KR101421416B1 - 박막증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막증착장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되어, 복수의 기판이 안착되어 선택적으로 회전하는 기판지지부 및 상기 기판을 향해 복수의 공정가스를 공급할 수 있는 가스공급부;를 포함하고, 상기 가스공급부는 상기 각 기판에 대해서 복수의 공정가스를 동시에 또는 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막증착장치 {Thin film deposition apparatus}

본 발명은 박막증착장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 기판 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.

그런데, 종래 박막증착장치를 살펴보게 되면 대상물에 박막을 증착하는 증착작업을 수행하는 경우에 있어서 하나의 장치가 하나의 증착모드 만을 수행할 수 있었다. 예를 들어, 종래의 'ALD 장치' (원자층 증착장치, Atomic Layer Deposition apparatus)는 원자층 증착모드에 따라 박막을 형성하였다. 또한, 종래의 'CVD 장치' (화학 기상 증착 장치, Chemical Vapor Deposition apparatus)는 화학 기상 증착 모드에 따라 박막을 형성하였다.

종래 장치와 같이 하나의 장치에 의해 하나의 증착모드 만을 수행하게 되면 서로 다른 증착모드에 의해 대상물에 박막을 형성하고자 하는 경우에 각 모드에 대응하는 장치를 별개로 구비해야 하는 문제점을 수반한다. 이는 생산자에게 증착모드에 따라 복수의 박막증착장치를 구입하도록 하여 공정상의 비용을 현저하게 증가시키는 요인으로 작용하게 되며, 나아가 복수의 장치로 인해 설치공간 및 작업공정의 증가 등과 같은 각종 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 하나의 장치에서 서로 다른 둘 이상의 증착모드를 선택적으로 수행할 수 있는 박막증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 챔버, 상기 챔버 내부에 구비되어, 복수의 기판이 안착되어 선택적으로 회전하는 기판지지부, 상기 기판을 향해 복수의 공정가스를 공급할 수 있는 가스공급부를 구비하고, 상기 가스공급부는 상기 각 기판에 대해서 복수의 공정가스를 동시에 또는 순차적으로 공급한다.

여기서, 상기 박막증착장치는 상기 각 기판에 대해서 복수의 공정가스를 동시에 공급하는 제1 증착모드 및 상기 각 기판에 대해서 복수의 공정가스를 순차적으로 공급하는 제2 증착모드 중에 어느 하나의 모드를 선택적으로 수행한다.

여기서, 상기 가스공급부는 상기 기판을 향해 제1 공정가스 및 제2 공정가스 중에 적어도 하나를 공급할 수 있는 제1 가스공급부 및 상기 기판을 향해 제1 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하고, 공정가스 및 퍼지가스를 배기할 수 있는 제2 가스공급부를 구비한다. 상기 가스공급부는 상기 제1 증착모드 및 제2 증착모드 중에서 적어도 하나의 모드에서 상기 반응가스를 플라즈마화 시켜 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 제1 가스공급부 및 제2 가스공급부 중에 어느 하나에서 제1 공정가스를 공급하는 경우에 나머지 하나는 제1 공정가스 공급을 중단하도록 제어한다. 한편, 상기 제1 가스공급부 및 제2 가스공급부는 상기 챔버의 상부에 순차적으로 구비된다.

구체적으로 상기 제1 증착모드에서 상기 제1 가스공급부는 상기 각 기판을 향해서 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 동시에 공급하고, 상기 제2 증착모드에서 상기 제2 가스공급부는 상기 제1 공정가스를 공급하고 상기 제1 가스공급부는 상기 제2 공정가스를 공급하여 상기 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 순차적으로 공급한다. 나아가, 상기 제1 증착모드에서 상기 제2 가스공급부의 구동을 멈추거나, 상기 제2 가스공급부에 의해 퍼지가스만을 공급하거나, 상기 제2 가스공급부에 의해 퍼지가스공급 및 배기를 수행한다.

또한, 상기 제2 가스공급부와 상기 기판 사이의 거리는 상기 제1 가스공급부와 상기 기판 사이의 거리 이하로 구비된다.

한편, 상기 박막증착장치는 상기 제1 증착모드에서 상기 기판지지부를 정지시키고, 상기 제2 증착모드에서 상기 기판지지부를 소정 속도로 이동시키게 된다. 이 경우, 상기 제1 증착모드에서 상기 기판이 상기 제2 가스공급부 사이에 위치하도록 상기 기판을 이동시키거나, 또는 상기 기판이 상기 제2 가스공급부와 중첩되지 않도록 상기 기판을 이동시킨다.

또한, 상기 제2 가스공급부의 숫자는 상기 기판의 숫자와 동일하도록 구비된다.

나아가, 서로 이웃하는 상기 제2 가스공급부는 상기 기판에 대응하는 형상을 가지도록 구비된다.

한편, 상기 제1 가스공급부는 상기 제2 공정가스를 플라즈마화 시키는 플라즈마 전극을 더 구비한다. 구체적으로 상기 제1 가스공급부는 상기 플라즈마 전극은 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 구비되어 그 사이에 플라즈마 반응공간을 구비하는 제1 전극 및 제2 전극을 구비한다. 여기서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 기판에 평행하도록 구비된다. 또한, 상기 제1 전극에 상기 제2 공정가스를 상기 반응공간으로 공급하는 제2 가스유입구를 구비한다.나아가, 상기 제2 전극은 상기 제1 공정가스를 공급하는 제1 공급홀 및 상기 플라즈마화된 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급홀을 구비한다. 이 경우, 상기 제2 공급홀의 직경은 상기 제1 공급홀의 직경 이상으로 구비된다. 상기 제1 공급홀은 상기 제2 전극의 내부에 구비되어 상기 제1 공정가스를 공급하는 제1 공정가스 공급라인과 연결되고, 상기 제2 공급홀은 상기 제2 전극을 관통하여 상기 반응공간과 연통하는 제2 공정가스 공급라인과 연결된다. 또한, 상기 제1 공정가스 공급라인으로 상기 제1 공정가스가 유입되도록 하는 제1 가스유입구를 상기 제2 전극의 일측에 더 구비한다.

한편, 상기 제2 가스공급부는 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 제1 공정가스가 공급되는 제1 공급채널을 구비한 제1 가스공급모듈, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스공급채널을 구비한 퍼지가스 가스공급모듈 및 상기 하우징을 둘러싸도록 구비되는 배기채널을 구비한다.

한편, 상기 챔버는 상기 기판과 소정거리 이격되어 상기 기판 상면과 대면하는 커버, 상기 커버의 중심부와 연결되어 상기 기판 방향으로 연장되는 제1 측벽 및 상기 커버의 외주부와 연결되어 상기 기판 방향으로 연장되는 제2 측벽을 구비하며, 상기 챔버에 상기 가스공급부에서 공급된 가스를 배기하는 배기부를 구비한다. 여기서, 상기 배기부는 상기 챔버에 구비되어 상기 기판의 이동방향과 평행하게 구비되는 제1 배기슬릿을 포함한다. 상기 제1 슬릿은 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 구비된다. 이 경우, 상기 제1 배기슬릿의 높이는 상기 기판과 상기 제1 가스공급부 하단부 사이에서 결정된다. 또한, 상기 제1 배기슬릿은 상기 제2 가스공급부 사이의 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 구비된다. 나아가, 상기 배기부는 상기 제2 가스공급부의 하단부에 구비된 제2 배기슬릿을 더 구비한다. 이 경우, 상기 제2 배기슬릿은 상기 제1 배기슬릿을 통해 배기되는 배기가스의 방향과 평행한 가상의 평면에 평행하게 배치되며, 상기 기판의 이동방향에 대해서 수직하게 구비된다. 상기 제2 배기슬릿은 상기 제2 가스공급부의 하우징을 관통하여 상기 배기채널과 연통한다.

한편, 상기 챔버에 상기 배기부와 연통하는 배기유로를 더 구비한다. 예를 들어, 상기 챔버의 배기부를 포함하는 적어도 일부의 영역을 둘러싸는 외부챔버를 더 구비하고, 상기 배기부는 상기 챔버와 상기 외부챔버 사이의 공간을 통하여 배기한다.

나아가, 상기 제1 증착모드 및 제2 증착모드 중에서 적어도 하나의 모드에서 상기 기판과 상기 가스공급부 사이의 거리를 변화시키는 기판승하강수단을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 기판지지부는 상기 기판이 안착되는 기판안착부를 구비하고, 상기 기판승하강수단은 상기 기판안착부를 소정거리 상하로 이동시키게 된다. 상기 기판승하강수단은 상기 기판을 상승시키는 경우에 상기 기판의 상단부를 상기 제2 가스공급부의 하단부의 높이 이상으로 상승시킬 수 있다.

또한, 상기 기판지지부는 상기 챔버 내부에서 원형의 이동경로를 따라 이동할 수 있다. 또한, 상기 기판지지부는 상기 내부챔버 내부에서 한 쌍의 직선경로 및 상기 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 따라 이동할 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은 대상물에 박막을 증착하는 박막증착장치에 있어서, 상기 대상물에 대해 원료가스 및 반응가스를 동시에 공급하여 박막을 증착하는 제1 증착모드 및 상기 대상물에 대해 원료가스 및 반응가스를 순차적으로 공급하여 박막을 증착하는 제2 증착모드 중에 어느 하나의 모드를 선택적으로 수행할 수 있는 박막증착장치에 의해 달성된다. 여기서, 상기 제1 증착모드 및 제2 증착모드 중에 적어도 하나의 모드에서 상기 반응가스는 플라즈마화 되어 공급된다.

전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면 하나의 장치에서 적어도 둘 이상의 서로 다른 증착모드를 구현할 수 있게 되어, 서로 다른 증착모드에 의해 증착작업을 하는 경우에도 하나의 장치에 의해 모든 작업을 수행할 수 있게 된다. 즉, 종래의 박막증착장치와 비교하여 복수의 증착장치를 하나의 장치로 대체할 수 있게 되어, 증착작업을 수행하는 경우에 비용을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 복수의 장치를 하나의 장치로 대체하게 됨으로써, 설치공간 및 비용을 줄이어 결과적으로 기판처리량(throughput)을 향상시킬 수 있다. 나아가, 장치의 설치 후에 유지보수에 소요되는 비용도 현저히 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치의 분해 사시도,
도 2는 도 1에서 가스공급부를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,
도 4는 도 3에서 제1 가스공급부의 하면을 도시한 도면,
도 5는 도 2에서 제2 가스공급부를 도시한 도면,
도 6은 도 1에서 기판의 회전방향을 따라 챔버 내부를 도시한 일부 단면도,
도 7은 도 1에서 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도,
도 8은 다른 실시예에 따른 박막증착장치의 챔버 내부를 도시하는 단면도,
도 9는 도 8에서 기판지지부의 일부 확대도,
도 10은 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한 도면,
도 11은 또 다른 실시예에 따른 가스공급부를 도시한 도면,
도 12는 또 다른 실시예에 따른 박막증착장치를 도시한 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 박막증착장치에 대해서 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막증착장치(1000)의 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 박막증착장치(1000)는 챔버(200)를 구비한다. 본 실시예에서 챔버(200)는 내부에 소정의 공간을 형성하도록 제공된다. 챔버(200)의 내부에는 기판지지부(250)가 회전 가능하게 구비되어 기판(W)이 기판지지부(250)의 상부에 안착된다. 기판지지부(250)는 제어부(700)의 제어명령에 따라 선택적으로 회전하게 된다. 한편, 챔버(200)는 원형의 형상을 가질 수도 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이 기판(W)의 이동경로를 따라 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 실시예에서 기판(W)이 안착된 기판지지부(250)는 챔버(200)의 내부에서 원형의 경로를 따라 이동하게 된다. 이 경우, 챔버(200)는 기판(W)의 이동경로를 형성하도록 소위 '도넛' 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 챔버(200)는 기판(W)과 소정거리 이격되어 기판(W) 상면과 대면하는 커버(202), 커버(202)의 중심부와 연결되어 기판(W) 방향으로 연장되는 제1 측벽(205) 및 커버(202)의 외주부와 연결되어 기판(W) 방향으로 연장되는 제2 측벽(210)을 구비할 수 있다. 이와 같이, 챔버(200)가 원형의 형상을 가지는 경우에 비하여 도넛 형상을 가지게 되면, 챔버(200) 내부의 체적이 줄어들게 된다. 따라서, 각종 증착모드를 통하여 대상물에 증착작업을 수행하는 경우에 챔버(200) 내부로 공급하는 가스의 양을 줄일 수 있어 비용절감에 도움이 된다.

한편, 챔버(200)의 외부에는 외부챔버(100)를 더 구비할 수 있다. 외부챔버(100)는 챔버(200)의 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 구비될 수 있다. 특히, 외부챔버(100)는 후술하는 챔버(200)의 배기부(600)가 포함된 적어도 일부의 영역을 둘러싸도록 구비될 수 있다. 외부챔버(100)가 챔버(200)를 감싸게 되면, 배기부(600)에서 배기되는 배기가스는 챔버(200)와 외부챔버(100) 사이의 공간을 통하여 유동하여 배기된다. 배기부(600)는 챔버(200)에 형성된 제1 배기슬릿(220)과 후술하는 제2 배기슬릿(512)을 포함한다. 또한, 외부챔버(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(200)의 거의 대부분의 외측을 둘러싸거나, 또는 배기부(600)만을 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다. 이에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.

이하, 챔버(200) 내부의 구조를 도면을 참조하여 상세히 살펴본다. 도 2는 챔버(200) 내부에서 상면을 바라본 도면으로써, 설명의 편의를 위해 기판(W)의 위치를 점선으로 도시하였다.

도 2를 참조하면, 박막증착장치(1000)는 기판(W)을 향해 복수의 공정가스를 공급할 수 있는 가스공급부(300)를 구비한다.

본 실시예에서 가스공급부(300)는 각 기판(W)에 대해서 복수의 공정가스를 동시에 공급하거나, 또는 복수의 공정가스를 순차적으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 가스공급부(300)는 제1 공정가스('원료가스' 또는 '소스가스') 및 제2 공정가스(또는 '반응가스')를 동시에 공급하거나, 또는 각 기판(W)에 대해서 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 순차적으로 공급할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 증착모드를 선택할 수 있는 입력부(800)를 구비하고, 상기 입력부(800)에 의해 선택/입력된 증착모드에 따라 제어부(700)가 가스공급부(300)에 의한 가스공급 및 기판지지부(250)의 이동을 제어하게 된다.

입력부(800)는 적어도 둘 이상의 증착모드를 선택할 수 있도록 구비된다. 즉, 입력부(800)는 각 기판(W)에 대해서 복수의 공정가스를 동시에 공급하는 제1 증착모드 및 각 기판에 대해서 복수의 공정가스를 순차적으로 공급하는 제2 증착모드를 포함하는 복수의 증착모드 중에 어느 하나를 선택할 수 있도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 두 가지 종류의 공정가스를 사용하게 되면 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 동시에 공급하는 제1 증착모드 및 각 기판에 대해서 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 순차적으로 공급하는 제2 증착모드 중에 어느 하나를 선택할 수 있도록 구비될 수 있다. 여기서, 제1 증착모드는 예를 들어 'CVD 방식'에 의해 박막을 증착할 수 있으며, 제2 증착모드는 예를 들어 'ALD 방식'에 의해 박막을 증착할 수 있다. 결국, 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 서로 다른 증착과정을 가지는 둘 이상의 증착모드를 하나의 장치에서 구현할 수 있게 된다.

종래 박막증착장치를 살펴보게 되면 대상물에 박막을 증착하는 증착작업을 수행하는 경우에 있어서 하나의 장치가 하나의 증착모드 만을 수행할 수 있었다. 예를 들어, 종래의 'ALD 장치' (원자층 증착 장치, Atomic Layer Deposition apparatus)는 원자층 증착모드에 따라 복수의 공정가스를 기판에 대해 순차적으로 공급하여 박막을 형성하였다. 또한, 종래의 'CVD 장치' (화학 기상 증착 장치, Chemical Vapor Deposition apparatus)는 화학 기상 증착 모드에 따라 기판에 대해 복수의 공정가스를 동시에 공급하여 박막을 형성하였다. 종래 장치와 같이 하나의 장치에 의해 하나의 증착모드 만을 수행하게 되면 서로 다른 증착모드에 의해 대상물에 박막을 형성하고자 하는 경우에 각 모드에 대응하는 장치를 별개로 구비해야 하는 문제점을 수반한다. 이는 생산자에게 증착모드에 따라 복수의 박막증착장치를 구입하도록 하여 공정상의 비용을 현저하게 증가시키는 요인으로 작용하게 되며, 나아가 복수의 장치로 인해 설치공간 및 작업공정의 증가 등과 같은 각종 문제점이 발생한다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 적어도 둘 이상의 서로 다른 증착모드에 따라 증착을 수행할 수 있도록 구비된다. 즉, 사용자가 상이한 둘 이상의 증착모드 중에서 어느 하나를 선택하는 경우에 상기 선택된 증착모드에 따라 증착작업을 수행하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 하나의 장치에서 적어도 둘 이상의 서로 다른 증착모드를 구현할 수 있게 되어, 서로 다른 증착모드에 의해 증착작업을 하는 경우에도 하나의 장치에 의해 모든 작업을 수행할 수 있게 된다. 즉, 종래의 박막증착장치와 비교하여 복수의 증착장치를 하나의 장치로 대체할 수 있게 되어, 증착작업을 수행하는 경우에 비용을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 복수의 장치를 하나의 장치로 대체하게 됨으로써, 설치공간 및 비용을 줄이어 결과적으로 기판처리량(throughput)을 향상시킬 수 있다. 나아가, 장치의 설치 후에 유지보수에 소요되는 비용도 현저히 줄일 수 있다. 이하, 상기와 같은 효과를 가지는 박막증착장치의 구성에 대해서 구체적으로 살펴본다.

도 2를 살펴보면, 가스공급부(300)는 챔버(200)에 구비되어 기판(W)을 향해 제1 공정가스 및 제2 공정가스 중에 적어도 하나를 공급할 수 있는 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430) 및 챔버(200)에 구비되어 기판(W)을 향해 제1 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급할 수 있는 제2 가스공급부(500)를 구비한다. 또한, 제2 가스공급부(500)는 공급된 제1 공정가스, 제2 공정가스 및/또는 퍼지가스를 배기할 수 있도록 구비된다.

예를 들어, 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430)는 소위 '샤워헤드' 타입으로 구비될 수 있으며, 하부의 기판(W)을 향해 제1 공정가스 및 제2 공정가스 중에 적어도 하나를 공급할 수 있도록 구비된다. 반면에, 제2 가스공급부(500)는 '인젝터' 타입으로 구비될 수 있으며, 하부의 기판(W)을 향해 제1 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급할 수 있도록 구비된다. 또한, 제2 가스공급부(500)는 공급된 각종 공정가스 및/또는 퍼지가스를 배기할 수 있도록 구성된다. 제1 가스공급부 및 제2 가스공급부(500)의 구체적인 구성에 대해서는 이후에 상세히 살펴보도록 한다.

한편, 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430) 및 제2 가스공급부(500)는 챔버(200)의 상부에 순차적으로 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(200)의 상부에 제2 가스공급부(500)를 설치하고, 이웃하는 제2 가스공급부(500) 사이에 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430)를 각각 설치할 수 있다. 또는, 챔버(200) 상부에 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430)를 먼저 설치하고, 이웃하는 제1 가스공급부(400) 사이에 제2 가스공급부(500)를 설치할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 제1 가스공급부는 동일한 형상을 가지는 4개의 모듈 형태로 제공되어 제2 가스공급부(500) 사이에 제공된다.

결국, 제어부(700)는 사용자가 선택한 증착모드에 따라 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430) 및 제2 가스공급부(500)를 제어하여 각 가스공급부에서 적절한 공정가스 및/또는 퍼지가스가 공급되도록 한다. 즉, 제어부(700)는 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430) 및 제2 가스공급부(500) 중에 어느 하나에서 제1 공정가스를 공급하는 경우에 나머지 하나는 제1 공정가스 공급을 중단하도록 제어하게 된다. 이하에서는 하나의 제1 가스공급부(400)를 예로 들어 설명한다.

예를 들어, 제어부(700)는 사용자가 제1 증착모드를 선택하는 경우에 제1 가스공급부(400)에 의해 각 기판을 향해서 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 동시에 공급할 수 있다. 제1 공정가스 및 제2 공정가스가 동시에 공급되므로 화학 기상 방식에 의해 기판에 박막을 형성할 수 있다. 한편, 제1 증착모드가 선택된 경우에 제어부(700)는 제2 가스공급부(500)의 구동을 완전히 멈추거나, 또는 제2 가스공급부(500)에 의해 퍼지가스만이 공급되도록 할 수 있다. 또는 제1 증착모드에서 제어부(700)는 제2 가스공급부(500)에 의해 퍼지가스공급 및 배기를 수행할 수 있다.

한편, 제어부(700)는 사용자가 제2 증착모드를 선택하는 경우에 제2 가스공급부(500)에서 제1 공정가스를 공급하고 제1 가스공급부(400)에서 제2 공정가스를 공급하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제1 가스공급부(400)와 제2 가스공급부(500)는 순차적으로 챔버(200)에 배치되고, 제2 증착모드에서 기판지지부(250)가 회전하게되므로 결과적으로 제1 공정가스 및 제2 공정가스가 기판(W)에 대해서 순차적으로 공급된다. 제1 공정가스 및 제2 공정가스가 기판(W)에 대해서 순차적으로 공급되므로 원자층 증착 방식에 의해 기판에 박막을 형성할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 가스공급부(300)는 제1 증착모드 및 제2 증착모드 중에서 적어도 하나의 모드에서 제2 공정가스(또는 '반응가스')를 플라즈마화 시켜 공급하게 된다. 이하, 도 3을 참조하여 제1 가스공급부(400)의 구체적인 구성에 대해서 살펴본다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도로서, 제1 가스공급부(400)의 내부 구성을 도시하는 측단면도이다.

도 3을 참조하면, 제1 가스공급부(400)는 제1 공정가스를 공급하는 수단과 제2 공정가스를 공급하는 수단을 함께 구비한다. 나아가, 제2 공정가스를 공급하는 경우에 제2 공정가스를 플라즈마 상태로 공급한다.

구체적으로, 제1 가스공급부(400)는 제2 공정가스를 플라즈마화 시키는 플라즈마 전극(450, 470)을 구비할 수 있으며, 플라즈마 전극(450, 470) 사이의 공간을 플라즈마 반응공간(455)으로 형성할 수 있다. 즉, 플라즈마 전극은 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 구비되어 그 사이에 플라즈마 반응공간(455)을 구비하는 제1 전극(450) 및 제2 전극(470)을 구비한다. 제1 전극(450)과 제2 전극(470)은 절연체(460)에 의해 서로 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전극(450)에 전원을 공급하는 경우에 제2 전극(470)은 접지될 수 있다. 반대의 경우도 가능하지만, 제1 전극(450)이 상부에 위치하여 전원 공급이 용이하므로 제1 전극(450)에 전원을 공급하는 것이 바람직하다.

한편, 제1 가스공급부(400)는 전술한 바와 같이 복수의 모듈 형태로 제공된다. 예를 들어, 본 실시예에서는 4개의 모듈 형태로 제공된다. 따라서, 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430)에 전원을 공급하는 경우에 각각의 모듈에 별도의 전원공급부를 구비하여 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 4개의 전원공급부를 구비하고 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430)의 4개의 모듈에 각각 전원을 공급할 수 있다. 또는, 하나의 전원공급부를 구비하고 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430) 중에 어느 하나의 모듈에 전원을 공급하고, 나머지 모듈과 전원이 공급되는 모듈을 연결하는 구성도 가능하다.

전술한 제1 전극(450)과 제2 전극(470)은 하부의 기판(W)에 대해서 평행하게 구비된다. 따라서, 기판(W)에 대해 수직한 방향으로 전기장이 형성되어 플라즈마를 생성시킬 수 있다.

한편, 전술한 제2 전극(470)은 제1 전극(450)에 대응하여 전기장을 생성할 뿐만 아니라, 제1 공정가스를 공급하는 수단 및 플라즈마화된 제2 공정가스를 공급하는 수단을 구비한다.

구체적으로, 제2 전극(470)은 제1 공정가스를 공급하는 복수의 제1 공급홀(404) 및 플라즈마화된 제2 공정가스를 공급하는 복수의 제2 공급홀(402)을 구비한다. 여기서, 제1 공급홀(404)은 제2 전극(470)의 내부에 구비되어 제1 공정가스를 공급하는 제1 공정가스 공급라인(408)과 연결된다. 나아가, 제2 전극(470)의 일측에는 제1 공정가스 공급라인(408)으로 제1 공정가스가 유입되도록 하는 제1 가스유입구(406)를 구비한다. 결국, 제1 공정가스는 제1 공정가스 공급원(미도시)에서 제1 가스유입구(406)를 통하여 제2 전극(470)의 내부로 공급되고, 제1 공정가스 공급라인(408)을 따라 유동하여 제1 공급홀(404)을 통하여 하부의 기판(W)을 향해서 공급된다.

또한, 제2 공급홀(402)은 제2 전극(470)을 관통하여 반응공간(455)과 연통하는 제2 공정가스 공급라인(403)과 연결된다. 나아가, 제1 전극(450)에는 상기 제2 공정가스를 상기 반응공간으로 공급하는 제2 가스유입구(452)가 구비된다. 결국, 제2 공정가스는 제2 공정가스 공급원(미도시)에서 제2 가스유입구(452)를 통하여 플라즈마 반응공간(455)으로 공급되고, 제1 전극(450) 및 제2 전극(470)의 전기장에 의해 플라즈마 반응공간(455)에서 플라즈마화 되어 제2 공정가스 공급라인(403) 및 제2 공급홀(402)을 통하여 하부의 기판(W)으로 공급된다.

결국, 본 실시예에서 제1 전극(450) 및 제2 전극(470)은 플라즈마를 생성하기 위한 전기장을 생성함과 동시에, 각종 공정가스를 공급하기 위한 수단이 구비되는 역할을 하게 된다.

도 4는 제1 가스공급부(400)의 하부에 구비된 제1 공급홀(404) 및 제2 공급홀(402)을 도시한다.

도 4를 참조하면, 플라즈마화된 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급홀(402)의 직경은 제1 공정가스를 공급하는 제1 공급홀(404)의 직경 이상으로 구비된다. 이는 플라즈마화된 제2 공정가스의 라디칼을 충분히 공급하기 위함이다. 한편, 제1 공급홀(404)은 도면에 도시된 바와 같이 제2 공급홀(402)의 사이에 제2 공급홀(402)을 둘러싸도록 배치되거나, 또는 '벌집 형태'(honeycomb)로 배치될 수 있다.

도 5는 가스공급부(300)의 제2 가스공급부(500)를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 제2 가스공급부(500)는 제1 공정가스와 퍼지가스를 공급할 수 있으며, 나아가 공급된 각종 가스를 배기할 수 있는 수단을 구비한다.

구체적으로, 제2 가스공급부(500)는 챔버(200)의 상부에 구비되는 하우징(510)을 구비한다. 하우징(510)은 챔버(200)의 상부에 장착되며, 전술한 바와 같이, 이웃하는 하우징(510) 사이에 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430)가 구비된다.

하우징(510)의 내부에는 가스공급모듈(520)을 구비할 수 있다. 가스공급모듈(520)은 하우징(510)의 내벽과 소정거리 이격되어 구비될 수 있다. 가스공급모듈(520)은 제1 공정가스가 공급되는 제1 공급채널(542)을 구비한 제1 가스공급모듈(540)과, 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스공급채널(532)을 구비한 퍼지가스 공급모듈(530)을 구비한다. 예를 들어, 하우징(510)의 대략 중앙부에 제1 가스공급모듈(540)이 위치하고, 제1 가스공급모듈(540)의 양측에 한 쌍의 퍼지가스 공급모듈(530)을 구비한다. 제1 공정가스는 제1 공정가스 공급원(미도시)에서 제1 가스공급모듈(540)로 공급되어, 제1 공급채널(542)을 통하여 공급된다. 또한, 퍼지가스는 퍼지가스 공급원(미도시)에서 퍼지가스 공급모듈(530)로 공급되어, 퍼지가스공급채널(532)을 통하여 공급된다.

한편, 제2 가스공급부(500)는 하우징(510)을 둘러싸도록 구비되는 배기채널(550)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 하우징(510)의 내벽과 가스공급모듈(520) 사이의 공간이 배기채널(550)에 해당한다. 즉, 배기를 위한 별도의 배기부재를 구비하지 않고, 하우징(510)와 가스공급모듈(520) 사이의 공간을 배기채널(550)로 활용하여, 구성요소의 수를 줄이면서 구조를 단순화할 수 있다. 따라서, 전술한 가스공급모듈(520)에 의해 제1 공정가스 및/또는 퍼지가스를 공급하는 경우에 배기채널(550)을 통하여 공급된 각종 가스를 배기할 수 있다. 이 경우, 배기채널(550)은 펌프(미도시)의 펌핑에 의해 각종 가스를 흡입하여 배기할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 적어도 둘 이상의 서로 다른 증착모드를 선택적으로 수행할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 증착모드를 하나의 장치에서 수행하는 경우에 전술한 가스공급부(300)와 기판(W) 사이의 거리가 주요한 인자로 작용할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 기판(W)과 가스공급부(300)의 배치에 대해서 살펴본다.

도 6은 도 1에서 기판(W)의 이동방향을 따라 챔버(200) 내부 구성을 도시한 일부 단면도이며, 도 7은 도 1에서 Ⅶ-Ⅶ 선에 따른 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막증착장치(1000)는 기판지지부(250)에 안착되는 기판(W)의 개수에 대응하여 제2 가스공급부(500)를 구비할 수 있다. 즉, 제2 가스공급부(500)의 숫자는 기판(W)의 숫자와 동일하게 구성된다. 이는 후술하는 바와 같이 제1 증착모드('CVD 방식')에 의해 증착 작업을 수행하는 경우에 하나의 기판에 인접한 한 쌍의 제2 가스공급부(500)가 격벽의 역할을 할 수 있도록 하기 위함이다. 이에 대해서는 이후에 상세히 살펴본다.

챔버(200)의 상부에 제1 가스공급부(400)와 제2 가스공급부(500)를 구비하는 경우에 제1 가스공급부(400)와 제2 가스공급부(500)의 하단부는 그 높이가 서로 다르게 구비될 수 있다. 예를 들어, 제2 가스공급부(500)와 기판(W) 사이의 거리는 제1 가스공급부(400)와 기판(W) 사이의 거리 이하로 배치될 수 있다. 즉, 제1 가스공급부(400)의 하단부에 비해 제2 가스공급부(500)의 하단부가 기판(W) 및 기판지지부(250)에 보다 가깝게 배치된다. 이 경우, 제2 가스공급부(500)의 하단부는 이동하는 기판지지부(250)와 간섭되지 않도록 소정 거리 이격되어 구비되며, 간섭이 발생하지 않는 최소한의 거리만큼 이격 되어 배치된다.

도 6과 같이, 제2 가스공급부(500)의 하단부가 제1 가스공급부(400)에 비하여 기판(W)에 가깝게 배치되면, 제2 가스공급부(500)에 의해 기판(W) 사이를 차단하는 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 제1 증착모드의 경우에 증착작업을 수행하는 경우에 기판(W)이 제2 가스공급부(500) 사이에 정지하게 된다. 이 경우, 기판(W)의 양옆에 배치된 제2 가스공급부(500)의 하단부는 기판지지부(250)에 매우 인접하여 배치되므로, 제2 가스공급부(500)가 일종의 격벽 역할을 하게 된다. 따라서, 기판(W)과 제1 가스공급부(400) 사이의 공간이 일종의 반응공간의 역할을 하게 되며, 제1 가스공급부(400)에서 공급된 가스는 제2 가스공급부(500)에 의해 측면으로 이동되는 것이 방지된다. 따라서, 제1 증착모드에 의해 증착작업을 수행하는 경우에 효율적인 박막증착이 이루어질 수 있다.

한편, 각종 증착모드에 의해 증착작업을 수행하는 경우에 공급된 각종 가스를 배기하는 과정이 중요하다. 공급된 가스가 적절히 배기되지 않고 챔버 내부에 잔존하게 되면, 내부 잔존가스의 압력에 의해 공정가스 및 퍼지가스의 공급이 어려워진다. 나아가 잔존가스의 반응에 의해 불필요한 증착이 발생하게 되어 기판에 형성되는 박막의 품질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 챔버의 불필요한 영역에 박막이 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 박막증착장치(1000)는 제2 가스공급부(500)에 가스를 배기하는 배기채널(550)을 구비하지만, 상기 배기채널(550) 만으로는 충분한 배기를 수행하기 곤란할 수 있다. 따라서, 잔존가스를 배기할 수 있는 배기수단을 더 구비하는 바, 이하 구체적으로 살펴본다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 박막증착장치(1000)는 가스공급부(300)에서 공급된 가스를 배기하는 배기부(600)를 챔버(200)에 구비한다.

본 실시예에서 배기부(600)는 챔버(200)에 구비되는 각종 배기슬릿을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배기부(600)는 챔버(200)에 구비되어 기판(W)의 이동방향과 대략 평행하게 구비되는 제1 배기슬릿(220)을 포함한다.

전술한 바와 같이, 챔버(200)는 커버(202), 커버(202)에 연결되는 제1 측벽(205) 및 제2 측벽(210)을 구비한다. 이 경우, 제1 배기슬릿(220)은 제1 측벽(205) 및 제2 측벽(210)에 구비된다. 제1 배기슬릿(220)은 배기를 효율적으로 수행하기 위하여 기판(W)에 인접하여 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 배기슬릿(220)의 높이는 기판(W)과 제1 가스공급부(400) 하단부 사이에서 결정될 수 있으며, 바람직하게 제1 가스공급부(400) 보다 기판(W)에 더 인접하여 구비된다. 따라서, 제1 가스공급부(400)에서 공급된 가스가 먼저 기판(W)에 도달하고, 이어서 제1 배기슬릿(220)을 통하여 배기된다. 한편, 전술한 바와 같이, 제1 가스공급부(400)에 비해 제2 가스공급부(500)의 하단부가 기판(W)에 보다 가깝게 배치된다. 따라서, 제1 측벽(205)과 제2 측벽(210)에 제1 배기슬릿(220)을 구비하는 경우에 제2 가스공급부(500) 사이의 제1 측벽(205) 및 제2 측벽(210)에 제1 배기슬릿(220)을 구비한다.

한편, 전술한 바와 같이 챔버(200)의 외부에는 외부챔버(100)를 더 구비할 수 있으며, 외부챔버(100)는 챔버(200)의 배기부(600)를 포함하는 적어도 일부 영역을 둘러싸도록 구비된다. 따라서, 도 7과 같이, 외부챔버(100)를 구비하는 경우에 외부챔버(100)와 챔버(200) 사이에 소정의 공간이 형성된다. 또한, 외부챔버(100)는 하부에 베이스(120)를 구비하는데, 베이스(120)의 가장자리는 외부챔버(100)와 소정거리 이격되도록 배치된다. 결국, 외부챔버(100)와 챔버(200) 사이의 공간 및 베이스(120)의 가장자리와 외부챔버(100) 사이의 공간이 배기가스가 배기되는 배기유로(130)를 형성하게 된다. 따라서, 제1 배기슬릿(220)을 통하여 외부로 배기된 배기가스는 외부챔버(100)와 챔버(200) 사이의 공간 및 베이스(120)의 가장자리와 외부챔버(100) 사이를 통하여 챔버(200)의 외부로 배기된다.

그런데, 기판(W)을 향해 공급된 각종 가스를 배기하는 경우에 기판(W)을 둘러싼 모든 방향에서 균일하게 배기를 하는 것이 바람직하다. 전술한 제1 배기슬릿(220) 및 제2 가스공급부(500)에 의해 기판(W)을 둘러싼 방향에서 배기가 수행되지만, 제1 배기슬릿(220)을 통한 배기가스의 방향과 제2 가스공급부(500)를 통한 배기가스의 방향은 동일 평면 상에 놓이지 않으며 서로 수직하게 된다. 따라서, 균일한 배기를 위해서 제1 배기슬릿(220)을 통해 배기되는 배기가스의 방향과 평행한 가상의 평면에 평행하게 제2 배기슬릿(512)을 더 구비할 수 있다. 여기서, 제2 배기슬릿(512)은 제2 가스공급부(500)의 하단부에 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제2 가스공급부(500)는 하우징(510)과 가스공급모듈(520) 사이의 공간이 배기채널(550)로 작용하게 된다. 따라서, 하우징(510)을 관통하여 배기채널(550)과 연통하도록 하우징(510)의 일측에 제2 배기슬릿(512)을 구비하면, 펌프(미도시)의 펌핑에 의해 배기채널(550)을 통해 배기하는 경우에 제2 배기슬릿(512)을 통해 함께 배기가 가능하다. 제2 배기슬릿(512)은 기판(W)의 이동방향에 대해서 대략 수직하게 구비되지만, 제1 배기슬릿(220)을 통해 배기되는 배기가스의 방향과 평행한 가상의 평면에 평행하게 배치된다. 결국, 제1 배기슬릿(220) 및 제2 배기슬릿(512)에 의해 기판(W)에 대해서 모든 방향에서 배기가 균일하게 이루어지게 되어 증착작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 7에서 외부챔버(100)는 챔버(200)를 감싸는 구조로 도시되었지만, 이에 한정되지는 않으며 챔버(200)의 제1 배기슬릿(220)을 포함하는 일부 영역을 감싸는 구조로 구성될 수도 있다. 이 경우, 외부챔버(100)는 배기가스를 배출하는 배기유로를 내부에 구비하게 된다.

한편, 복수의 증착모드에 의해 증착작업을 수행하는 경우에 공정가스의 종류에 따라 기판(W)과 가스공급부(300) 사이의 거리를 적절하게 조절해야할 필요가 생길 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 회전하지 않는 증착모드의 경우에 증착작업을 수행하는 경우에 기판지지부(250)가 회전하기 않고 정지한 상태를 유지하게 된다. 이 경우, 공정가스의 종류에 따라 기판(W)과 제1 가스공급부(400, 410, 420, 430) 사이의 거리가 변화될 필요가 생길 수도 있다. 따라서, 이러한 필요성에 대응하여 기판(W)과 가스공급부(300) 사이의 거리를 변화시킬 수 있는 박막증착장치의 다른 실시예를 살펴본다.

도 8은 다른 실시예에 따른 박막증착장치의 챔버 내부를 도시하는 단면도이다. 도 6과 비교하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 도시하였다. 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막증착장치는 둘 이상의 증착모드 중에 적어도 하나의 모드에서 기판(W)과 가스공급부(300)의 사이의 거리를 조절할 수 있도록 구비된다. 예를 들어, 박막증착장치는 기판(W)을 상하 방향으로 소정거리 이동시킬 수 있는 기판승하강수단을 구비한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 기판지지부(250)는 기판(W)이 안착되는 기판안착부(255)를 구비할 수 있으며, 기판승하강수단은 기판안착부(255)를 상하 방향으로 소정거리 이동시키게 된다. 따라서, 기판(W)이 회전하지 않는 증착모드의 경우에 공정가스의 종류에 따라 도 8과 같이 기판안착부(255)를 소정거리 상승시키게 되면, 기판(W)과 제1 가스공급부(400) 사이의 거리가 줄어들게 되어 박막의 품질을 향상시킬 수 있다. 나아가, 기판안착부(255)가 소정거리 상승하게 되면, 기판(W)의 상단부가 제2 가스공급부(500)의 하단부의 높이 이상으로 상승하게 되어 기판안착부(255)의 측면과 제2 가스공급부(500) 사이에 미로 구조가 형성된다. 따라서, 제1 가스공급부(400)에 의해 공급되는 공정가스 등이 기판안착부(255) 및 제2 가스공급부(500) 사이의 공간을 통하여 유출되는 것을 더욱 방지할 수 있다.

한편, 전술한 기판승하강수단은 기판(W)이 안착된 기판안착부(255)를 소정거리 승하강 시키도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 기판승하강수단이 기판(W) 만을 승하강시키도록 구성된다면, 증착작업을 수행하는 경우에 기판(W)의 상면을 비롯하여 기판(W)의 하부로도 공정가스가 유입되어 기판(W)의 하면에도 증착이 이루어질 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 기판(W)의 하면 증착을 방지하기 위하여 본 실시예에 따른 기판승하강수단은 기판이 안착되는 기판안착부(255)를 승하강 시키도록 구비된다.

전술한 기판승하강수단은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 도 9는 도 8에서 기판지지부의 일부 확대도로서, 기판승하강수단을 도시한다.

도 9를 참조하면, 기판지지부(250)에는 제1 관통홀(254)이 형성되며, 기판지지부(250)의 하부에는 기판안착부(255)를 소정거리 승하강시키는 기판승하강부재(900)를 구비할 수 있다. 기판승하강부재(900)는 몸체부(910)와, 몸체부(910)에서 수직하게 연장 형성된 다수개의 승하강핀(920)을 구비한다. 따라서, 구동부(미도시)의 구동에 의해 기판승하강부재(900)가 상승하게 되면 도 9와 같이 승하강핀(920)이 제1 관통홀(254)을 관통하여 상승하게 된다. 이 경우, 승하강핀(920)에 의해 기판안착부(255)가 상승하여 결국 기판(W)이 상승하게 된다. 기판(W)이 하강하는 경우는 반대의 순서에 의해 동작한다. 전술한 기판승하강부재(900) 및 상기 구동부는 예를 들어 베이스(120)에 구비될 수 있다. 기판지지부(250)에 구비될 수도 있지만, 기판지지부(250)는 회전 가능하게 구비되므로 베이스(120)에 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 박막증착장치는 기판(W)을 챔버(200)의 내부로 인입하거나, 또는 기판(W)을 챔버(200)의 외부로 인출하는 경우에 기판(W)을 상하로 이동시키는 리프트핀(950)을 구비할 수 있다. 리프트핀(950)의 핀(952)은 기판지지부(250)의 제2 관통홀(252) 및 기판안착부(255)의 제3 관통홀(257)을 관통하여 기판(W)을 소정거리 상하로 이동시킬 수 있다.

그런데, 전술한 바와 같이 기판승하강부재(900)와 리프트핀(950)을 함께 구비하면 기판승하강부재(900)와 리프트핀(950)의 구동 시에 서로 간에 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 기판승하강부재(900)와 리프트핀(950)의 간섭을 방지하기 위해, 기판승하강부재(900)의 몸체부(910)는 내부에 리프트핀(950)이 상하로 이동할 수 있도록 공간을 제공한다. 예를 들어, 도 9의 일부 사시도와 같이 몸체부(910)는 내부에 중공이 형성된 프레임 형태로 제공될 수 있다.

한편, 도 8 및 도 9의 기판승하강수단을 일예를 들어 설명한 것이며, 기판을 승하강시키는 수단을 다양하게 구현이 가능하다.

한편, 도 10은 다른 실시예에 따른 가스공급부(1300)를 도시한다. 본 실시예에 따른 가스공급부(1300)는 제2 가스공급부(1500)가 제1 가스공급부(1400)에 구비된다는 점에서 전술한 실시예와 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 살펴본다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스공급부(1300)는 챔버(200)의 상부에 대응하는 제1 가스공급부(1400)를 구비하고, 제1 가스공급부(1400)에 제2 가스공급부(1500)를 삽입하여 고정할 수 있는 복수의 고정홀(1410)를 구비할 수 있다. 이런 경우, 제1 가스공급부(1400)의 고정홀(1410)에 제2 가스공급부(1500)를 삽입/고정하고, 이어서, 제1 가스공급부(1400)를 챔버(200)의 상부에 장착할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 제1 가스공급부(1400)가 하나의 부재로 구성되므로, 전원을 공급하는 경우에 하나의 전원공급부를 구비하고 상기 제1 가스공급부(1400)로 전원을 공급할 수 있다. 이 경우, 제1 가스공급부(1400)의 중앙으로 전원을 공급할 수 있다.

또한, 도 11은 또 다른 실시예에 따른 가스공급부(2300)를 도시한다. 본 실시예에 따른 가스공급부(2300)는 서로 이웃하는 제2 가스공급부(2500)가 기판(W)에 대응하는 형상을 가지는 점에서 전술한 실시예들과 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 11을 참조하면, 서로 이웃하는 제2 가스공급부(2500)의 대향하는 면은 기판(W)의 형상에 대응하여 원호의 형상을 가지게 된다. 따라서, 후술하는 바와 같이 제1 증착모드에서 기판(W)이 제2 가스공급부(2500) 사이에 정지하는 경우에 기판(W)과 제2 가스공급부(2500) 사이의 거리를 최소화할 수 있다. 결국, 제1 가스공급부(2400)와 기판(W) 사이의 공간을 줄이어 제1 가스공급부(2400)에서 공급되는 공정가스 및 퍼지가스의 사용을 줄일 수 있다. 나아가, 제2 가스공급부(2500)가 기판(W)에 대응하는 형상을 가지게 되어 제2 가스공급부(2500)에 의한 가스 차단의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서 제2 가스공급부(2500)는 가스공급모듈(2520)을 구비하며, 가스공급모듈(2520)은 제1 공정가스를 공급하는 제1 가스공급모듈(2540)과, 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스 공급모듈(2530)을 구비하며, 제2 가스공급부(2500)의 둘레를 따라 배기채널(2520)을 구비하게 된다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 박막증착장치(1000)에서 증착작업이 수행되는 과정을 살펴본다.

먼저, 사용자가 입력부(800)를 통하여 제1 증착모드('CVD' 방식)를 선택하게 되면, 제어부(700)는 기판(W)이 제2 가스공급부(500) 사이에 위치하도록 또는 기판(W)이 제2 가스공급부(500)와 중첩되지 않도록 기판지지부(250)의 이동을 제어한다. 즉, 기판지지부(250)를 소정거리 이동시켜 기판(W)이 제2 가스공급부(500) 사이에 위치하도록 제어한다. 이를 위해서, 도면에는 도시되지 않았지만 기판(W)과 제2 가스공급부(500)의 상대적인 위치를 파악할 수 있는 위치파악수단을 구비할 수 있다. 예를 들어, 기판지지부(250)의 기판(W)의 위치에 발광부(미도시)를 구비하고, 챔버(200)의 제2 가스공급부(500) 사이에 수광부(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 발광부에서 발송된 신호를 상기 수광부가 수신하는 경우에 기판(W)이 제2 가스공급부(500) 사이에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 이러한, 위치파악수단은 일예를 들어 설명한 것이며, 다양한 방법으로 구현될 수 있다.

제어부(700)는 제1 증착모드가 선택된 경우에 기판(W)이 제2 가스공급부(500) 사이에 배치되면, 각종 공정가스 및 퍼지가스가 공급되는 증착작업 중에는 기판지지부(250)를 회전시키지 않고 정지시키게 된다. 이에 의해 제2 가스공급부(500)가 격벽의 역할을 하게 되어 하나의 제1 가스공급부(400)와 하나의 기판(W)이 1:1로 대응하여 반응이 이루어져 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.

이어서, 제어부(700)는 제1 가스공급부(400)에 의해 각 기판을 향해서 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 동시에 공급한다. 이 경우, 제어부(700)는 제2 가스공급부(500)의 구동을 완전히 멈추거나, 또는 제2 가스공급부(500)에 의해 퍼지가스만이 공급되도록 할 수 있다. 또는 제1 증착모드에서 제어부(700)는 제2 가스공급부(500)에 의해 퍼지가스공급 및 배기를 수행할 수 있다.

한편, 제1 가스공급부(400)에 의해 공급된 가스는 제1 배기슬릿(220) 및 제2 배기슬릿(512)을 통하여 균일하게 배기된다. 나아가, 제2 가스공급부(500)의 배기채널이 구동하는 경우에는 제2 가스공급부(500)를 통해서도 배기가 수행된다.

한편, 제1 증착모드에서 공정가스의 종류에 따라 제어부는 기판승하강수단에 의해 기판(W)이 안착된 기판안착부(255)를 상승시킬 수 있다.

사용자가 입력부(800)를 통하여 제2 증착모드('ALD' 방식)를 선택하게 되면, 제어부(700)는 기판지지부(250)를 소정의 속도로 회전시키면서 가스공급부(300)를 통해 가스를 공급하게 된다.

구체적으로, 제어부(700)는 제2 가스공급부(500)에서 제1 공정가스를 공급하고 제1 가스공급부에서 제2 공정가스를 공급하도록 제어한다. 이 경우, 제어부(700)는 제1 가스공급부(400)에서 제1 공정가스가 공급되지 않도록 제어한다. 따라서, 제1 공정가스와 제2 공정가스가 기판(W)에 대해서 순차적으로 공급되어, 원자층 증착 방식에 의해 기판에 박막을 형성할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 기판지지부가 챔버의 내부를 따라 원형의 이동경로를 따라 이동하는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 이동경로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판지지부는 소정거리 이격되어 대략 평행하게 배치되는 한 쌍의 직선경로와, 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 따라 이동할 수 있다. 도 12는 한 쌍의 직선경로와, 상기 한 쌍의 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 포함한 박막증착장치를 도시한다.

도 12에서는 박막증착장치(3100)의 내부 구성을 도시하기 위하여 챔버리드(3120)가 분리된 분해사시도로 도시하였다. 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 기판(W)이 원형 이동경로가 아니라 직선경로와 곡선경로를 포함하는 이동경로를 따라 이동한다는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 12를 참조하면, 박막증착장치(3100)는 챔버(3110)와, 챔버(3110)에 구비되어 한 종류 이상의 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하는 가스공급부(3200), 챔버(3110) 내에서 소정의 이동경로를 따라 복수의 기판(W)을 이동시키는 기판이동부(3180)를 포함할 수 있다. 챔버몸체(3130)의 일측에는 기판(W)이 챔버(3110)의 내부로 인입 및 인출되는 개구부(3134)를 구비한다.

챔버(3110)의 챔버몸체(3130)의 내부에는 기판(W)을 소정의 이동경로를 따라 이동시키는 기판이동부(3180)를 구비한다. 여기서, 기판이동부(3180)는 기판지지부(3150)가 연결되어 연동하는 동력전달부재(3190), 동력전달부재(3190)를 상기 직선경로 및 곡선경로를 따라 이동시키는 구동부(3182, 3184) 및 기판지지부(3150)가 이동 가능하게 지지하는 가이드부를 구비할 수 있다.

상기 이동경로는 기판(W)을 지지하는 기판지지부(3150)를 소정의 직선을 따라 이동시키는 직선경로(L)와 기판지지부(150)를 소정의 곡선을 따라 이동시키는 곡선경로(C)를 포함한다.

기판을 원형으로 소정의 속도로 회전시켜 증착을 수행하는 장치에서는 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(3150)를 소정의 직선을 따라 이동시키는 직선경로(L)와, 소정의 곡선을 따라 이동시키는 곡선경로(C)를 포함하게 된다. 예를 들어, 기판이동부(3180)는 기판지지부(3150)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(3180)는 기판지지부(3150)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.

한편, 본 실시예에서 가스공급부(3200)는 전술한 실시예들과 유사하게 제1 가스공급부(3250) 및 제2 가스공급부(3260)를 구비하며, 제2 가스공급부(3260)의 하단부(3262)가 기판에 더 가깝게 구비된다. 제1 가스공급부(3250) 및 제2 가스공급부(3260)에 대한 설명은 전술한 실시예들과 유사하므로 반복적인 설명은 생략한다.

100...외부챔버 200...챔버
220...제1 배기슬릿 250...기판지지부
300...가스공급부 400...제1 가스공급부
500...제2 가스공급부 512...제2 배기슬릿

Claims (38)

1. 챔버;
   상기 챔버 내부에 구비되어, 복수의 기판이 안착되어 선택적으로 회전하는 기판지지부;
   상기 기판을 향해 제1 공정가스 및 제2 공정가스 중에 적어도 하나를 공급할 수 있는 제1 가스공급부 및 상기 기판을 향해 제1 공정가스 및 퍼지가스 중에 적어도 하나를 공급하고, 공정가스 및 퍼지가스를 배기할 수 있는 제2 가스공급부를 포함하는 가스공급부;
   둘 이상의 증착모드 중에 어느 하나의 증착모드에 따라 상기 가스공급부 및 기판지지부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 제1 증착모드에서 상기 제1 가스공급부에 의해 상기 각 기판을 향해 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 동시에 공급하고, 제2 증착모드에서 상기 제2 가스공급부에서 상기 제1 공정가스를 공급하고 상기 제1 가스공급부에서 상기 제2 공정가스를 공급하여 상기 제1 공정가스 및 제2 공정가스를 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 가스공급부는 상기 제1 증착모드 및 제2 증착모드 중에서 적어도 하나의 모드에서 상기 공정가스를 플라즈마화 시켜 공급하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 가스공급부 및 제2 가스공급부는 상기 챔버의 상부에 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 가스공급부와 상기 기판 사이의 거리는 상기 제1 가스공급부와 상기 기판 사이의 거리 이하인 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 증착모드에서 상기 기판지지부를 정지시키고, 상기 제2 증착모드에서 상기 기판지지부를 소정 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증착모드에서 상기 기판이 상기 제2 가스공급부 사이에 위치하도록 상기 기판을 이동시키는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증착모드에서 상기 기판이 상기 제2 가스공급부와 중첩되지 않도록 상기 기판을 이동시키는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스공급부의 숫자는 상기 기판의 숫자와 동일한 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
13. 제12항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 제2 가스공급부는 상기 기판에 대응하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
14. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가스공급부는
    상기 제2 공정가스를 플라즈마화 시키는 플라즈마 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 가스공급부는
    상기 플라즈마 전극은 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 구비되어 그 사이에 플라즈마 반응공간을 구비하는 제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 기판에 평행하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 공정가스를 상기 반응공간으로 공급하는 제2 가스유입구가 상기 제1 전극에 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 공정가스를 공급하는 제1 공급홀 및 상기 플라즈마화된 제2 공정가스를 공급하는 제2 공급홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 공급홀의 직경은 상기 제1 공급홀의 직경 이상인 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 공급홀은 상기 제2 전극의 내부에 구비되어 상기 제1 공정가스를 공급하는 제1 공정가스 공급라인과 연결되고, 상기 제2 공급홀은 상기 제2 전극을 관통하여 상기 반응공간과 연통하는 제2 공정가스 공급라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 공정가스 공급라인으로 상기 제1 공정가스가 유입되도록 하는 제1 가스유입구를 상기 제2 전극의 일측에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
22. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가스공급부는
    하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되어 상기 제1 공정가스가 공급되는 제1 공급채널을 구비한 제1 가스공급모듈;
    상기 하우징 내부에 구비되어 상기 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스공급채널을 구비한 퍼지가스 가스공급모듈; 및
    상기 하우징을 둘러싸도록 구비되는 배기채널;을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
23. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는
    상기 기판과 소정거리 이격되어 상기 기판 상면과 대면하는 커버;
    상기 커버의 중심부와 연결되어 상기 기판 방향으로 연장되는 제1 측벽; 및
    상기 커버의 외주부와 연결되어 상기 기판 방향으로 연장되는 제2 측벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
24. 제23항에 있어서,
    상기 챔버에 상기 가스공급부에서 공급된 가스를 배기하는 배기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
25. 제24항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 챔버에 구비되어 상기 기판의 이동방향과 평행하게 구비되는 제1 배기슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
26. 제24항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 구비된 제1 배기슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
27. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 제1 배기슬릿의 높이는 상기 기판과 상기 제1 가스공급부 하단부 사이에서 결정되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
28. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 제1 배기슬릿은 상기 제2 가스공급부 사이의 상기 제1 측벽 및 제2 측벽에 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
29. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 제2 가스공급부의 하단부에 구비된 제2 배기슬릿을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
30. 제29항에 있어서,
    상기 제2 배기슬릿은 상기 제1 배기슬릿을 통해 배기되는 배기가스의 방향과 평행한 가상의 평면에 평행하게 배치되며, 상기 기판의 이동방향에 대해서 수직하게 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
31. 제29항에 있어서,
    상기 제2 가스공급부는 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 제1 공정가스가 공급되는 제1 공급채널을 구비한 제1 가스공급모듈, 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 퍼지가스가 공급되는 퍼지가스공급채널을 구비한 제2 가스공급모듈 및 상기 하우징을 둘러싸도록 구비되는 배기채널을 구비하고,
    상기 제2 배기슬릿은 상기 하우징을 관통하여 상기 배기채널과 연통하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
32. 제24항에 있어서,
    상기 챔버에 상기 배기부와 연통하는 배기유로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
33. 제24항에 있어서,
    상기 챔버의 배기부를 포함하는 적어도 일부의 영역을 둘러싸는 외부챔버를 더 구비하고, 상기 배기부는 상기 챔버와 상기 외부챔버 사이의 공간을 통하여 배기하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
34. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증착모드 및 제2 증착모드 중에서 적어도 하나의 모드에서 상기 기판과 상기 가스공급부 사이의 거리를 변화시키는 기판승하강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
35. 제34항에 있어서,
    상기 기판지지부는 상기 기판이 안착되는 기판안착부를 구비하고, 상기 기판승하강수단은 상기 기판안착부를 소정거리 상하로 이동시키는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
36. 제35항에 있어서,
    상기 기판승하강수단은 상기 기판을 상승시키는 경우에 상기 기판의 상단부를 상기 제2 가스공급부의 하단부의 높이 이상으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
37. 제1항에 있어서,
    상기 기판지지부는 상기 챔버 내부에서 원형의 이동경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
38. 제1항에 있어서,
    상기 기판지지부는 상기 챔버 내부에서 한 쌍의 직선경로 및 상기 직선경로를 연결하는 한 쌍의 곡선경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.

Images