판(W)에 대응하는 홈(153, 도 2 참조)을 구비할 수 있다. 연결부(154)는 서셉터(152)의 일단부에서 하방을 향해 수직하게 연결된다.

한편, 기판지지부(150)는 동력전달부재(190)의 움직임에 의해 연동하여 이동하게 되는데, 기판지지부(150)가 이동하는 중에 기판지지부(150)의 이동경로를 형성함과 동시에 기판지지부를 안내할 수 있는 가이드부(160)를 구비할 수 있다. 이러한 가이드부(160)는 다양한 형태로 구현이 가능하며, 본 실시예에서는 기판지지부(150)의 하부에 구비되는 LM(Linear motion) 가이드로 구비된다. 즉, LM 가이드가 챔버몸체(130) 내부의 바닥에 구비되며, 기판지지부(150)는 LM 가이드에 의해 지지되면서 LM 가이드를 따라 이동하게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 기판이동부(180)는 기판지지부(150)를 직선경로 및 곡선경로를 따라 이동시키게 되는데, 기판지지부(150)가 이동하는 경로는 실질적으로 가이드부(160)에 의해 형성된다. 따라서, 본 실시예에서 가이드부(160)는 직선경로 및 곡선경로를 포함하도록 구비되며, 구체적으로 각각 한 쌍의 직선경로(L)와 곡선경로(C)를 구비하도록 구성된다. 한 쌍의 직선경로(L)가 소정의 간격을 두고 구비되며, 상기 직선경로(L)의 양단부를 곡선경로(C)에 의해 연결하는 구성은 전술한 바와 같다.

기판지지부(150)가 가이드부(160)를 따라 이동할 수 있도록 기판지지부(150)에는 가이드부(160)에 대응하는 구름부재(158)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 기판지지부(150)의 하부지지부(156)에는 가이드부(160), 즉 LM 가이드를 따라 이동할 수 있는 롤러를 구비한다. 따라서, 기판지지부(150)가 동력전달부재(190)와 연동하여 이동하는 경우에 기판지지부(150)는 가이드부(160)에 의해 지지되며 가이드부(160)를 따라 이동하게 된다. 결국, 동력전달부재(190)는 기판지지부(150)가 이동할 수 있는 동력(힘)을 제공하게 되며, 가이드부(160)는 기판지지부(150)를 지지하면서 기판지지부(150)가 이동하는 경로를 제공하게 된다.

한편, 서셉터(152)의 일단에는 연결부(154)가 하방을 향하여 수직하여 연결된다. 연결부(154)는 동력전달부재(190)와 연결되어 동력전달부재(190)가 이동하는 경우에 동력전달부재(190)와 함께 이동할 수 있도록 한다. 연결부(154)는 동력전달부재(190)에 착탈 가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 이는 기판지지부(150)의 유지 보수를 위하여 기판지지부(150)를 동력전달부재(190)에서 분리하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 기판지지부(150)의 하부에는 기판(W)을 가열하는 가열부(170)를 구비할 수 있다. 가열부(170)는 기판(W)을 지지하는 서셉터(152)에서 소정거리 이격된 하부에 구비되어 기판(W)을 가열하게 된다.

구체적으로 가열부(170)는 기판지지부(150)의 이동경로를 따라 구비된 복수개의 가열플레이트(172)를 구비하게 된다. 가열플레이트(172)는 기판(W)을 가열하기 위하여 기판(W)을 지지하는 서셉터(152)에서 소정거리 이격되어 구비된다. 그런데, 본 실시예에서 기판지지부(150)는 서셉터(152), 서셉터(152)의 일단부에서 하방으로 수직하게 연결되는 연결부(154) 및 하부지지부(156)를 구비하게 된다. 즉, 기판지지부(150)의 단면은 도 3에 도시된 바와 같이 '⊃' 또는 '⊂' 형상을 가지게 된다. 따라서, 가열플레이트(172)는 서셉터(152)와 하부지지부(156) 사이의 공간에 구비되어 기판지지부(150)가 이동하는 중에 기판지지부(150)와 가열플레이트(172)의 간섭을 방지하게 된다. 가열부(170)에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.

한편, 챔버(110) 내부에는 기판(W)의 인입 및 인출을 위한 기판수취부(140)를 구비할 수 있다. 기판수취부(140)는 기판인입인출부(600)에 의해 챔버(110)의 내부로 공급된 기판(W)을 받아 기판지지부(150)의 상부에 안착시키거나, 또는 기판지지부(150)에서 기판(W)을 이격시켜 기판인입인출부(600)가 기판(W)을 챔버(110)의 외부로 인출할 수 있도록 한다. 이를 위하여 기판수취부(140)는 기판인입인출부(600)에 인접하여 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 기판수취부(140)는 곡선경로(C)에 구비될 수 있다.

기판수취부(140)는 상하로 소정거리 이동 가능하게 구비되는 복수의 수취핀(142)과, 상기 수취핀(142)을 상하로 이동시키는 구동부(144)를 포함한다. 수취핀(142)은 기판(W)을 지지할 수 있도록 복수개 구비되며, 예를 들어 3개로 구성된다. 도 2에서 도면번호 '146'은 수취핀(142)이 상하로 이동할 수 있도록 가열플레이트(172)에 구비된 관통홀을 도시한다. 즉, 기판지지부(150)의 이동 경로 중에 곡선경로(C)에는 기판인입인출부(600)가 구비되며, 기판의 인입 및/또는 인출을 위하여 기판수취핀(142)이 상하로 이동하기 위하여 가열플레이트(172)에 기판수취핀(142)이 이동할 수 있는 관통홀(146)을 구비한다. 관통홀(146)의 개수는 기판수취핀(142)의 개수에 대응하여 형성됨은 물론이다.

한편, 전술한 바와 같이 가스공급부(200)는 기판지지부(150)가 이동하는 중에 직선경로(L)를 따라 구비된다. 도 2에서 가스공급부(200)는 직선경로(L)를 따라 3개 구비된 것으로 도시되었지만, 이는 일예에 불과하며 직선경로의 길이, 가스공급부(200)의 너비에 따라 적절하게 조절이 가능하다. 가스공급부(200)는 챔버(110)의 상부에 구비되며, 구체적으로 챔버리드(120)에 구비된다. 구체적으로 챔버리드(120)에 개구부(122)를 구비하고 가스공급부(200)는 개구부(122)에 구비된다. 이하, 도면을 참조하여 가스공급부(200)에 대해서 상세하게 살펴본다.

도 5는 도 2에서 가스공급부(200)를 확대해서 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도로서, 가스공급부(200)의 구체적인 구성을 도시한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 가스공급부(200)는 챔버리드(120)의 개구부를 밀폐하는 커버(205)와, 개구부(122)에 구비되어 제1 공정가스(또는 '원료가스') 또는 퍼지가스를 공급하는 둘 이상의 가스공급모듈(300)과, 가스공급모듈(300) 사이에 구비되며 챔버리드(120)에 지지되는 플라즈마 전극(350)을 포함한다.

커버(205)는 챔버리드(120)의 상부에 구비되며, 챔버리드(120)의 개구부를 밀폐하는 역할을 하게 된다. 따라서, 도면에는 도시되지 않았지만 커버(205)와 챔버리드(120) 사이에는 밀폐를 위한 가스킷(미도시)을 구비할 수 있다. 커버(205)에는 이후 상세히 살펴보는 가스공급모듈(300)로 공정가스, 퍼지가스를 공급하거나, 또는 배기되는 가스를 위한 각종 라인을 구비할 수 있다.

구체적으로 커버(205)에는 제1 공정가스(또는 '원료가스') 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 제1 공급라인(210)을 구비할 수 있다. 제1 공급라인(210)은 제1 공정가스 공급원(미도시) 및/또는 퍼지가스 공급원(미도시)과 연결되어 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스를 가스공급모듈(300)로 공급하게 된다. 나아가, 커버(205)에는 제2 공정가스(또는 '반응가스')를 공급하기 위한 제2 공급라인(220)을 더 구비할 수 있다. 제2 공급라인(220)은 제2 공정가스 공급원(미도시)과 연결되어 제2 공정가스를 플라즈마 전극(350)을 향해서 공급할 수 있다. 또한, 커버(205)에는 가스공급모듈(300)에서 공급된 공정가스 및/또는 퍼지가스를 배기하기 위한 배기라인(230)을 더 구비할 수 있다. 배기라인(230)은 펌핑부(미도시)와 연결되어 펌핑부의 펌핑에 의해 챔버(110) 내부의 잔류가스를 배기하게 된다.

전술한 바와 같이, 가스공급부(200)는 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스공급모듈(300)을 구비하게 된다. 가스공급모듈(300)은 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스가 이동하는 공급채널(212)을 구비한다. 본 실시예에서 가스공급모듈(300)은 챔버리드(120)의 개구부(122)의 가장자리에 안착되어 고정된다. 가스공급모듈(300)은 인접한 다른 가스공급모듈과의 사이에 공간을 형성하도록 소정거리 이격되어 구비된다.

본 실시예와 같이 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하는 가스공급모듈(300)을 구비하게 되면, 다양한 형태의 가스공급이 가능하다는 장점이 있다. 즉, 종래와 같이 가스공급부가 하나의 부재로 일체로 형성되면, 기판의 종류, 고객의 요구 등에 의해 공급되는 가스의 숫자, 가스의 순서 등이 바뀌는 경우에 가스공급부를 전체적으로 교환해야 하는 문제점이 있다. 하지만, 본 실시예에서는 가스공급모듈(300)이 착탈 가능하게 구비되어, 챔버리드(120)의 개구부(122)에 구비되는 가스공급모듈(300)의 숫자를 조절함으로써 공급되는 가스의 숫자를 적절히 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시예에 따른 가스공급부(200)는 공급하는 가스의 숫자, 가스의 순서가 바뀌더라도 가스공급모듈(300)의 숫자를 용이하게 늘릴 수 있으므로 종래에 비하여 호환성이 매우 우수한 장점을 가지게 된다.

본 실시예에서는 플라즈마 전극(350)을 중심으로 양측에 각각 두 개의 가스공급모듈(300)을 구비한 가스공급부(200)를 도시하고 있으나, 이는 일예에 불과하며 가스공급모듈(300)의 숫자는 적절하게 조절이 가능하다. 또한, 플라즈마 전극(350)을 중심으로 양측에 동일한 개수의 가스공급모듈(300)을 구비하거나, 또는 플라즈마 전극(350)의 양측에 서로 다른 숫자의 가스공급모듈(300)을 구비하는 것도 가능하다.

전술한 바와 같이 커버(205)에는 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 제1 공급라인(210)이 연결된다. 제1 공급라인(210)은 커버(205)의 내측으로 연장되어 가스공급모듈(300)의 공급채널(212)로 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하게 된다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만 제1 공급라인(210)에는 복수의 공급홀 또는 소정길이의 공급슬릿을 구비할 수 있다. 한편, 제1 공급라인(210)은 직접 가스공급모듈(300)의 공급채널(212)과 연결되거나, 또는 도면에 도시된 바와 같이 커버(205)에 공급채널(212)과 연결되는 보조채널(206)을 구비할 수 있다. 즉, 보조채널(206)은 제1 공급라인(210)에서 커버(205)를 따라 연장되어 공급채널(212)과 연통하게 된다. 따라서, 제1 공급라인(210)에서 공급하는 가스는 보조채널(206), 공급채널(212)을 통하여 공급된다.

한편, 가스공급모듈(300)을 통하여 제1 공정가스를 공급하는 경우에 공급채널(212)의 단부에서 제1 공정가스가 바로 배기되지 않고 기판 표면에서 충분한 증착 시간을 유지하는 것이 바람직하다. 공정가스가 기판 표면에서 충분한 증착 시간을 가질수록 증착에 유리하기 때문이다. 또한, 공정가스를 공급하는 경우에 공정가스가 균일하게 확산되어 기판(W)을 향하여 공급되는 것이 바람직하다. 기판(W)에 증착 과정이 이루어지는 경우에 공정가스가 기판(W)의 표면에서 균일하게 확산되어 공급되는 것이 균일한 증착 두께에 유리하기 때문이다.

따라서, 본 실시예에서 가스공급모듈(300)은 공급채널(212)의 단부에 가스가 균일하게 확산되도록 하며 공정가스가 기판(W) 표면에서 충분히 머무를 수 있도록 하는 한정부(315)를 구비할 수 있다. 한정부(315)는 가스공급모듈(300)의 단부에 구비되어 공급채널(212)에 의해 공급되는 가스가 바로 배기되지 않고 소정 시간 동안 머무를 수 있는 소정의 공간(이하, '반응공간'이라고 함)으로 정의될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 가스공급모듈(300)의 단부에 반응공간을 형성하도록 단턱부(312)를 구비할 수 있다. 이에 의해, 공급채널(212)의 너비에 비하여 더 넓은 너비를 가지는 반응공간을 형성하여 한정부(315)를 이루게 된다. 따라서, 공급채널(212)을 통해 공급된 공정가스는 한정부(315)에 의해 구획되는 반응공간에서 확산되어 기판(W) 표면에 공급되며, 나아가 한정부(315)에 의해 구획되어 상기 반응공간에서 기판과 충분한 시간을 가지며 접하게 된다. 여기서, 한정부(315)를 형성하는 단턱부(312)는 일예를 들어 설명한 것이며, 다양한 형태로 구현이 가능하다.

한편, 챔버(110) 내에는 각종 공정가스가 공급되며 이러한 공정가스가 챔버(110)의 내부에 잔류하게 되면 상호간 반응에 의해 기판 이외에 원하지 않는 영역에 증착이 발생할 수 있다. 이러한 불필요한 증착은 박막증착장치(100)를 장기간 사용하는 경우에 박막증착장치(100)의 빈번한 클리닝 작업을 요하게 되어 유지 보수에 많은 시간 및 비용을 소요하는 원인이 된다. 따라서, 박막증착장치(100)에는 챔버(110) 내부에 잔류하는 가스를 배기하는 배기수단을 구비할 수 있다. 본 실시예의 박막증착장치(100)는 가스공급부(200)에 배기수단을 구비하게 된다.

구체적으로, 가스공급부(200)는 둘 이상의 가스공급모듈(300)을 구비하게 되며, 가스공급모듈(300) 중에 적어도 하나는 다른 하나와 소정거리 이격되어 구비된다. 따라서, 가스공급모듈(300) 사이의 공간이 잔류가스의 배기를 위한 배기채널(332)을 형성하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 배기채널을 형성하기 위하여 별도의 부재를 구비하여 배기채널을 형성하는 것이 아니라, 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기 위한 가스공급모듈 사이의 공간을 배기채널로 활용하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 가스공급부를 제작하는 경우에 구성요소의 숫자, 제작공정을 줄일 수 있게 되어, 박막증착장치를 조립하는 경우에 비용 및 시간을 현저하게 줄이는 것이 가능해진다. 상기 배기채널(332)은 커버(205)에 구비된 배기라인(230)과 연결되어 전술한 펌핑부의 펌핑에 의해 잔류가스를 외부로 배기하게 된다.

한편, 배기채널(332)을 통해 배기되는 가스 중에 서로 반응이 가능한 공정가스가 함께 배기되면 공정가스 끼리의 반응에 의해 배기채널(332)의 내부에 불필요한 증착이 발생할 수 있다. 즉, 가스공급모듈(300)의 바깥쪽에 증착이 발생할 수 있다. 이는 배기가스의 원활한 배기를 방지하게 되어 클리닝 작업을 필요로 하게 된다. 그런데, 클리닝작업을 하는 경우에 가스공급모듈(300)을 분리하여 클리닝 작업을 하게 되면 다시 조립하는 공정을 필요로 하게 된다. 이는 조립의 비용, 공정 및 시간을 증가시키는 요인이 되어 문제점으로 작용한다. 이하에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 가스공급부를 살펴본다.

도 7은 전술한 문제점을 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한다. 본 실시예에서는 도 6의 실시예와 비교하여 배기채널(332)을 형성하는 배기부재(330)를 구비한다는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 살펴본다.

도 7을 참조하면, 한 쌍의 가스공급모듈(300) 사이의 공간에 배기부재(330)를 구비하며, 배기부재(330)는 내부에 배기채널(332)을 구비하게 된다. 배기채널(332)은 잔류하는 공정가스 또는 퍼지가스가 배기되는 통로를 이루게 된다. 따라서, 배기채널(332)을 통하여 배기되는 공정가스의 반응에 의해 증착이 발생하여도, 배기부재(330)를 분리하여 클리닝 작업을 수행하게 되어 재조립에 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다. 배기부재(330)를 다시 조립하는 경우에는 인접한 가스공급모듈(300)에 배기부재(330)를 밀착하여 용이하게 조립하는 것이 가능하기 때문이다.

한편, 전술한 도 6 및 도 7에서는 플라즈마 전극(350)을 중심으로 양측에 각각 한 쌍의 가스공급모듈(300)을 구비하고, 한 쌍의 가스공급모듈(300) 사이에 배기채널(332)이 형성된 예를 도시한다. 그런데, 배기채널(332)은 기판(W)이 이동하는 방향을 따라 가스 공급 전에 구비될 수도 있다. 즉, 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기에 앞서서 배기를 수행하여 기판 상부의 잔존가스를 제거할 수 있다. 도 8은 기판의 이동방향을 따라 가스공급부에 배기채널(332)을 먼저 구비한 예를 도시한다. 이하, 도 8에서는 기판이 가스공급부의 하부를 이동하는 경우에 도면의 우측에서 좌측으로 이동하는 것으로 상정하여 설명한다.

도 8을 참조하면, 챔버리드(120)와 인접하여 구비되는 가스공급모듈(300)(도8에서 제일 우측에 위치한 가스공급모듈)은 챔버리드(120)와 소정거리 이격되어 구비되며, 가스공급모듈(300)과 챔버리드(120) 사이에 배기부재(330)를 구비한다. 결국, 기판이 우측에서 좌측으로 이동하는 경우에 이동방향을 따라 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하기에 앞서 기판 표면의 잔존가스를 배기하여 균일한 증착 작업을 수행할 수 있다. 한편, 본 실시예의 가스공급부는 가장자리의 배기채널(332)을 형성하는 배기부재(330)를 구비한 것으로 도시하였으나, 상기 배기부재(330)를 제외할 수 있다. 즉, 배기채널(332)이 챔버리드(120)와 가스공급모듈(300) 사이의 공간으로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만 기판의 이동방향을 따라 제일 마지막에 배기채널을 구비할 수도 있다.

이하에서는 증착 작업 중에 플라즈마 공급을 위한 플라즈마 전극에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스공급부(200)는 둘 이상의 가스공급모듈(300)을 구비하며, 플라즈마 전극(350)은 가스공급모듈(300) 사이에 구비된다.

구체적으로, 플라즈마 전극(350)은 챔버리드(120)에 의해 지지된다. 즉, 플라즈마 전극(350)은 인접한 가스공급모듈(300) 또는 커버(205)에 의해 지지되는 것이 아니라 챔버리드(120)에 의해 지지된다. 가스공급모듈(300)은 챔버리드(120)에 착탈 가능하게 구비되므로 플라즈마 전극(350)을 지지하기에 적합하지 않다. 또한, 가스공급부(200)를 유지/보수하는 경우에 커버(205)를 제거하게 되므로 커버(205)에 플라즈마 전극(350)을 지지하게 되면 플라즈마 전극(350)도 함께 분리되는 번거로움이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 플라즈마 전극(350)을 구비하는 경우에 플라즈마 전극(350)이 챔버리드(120)에 의해 지지되도록 한다.

플라즈마 전극(350)을 지지하기 위하여 챔버리드(120)에 절연재질의 전극지지부(360)를 구비하고, 플라즈마 전극(350)은 전극지지부(360)에 안착되어 구비된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 챔버리드(120) 및 전극지지부(360)를 통하여 플라즈마 전극(350)으로 전원이 공급된다. 또한, 플라즈마 전극(350)에 인접한 가스공급모듈(300) 중에 적어도 하나는 접지되어 접지 전극의 역할을 하게 되며, 바람직하게는 플라즈마 전극(350)의 양측에 위치한 가스공급모듈(300)이 모두 접지되어 접지전극의 역할을 하게 된다.

한편, 가스공급부(200)의 커버(205)에는 플라즈마 발생을 위한 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급라인(220)을 더 구비한다. 제2 공정가스는 제2 공급라인(220)에서 플라즈마 전극(350)을 향하여 공급된다. 이 경우, 제2 공정가스가 플라즈마 전극을 중심으로 균일하게 분산되도록 분산수단을 구비할 수 있다. 상기 분산수단은 플라즈마 전극(350)에 구비될 수 있으며, 플라즈마 전극(350)에 구비되는 분산부(355)로 이루어진다. 분산부(355)는 제2 공정가스가 공급되는 제2 공급라인(220)을 향해 플라즈마 전극(350)에 구비되며, 제2 공정가스를 분산시키는 소위 '디퓨져(diffuser)' 역할을 하게 된다.

구체적으로 분산부(355)는 그 단면을 살펴볼 때, 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 좁도록 구성된다. 따라서, 폭이 좁은 상부가 제2 공정가스 공급부를 향하도록 구비되어 제2 공정가스가 분산부(355)를 따라 플라즈마 전극(350)의 양측으로 균일하게 분산되도록 한다. 분산부(355)는 플라즈마 전극(350)과 일체로 형성될 수도 있으며, 또는 별개의 부재로 구비되어 조립되는 것도 가능하다. 결국, 플라즈마 전극(350)과 접지전극 역할을 하는 인접한 가스공급모듈(300) 사이에 자기장이 형성되며, 제2 공정가스가 상기 자기장을 통과하면서 플라즈마 상태가 되어 하부의 기판을 향해서 라디칼을 공급하게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 플라즈마 전극(350)이 챔버리드(120)에 의해 지지되는 구성을 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 플라즈마 전극(350)은 챔버몸체(130)에 의해 지지될 수도 있다. 도 9 및 도 10은 플라즈마 전극(350)이 챔버몸체(130)에 의해 지지되는 구성을 도시한다. 이하, 전술한 실시예와 차이점을 중심으로 설명한다.

도 9는 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한 사시도이며, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따른 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 플라즈마 전극(350)을 지지하는 전극지지부(360)는 챔버몸체(130)에 연결된다. 구체적으로, 전극지지부(360)는 챔버몸체(130)의 일측에 선택적으로 연결되는 연결부(362)와, 플라즈마 전극(350)을 지지하며 상기 연결부(362)에서 절곡되는 지지바(364)를 구비한다. 전극지지부(360)가 절연재질로 구성됨은 전술한 실시예와 동일하다.

전극지지부(360)는 도 9에 도시된 바와 같이 챔버몸체(130)의 외측에서 챔버(110) 내부를 향하여 또는 챔버몸체(130)의 내부에서 외부를 향하여 조립된다. 따라서, 챔버몸체(130)의 외측에는 연결부(362)만이 보이게 된다. 전극지지부(360)가 챔버몸체(130)에 조립되는 경우에 지지바(364)에 플라즈마 전극(350)이 미리 안착될 수 있다. 즉, 전극지지부(360)에 플라즈마 전극(350)을 안착시켜 조립하고, 상기 전극지지부(360)를 챔버몸체(130)에 연결시키게 된다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만 연결부(362)와 챔버몸체(130) 사이의 실링을 위하여 접촉면 등에 가스킷 등을 구비할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 챔버몸체(130) 및 전극지지부(360)를 통하여 플라즈마 전극(350)으로 전원이 공급된다. 플라즈마 전극(350)에 인접한 가스공급모듈(300) 중에 적어도 하나는 접지되어 접지 전극의 역할을 하게 되며, 바람직하게는 플라즈마 전극(350)의 양측에 위치한 가스공급모듈(300)이 모두 접지되어 접지전극의 역할을 하게 된다.

결국, 플라즈마 전극(350)은 챔버(110)에 의해 지지된다고 할 수 있으며, 구체적으로 챔버리드(120)에 의해 지지되거나 또는 챔버몸체(130)에 의해 지지된다.

한편, 전술한 실시예에서는 기판이동부(180)가 기판(W)을 소정의 이동경로를 따라 일 방향으로 회전시키는 구성을 상정하여 설명하였다. 그런데, 본 발명에 따른 박막증착장치는 이에 한정되지 않으며, 기판이동부(180)는 상기 이동경로를 따라 기판(W)을 양방향으로 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 기판이동부(180)는 기판(W)을 이동경로를 따라 회전시키는 경우에 소정시간을 주기로 기판(W)의 회전 방향을 변경하거나, 또는 기판(W)이 이동경로를 따라 소정횟수 회전한 경우에 기판(W)의 회전 방향을 변경할 수 있다. 이러한 기판(W)의 회전방향의 변경은 기판이동부(180)의 구동풀리(182)에 연결된 모터(미도시)의 회전방향을 변경하여 수행될 수 있다. 그런데, 이와 같이 기판(W)의 회전방향이 소정시간, 또는 소정횟수의 회전을 주기로 변경되면 가스공급부(200)의 구성도 전술한 실시예와 달라질 수 있다. 즉, 원자층 증착 방법에서는 기판(W)을 향하여 먼제 제1 공정가스(소스가스 또는 원료가스)를 공급하고 이어서 제2 공정가스(반응가스)를 공급하여야 기판(W)에 박막을 형성할 수 있기 때문이다. 따라서, 이하에서는 가스공급부에 대한 기판(W)의 상대적인 이동방향이 소정시간, 또는 소정횟수의 회전을 주기로 변경되는 경우에 적용될 수 있는 가스공급부의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.

도 11은 가스공급부에 대한 기판(W)의 상대적인 이동방향이 변경되는 경우에 적용될 수 있는 가스공급부의 일 실시예를 도시하는 측단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스공급부(2000)는 기판(W)의 이동경로를 따라 대칭적인 구조를 가지게 된다. 즉, 기판(W)이 이동경로를 따라 양방향으로 회전하게 되므로 가스공급부(2000)는 기판(W)의 이동경로를 따라 대칭적인 구조를 가지는 것이 박막의 증착에 유리하다. 즉, 가스공급부(2000)가 중앙부를 중심으로 대칭적으로 구비되므로 기판이 양방향 중에 어느 방향으로 이동하더라도 기판에 대한 증착이 가능하게 된다.

본 실시예에서 가스공급부(2000)는 중앙에 제1 공정가스 공급을 위한 제1 가스공급수단을 구비한다. 상기 제1 가스공급수단은 제1 공정가스가 공급되는 제1 공급라인(2110) 및 제1 공정가스가 기판(W)을 향해 공급되도록 이동하는 제1 보조채널(2112) 및 제1 공급채널(2312)을 구비한다. 따라서, 본 실시예에 따른 가스공급부(2000)는 전술한 제1 가스공급수단을 중심으로 대칭적으로 구비된다. 이하, 가스공급부(2000)의 구체적인 구성에 대해서 도면을 참조하여 살펴본다.

구체적으로 가스공급부(2000)는 커버부(2100), 상기 커버부(2100)와 연결되며 챔버리드(120)의 상부에 연결되는 제1 몸체부(2300) 및 상기 몸체부(2300)의 하부에 연결되어 플라즈마 전극(2400)을 지지하는 역할과 함께 보조배기채널(2553)을 제공하는 제2 몸체부(2500)를 구비한다.

커버부(2100)에는 각종 가스가 공급되는 복수개의 공급라인과 잔여가스가 배기되는 배기라인이 연결된다. 전술한 바와 같이, 대략 중앙부에 제1 공정가스가 공급되는 제1 공급라인(2110)이 연결된다. 제1 공급라인(2110)에서 오른쪽으로 갈수록 순서대로 배기라인(2150), 퍼지가스 공급라인(2120), 제2 공급라인(2130) 및 배기라인(2150)이 연결된다. 한편, 제1 공급라인(2110)의 왼쪽에는 대칭적으로 배기라인(2150), 퍼지가스 공급라인(2120), 제2 공급라인(2130) 및 배기라인(2150)이 연결된다. 또한, 커버부(2100)에는 제1 공급라인(2110)에서 공급되는 제1 공정가스가 공급되는 제1 보조채널(2112), 배기라인(2150)으로 잔존가스를 배기하는 보조배기채널(2152), 퍼지가스 공급라인(2120)에서 공급되는 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스보조채널(2122) 및 제2 공급라인(2130)에서 공급되는 제2 공정가스가 공급되는 제2 보조채널(2132)을 구비한다.

한편, 커버부(2100)는 제1 몸체부(2300)에 연결된다. 커버부(2100)에 제1 관통공(2102)을 구비하고, 제1 몸체부(2300)에 제1 체결공(2302)을 구비하여 볼트 등에 의해 연결한다. 한편, 제1 몸체부(2300)는 챔버리드(120)의 상부에 연결된다. 전술한 바와 같이 챔버리드(120)에 개구부(122)를 구비하고 상기 개구부(122)의 가장자리를 따라 제1 몸체부(2300)가 안착될 수 있다. 이 경우, 제1 몸체부(2300)에 제2 관통공(2304)을 구비하여 볼트 등에 의해 챔버리드(120)에 연결할 수 있다.

제1 몸체부(2300)에는 각종 가스를 공급하는 공급채널과 배기채널을 구비할 수 있다. 구체적으로 제1 보조채널(2112)과 연통하여 제1 공정가스를 기판을 향해 공급하는 제1 공급채널(2312), 보조배기채널(2152)과 연통하여 잔존가스를 배기시키는 제1 배기채널(2352), 퍼지가스보조채널(2122)과 연통하여 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급채널(2322) 및 제2 보조채널(2132)과 연통하여 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급채널(2332)을 구비한다. 한편, 제1 몸체부(2300)의 외곽에 위치하는 제2 배기채널(2353)은 후술하는 제2 몸체부(2500)에 연결되는 바, 전술한 제1 배기채널(2352)과 비교하여 그 길이에 있어서 차이가 있다. 구체적으로 제1 몸체부(2300)에 구비되는 제2 배기채널(2353)의 길이가 제1 배기채널(2352)의 길이에 비하여 더 짧게 구성된다.

한편, 제1 몸체부(2300)의 하부에는 제2 몸체부(2500)가 연결된다. 예를 들어, 제2 몸체부(2500)에 제3 관통공(2506)을 구비하고 제1 몸체부(2300)에 제2 체결공(2306)을 구비하여 볼트 등에 의해 체결할 수 있다.

제2 몸체부(2500)는 플라즈마 전극(2400)을 지지하는 전극지지부(2510)와 제2 배기채널(2353)과 연통하는 보조배기채널(2553)을 구비한다. 따라서, 플라즈마 전극(2400)은 그 상부가 커버부(2100)에 의해 지지되고 그 하부는 제2 몸체부(2500)의 전극지지부(2510)에 의해 지지된다. 한편, 제2 공정가스는 제2 공급라인(2130), 제2 보조채널(2132) 및 제2 공급채널(2332)을 통하여 플라즈마 전극(2400)을 향해 공급된다. 이 경우, 플라즈마 전극(2400)과 대향하는 제1 몸체부(2300)는 접지전극의 역할을 할 수 있다.

한편, 제1 몸체부(2300)의 하부에는 제1 공정가스 및 퍼지가스가 균일하게 분산되도록 하는 분산부재(2700)를 더 구비할 수 있다. 분산부재(2700)에 제4 관통공(2702)를 구비하고 제1 몸체부(2300)에 이에 대응하는 제3 체결공(2308)을 구비하여 체결부재에 의해 연결될 수 있다. 도 12는 도 11에서 분산부재(2700)의 'A' 영역을 확대해서 도시한 사시도이다.

도 12를 참조하면, 분산부재(2700)는 제1 공급채널(2312)과 연통하는 제1 분산채널(2712)을 구비한다. 제1 분산채널(2712)은 다수개의 제1 분산공(2750)과 연통된다. 따라서, 제1 공급채널(2312)을 따라 이동된 제1 공정가스는 제1 분산채널(2712) 및 제1 분산공(2750)을 통해 하부의 기판(W)으로 공급된다. 이 경우, 다수개의 제1 분산공(2750)을 통해 제1 공정가스가 균일하게 분산되어 공급된다.

또한, 분산부재(2700)는 퍼지가스공급채널(2322)과 연통하는 제2 분산채널(2722)을 구비한다. 제2 분산채널(2722)은 다수개의 제2 분산공(2740)과 연통된다. 따라서, 퍼지가스공급채널(2322)을 따라 이동된 퍼지가스는 제2 분산채널(2722) 및 제2 분산공(2740)을 통해 하부의 기판(W)으로 공급된다. 이 경우, 다수개의 제2 분산공(2740)을 통해 제1 공정가스가 균일하게 분산되어 공급된다.

한편, 분산부재(2700)는 제2 공급채널(2332) 및 플라즈마 전극(2400)의 하부를 덮지 않도록 구성된다. 이는 플라즈마 전극(2400)에 의해 라디칼을 공급하는 경우에 분산부재(2700)를 통하지 않고 공급되는 것이 바람직하기 때문이다.

한편, 전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 박막증착장치는 가열부(170)를 구비하며, 상기 가열부(170)는 이동경로를 따라 배치된 복수개의 가열플레이트(172)를 구비한다. 따라서, 기판(W)이 기판지지부(150)에 안착되어 이동경로를 따라 이동하는 중에 가열부(170)의 가열플레이트(172)에 의해 가열되어 보다 효과적인 증착이 이루어진다. 그런데, 기판(W)은 직선경로뿐만 아니라 곡선경로를 따라 이동하게 된다. 기판이 곡선경로를 따라 이동하게 되면 곡선의 중심부와 외곽의 회전각속도가 다르게 된다. 따라서, 가열부(170)에 의해 균일한 열량을 가하는 경우에도 기판의 회전각속도가 달라지게 되어 기판 표면의 온도가 일정하지 않고 서로 달라지게 된다. 이는 기판 표면의 증착 효율을 떨어드리는 요인으로 작용할 수 있다. 이하, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 박막증착장치에 대해서 살펴보도록 한다.

도 13은 일 실시예에 따른 가열부(170)의 가열플레이트(172)를 도시한다. 본 실시예에 따른 가열부(170)는 기판(W)의 이동경로에 따라 온도조절이 가능하도록 구성된다는 점에서 전술한 가열부와 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 살펴본다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열플레이트(172)는 개별적으로 온도 조절이 가능한 둘 이상의 가열구역(900, 910)을 구비한다. 여기서, 둘 이상의 가열구역(900, 910)은 물리적으로 서로 분리된 가열부재로 구비되어 서로 연결되거나, 또는 하나의 가열플레이트(172)의 내부를 구획하여 서로 다른 가열원을 포함하여 가열구역을 구비할 수 있다.

상기 가열구역은 기판(W)의 이동방향과 평행하게 배치될 수 있으며, 제1 가열구역(900) 및 제2 가열구역(910)을 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이 제1 가열구역(900)과 제2 가열구역(910)은 기판(W)의 이동방향을 따라 평행하게 배치된다. 도면에서는 제1 가열구역(900)과 제2 가열구역(910)의 너비가 서로 동일한 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않으며 제1 가열구역(900)과 제2 가열구역(910)의 너비를 서로 상이하게 구비될 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 가열플레이트(172)가 곡선경로를 따라 배치되고 제1 가열구역(900)이 곡선경로의 내측에 구비되고 제2 가열구역(910)이 곡선경로의 외측에 배치되는 경우에 이동경로에 따라 각 가열구역의 온도를 달리하게 된다. 구체적으로, 기판이 곡선경로를 따라 이동하는 경우에 곡선의 외곽쪽이 회전각속도가 더 빠르게 되므로 곡선경로의 내측에 비하여 외곽에 위치한 기판 영역의 온도가 낮아질 수 있다. 따라서, 곡선경로를 따라 기판(W)이 이동하는 중에 곡선경로의 안쪽에 비하여 외곽의 온도가 더 높도록 가열구역을 제어한다. 즉, 곡선경로의 안쪽에 구비된 제1 가열구역(900)의 온도에 비하여 외곽에 위치한 제2 가열구역(910)의 온도를 더 높게 제어한다. 결국, 곡선경로의 안쪽과 외곽에 위치한 가열구역의 온도를 서로 다르게 제어함으로써 곡선경로를 따라 이동하는 기판을 균일하게 가열할 수 있다.

도 14은 다른 실시예에 따른 가열플레이트(172)를 도시한다. 본 실시예에 따른 가열플레이트(172)는 중앙부에 별도의 가열구역을 더 구비한다는 점에서 전술한 실시예와 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 14을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열플레이트(172)는 기판(W)의 이동방향을 따라 배치된 제1 가열구역(930), 제2 가열구역(940)과 함께 대략 중앙부에 제3 가열구역(920)을 더 구비한다. 여기서, 제3 가열구역(920)은 제1 가열구역(930) 및 제2 가열구역(940)과 물리적으로 분리된 부재로 이루어지거나, 또는 하나의 가열플레이트(172)를 구획하여 구비될 수 있다. 또한, 도면에서는 제3 가열구역(920)이 대략 사각형 형상으로 도시되었으나, 이는 일예에 불과하며 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

한편, 본 실시예와 같이 가열플레이트(172)의 대략 중앙부에 별도의 제3 가열구역(920)을 구비하게 되면 다양한 형태의 온도조절이 가능하다는 장점을 가진다. 기판(W)의 이동 중에 가열부에 의해 가열되는 경우에 기판(W)의 온도 프로파일을 측정하고, 상기 온도 프로파일에 대응하여 온도조절이 가능하다. 예를 들어, 기판(W)의 중앙부의 온도가 외곽에 비하여 더 온도가 높다고 하면 중앙부에 위치한 제3 가열구역(920)에 비하여 외곽에 위치한 제1 가열구역(930) 및 제2 가열구역(940)의 온도를 더 높게 제어할 수 있다. 기판(W)이 곡선경로를 따라 이동하는 경우에 곡선경로의 외곽의 온도를 더 높게 제어하는 것은 전술한 실시예와 유사하다.

도 15는 또 다른 실시예에 따른 가열플레이트(172)를 도시한다. 본 실시예에 따른 가열플레이트(172)는 기판(W)의 이동방향과 수직하게 배치되는 가열구역을 구비한다는 점에서 전술한 실시예들과 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 가열플레이트(172)는 기판(W)의 이동방향과 수직하게 배치되는 제4 가열구역(950) 및 제5 가열구역(960)을 포함한다. 여기서, 제4 가열구역(950) 및 제5 가열구역(960)은 물리적으로 서로 분리된 가열부재로 구비되어 서로 연결되거나, 또는 하나의 가열플레이트(172)의 내부를 구획하여 서로 다른 가열원을 포함하여 가열구역을 구비할 수 있다. 또한, 도면에서는 제4 가열구역(950)과 제5 가열구역(960)의 길이가 서로 동일한 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않으며 제4 가열구역(950)과 제5 가열구역(960)의 길이를 서로 상이하게 구비할 수 있다.

본 실시예와 같이 기판(W)의 이동방향을 따라 가열구역을 구획하게 되면, 보다 정확한 온도 조절이 가능하다는 장점을 가진다. 즉, 기판의 온도를 보다 정확하게 조절하기 위해서는 더 많은 개수의 가열플레이트를 필요로 하게 된다. 그런데, 가열플레이트가 증가하게 되면, 가열플레이트의 조립공정 및 조립시간을 증가시키게 되며, 나아가 박막증착장치의 비용을 상승시키는 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 가열플레이트의 숫자를 늘리는 대신에 하나의 가열플레이트에 둘 이상의 가열구역을 구비하고, 개별적인 온도제어를 하면 보다 정확한 온도조절이 가능해진다.

한편, 도 16은 또 다른 실시예에 따른 가열플레이트(172)를 도시한다. 도 15의 실시예와 비교하여 가열플레이트(172)의 대략 중앙부에 제6 가열구역(970)을 구비한다는 점에서 차이가 있다. 이와 같이, 가열플레이트(172)의 대략 중앙부에 별도의 제6 가열구역(970)을 구비하게 되면 다양한 형태의 온도조절이 가능하다는 장점을 가진다. 즉, 기판(W)의 이동 중에 가열부에 의해 가열되는 경우에 기판(W)의 온도 프로파일을 측정하고, 상기 온도 프로파일에 대응하여 온도조절이 가능하다. 예를 들어, 기판(W)의 중앙부의 온도가 외곽에 비하여 더 온도가 낮다고 하면 외곽에 위치한 제4 가열구역(980) 및 제5 가열구역(990)의 온도에 비하여 중앙부에 위치한 제6 가열구역(970)의 온도를 더 높게 제어할 수 있다.

한편, 비록 도면에는 도시되지 않았지만 전술한 가열부는 기판지지부(150)에 직접 구비될 수 있다. 예를 들어, 기판지지부(150)는 전술한 바와 같이 서셉터(152), 하부지지부(156) 및 상기 하부지지부(156)와 서셉터(152)를 연결하는 연결부(154)를 구비하게 되므로, 상기 가열부는 서셉터(152)에 구비될 수 있다. 이 경우, 가열부는 서셉터(152)의 내부에 매립되거나, 또는 서텝터(152)의 아래쪽에 구비될 수 있다. 그런데, 본 실시예에 따른 기판지지부(150)는 이동경로를 따라 이동하게 되므로 상기 가열부에 전력을 공급하는 경우에 유선으로 공급할 수도 있지만, 유선으로 전력을 공급하게 되면 전력 공급 라인 등에 의해 내부 구성이 매우 복잡해질 수 있다. 따라서, 기판지지부(150)에 가열부를 구비하는 경우에 상기 가열부로 무선으로 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 무선으로 전력을 전송하는 방법은 예를 들어 전자기유도방식, 자기공명방식 및/또는 전자기파방식 등을 채용할 수 있다. 이러한 무선 전력 전송 방식에 대해서는 본 발명이 속하는 분야에서 널리 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

100...박막증착장치 110...챔버
120...챔버리드 130...챔버몸체
140...기판수취부 142...수취핀
144...구동부 150....기판지지부
152...서셉터 154...연결부
156...하부지지부 158...롤러
160...가이드부 170...가열부
180...기판이동부 182...구동풀리
184....종동풀리 190...벨트
200...가스공급부 205...커버
210...제1 공급라인 212...공급채널
220...제2 공급라인 230...배기라인
300...가스공급모듈 315...한정부
330...배기부재 332...배기채널
350...플라즈마 전극 355...분산부
360...전극지지부 600...기판인입인출부
610...제2 로봇암 700...로드록실
810, 820...보트 1000...기판처리장치

Claims

챔버;
기판을 지지하는 복수의 기판지지부;
상기 챔버에 구비되어 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하는 가스공급부;
상기 챔버 내에서 소정의 직선경로와 곡선경로를 포함하는 이동경로를 따라 상기 복수의 기판지지부를 이동시키는 기판이동부; 및
상기 기판을 가열하며 상기 이동경로에 따라 온도조절이 가능한 가열부;를 포함하고, 상기 기판지지부가 이동하는 중에 상기 가열부와 기판지지부의 간섭을 방지하기 위하여 상기 기판지지지부는 '⊂' 또는 '⊃' 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제1항에 있어서,
상기 이동경로는 한 쌍의 직선경로와 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제1항에 있어서,
상기 기판지지부는 상기 기판을 지지하는 서셉터, 상기 기판이동부를 따라 이동하는 하부지지부 및 상기 서셉터와 하부지지부를 연결하는 연결부를 구비하고, 상기 가열부는 상기 서셉터와 하부지지부 사이의 공간에 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제2항에 있어서,
상기 가열부는 상기 이동경로를 따라 상기 기판의 아래쪽에 구비되는 복수개의 가열플레이트를 포함하고, 상기 가열플레이트는 개별적으로 온도 조절이 가능한 둘 이상의 가열구역을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제4항에 있어서,
상기 가열플레이트는 상기 기판의 이동방향과 평행하게 배치되는 제1 가열구역 및 제2 가열구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제5항에 있어서,
상기 가열플레이트는 중앙부에 제3 가열구역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제4항에 있어서,
상기 가열플레이트는 상기 기판의 이동방향과 수직하게 배치되는 제4 가열구역 및 제5 가열구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제7항에 있어서,
상기 가열플레이트는 중앙부에 제6 가열구역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제4항에 있어서,
상기 이동경로에 따라 상기 가열구역의 온도를 달리하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제9항에 있어서,
상기 곡선경로를 따라 상기 기판이 이동하는 중에 상기 곡선경로의 안쪽에 비하여 외곽의 온도가 더 높도록 상기 가열구역을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제1항에 있어서,
상기 기판이동부는
상기 기판을 지지하는 기판지지부가 연결되어 연동하는 동력전달부재;
상기 동력전달부재를 상기 직선경로 및 곡선경로를 따라 이동시키는 구동부; 및
상기 기판지지부가 이동 가능하게 지지하는 가이드부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제11항에 있어서,
상기 이동경로를 따라 이동하는 상기 기판지지부에 상기 기판을 가열하는 가열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제12항에 있어서,
상기 기판지지부는 상기 기판을 지지하는 서셉터, 상기 가이드부를 따라 이동하는 하부지지부 및 상기 서셉터와 하부지지부를 연결하며 상기 동력전달부재에 착탈 가능하게 연결되는 연결부를 구비하고, 상기 서셉터에 상기 기판을 가열하는 가열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
제13항에 있어서,
상기 가열부는 무선으로 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.