KR101407436B1 - 박막증착장치 및 박막증착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막증착장치 및 박막증착방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막증착장치는 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하고 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수의 가스공급부가 상기 폐경로를 따라 구비되어 증착공정을 수행하는 박막증착장치에 있어서 상기 폐경로는 원형경로로 이루어지거나 또는 적어도 일부에 직선경로를 포함하고, 상기 폐경로가 원형경로로 이루어지는 경우 상기 가스공급부 사이의 간격이 일정하며, 상기 폐경로의 적어도 일부에 직선경로를 포함하는 경우 상기 복수의 가스공급부는 상기 폐경로를 따라 상기 폐경로의 중앙부에 대하여 서로 대향하는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

박막증착장치 및 박막증착방법 {Thin film deposition apparatus and thin film deposition method}

본 발명은 박막증착장치 및 이를 이용한 박막증착방법에 대한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, '기판'이라 함) 상에 박막을 형성하기 위한 증착법으로 화학기상증착법(CVD ; Chemical Vapor Deposition), 원자층증착법(ALD ; Atomic Layer Deposition) 등의 기술이 사용되고 있다.

도 25는 박막 증착법 중 원자층증착법에 관한 기본 개념을 도시하는 개략도이다. 도 25를 참조하여 원자층증착법의 기본 개념에 대해서 살펴보면, 원자층증착법은 기판 상에 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.

원자층증착법에 사용되는 종래 박막증착장치는 원료가스, 반응가스, 퍼지가스 등의 각종 가스를 기판면에 주입하는 방향 및 방식에 따라 다양한 종류가 존재한다. 그런데, 종래 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 향상시키면서 박막의 우수한 품질을 유지할 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 목적이 있다. 또한, 본 발명은 기판 처리량을 늘리는 동시에 장치의 설치면적(foot print)을 줄이거나 종래와 비슷하게 유지할 수 있는 박막증착장치를 제공하는데 목적이 있다. 나아가, 본 발명은 박막증착장치의 가스를 공급하는 가스공급부의 구성을 단순화함과 동시에 다양한 환경에 따른 호환성을 가지는 박막증착장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하고 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수의 가스공급부가 상기 폐경로를 따라 구비되어 증착공정을 수행하는 박막증착장치에 있어서, 상기 폐경로는 원형경로로 이루어지거나 또는 적어도 일부에 직선경로를 포함하고, 상기 폐경로가 원형경로로 이루어지는 경우 상기 가스공급부 사이의 간격이 일정하며, 상기 폐경로의 적어도 일부에 직선경로를 포함하는 경우 상기 복수의 가스공급부는 상기 폐경로를 따라 상기 폐경로의 중앙부에 대하여 서로 대향하는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치에 의해 달성된다.

한편, 상기 이동경로가 원형경로로 이루어지는 경우 상기 각 가스공급부는 소정 거리 이격되어 배치되고 상기 가스공급부 사이의 이격영역에서는 상기 가스공급부에 의한 상기 가스의 공급 및 배기가 이루어지지 않는다.

한편, 상기 폐경로는 직선경로 및 곡선경로로 이루어지는데, 상기 폐경로가 원형경로로 이루어진 경우에 상기 기판이 상기 폐경로를 따라 이동하는 경우에 상기 각 기판의 회전각속도가 일정하게 된다.

나아가, 상기 기판은 상기 증착공정의 시작 시와 종료 시에 상기 폐경로 상의 소정의 동일위치에 위치하거나, 또는 상기 증착공정의 시작 시에 상기 폐경로 상의 소정의 출발위치에 위치하고, 상기 증착공정의 종료 시에 상기 폐경로를 따라 상기 폐경로의 중앙부에 대하여 상기 출발위치와 서로 대향하는 종료위치에 위치하게 된다.

또한, 상기 각 가스공급부는 상기 공정가스 또는 퍼지가스의 유로를 형성하는 공급채널을 갖는 가스공급모듈을 포함하고, 상기 가스공급모듈은 상기 공급채널에 공급된 상기 공정가스 또는 퍼지가스를 상기 기판으로 공급하는 공급홀 또는 공급슬릿을 포함하고, 상기 각 가스공급부는 상기 폐경로를 따라 소정 거리 이격되어 배치된다.

한편, 상기 폐경로는 소정거리 이격되어 구비된 한 쌍의 직선경로와 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 포함하고, 상기 복수의 가스공급부는 상기 한 쌍의 직선경로를 따라 상기 대향하는 위치에 각각 배치된다. 이 경우, 상기 직선경로에 배치된 가스공급부 사이의 간격은 상기 기판의 직경 이상이거나 또는 상기 기판의 직경 이하 및 반경 이상일 수 있다. 이러한 구조에서 상기 증착공정의 시작 시와 종료 시에 상기 기판은 상기 가스공급부 사이의 공간에 위치하거나 또는 상기 기판의 적어도 일부가 상기 가스공급부와 중첩될 수 있다.

또한, 상기 가스공급모듈 사이 또는 상기 공급채널 사이에 구비되어 상기 증착공정에 따른 잔존가스를 배기하는 배기수단을 더 포함한다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하며 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수의 가스공급부가 적어도 한 쌍 이상이 구비되고, 상기 한 쌍의 가스공급부는 상기 폐경로의 중앙부에 대해 대칭하여 구비되어 증착공정을 수행하는 박막증착방법에 있어서, 상기 증착공정의 종료 시에 상기 가스공급부가 한 쌍씩 상기 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 반응가스 또는 소스가스 공급을 종료하는 것을 특징으로 하는 박막증착방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 소정의 폐경로는 한 쌍의 직선경로와 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 포함하고, 상기 한 쌍 이상의 가스공급부는 상기 한 쌍의 직선경로를 따라 한 쌍을 이루는 각 가스공급부가 대칭적으로 각각 구비된다. 또한, 상기 반응가스는 플라즈마화되어 공급된다.

상기 박막증착방법에서 상기 증착공정의 시작 시에 상기 한 쌍 이상의 가스공급부가 반응가스 및 소스가스를 동시에 공급하거나, 또는 상기 증착공정의 시작 시에 상기 한 쌍 이상의 가스공급부가 상기 기판의 회전방향을 따라 한 쌍씩 순차적으로 반응가스 및 소스가스 공급을 시작한다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하고, 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수개의 가스공급부를 구비하여 증착공정을 수행하는 박막증착방법에 있어서, 상기 증착공정의 시작 시에 상기 복수의 가스공급부가 반응가스 및 소스가스 중에 어느 하나를 동시에 공급하고, 상기 가스공급부가 나머지 하나를 상기 기판의 회전방향을 따라 동시에 또는 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착방법에 의해 달성된다. 여기서, 상기 반응가스는 플라즈마화되어 공급된다.

한편, 상기 증착공정의 종료 시에 상기 가스공급부가 상기 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 반응가스 및 소스가스 공급을 종료하게 된다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하고, 상기 폐경로를 따라 구비되어 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수개의 가스공급부를 포함하여 증착공정을 수행하는 박막증착방법 에 있어서, 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판을 소정의 제1 두께 이하로 증착시키는 예비공정, 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판을 소정의 제1 두께로 증착시키는 증착공정 및 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판을 소정의 제1 두께 이하로 증착시키는 종료공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 예비공정에서 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판에 증착되는 박막의 두께를 소정의 제2 두께에서 상기 제1 두께로 소정의 기울기로 증가시키게 된다. 또한, 상기 종료공정에서 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판에 증착되는 박막의 두께를 상기 제1 두께에서 소정 기울기로 소정의 제3 두께로 감소시키게 된다. 이 경우, 상기기 예비공정 및 상기 종료공정은 상기 기판이 상기 폐경로를 따라 소정횟수 회전하는 동안 수행된다.

한편, 상기 폐경로가 원형경로로 이루어지고 상기 기판이 상기 폐경로를 따라 이동하는 경우에 각 기판의 회전각속도가 균일하게 된다. 또한, 상기 소스가스 또는 반응가스는 상기 가스공급부의 공급채널에 유입되어 공급슬릿 또는 공급홀을 통하여 상기 기판 상으로 공급되고, 상기 증착공정에 따른 잔존가스는 상기 폐경로를 따라 소정거리 이격된 상기 가스공급부 사이 또는 상기 공급채널 사이를 통하여 배기된다.

전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면 직선경로 및/또는 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 기판이 직선경로를 따라 이동하는 중에 공정가스를 비롯한 각종 가스를 공급함으로써 기판 표면에 증착이 균일하게 이루어지도록 하여 우수한 품질의 박막을 제공할 수 있다.

또한, 가스공급부의 구성을 일체로 구비하지 않고 착탈이 가능한 가스공급모듈을 구비하여, 가스 공급 환경에 따라 적절하게 가스공급모듈을 변형하여 제공할 수 있다. 따라서, 다양한 가스공급환경에 따른 호환성을 가질 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 가스공급부는 가스활성화유닛 중에 플라즈마 발생부를 구비하여 라디칼을 제공함으로써 박막의 품질을 향상시키며 증착 시간을 단축할 수 있다. 특히, 플라즈마 전극을 가스발생부, 챔버리드 및 챔버몸체 중에 어느 하나에 의해 지지하여 구성을 보다 단순화할 수 있다. 또한, 추후에 유지보수를 위하여 가스공급부를 분해하는 경우에 필요한 부분만 분해가 가능하도록 하며, 플라즈마 전극은 가스발생부, 챔버리드 및 챔버몸체 중에 어느 하나에 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 11, 12, 13은 각각 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한 단면도,
도 14는 도 13의 'A' 영역의 확대사시도,
도 15는 가스공급부의 다양한 가스공급형태를 도시한 개략도,
도 16은 또 다른 실시예에 다른 박막증착장치를 도시한 사시도,
도 17 및 도 18은 도 2에서 기판과 가스공급부를 구비한 챔버를 개략적으로 도시한 평면도,
도 19 내지 도 24는 다양한 실시예에 따른 제어방법의 그래프를 도시한 도면,
도 25는 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 기판인입인출수단을 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 기판인입인출수단이 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 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 기판인입인출수단을 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 기판인입인출수단과 개구부(134)를 연결하는 커넥터(132)를 구비한다.

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

본 실시예에서 기판인입인출수단은 챔버(110)에 연결되어 챔버(110) 내부로 기판을 인입하거나 또는 증착이 완료된 기판(W)을 챔버(110) 외부로 인출하는 역할을 하게 된다. 기판인입인출수단은 기판(W)을 챔버(110) 내부로 인입하는 기판 인입부와 기판(W)을 챔버(110) 외부로 인출하는 기판 인출부를 별개로 구비할 수 있다. 그런데, 이와 같이 기판 인입부와 기판 인출부를 별개로 구비하게 되면, 구성요소가 늘어나게 되어 설치 면적이 넓어지게 된다. 또한, 구성요소가 늘어나게 되므로 구성이 복잡해짐에 따라 차후에 유지보수가 곤란하다는 단점을 가지게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 기판인입인출수단으로 기판인입인출부(600)를 구비할 수 있다. 기판인입인출부(600)는 단일 장치(single device)로 이루어져 기판의 인입 및 인출이 하나의 단일장치에 의해 수행된다. 즉, 기판 인입부와 기판 인출부가 일체로 형성되었다고 할 수 있다.

예를 들어, 후술하는 바와 같이 기판이동부(180)에 의해 기판(W)이 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 인입 및 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 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)가 구비된다. 상기 이동경로는 기판(W)이 소정의 직선을 따라 이동하는 직선경로(L)와 기판(W)이 소정의 곡선을 따라 이동하는 곡선경로(C)를 포함한다.

종래의 박막증착장치는 기판을 원형의 경로를 따라 소정의 속도로 회전시켜 상부에서 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하여 증착을 수행하였다. 그런데, 상기 방식은 기판의 이동경로가 원형으로 형성되어 원형의 중심부와 외곽의 회전각속도가 다르게 된다. 따라서, 원형의 중심부에 인접한 기판 영역과 원형의 외곽에 인접한 기판 영역의 증착율이 서로 다르게 되어 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 기판(W)이 소정의 직선을 따라 이동하는 직선경로(L)와, 소정의 곡선을 따라 이동하는 곡선경로(C)를 포함하게 된다. 예를 들어, 기판이동부(180)는 기판(W)을 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 실시예에서 상기 폐경로는 직선경로(L)와 곡선경로(C)를 포함한다. 즉, 한 쌍의 직선경로(L)가 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 배치되며 상기 직선경로(L)의 양단부를 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, 가스공급부(200)는 전술한 이동경로 또는 폐경로를 따라 소정 거리 이격되어 배치되며, 구체적으로 상기 기판이동부(180)의 직선경로(L)를 따라 구비된다. 이는 본 실시예에서 기판이 이동경로를 따라 이동하는 중에 경로에 따라 각 기판에 작용하는 회전각속도가 달라지기 때문이다. 즉, 기판이 직선경로를 따라 이동하는 동안에 작용하는 회전각속도와 곡선경로를 따라 이동하는 동안에 작용하는 회전각속도는 차이가 있게 되어, 기판이 이동경로를 따라 이동하는 중에 회전각속도가 달라지게 된다. 따라서, 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. 결국, 가스공급부(200)는 직선경로에 구비되고 곡선경로에 구비되지 않으므로 가스공급부(200) 사이의 간격이 일정하지 않다고 할 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) 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 구동에 의해 함께 회전하는 종동풀리(184)의 역할을 하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 한 쌍의 풀리(182, 184) 및 모터가 구동부에 해당된다고 할 수 있다.

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)의 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 구비할 수 있다. 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 이동하게 된다. 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.

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 너비, 각 가스공급부(200) 사이의 거리에 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 가스활성화유닛(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 가스활성화유닛(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 가스공급부(200)에 복수개 구비될 수 있는 바, 모두 동일한 구조를 가지게 되므로 이하에서는 하나의 가스공급모듈(300)에 대해 구체적으로 살펴보며 반복적인 설명은 생략한다.

가스공급모듈(300)은 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스가 이동하는 유로를 형성하는 공급채널(212)을 구비한다. 공급채널(212)은 가스공급모듈(300)의 챔버(110) 내부에 구비된 기판을 향해서 공정가스 또는 퍼지가스를 분사하도록 공급슬릿 형상을 갖도록 마련되는 것을 예로 한다. 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. 또한, 각 가스공급모듈(300)에 공급되는 가스의 종류를 조절하는 것도 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 가스활성화유닛(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, 가스활성화유닛(350)을 중심으로 양측에 동일한 개수의 가스공급모듈(300)을 구비하거나, 또는 가스활성화유닛(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. 따라서, 제1 공급라인(210)의 내부를 따라 공급된 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스는 상기 공급홀 또는 공급슬릿을 통해 제1 공급라인(210)의 외부로 공급된다.

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 형성하게 된다. 따라서, 공급채널(212)을 통해 공급된 공정가스는 한정부(315)에 의해 구획되는 반응공간에서 확산되어 기판(W) 표면에 공급되며, 나아가 한정부(315)에 의해 구획되는 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. 도면엔 도시되지 않았지만 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 공정가스끼리 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, 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 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 가스활성화유닛(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)(도 8에서 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 제2 공정가스를 활성화시키는 가스활성화유닛에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스공급부(200)는 둘 이상의 가스공급모듈(300)을 구비하며, 가스활성화유닛(350)은 가스공급모듈(300) 사이에 구비된다. 또는 가스활성화유닛(350)은 공급채널(212)의 사이에 배치되어 공급채널(212)에 인접하는 가스공급모듈(300)의 일 측부에 구비된다.

본 실시예에서 설명하는 가스활성화유닛(350)은 제2 공정가스를 활성화시켜 활성화 원자 또는 라디칼 형태의 제2 공정가스를 공급하게 된다. 여기서, 본 발명에 따른 박막증착장치(100)의 가스활성화유닛(350)은 플라즈마 발생부, 초고주파 발생부, 자외선 조사부, 레이저 조사부 중 어느 하나의 형태로 제공될 수 있다.

여기서, 가스활성화유닛(350)이 초고주파 발생부 형태로 마련되는 경우, 초고주파 발생부는 10⁹ Hz 이상의 초고주파를 이용하여 제2 공정가스를 활성화시킨다. 제2 공급라인(220)을 통해 제2 공정가스가 가스활성화유닛(350)(즉, 초고주파 발생부)를 향해 주입되고 초고주파 발생부가 초고주파를 인가하게 되면, 제2 공정가스가 활성화 원자 또는 라디칼 상태로 전환되어 기판(W) 방향으로 분사될 수 있다.

또한, 가스활성화유닛(350)이 자외선 조사부 형태로 마련되는 경우, 자외선 조사부에 의해 조사된 자외선에 의해 제2 공정가스가 활성화 원자 또는 라디칼 상태로 전환되어 기판(W) 방향으로 분사될 수 있다.

또한, 가스활성화유닛(350)이 레이저 조사부 형태로 마련되는 경우, 레이저 조사부에 의해 조사된 레이저에 의해 제2 공정가스가 활성화 원자 또는 라디칼 상태로 전환되어 기판(W) 방향으로 분사될 수 있다.

이하에서는 가스활성화유닛(350)으로 플라즈마 발생부를 상정하여 설명한다.

가스활성화유닛(350)은 챔버(110)에 의해 지지된다. 구체적으로, 가스활성화유닛(350)은 챔버리드(120) 또는 챔버몸체(130)에 의해 지지된다. 먼저, 가스활성화유닛(350)이 챔버리드(120)에 의해 지지되는 구조를 살펴본다.

가스활성화유닛(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 가스활성화유닛(350)을 지지하기에 적합하지 않다. 또한, 가스공급부(200)를 유지/보수하는 경우에 커버(205)를 제거하게 되므로 커버(205)에 가스활성화유닛(350)을 지지하게 되면 가스활성화유닛(350)도 함께 분리되는 번거로움이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 가스활성화유닛(350)을 구비하는 경우에 가스활성화유닛(350)이 챔버리드(120)에 의해 지지되도록 한다.

가스활성화유닛(350)을 지지하기 위하여 챔버리드(120)에 절연재질의 유닛지지부(360)를 구비하고, 가스활성화유닛(350)은 유닛지지부(360)에 안착되어 구비된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 챔버리드(120) 및 유닛지지부(360)를 통하여 가스활성화유닛(350)으로 전원이 공급된다. 또한, 가스활성화유닛(350)이 플라즈마 발생부로 이루어지게 되면, 플라즈마 발생부에 인접한 가스공급모듈(300) 중에 적어도 하나는 접지되어 접지전극의 역할을 하게 되며, 바람직하게는 플라즈마 발생부의 양측에 위치한 가스공급모듈(300)이 모두 접지되어 접지전극의 역할을 하게 된다.

한편, 가스공급부(200)의 커버(205)에는 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급라인(220)을 더 구비한다. 제2 공정가스는 제2 공급라인(220)에서 가스활성화유닛(350)을 향하여 공급된다. 이 경우, 제2 공정가스가 가스활성화유닛을 중심으로 균일하게 분산되도록 분산수단을 구비할 수 있다. 상기 분산수단은 가스활성화유닛(350)에 구비될 수 있으며, 가스활성화유닛(350)에 구비되는 분산부(355)로 이루어진다. 분산부(355)는 제2 공정가스가 공급되는 제2 공급라인(220)을 향해 가스활성화유닛(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 가스활성화유닛(350)의 양측으로 균일하게 분산되도록 한다. 분산부(355)는 가스활성화유닛(350)과 일체로 형성될 수도 있으며, 또는 별개의 부재로 구비되어 조립되는 것도 가능하다. 결국, 가스활성화유닛(350)이 플라즈마 발생부로 이루어지는 경우에, 플라즈마 전극과 접지전극 역할을 하는 인접한 가스공급모듈(300) 사이에 전기장이 형성되며, 제2 공정가스가 상기 전기장을 통과하면서 플라즈마 상태가 되어 하부의 기판을 향해서 라디칼을 공급하게 된다.

한편, 전술한 바와 같이, 가스활성화유닛(350)은 챔버몸체(130)에 의해 지지될 수도 있다. 도 9 및 도 10은 가스활성화유닛(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, 가스활성화유닛(350)을 지지하는 유닛지지부(360)는 챔버몸체(130)에 연결된다. 구체적으로, 유닛지지부(360)는 챔버몸체(130)의 일측에 선택적으로 연결되는 연결부(362)와, 가스활성화유닛(350)을 지지하며 상기 연결부(362)에서 절곡되는 지지바(364)를 구비한다. 유닛지지부(360)가 절연재질로 구성됨은 전술한 실시예와 동일하다.

유닛지지부(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. 유닛지지부(360)가 챔버몸체(130)에 조립되는 경우에 지지바(364)에 가스활성화유닛(350)이 미리 안착될 수 있다. 즉, 유닛지지부(360)에 가스활성화유닛(350)을 안착시켜 조립하고, 상기 유닛지지부(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 유닛지지부(360)를 통하여 가스활성화유닛(350)으로 전원이 공급된다. 가스활성화유닛(350)이 플라즈마 발생부로 이루어지는 경우에, 가스활성화유닛(350)에 인접한 가스공급모듈(300) 중에 적어도 하나는 접지되어 접지전극의 역할을 하게 되며, 바람직하게는 가스활성화유닛(350)의 양측에 위치한 가스공급모듈(300)이 모두 접지되어 접지전극의 역할을 하게 된다.

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

한편, 가스활성화유닛은 전술한 실시예들과 같이 챔버리드(120) 또는 챔버몸체(130)에 의해 지지되거나, 가스공급부에 의해 지지될 수 있다. 즉, 본 발명에서 가스활성화유닛은 가스공급부, 챔버몸체(130), 챔버리드(120) 중에 적어도 하나에 의해 지지된다. 도 11은 가스활성화유닛이 가스공급부에 의해 지지되는 실시예에 따른 단면도이다.

도 11을 참조하면, 가스공급부(1300)는 제1 공정가스, 제2 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 가스공급모듈(1320, 1330)과 제2 공정가스를 활성화시키는 가스활성화유닛(1350)을 구비한다.

커버(1130)에는 외부로부터 각종 공정가스가 유입되는 제1 공급라인(1311)과, 챔버(110) 내부의 가스를 배기하기 위한 배기라인(1312)이 구비된다. 여기서, 제1 공급라인(1311)은 가스공급모듈(1320,1330)의 공급채널(1321,1331)과 연통되며, 배기라인(1312)은 배기채널(1341)과 연통된다.

가스공급부(1300)는 챔버(110)의 내부에 설치되어 커버(1130)의 제1 공급라인(1311)을 통해 공급되는 공정 가스를 챔버(110) 내부로 분사한다. 가스공급부(1300)는 가스공급모듈(1320,1330) 및 가스활성화유닛(1350)을 포함한다.

가스공급모듈(1320,1330)에는 커버(1130)에 형성된 제1 공급라인(1311)과 연통되는 공급채널(1321,1331)이 형성된다. 이를 통해 제1 공급라인(1311)을 통해 공급되는 공정가스가 공급채널(1321,1331)을 통해 챔버(110) 내부로 분사된다. 본 발명에서는 2개의 가스공급모듈(1320,1330)이 설치되고, 각각의 가스공급모듈(1320,1330)에 2개의 공급채널(1321,1331)이 형성되는 것을 예로 하고 있으나, 가스공급모듈(1320,1330)의 개수와 공급채널(1321,1331)의 개수가 이에 국한되지 않음은 당연하다. 또한, 공급채널(1321,1331)은 챔버(110) 내부의 기판을 향해 공정 가스를 분사하도록 슬릿 형상을 갖도록 마련되는 것을 예로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 가스공급모듈(1320,1330)은 챔버(110) 내부에 착탈 가능하게 설치된다. 즉, 각각의 가스공급모듈(1320,1330)은 챔버(110) 내부에 독립적으로 설치되거나 제거 가능하게 챔버(110) 내부에 설치된다.

배기채널(1341)은 배기라인(1312)과 연통되어 챔버(110) 내부의 가스를 배기라인(1312)을 통해 배기시킨다. 본 발명에서는 배기채널(1341)이 배기부재(1340)에 형성되는 것을 예로 한다.

그리고, 배기부재(1340)는 내부에 형성된 배기채널(1341)이 배기라인(1312)과 연통되도록 챔버(110) 내부에 착탈 가능하게 설치된다. 도면에서는 2개의 배기부재(1340)가 설치되는 것을 예로 한다.

한편, 가스활성화유닛(1350)은 가스공급모듈(1320,1330) 중 적어도 하나에 형성된 공급채널(1321,1331) 내부에 구비되어 제2 공정가스를 활성화시키게 된다. 즉, 본 실시예에서 가스활성화유닛(1350)은 가스공급부(1300)에 의해 지지되며, 보다 구체적으로 가스활성화유닛(1350)은 전술한 가스공급모듈(1320, 1330)에 의해 지지된다.

도 11에서는 하나의 가스공급모듈에 가스활성화유닛(1350)이 구비되는 것을 예로 하며, 이하에서는 가스활성화유닛(1350)이 구비된 가스공급모듈을 '제1 가스공급모듈(1330)'이라 정의하고, 가스활성화유닛(1350)이 설치되지 않은 가스공급모듈을 '제2 가스공급모듈(1320)'이라 정의하여 설명한다.

본 실시예에 따른 가스활성화유닛(1350)이 전술한 바와 같이 플라즈마 발생부로 이루어지는 경우, 가스활성화유닛(1350)은 플라즈마 전극(1351), 전원 공급 라인(1353) 및 접지전극(1352)을 포함할 수 있다.

플라즈마 전극(1351)은 제1 가스공급모듈(1330)에 의해 지지된다. 구체적으로 플라즈마 전극(1351)은 제1 가스공급모듈(1330)에 형성된 공급채널(1331)의 내벽면에 구비된다. 예를 들어, 가스공급모듈(1320,1330)에 차폐 부재(1354)를 포함하고, 차폐부재(1354)에 의해 플라즈마 전극(1351)을 지지할 수 있다. 차폐부재(1354)에 의해 플라즈마 전극(1351)과 가스공급모듈(1320,1330)이 전기적으로 분리되어 플라즈마 전극(1351)이 가스공급모듈(1320,1330)로부터 전기적으로 차폐된다. 이 경우, 차폐부재(1354)는 플라즈마 전극(1351)을 전기적으로 차폐할 뿐만 아니라, 플라즈마 전극(1351)을 지지하는 유닛 지지부의 역할도 하게 된다. 결국, 본 실시에서 가스활성화유닛을 지지하는 유닛지지부는 가스공급모듈에 구비된다고 할 수 있다. 따라서, 전술한 실시예와 도 11에 따른 실시예를 살펴보면 가스활성화유닛을 지지하는 유닛지지부는 가스공급모듈, 챔버리드 및 챔버몸체 중에 어느 하나에 구비된다고 할 수 있다.

한편, 플라즈마 전극(1351)은 제1 가스공급모듈(1330) 및 커버(1130)의 내부에 형성되는 전원 공급 라인(1353)을 통해 외부로부터의 전원을 인가받는다. 그리고, 접지전극(1352)은 제1 가스공급모듈(1330)의 공급채널(1331)의 내벽면에 설치되는데 플라즈마 전극(1351)과 이격되도록 설치된다. 즉, 접지전극(1352)도 역시 제1 가스공급모듈(1330)에 의해 지지된다.

상기 접지전극(1352)은 제1 가스공급모듈(1330)의 공급채널(1331)의 내벽면에 구비되고 있으나, 제1 가스공급모듈(1330) 자체가 접지전극(1352)의 기능을 수행할 수 있음은 물론이다. 여기서, 별도의 접지전극(1352)을 형성하는 경우, 파티클에 의한 오염 등으로 접지전극(1352)의 교체나 세정 등이 용이하여 바람직할 것이다.

상기 구성에 따라, 가스활성화유닛(350)이 설치된 제1 가스공급모듈(1330)의 공급채널(1331)로부터 공정 가스가 공급되고, 제1 가스공급모듈(1330)의 다른 공급채널(1331)이나 제2 가스공급모듈(1320)의 가스 분사 채널(1321)로부터 분사되는 공정 가스가 분사되는 상태에서 전원 공급 라인(1353)을 통해 플라즈마 전극(1351)으로 전원이 인가되면 플라즈마 전극(1351)과 접지전극(1352) 사이의 공간에서 플라즈마 반응이 발생하여 플라즈마 공정이 진행 가능하게 된다.

여기서, 가스활성화유닛(1350)이 구비된 제1 가스공급모듈(1330)의 공급채널(1331)로부터 분사되는 공정 가스, 제1 가스공급모듈(1330)의 다른 공급채널(1331)이나 제2 가스공급모듈(1320)의 가스 분사 채널(321)로부터 분사되는 공정 가스는 플라즈마 반응을 위한 상호 상이한 공정 가스일 수 있다. 예를 들어, 제1 가스공급모듈(1330)의 다른 공급채널(1331)로부터 분사되는 공정 가스는 소스가스이고, 가스활성화유닛(1350)이 설치된 제1 가스공급모듈(1330)의 공급채널(1331)로부터 분사되는 공정 가스는 O2 가스와 같은 반응 가스일 수 있다.

또한, 제1 가스공급모듈(1330) 및 제2 가스공급모듈(1320)에 형성된 공급채널(1321,1331) 중 적어도 어느 하나에서는 퍼지 공정을 위한 퍼지 가스가 분사될 수 있다. 이외에도, 각각의 공급채널(1321,1331)로부터 분사되는 공정 가스의 유형 및 이들의 조합은 다양한 박막 형성을 위한 플라즈마 공정에 적합하게 설계될 수 있다.

한편, 도 12는 또 다른 실시예에 따른 가스공급부(4000)의 구성을 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 가스공급부(4000)는 가스활성화유닛 및 복수개의 가스공급모듈(4100, 4300)을 구비한다. 본 실시예에 따른 가스공급모듈(4100)은 전술한 실시예의 가스공급모듈과 그 구성에 있어서 차이가 있는 바, 이하 구체적으로 살펴본다.

도 12를 살펴보면, 가스공급부(4000)는 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 복수개의 가스공급모듈(4100, 4300)을 구비한다. 나아가, 가스공급부(4000)는 공정가스를 활성화하여 공급하는 가스활성화유닛을 구비하며, 예를 들어, 본 실시예에서 가스활성화유닛은 플라즈마 전극(4200)으로 이루어진다.

한편, 가스공급모듈(4100, 4300)은 유사한 구조를 가지는 바, 이하 하나의 가스공급모듈(4100)에 대해서 구체적으로 살펴본다. 가스공급모듈(4100)은 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 복수개의 공급채널(4110, 4130)을 구비한다. 예를 들어, 가스공급모듈(4100)의 오른쪽에 구비된 공급채널(4110)에서 퍼지가스를 공급하고, 이어서 가스공급모듈(4100)의 왼쪽에 구비된 공급채널(4130)에서 제1 공정가스를 공급할 수 있다. 이와 같이, 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 경우에 본 실시예에 따른 가스공급부는 가스공급모듈(4100)에 잔존가스를 배기하는 배기수단을 구비하게 된다.

배기수단은 공급채널(4110, 4130) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 배기수단은 공급채널(4110, 4130) 사이에 구비되는 배기채널(4150)로 이루어질 수 있다. 배기채널(4150)은 공급채널(4110, 4130) 사이에 구비되어 공급채널(4110, 4130)에서 공급된 공정가스 또는 퍼지가스가 챔버() 내에 잔존하는 경우에 이러한 잔존가스를 외부로 배기하는 역할을 하게 된다. 한편, 다른 가스공급모듈(4300)의 공급채널(4310, 4330) 및 배기채널(4350, 4370)의 구성은 전술한 가스공급모듈(4100)의 구성과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.

따라서, 본 실시예에 따른 가스공급부(4000)는 복수개의 가스공급모듈(4100, 4300)을 구비하며, 나아가, 각 가스공급모듈(4100, 4300)에 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 공급채널(4110, 4130)과 배기채널(4150, 4170)을 함께 구비하여 가스공급부(4000)의 구성을 단순화할 수 있으며, 조립 및 분해가 용이한 구조를 달성할 수 있다. 특히, 배기채널(4150, 4170)은 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 공급채널(4110, 4130) 사이에 구비되어 잔존가스를 용이하게 배기할 수 있다.

한편, 가스공급부(4000)는 공정가스를 활성화하여 라디칼을 공급하는 플라즈마 전극(4200)을 구비한다. 플라즈마 전극(4200)은 공급채널(4220)에서 공급되는 공정가스를 활성화하여 기판을 향해 라디칼을 공급하게 된다. 본 실시예에서 플라즈마 전극(4200)은 적어도 하나의 가스공급모듈(4100, 4300) 사이의 영역에 구비될 수 있다. 플라즈마 전극(4200)은 전술한 실시예들과 마찬가지로 챔버에 의해 지지되며, 구체적으로 가스공급부, 챔버몸체 또는 챔버리드에 의해 지지될 수 있다. 한편, 도 12에서 설명하지 않은 도면번호 4205는 커버를 도시한다.

결국, 도 6 내지 도 12에 따른 다양한 실시예의 가스공급부를 살펴보게 되면, 가스공급부는 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하는 공급채널을 구비하는 가스공급모듈을 구비하게 되며, 잔존가스를 배기하는 배기수단은 가스공급모듈 사이 또는 공급채널 사이에 구비된다. 이러한 구성에 따르면 가스공급모듈의 배치에 따라 다양한 요구에 따라 적절하게 가스공급부를 구성하는 것이 가능해지므로, 설계의 유연성이 높아진다고 할 수 있다. 또한, 가스활성화유닛을 이루는 플라즈마 전극은 적어도 하나의 가스공급모듈 사이의 영역 또는 적어도 하나의 가스공급모듈에 구비된다고 할 수 있다.

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 소정시간을 주기로 기판(W)의 회전 방향을 변경하거나, 기판(W)이 소정거리 이동한 경우에 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, 기판(W)의 이동거리 또는 기판(W)의 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, 기판(W)의 이동거리 또는 기판(W)의 소정횟수의 회전을 주기로 변경되는 경우에 적용될 수 있는 가스공급부의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.

도 13은 가스공급부에 대한 기판(W)의 상대적인 이동방향이 변경되는 경우에 적용될 수 있는 가스공급부의 일 실시예를 도시하는 측단면도이다.

도 13을 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 가스활성화유닛(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 가스활성화유닛(2400)을 지지하는 유닛지지부(2510)와 제2 배기채널(2353)과 연통하는 보조배기채널(2553)을 구비한다. 따라서, 가스활성화유닛(2400)은 그 상단부가 커버부(2100)에 의해 지지되고 그 하단부는 제2 몸체부(2500)의 유닛지지부(2510)에 의해 지지된다. 한편, 제2 공정가스는 제2 공급라인(2130), 제2 보조채널(2132) 및 제2 공급채널(2332)을 통하여 가스활성화유닛(2400)을 향해 공급된다. 이 경우, 가스활성화유닛(2400)이 플라즈마 전극을 포함하는 경우에 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 14는 도 13에서 분산부재(2700)의 'A' 영역을 확대해서 도시한 사시도이다.

도 14를 참조하면, 분산부재(2700)는 제1 공급채널(2312)과 연통하는 제1 분산채널(2712)을 구비한다. 제1 분산채널(2712)은 다수개의 제1 공급홀(2750)과 연통된다. 따라서, 제1 공급채널(2312)을 따라 이동된 제1 공정가스는 제1 분산채널(2712) 및 제1 공급홀(2750)을 통해 하부의 기판(W)으로 공급된다. 이 경우, 다수개의 제1 공급홀(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 공급홀(2740)과 연통된다. 따라서, 퍼지가스공급채널(2322)을 따라 이동된 퍼지가스는 제2 분산채널(2722) 및 제2 공급홀(2740)을 통해 하부의 기판(W)으로 공급된다. 이 경우, 다수개의 제2 공급홀(2740)을 통해 제1 공정가스가 균일하게 분산되어 공급된다.

한편, 분산부재(2700)는 제2 공급채널(2332) 및 가스활성화유닛(2400)의 하부를 덮지 않도록 구성될 수 있다. 이는 가스활성화유닛(2400)에 의해 라디칼을 공급하는 경우에 분산부재(2700)를 통하지 않고 공급되는 것이 더 바람직할 수 있기 때문이다.

결국, 분산부재(2700)를 구비하지 않게 되면 공정가스 또는 퍼지가스는 공급채널 및 공급슬릿을 통하여 상기 기판으로 공급되며, 분산부재(2700)를 구비하게 되면 공정가스 또는 퍼지가스는 공급홀(2750, 2740)을 통하여 상기 기판으로 공급된다.

한편, 전술한 실시예들에 따른 가스공급부(200)에서 공급하는 제1 공정가스(원료가스), 제2 공정가스(반응가스) 및 퍼지가스의 순서는 적절하게 조합이 가능하다. 도 15는 가스 공급 순서의 다양한 조합을 도시한다. 도 15에서 'S'는 원료가스(source gas), 즉 제1 공정가스를 의미하며, 'P'는 퍼지가스(purge gas)를 의미하며, 'R'은 반응가스(reactant gas), 즉 제2 공정가스를 의미한다. 또한, 아래에서 상부를 향하는 화살표는 배기채널에 의한 배기흐름을 도시한다. 도 15에 도시된 각 도면에서 기판은 도면의 우측에서 좌측으로 이동하는 것으로 설명한다.

도 15(a)는 전술한 도 6에 따른 가스공급부(200)에 의한 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P), 배기, 퍼지가스 공급(P)의 순서로 증착이 수행된다.

한편, 도 15(b)는 전술한 도 8에 따른 가스공급부(200)에 의한 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시하며, 도 15(a)의 가스공급순서와 비교하여 차이점을 점선으로 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 배기, 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 반응가스 공급(R), 퍼지가스 공급(P), 배기, 퍼지가스 공급(P), 배기의 순서로 증착이 수행된다. 도 15(a)의 순서와 비교하여 기판의 이동방향을 따라 처음과 마지막에 배기 과정을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.

한편, 도 15(c)는 다른 실시예에 따른 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P)의 순서로 증착이 수행된다. 가스 공급 순서 및 배기 순서의 조절은 전술한 바와 같이 가스공급모듈(300), 배기부재(330)의 조합에 의해 조절이 가능하다.

이하 살펴보는 도 15(d) 내지 도 15(h)에 따른 도면은 도 15(c)와 비교하여 차이점을 점선으로 도시하였음을 밝혀둔다.

도 15(d)는 또 다른 실시예에 따른 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 배기, 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P)의 순서로 증착이 수행된다. 도 15(c)의 순서와 비교하여 기판의 이동방향을 따라 처음에 배기 과정을 더 포함하여 증착작업 전에 기판의 상부에 잔존하는 가스를 제거할 수 있다.

도 15(e)는 또 다른 실시예에 따른 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 배기, 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P)의 순서로 증착이 수행된다. 도 15(c)의 순서와 비교하여 기판의 이동방향을 따라 퍼지 가스 공급과 반응가스 공급 사이에 배기 과정을 더 포함하여, 잔존가스를 보다 원활하게 배기할 수 있다는 점에서 차이가 있다.

도 15(f)는 또 다른 실시예에 따른 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 배기, 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 배기, 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P), 배기의 순서로 증착이 수행된다. 도 15(c)의 순서와 비교하여 기판의 이동방향을 따라 공정가스와 퍼지가스 공급 사이에 배기 과정을 모두 포함한다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 도 15(f)에서는 공정가스 및/또는 퍼지가스의 공급 전후에 배기를 수행하여 잔존 가스를 최대한 제거할 수 있다.

도 15(g)는 또 다른 실시예에 따른 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 퍼지가스 공급(P), 배기, 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P)의 순서로 증착이 수행된다. 도 15(c)의 순서와 비교하여 기판의 이동방향을 따라 처음에 퍼지가스 공급과정과 배기과정을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 초반 퍼지가스 공급에 의해 기판 상부의 잔존 가스를 제거함과 동시에 기판의 증착 작업 중에 가스공급부(200) 외부의 가스가 기판과 가스공급부(200) 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 초반 퍼지가스 공급이 가스 유입을 방지하는 가스 베어링(gas bearing)역할을 하게 된다.

도 15(h)는 또 다른 실시예에 따른 가스 공급 순서 및 배기순서를 도시한다. 즉, 기판(W)이 이동함에 따라 제1 공정가스 공급(S), 배기, 퍼지가스 공급(P), 퍼지가스 공급(P), 반응가스 공급(R), 배기, 퍼지가스 공급(P), 퍼지가스 공급(P)의 순서로 증착이 수행된다. 도 15(c)의 순서와 비교하여 기판의 이동방향을 따라 퍼지가스를 공급하는 경우에 두 차례에 걸쳐 퍼지가스를 공급한다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 퍼지가스의 공급횟수를 증가시킴으로써 잔존하는 공정가스의 제거를 보다 확실히 수행하여 공정가스의 혼합을 방지할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에 따른 박막증착장치는 한 쌍의 직선경로와 한 쌍의 곡선경로를 포함하는 것으로 설명되지만, 이에 한정되지 않으며 다른 형태의 박막증착장치도 가능하다. 예를 들어, 기판이 이동하는 이동경로 또는 폐경로가 원형경로로 이루어진 박막증착장치도 가능하다. 이경우, 후술하는 다양한 제어방법도 본 박막증착장치에도 적용이 가능함은 물론이다. 도 16은 기판(W)이 원형경로로 이루어진 박막증착장치(100)를 도시한다.

도 16을 참조하면, 기판(W)은 기판지지부(1150)에 안착된다. 기판지지부(1150)는 기판이동부(미도시)에 의해 회전하게 되어, 기판(W)은 챔버(1100) 내부에서 원형의 이동경로를 따라 이동하게 된다. 가스공급부(3200)는 챔버(1100)의 상부에 구비된다. 본 실시예에서는 적어도 한 쌍의 가스공급부(3200)가 이동경로의 중앙부를 중심으로 대향하여 구비된다.

또한, 전술한 이동경로가 원형경로로 이루어지는 경우 각 가스공급부(3200)는 소정 거리 이격되어 배치되고, 가스공급부(3200) 사이에 제공된 영역, 즉 가스공급부(3200) 사이의 이격영역에서는 상기 가스공급부가 공정가스 또는 퍼지가스를 공급하거나 또는 잔존가스를 배기하지 않는다.

한편, 본 실시예에서 가스공급부(3200)는 전술한 실시예들에 따른 가스공급부와 유사한 구조를 가지게 된다. 가스공급부의 구체적인 구성에 대해서는 전술한 바와 같으므로 반복적인 설명은 생략한다.

결국 본 실시예에서 기판이 이동하는 폐경로는 원형경로를 포함하게 된다. 따라서, 본 실시예에서 각 기판은 곡선경로 또는 원형경로를 따라 이동하는 중에 각 기판에 작용하는 회전각속도가 변화하지 않는다. 즉, 이동경로의 중앙부에 위치한 기판의 영역과 이동경로의 외부에 위치한 기판 영역 사이에 회전각속도의 차이는 존재하지만, 이동경로를 따라 이동하는 중에는 각 기판에 작용하는 회전각속도가 일정한 수준을 유지하게 된다.

한편, 이동경로의 관점에서 살펴보면 도 16에 따른 이동경로를 원형경로를 포함하고 있으며, 전술한 실시예에 따른 이동경로는 적어도 일부에 직선경로를 포함하는 것으로 설명할 수 있다. 또는 기판의 이동관점에서 살펴보면 기판은 이동경로를 따라 원운동을 하거나, 또는 이동경로의 적어도 일부에서 직선운동을 하는 것으로 설명할 수 있다.

이 경우, 전술한 실시예와 같이 이동경로의 적어도 일부에 직선경로를 포함하거나 또는 기판이 이동경로의 적어도 일부에서 직선운동을 하게 되면, 각 가스공급부 사이의 간격은 일정하지 않게 된다. 한 쌍의 직선경로가 한 쌍의 곡선경로에 의해 연결되므로, 곡선경로에 의해 연결되는 가스공급부 사이의 간격은 직선경로에 위치한 가스공급부 사이의 경로에 비하여 더 길게 된다. 이에 반해서 원형의 이동경로를 가지거나 또는 기판이 원운동을 하는 박막증착장치에서 각 가스공급부 사이의 간격은 균일하게 또는 일정하게 구비될 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 박막증착장치에 의해 증착공정을 수행하는 박막증착방법에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 도 17 및 도 18은 도 2에서 기판(W)과 가스공급부(200)의 상대적인 위치를 표시하기 위하여 챔버(110)를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 17 및 도 18에서는 일 예로써 10개의 기판과 3쌍의 가스공급부(200)를 구비한 것으로 도시하였다. 이후 제어방법을 설명하는 경우에 도 17 및 도 18에 따른 기판과 가스공급부의 구성을 상정하여 설명하지만, 이에 한정되지는 않으며 기판 및 가스공급부의 숫자는 적절하게 조절이 가능하다.

아울러, 전술한 바와 같이 기판(W)은 소정의 폐경로를 따라 이동하며, 상기 폐경로는 소정거리 이격되어 평행하게 배치된 한 쌍의 직선경로(L)와 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로(C)를 포함한다. 이 경우, 가스공급부(200)는 적어도 한 쌍 이상이 구비되며, 한 쌍씩 짝을 이루어 한 쌍을 이루는 각 가스공급부가 상기 한 쌍의 직선경로(L)를 따라 대칭적으로 각각 구비된다. 여기서, '한 쌍의 가스공급부가 한 쌍의 직선경로를 따라 대칭적으로 각각 구비된다'는 의미는 다음과 같다. 즉, 도 17에서 가스공급부 'A'와 'D'가 한 쌍을 이룬다고 할 때, 가스공급부 A가 하나의 직선경로(도면에서는 상부 직선경로)를 따라 배치되면 가스공급부 D는 상기 폐경로의 중앙부에 대해서 대칭적으로 다른 하나의 직선경로(도면에서 하부 직선경로)를 따라 배치된다. 한 쌍을 이루는 가스공급부 'B' 및 'E', 또는 다른 한 쌍을 이루는 가스공급부 'C' 및 'F'도 마찬가지로 배치된다. 결국, 한 쌍을 이루는 가스공급부 중에 어느 하나가 하나의 직선경로에 배치된다면 나머지 하나의 가스공급부는 상기 폐경로의 중앙부에 대해서 대칭적으로 다른 직선경로에 배치된다.

한편, 전술한 직선경로(L)를 따라 구비되는 가스공급부 사이의 간격은 기판의 직경보다 작으며, 예를 들어 기판의 직경 이하 및 반경 이상으로 설정될 수 있다.

또한, 이하 설명에서 '소스가스'는 제1 공정가스, 또는 원료가스를 의미하며, '플라즈마 공급'은 플라즈마 전극(350)을 향해 제2 공정가스 또는 반응가스를 공급하여 기판을 향해서 라디칼을 공급하는 것을 의미한다. 이하, 도 17 내지 도 24를 참조하여 박막증착장치의 제어방법에 대해서 구체적으로 살펴본다. 이하에서 설명하는 제어방법은 전술한 박막증착장치의 각 구성요소를 제어하는 제어부(미도시)에 의해 수행될 수 있다.

박막증착장치에 의해 기판 표면에 박막을 형성하는 경우에 기판(W) 표면에 형성되는 박막의 두께는 가스공급부(200)를 지나는 횟수에 비례하게 된다. 따라서, 만약 이웃하는 모든 가스공급부 사이의 거리가 모두 동일하다면 증착공정이 종료하는 시점에 기판의 위치는 어느 위치라도 상관없다. 각 기판에 대해 가스공급부를 지나는 횟수가 동일하기 때문이다. 그런데, 전술한 실시예들에 따른 박막증착장치는 한 쌍의 직선경로와 한 쌍의 곡선경로에 의해 이루어진 폐경로를 따라 기판이 이동하게 되며, 가스공급부는 직선경로를 따라 배치된다. 즉, 기판의 이동경로를 따라 가스공급부(200) 사이의 거리가 모두 동일하지 않게 된다. 따라서, 증착공정이 완료되는 시점에 기판(W)이 직선경로에 위치하는지 또는 곡선경로에 위치하는지에 따라 가스공급부(200)를 지나온 횟수가 달라질 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기판(W)은 증착공정의 시작 시와 종료 시에 폐경로 상의 소정의 동일위치에 위치할 수 있다. 또는 기판(W)은 증착공정의 시작 시에 폐경로 상의 소정의 출발위치에 위치하고 증착공정의 종료 시에 폐경로를 따라 전술한 출발위치와 마주보는 종료위치에 위치할 수 있다.

기판(W)이 상기 증착공정의 시작 시와 종료 시에 상기 폐경로 상의 소정의 동일위치에 위치하는 경우는 예를 들어 증착공정의 시작 시에 1번 기판의 위치에 위치하고, 증착공정이 종료하는 경우에 다시 1번 기판의 위치에 위치하는 경우로 정의될 수 있다. 1번 위치에서 증착공정이 시작되어 다시 1번 위치에서 종료하는 경우와 같이 한바퀴 단위로 회전하는 경우, 각 기판이 가스공급부를 지나는 횟수는 6, 12, 18, 24..와 같이 전체 가스공급부 숫자만큼 증가하게 되며 다른 자리에 위치한 기판도 마찬가지이다. 본 실시예에서 전체 가스공급부는 6개이므로, 기판이 이동경로를 따라 한바퀴 단위로 회전하게 되면 가스공급부를 지나는 횟수는 총 가스공급부의 숫자인 6의 배수 단위로 증가하게 된다. 결국, 모든 기판이 증착공정의 종료 후에 동일한 횟수의 가스공급부를 지나게 되므로 각 기판에 형성된 박막의 두께가 모두 일정하게 된다.

한편, 복수의 기판(W)이 증착공정의 시작 시에 상기 폐경로 상의 소정의 출발위치에 위치하고 증착공정의 종료 시에 폐경로를 따라 전술한 출발위치와 마주보는 종료위치에 위치하는 경우는 다음과 같이 설명할 수 있다. 예를 들어, 도 17에서 증착공정의 시작 시에 1번 기판의 위치에 위치하고, 증착공정이 종료하는 경우에 1번 기판의 위치와 마주보는(즉, 폐경로의 중앙부에 대칭적으로 위치하는) 6번 기판의 위치에 위치할 수 있다. 즉, 소정의 출발 위치에서 증착공정이 시작되어 폐경로에 대해 마주보는 종료위치에서 종료하는 경우, 각 기판이 가스공급부를 지나는 횟수는 3, 9, 15, 21..와 같이 전체 가스공급부 숫자만큼 증가하게 되며 다른 자리에 위치한 기판도 마찬가지이다. 다만, 전술한 시작위치와 종료위치가 동일한 경우와 비교하여 최초에 반바퀴 회전하는 경우에 가스공급부를 3번 지나게 된다는 점에서 차이가 있다. 이 경우도 마찬가지로 모든 기판이 증착공정의 종료 후에 동일한 횟수의 가스공급부를 지나게 되므로 각 기판에 형성된 박막의 두께가 모두 일정하게 된다.

한편, 기판에 대한 박막을 증착하는 경우에 하나의 기판 내에서도 박막의 두께가 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나의 기판이 가스공급부를 지나는 중에 증착공정이 종료된 경우, 가스공급부를 지난 기판 영역은 증착이 완료되고 아직 가스공급부를 지나지 않은 영역은 증착이 이루어지지 않게 되어, 하나의 기판 내에서도 박막의 두께가 달라질 수 있다. 그런데, 기판에 필요한 박막의 두께가 소정두께 이상으로 상대적으로 두꺼운 박막이 필요한 경우와 같이, 하나의 기판 내에서 박막의 두께가 달라지는 경우라도 그 두께의 차이가 미미하여 전체 증착두께 측면에서 문제되지 않을 정도라면 본 실시예와 같이 가스공급부를 배치하여 사용하는 것이 가능할 것이다.

도 18은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 박막증착장치()를 도시한다. 본 실시예에 따른 박막증착장치(100)에서 직선경로에 배치된 가스공급부(200) 사이의 간격은 상기 기판(W)의 직경 이상으로 배치될 수 있으며, 증착공정의 시작 시와 종료 시에 기판은 가스공급부(200) 사이의 공간에 위치할 수 있다. 따라서, 도 17과 도 18을 살펴보면, 가스공급부를 구비하는 경우에 가스공급부 사이의 간격은 기판의 직경 이상이거나 또는 기판의 직경 이하 및 반경 이상이 될 수 있다.

즉, 증착공정의 시작 시와 종료 시에 기판(W)은 가스공급부(200)와 중첩되지 않도록 위치하게 된다. 이와 같이, 증착공정의 시작 시와 종료 시에 기판(W)이 이웃하는 가스공급부 사이에 위치하게 되면, 가스공급부(200)에 의해 하나의 기판에 대한 부분적인 증착이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 결국, 하나의 기판 내에서 박막의 두께가 달라지는 것을 방지하여 균일한 박막을 얻을 수 있다. 나아가, 전술한 박막증착방법 또는 후술하는 박막증착방법이 도 17 및 도 18에 따른 박막증착장치에 모두 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 전술한 박막증착장치와 같이 복수개의 가스공급부를 구비하는 경우에 가스공급부의 소스가스 및 플라즈마 공급을 적절히 조절하여 각 기판에 형성되는 박막의 두께를 균일하게 유지할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 살펴본다.

도 19 및 도 20은 다른 실시예에 따른 박막증착장치의 제어방법을 도시한 그래프이며, 구체적으로 박막증착장치의 가스공급부의 제어방법을 도시한다. 도 19 및 도 20에 따른 그래프에서 가로축은 시간(t)을 의미하며, 세로축은 각 가스공급부(A ~ F)에서 플라즈마 및 소스가스의 공급여부를 의미한다. 도 19 및 도 20에서는 각 가스공급부(200)에서 플라즈마 및 소스가스가 함께 공급되고 함께 종료되는 경우를 도시한다. 이하, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 제어방법을 구체적으로 살펴본다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 제어방법은 증착공정의 종료 시에 한 쌍의 직선경로를 따라 대칭적으로 구비된 한 쌍 이상의 가스공급부가 기판(W)의 회전방향을 따라 순차적으로 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하게 된다.

구체적으로, 도 17 또는 도 18과 같은 구성을 가지는 박막증착장치에서 기판(W)이 반시계방향으로 회전하는 경우를 상정한다. 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 증착공정이 종료되는 경우 한 쌍을 이루는 가스공급부 'A', 'D'가 먼저 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하고, 이어서 기판(W)의 회전방향을 따라 순차적으로 한 쌍을 이루는 가스공급부 'B', 'E'가 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하고, 마지막으로 한 쌍을 이루는 가스공급부 'C', 'F'가 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하게 된다. 즉, 증착종정의 종료 시에 한 쌍의 직선경로를 따라 대칭적으로 구비된 한 쌍의 가스공급부(200)가 순차적으로 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하게 된다. 이와 같이, 증착공정의 종료 시에 한 쌍의 직선경로를 따라 대칭적으로 배치된 한 쌍의 가스공급부가 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하게 되어, 기판의 시작위치에 관계없이 가스공급부에 의한 증착 횟수를 소정 범위 내에서 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 도 19 및 도 20에서 증착공정의 종료 시에 각 가스공급부의 구동은 동일하지만 증착공정의 시작 시에 각 가스공급부의 구동은 상이할 수 있다. 즉, 도 19에 도시된 바와 같이 증착공정의 시작 시에 한 쌍 이상의 가스공급부(200)가 플라즈마 및 소스가스를 동시에 공급할 수 있다. 이 경우, 증착공정의 시작과 동시에, 또는 증착공정의 시작과 소정의 시간을 두고 모든 가스공급부(200)에서 대략적으로 동시에 플라즈마 및 소스가스를 공급하게 된다.

또는, 도 20에 도시된 바와 같이, 증착공정의 시작 시에 한 쌍의 직선경로를 따라 대칭적으로 구비된 한 쌍 이상의 가스공급부가 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 플라즈마 및 소스가스 공급을 시작할 수 있다. 즉, 한 쌍을 이루는 가스공급부 'A', 'D'가 먼저 플라즈마 및 소스가스 공급을 시작하고, 이어서 기판(W)의 회전방향을 따라 순차적으로 한 쌍을 이루는 가스공급부 'B', 'E'가 플라즈마 및 소스가스 공급을 시작하고, 마지막으로 한 쌍을 이루는 가스공급부 'C', 'F'가 플라즈마 및 소스가스 공급을 시작하게 된다. 도 20에 따른 제어방법은 증착공정의 시작 시와 종료 시에 모두 한 쌍의 가스공급부가 순차적으로 구동을 시작하거나 종료하게 되어, 각 기판에 대한 가스공급부에 의한 증착 횟수를 보다 좁은 범위 내에서 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 도 21과 도 22는 다른 실시예에 따른 박막증착방법을 도시한다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 증착공정의 시작 시에 가스공급부가 플라즈마 및 소스가스 중에 어느 하나를 동시에 공급하게 되며, 또한, 가스공급부가 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 나머지 하나를 공급하게 된다.

구체적으로, 도 21을 살펴보면, 증착공정의 시작 시에 한 쌍 이상의 가스공급부가 플라즈마를 대략적으로 동시에 공급하게 된다. 또한, 가스공급부는 기판의 회전방향을 따라 A에서 F까지 순차적으로 구동하여 소스가스를 공급하게 된다. 한편, 도 22는 반대로 증착공정의 시작 시에 한 쌍 이상의 가스공급부가 소스가스를 대략적으로 동시에 공급하게 된다. 또한, 가스공급부는 기판의 회전방향을 따라 A에서 F까지 순차적으로 구동하여 플라즈마를 공급하게 된다.

즉, 본 실시예에서는 증착공정의 시작과 동시에 또는 증착공정의 시작과 소정의 시간을 두고 모든 가스공급부(200)에서 플라즈마와 소스가스 중에 어느 하나를 공급하게 되며, 나머지 하나는 가스공급부가 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 구동하여 공급하게 된다.

한편, 도 21 및 도 22에 따른 실시예에서 증착공정의 종료 시에는 가스공급부가 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하게 된다. 즉, 증착공정을 종료하는 경우에 가스공급부는 기판의 회전방향을 따라 A에서 F까지 플라즈마 및 소스가스의 공급을 순차적으로 종료하게 된다.

결국, 도 21 및 도 22에 의한 제어방법에 따르면, 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 가스공급부에 의한 플라즈마 및 소스가스 공급을 종료하여 각 기판에 대한 가스공급부에 의한 증착 횟수를 소정 범위 내에서 일정하게 유지할 수 있다. 나아가, 가스공급부에 의한 가스 공급을 시작하는 경우에도 적어도 하나의 가스는 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 공급되어 가스공급부에 의한 증착 횟수를 더욱 좁은 범위 내에서 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 도 23은 또 다른 실시예에 따른 제어방법을 도시한다.

도 23을 참조하면, 본 실시예에서는 플라즈마 전극을 향해 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급라인(220)을 통해 아르곤(Ar) 가스와 같은 불활성 가스를 퍼지가스로 공급한 다음, 플라즈마 전극에(350)에 전원을 공급하고 O₂와 같은 반응가스를 플라즈마 전극으로 공급한다.

이는 낮은 초기 전압만으로도 방전이 잘되는 불활성 가스를 이용하여 방전시킴으로써 공정의 안정성을 부여할 수 있기 때문이다. 또한, 이미 방전되어 있는 플라즈마 공간으로 O₂와 같은 반응가스를 공급함으로써 초기 불안정 현상을 없애고 장시간의 공정 시간에도 균일한 플라즈마를 유지할 수 있어서 안정적이고 균일한 박막을 생성할 수 있기 때문이다. 도면에는 도시되지 않았지만 플라즈마 전극(350)에 반응가스를 공급한 이후에 불활성가스 공급을 중단할 수 있다. 이는 이미 챔버(110) 내부가 불활성가스에 의해 채워졌기 때문에 불활성가스를 계속해서 공급할 필요가 없기 때문이다.

한편, 전술한 실시예들에 따른 제어방법에서는 증착공정의 시작 시와 종료 시에 기판의 위치, 또는 가스공급부에 의한 플라즈마 및 소스가스 공급 여부가 중요한 인자로 작용한다. 각 기판이 가스공급부를 지나는 횟수, 또는 플라즈마 및 소스가스 공급 여부에 따라 각 기판의 박막 두께가 결정되기 때문이다. 그런데, 기판에 필요한 박막의 두께가 소정두께 이상으로 상대적으로 두꺼운 박막이 필요한 경우, 전술한 바와 같은 기판의 시작위치와 종료위치는 중요하지 않을 수 있다. 가스공급부를 지나는 횟수 차이에 의해 발생하는 박막의 두께 차이가 전체 박막의 두께에 비하여 무시할 정도로 작기 때문이다. 반대로, 기판에 필요한 박막의 두께가 소정두께 이하로 상대적으로 얇은 박막이 필요한 경우, 기판이 가스공급부를 지나는 횟수 차이에 의해 발생하는 박막의 두께 차이가 중요한 인자로 작용한다.

결국, 전술한 실시예들에 따른 제어방법은 후자의 경우, 즉 기판에 필요한 박막의 두께가 소정두께 이하로 상대적으로 얇은 박막이 필요한 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 기판에 필요한 박막의 두께가 대략 수십 Å인 경우에 상대적으로 얇은 박막이 필요하여 본 발명에 따른 제어방법이 필요하다고 할 수 있다. 그런데, 이와 같이 얇은 박막이 필요한 경우에 전술한 바와 같은 제어방법을 항상 적용하기 위해서는 박막증착장치의 기판의 위치, 또는 가스공급부를 매우 정밀하게 제어하는 것이 필요하다. 이는 박막증착장치를 제어하는 매우 정밀한 프로그램을 필요로 할 수 있으며, 이는 박막증착장치의 단가를 상승시키는 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 이하에서는 박막증착장치의 정밀한 제어를 필요로 하지 않는 제어방법에 대해서 살펴보기로 한다.

도 24는 전술한 문제점을 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 제어방법을 도시한다. 도 24에 따른 그래프에서 가로축은 기판이 이동경로를 따라 회전한 숫자(회전수 또는 turn 수)를 의미하며, 세로축은 기판(W)이 각 가스공급부(200)를 1회 지나는 경우에 기판(W)에 증착되는 박막의 두께(Å)를 의미한다.

도 24를 참조하면, 본 실시예에서는 각 가스공급부(200)에 의해 기판을 소정의 제1 두께 이하로 증착시키는 예비공정(S110), 각 가스공급부(200)에 의해 기판을 소정의 제1 두께로 증착시키는 증착공정(S130) 및 각 가스공급부(200)에 의해 기판을 소정의 제1 두께 이하로 증착시키는 종료공정(S150)을 구비한다. 즉, 증착공정에서 기판이 각 가스공급부를 1회 지나는 경우에 기판에 증착되는 박막의 두께를 제1 두께라 할 때, 상기 증착공정의 전 및 후에 상기 제1 두께 이하로 박막을 형성하도록 가스공급부를 제어하는 예비공정 및 종료공정을 구비한다.

예를 들어, 증착공정에서 각 기판이 가스공급부를 1회 지나는 경우에 기판에 증착되는 박막의 두께가 1Å이라 할 때, 예비공정과 종료공정에서는 1Å보다 작은 두께로 박막을 증착하게 된다. 여기서, '가스공급부를 제어'한다는 의미는 가스공급부에서 공급되는 소스가스, 반응가스 또는 플라즈마 공급을 조절하여 하부의 기판에 증착되는 박막의 두께를 조절한다는 의미로 사용된다. 예를 들어, 증착공정에서는 가스공급부에 의해 공급되는 소스가스, 반응가스 또는 플라즈마의 양을 조절하여 각 기판이 가스공급부를 1회 지나는 경우에 기판에 증착되는 박막의 두께가 1Å이 되도록 한다. 여기서, 가스공급부에 의해 공급되는 소스가스, 반응가스 또는 플라즈마의 양은 구체적인 수치로 한정하지 않는다. 이는 가스공급부의 구성, 즉 가스공급부에 구비되는 가스공급모듈(300) 및 플라즈마 전극(350)의 숫자와 함께 기판의 크기에 의해 달라질 수 있기 때문이다.

한편, 본 실시예에서는 상기 예비공정에서 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판에 증착되는 박막의 두께를 소정의 제2 두께에서 소정의 기울기로 증가시켜 제1 두께에 도달하도록 상기 가스공급부를 제어한다. 반면에, 상기 종료공정에서는 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판에 증착되는 박막의 두께가 제1 두께에서 소정 기울기로 소정의 제3 두께로 감소되도록 상기 가스공급부를 제어하게 된다. 여기서, 상기 제2 두께와 제3 두께는 동일할 수 있으며, 예를 들어 도 24에 도시된 바와 같이 상기 제2 두께와 제3 두께는 0.1Å일 수 있다.

즉, 예비공정이 시작되면 기판이 이동경로를 따라 이동하게 되며 가스공급부를 제어하여 기판이 각 가스공급부를 1회 지나는 경우에 기판에 증착되는 박막의 두께가 제2 두께에서 서서히 증가하도록 가스공급부를 제어한다. 이어서, 기판이 가스공급부를 1회 지나는 경우에 증착되는 박막의 두께가 미리 설정한 제1 두께에 도달하는 경우에 증착공정이 시작되며, 이 경우 기판이 이동하는 속도도 제1 속도에 도달하게 된다.

증착공정에서는 기판이 각 가스공급부를 1회 지나는 경우에 각 기판에 제1 두께의 박막이 증착된다. 또한, 증착공정에서 기판은 전술한 소정의 제1 속도에 의해 이동경로를 따라 이동하게 된다. 증착공정에서는 기판에 필요한 박막의 두께에 따라 기판을 소정시간 동안 이동경로(또는 폐경로)를 따라 소정횟수 회전시키게 된다. 제어부가 박막 형성을 위하여 필요한 회전 횟수를 계산하는 경우에 전술한 예비공정 및 후술하는 종료공정에서 기판에 형성되는 박막의 두께를 함께 산출하여 증착공정에서 필요한 횟수를 계산할 수 있다. 이 경우, 기판의 크기, 가스공급부의 숫자 등을 반영하여 계산하게 된다.

증착공정 중에 필요한 회전수만큼 기판이 회전한 경우에 종료공정을 수행하게 된다. 종료공정에서는 전술한 예비공정을 거꾸로 진행하게 된다. 즉, 기판이 이동경로를 따라 이동하는 중에 가스공급부를 제어하여 기판에 증착되는 박막의 두께가 제1 두께에서 서서히 감소하도록 가스공급부를 제어한다. 이어서, 기판이 가스공급부를 1회 지나는 경우에 증착되는 박막의 두께가 미리 설정한 제3 두께에 도달하는 경우에 종료공정이 종료된다.

한편, 상기 예비공정 및 상기 종료공정은 기판이 폐경로를 따라 소정횟수 회전하는 동안 수행될 수 있으며, 예를 들어 기판이 10회 회전하는 동안 수행될 수 있다.

결국, 전술한 예비공정 및 종료공정에서는 본격적으로 증착작업이 이루어지는 증착공정에 비하여 기판이 각 가스공급부를 지나는 경우에 증착되는 박막의 두께가 훨씬 작게 된다. 따라서, 예비공정 및 종료공정에서 각 기판이 가스공급부를 지나는 횟수에서 차이가 발생하여도 그 차이에 의해 발생되는 박막의 두께가 극히 작게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 예비공정 및 종료공정에서 기판의 위치가 중요한 인자로 작용하지 않게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 제어방법은 기판의 위치가 중요한 인자로 작용하지 않으므로, 기판에 필요한 박막의 두께가 소정두께 이상으로 상대적으로 두꺼운 박막이 필요한 경우와 기판에 필요한 박막의 두께가 소정두께 이하로 상대적으로 얇은 박막이 필요한 경우에 모두 적용할 수 있다.

한편, 도 24에 따른 제어방법은 특히 이동경로가 원형경로로만 이루어진 경우, 즉 도 16에 따른 실시예의 박막증착장치에 적용될 수 있다. 원형경로만을 포함하는 경우에 각 가스공급부 사이의 간격이 일정하게 되므로 본 제어방법의 적용이 가능하다.

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...가스활성화유닛 355...분산부
360...유닛지지부 600...기판인입인출부
610...제2 로봇암 700...로드록실
810, 820...보트 1000...기판처리장치

Claims (24)

1. 복수의 기판이 소정의 이동경로를 형성하는 폐경로를 따라 이동하고 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수의 가스공급부가 상기 폐경로를 따라 구비되어 증착공정을 수행하는 박막증착장치에 있어서
   상기 폐경로는 원형경로로 이루어지거나 또는 적어도 일부에 직선경로를 포함하고,
   상기 폐경로가 원형경로로 이루어지는 경우 상기 가스공급부 사이의 간격이 일정하며, 상기 폐경로의 적어도 일부에 직선경로를 포함하는 경우 상기 복수의 가스공급부는 상기 폐경로를 따라 상기 폐경로의 중앙부에 대하여 서로 대향하는 위치에 구비되고,
   상기 기판은 상기 증착공정의 시작 시와 종료 시에 상기 폐경로 상의 소정의 동일위치에 위치하거나, 또는 상기 증착공정의 시작 시에 상기 폐경로 상의 소정의 출발위치에 위치하고, 상기 증착공정의 종료 시에 상기 폐경로를 따라 상기 폐경로의 중앙부에 대하여 상기 출발위치와 서로 대향하는 종료위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동경로가 원형경로로 이루어지는 경우 상기 각 가스공급부는 소정 거리 이격되어 배치되고 상기 가스공급부 사이의 이격영역에서는 상기 가스공급부에 의한 상기 가스의 공급 및 배기가 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 폐경로는 직선경로 및 곡선경로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 폐경로가 원형경로로 이루어진 경우에 상기 기판이 상기 폐경로를 따라 이동하는 경우에 상기 각 기판의 회전각속도가 일정한 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 각 가스공급부는 상기 소스가스, 반응가스 또는 퍼지가스의 유로를 형성하는 공급채널을 갖는 가스공급모듈을 포함하고,
   상기 가스공급모듈은 상기 공급채널에 공급된 상기 소스가스, 반응가스 또는 퍼지가스를 상기 기판으로 공급하는 공급홀 또는 공급슬릿을 포함하고,
   상기 각 가스공급부는 상기 폐경로를 따라 소정 거리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 폐경로는 소정거리 이격되어 구비된 한 쌍의 직선경로와 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 포함하고, 상기 복수의 가스공급부는 상기 한 쌍의 직선경로를 따라 상기 대향하는 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 직선경로에 배치된 가스공급부 사이의 간격은 상기 기판의 직경 이상이거나 또는 상기 기판의 직경 이하 및 반경 이상인 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 증착공정의 시작 시와 종료 시에 상기 기판은 상기 가스공급부 사이의 공간에 위치하거나 또는 상기 기판의 적어도 일부가 상기 가스공급부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 가스공급모듈 사이 또는 상기 공급채널 사이에 구비되어 상기 증착공정에 따른 잔존가스를 배기하는 배기수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하고, 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수개의 가스공급부를 구비하여 증착공정을 수행하는 박막증착방법에 있어서,
    상기 증착공정의 시작 시에 상기 복수의 가스공급부가 반응가스 및 소스가스 중에 어느 하나를 동시에 공급하고, 상기 가스공급부가 나머지 하나를 상기 기판의 회전방향을 따라 동시에 또는 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 반응가스는 플라즈마화되어 공급되는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 증착공정의 종료 시에 상기 가스공급부가 상기 기판의 회전방향을 따라 순차적으로 반응가스 및 소스가스 공급을 종료하는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
19. 복수의 기판이 소정의 폐경로를 따라 이동하고, 상기 폐경로를 따라 구비되어 소스가스 또는 반응가스를 상기 기판으로 공급하는 복수개의 가스공급부를 포함하여 증착공정을 수행하는 박막증착방법 에 있어서,
    상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판을 소정의 제1 두께 이하로 증착시키는 예비공정;
    상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판을 소정의 제1 두께로 증착시키는 증착공정; 및
    상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판을 소정의 제1 두께 이하로 증착시키는 종료공정;을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 예비공정에서 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판에 증착되는 박막의 두께를 소정의 제2 두께에서 상기 제1 두께로 소정의 기울기로 증가시키는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
21. 제19항에 있어서,
    상기 종료공정에서 상기 각 가스공급부에 의해 상기 기판에 증착되는 박막의 두께를 상기 제1 두께에서 소정 기울기로 소정의 제3 두께로 감소시키는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
22. 제19항에 있어서,
    상기 예비공정 및 상기 종료공정은 상기 기판이 상기 폐경로를 따라 소정횟수 회전하는 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
23. 제19항에 있어서,
    상기 폐경로가 원형경로로 이루어지고 상기 기판이 상기 폐경로를 따라 이동하는 경우에 각 기판의 회전각속도가 균일한 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
24. 제19항에 있어서,
    상기 소스가스 또는 반응가스는 상기 가스공급부의 공급채널에 유입되어 공급슬릿 또는 공급홀을 통하여 상기 기판 상으로 공급되고,
    상기 증착공정에 따른 잔존가스는 상기 폐경로를 따라 소정거리 이격된 상기 가스공급부 사이 또는 상기 공급채널 사이를 통하여 배기되는 것을 특징으로 하는 박막증착방법.
    

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