KR101460012B1

KR101460012B1 - 대면적 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR101460012B1
Application number: KR1020130030471A
Authority: KR
Inventors: 김성렬; 서경천
Original assignee: 주식회사 테스
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-11-20
Also published as: KR20140115652A

Abstract

본 발명은 대면적 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 반응 챔버, 제1 공정 가스를 활성화시켜 분사하는 제1 인젝터 모듈과, 상기 제1 인젝터 모듈로부터 제1 방향으로 이격 배치되어 제2 공정 가스를 분사하는 제2 인젝터 모듈을 갖는 인젝터 어샘블리, 및 상기 활성화된 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스에 의해 기판에 박막이 형성되도록 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동시키는 인젝터 이동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 대면적의 기판에 박막을 형성하는 등의 공정을 진행함에 있어, 기판은 고정된 상태에서 인젝터 어셈블리가 수평 이동하여 기판 상에 박막을 형성하게 되어 기판의 대면적화에 따른 반응 챔버의 공간적 제약을 제거할 수 있게 된다.

Description

대면적 기판 처리 장치{LARGE AREA SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 대면적 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 대면적 기판의 처리가 가능하도록 인젝터 어셈블리의 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스의 분사 구조와, 가스의 배기 구조가 개선된 대면적 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 집적회로장치, 액정표시장치, 태양전지 등과 같은 장치를 제조하기 위한 반도체 제조 공정 중에서, 피처리체인 기판 상에 박막을 형성하는 공정은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition : PECVD) 장치와 같은 기판 처리 장치에 의해 진행된다. 근래에는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방식이 적용된 기판 처리 장치도 제안되고 있다.

도 1은 한국공개특허 제2011-0110755호에 개시된 종래의 기판 처리 장치(상기 한국공개특허의 '챔버')를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기판 처리 장치는 챔버(10)와, 챔버 본체(10)의 상단을 밀폐시키는 챔버 리드(20)로 구성되며, 그 내부에 기판(P)을 지지하는 기판 지지부(12)가 설치된다.

그리고, 챔버 리드(20)에는 챔버 본체(10) 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급관(22)이 설치되고, 가스 공급관(22)의 일 단부에는 가스 공급관(22)을 통해 공급된 가스가 기판(P) 위로 균일하게 분사되도록 복수 개의 가스 분사구(32)가 형성된 샤워 헤드(30)가 설치되고, 챔버 본체(10)의 바닥부 일측에는 반응 후 잔류가스를 개비시키는 배기관(14)이 형성된다.

여기서, 공정 가스를 분사하는 분사 구조로서의 샤워헤드 또는 인젝터(이하, '인젝터'라 함) 구조는 기판 전면에 균일한 가스의 공급을 통한 균일한 박막 형성을 형성하기 위해 매우 중요한 구성으로 인식되고 있으며, 이에 따라 제어 가능하고 균일한 가스 공급을 위한 인젝터 구조에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

일 예로, 한국공개특허 제2003-0007175호에 개시된 모듈형 인젝터 및 배기 어셈블리는 사이에 하나 또는 그 이상의 배기 채널을 형성하기 위하여 서로 인접하게 이격되어 배치되는 둘 또는 그 이상의 인젝터를 포함하여, 인젝터 어셈블리 측에서 공정 가스의 분사와 배기가 이루어지도록 하고 있다.

이와 관련하여, 기판 처리 장치에서 처리되는 기판이 점차 대형화됨에 따라 기판 처리 장치의 내부 구조 또한 변화되어 가고 있으며, 상기 한국공개특허 제2011-0110755호는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 샤워 헤드(370)를 기판의 상부에 배치시키는 기술을 제안하고 있으나, 복수의 샤워 헤드(370)을 설치하기 위한 구조가 복잡하고, 각각의 샤워 헤드(370)로부터 분사되는 공정 가스를 균일하게 제어하기 어려워 자칫 박막의 균일성을 저해할 수 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해, 하나의 인젝터를 사용하고 그 하부에 위치하는 기판을 수평 방향으로 이동시켜 기판 전체에 박막을 형성하는 기술이 제안되고 있으나, 기판의 대형화에 따라 기판을 챔버 내부에서 수평 방향으로 이동시키는데 공간적인 한계에 이르고 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 기판의 수평 방향으로의 이동에 따른 챔버 내부의 공간적인 제약을 극복하고, 간단한 구조에 의해 인젝터 어셈블리 측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 분사할 수 있는 대면적 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 인젝터 어셈블리의 가스 분사와 가스 배기가 함께 이루어질 수 있는 대면적 기판 처리 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 반응 챔버, 제1 공정 가스를 활성화시켜 분사하는 제1 인젝터 모듈과, 상기 제1 인젝터 모듈로부터 제1 방향으로 이격 배치되어 제2 공정 가스를 분사하는 제2 인젝터 모듈을 갖는 인젝터 어셈블리, 및 상기 활성화된 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스에 의해 기판에 박막이 형성되도록 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동시키는 인젝터 이동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 제1 인젝터 모듈은 제1 인젝터 본체; 상기 제1 인젝터 본체에 형성되어 상기 기판을 향해 상기 제1 공정 가스가 분사되는 제1 가스 분사 채널, 및 상기 제1 가스 분사 채널에 설치되어 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 가스 활성화 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스 활성화 유닛은 플라즈마를 형성하여 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생부; 공정 가스에 초고주파를 인가하여 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 초고주파 발생부; 공정 가스에 자외선을 조사하여 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 자외선 조사부; 및 공정 가스에 레이저를 조사하여 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 레이저 조사부 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제1 가스 분사 채널 내부의 일측벽에 설치되는 플라즈마 전극; 외부로부터의 전원을 상기 플라즈마 전극에 인가하는 전원 공급 라인; 및 상기 플라즈마 전극과 전기적으로 분리되도록 마련되는 접지 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제1 가스 분사 채널 내부에 양측벽과 각각 이격된 상태로 설치되는 플라즈마 전극; 외부로부터 전원을 상기 플라즈마 전극에 인가하는 전원 공급 라인; 및 상기 플라즈마 전극과 전기적으로 분리되도록 마련되는 접지 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 발생부는 상기 제1 가스 분사 채널 내부의 상부에 설치되는 플라즈마 전극; 외부로부터 전원을 상기 플라즈마 전극에 인가하는 전원 공급 라인; 및 상기 제1 가스 분사 채널 내부에 상기 플라즈마 전극으로부터 이격된 상태로 설치되며, 상기 활성화된 제1 공정 가스가 통과하는 복수의 가스 통과구가 형성된 접지 플레이트를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 플라즈마 발생부는 상기 플라즈마 전극과 상기 제1 인젝터 본체가 전기적으로 분리되도록 상기 플라즈마 전극과 상기 제1 인젝터 본체 사이에 설치되는 절연부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 인젝터 모듈은 상기 제1 인젝터 본체에 상기 제1 가스 분사 채널의 상기 제1 방향으로 양측 중 적어도 일측에 형성되어, 상기 기판을 향해 퍼지 가스를 분사하는 제1 퍼지 가스 분사 채널을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 활성화된 제1 공정 가스가 상기 기판으로 분사되는 상기 제1 가스 분사 채널의 분사구는 상기 퍼지 가스가 상기 기판으로 분사되는 상기 제1 퍼지 가스 분사 채널의 분사구보다 상기 기판 측으로 돌출될 수 있다.

그리고, 상기 제2 인젝터 모듈은 제2 인젝터 본체; 상기 제2 인젝터 본체에 형성되어 상기 기판을 향해 상기 제2 공정 가스를 분사하는 제2 가스 분사 채널; 및 상기 제2 인젝터 본체에 상기 제2 가스 분사 채널의 상기 제1 방향으로 양측 중 적어도 일측에 형성되어, 상기 기판을 향해 퍼지 가스를 분사하는 제2 퍼지 가스 분사 채널을 포함할 수 있다.

또한, 상기 반응 챔버는 기판이 수용되는 반응 공간이 형성된 프로세스 공간부; 상기 인젝터 이동 모듈이 수용되는 모듈 수용 공간부; 및 상기 프로세스 공간부와 상기 모듈 수용 공간부를 구획하고, 상기 인젝터 어셈블리와 상기 인젝터 이동 모듈이 연결된 상태로 상기 인젝터 이동 모듈이 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동시키도록 가이드 통과공이 형성된 구획 플레이트를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 인젝터 이동 모듈은 볼 스크루 구동 방식, 리니어 모터 구동 방식, 벨트 구동 방식, 와이어 구동 방식 및 랙/피니언 구동 방식 중 어느 하나가 적용되어 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동 시킬 수 있다.

또한, 상기 반응 챔버는 상기 인젝터 어셈블리를 사이에 두고 상기 기판의 반대측에 형성된 펌핑 포트를 포함하며; 상기 반응 챔버를 기판이 수용되는 반응 공간과 상기 펌핑 포트와 연통되는 펌핑 공간으로 구획하고, 상기 반응 공간과 상기 펌핑 공간을 연통시키는 펌핑부가 형성된 펌핑 플레이트를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 펌핑부는 상기 제1 방향을 따라 형성된 복수의 슬릿 형태로 마련되며; 상기 인젝터 어셈블리가 상기 제1 방향으로 왕복 이동함에 따라, 상기 반응 공간과 상기 복수의 슬릿이 연통되어 상기 반응 공간의 가스가 상기 슬릿을 통해 상기 펌핑 공간으로 배기될 수 있다.

또한, 상기 펌핑부는 상기 반응 공간과 상기 펌핑 공간을 연통시키는 관통공 형태로 마련될 수 있다.

또한, 상기 펌핑부는 상기 펌핑 플레이트에 상기 기판의 사이즈에 대응하여 형성될 수 있다.

상기 구성에 의해 본 발명에 따르면, 대면적의 기판에 박막을 형성하는 등의 공정을 진행함에 있어, 기판은 고정된 상태에서 인젝터 어셈블리가 수평 이동하여 기판 상에 박막을 형성하게 되어 기판의 대면적화에 따른 반응 챔버의 공간적 제약을 제거할 수 있게 된다.

또한, 수평 이동하는 인젝터 어셈블리가 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 공급하고, 인젝터 어셈블리를 구성하는 제1 인젝터 모듈 및 제2 인젝터 모듈 사이의 공간을 통해 가스의 배기가 가능하도록 하여, 배기 구조를 보다 간소화시킬 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 대면적 기판 처리 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 인젝터 어셈블리의 제1 인젝터 모듈 및 제2 인젝터 모듈의 구성의 예를 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 제1 인젝터 모듈의 플라즈마 발생부의 구성의 예들을 도시한 도면이고,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 대면적 기판 처리 장치의 인젝터 어셈블리 및 인젝터 이동 모듈을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 대면적 기판 처리 장치의 인젝터 어셈블리 및 펌핑 플레이트의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 대면적 기판 처리 장치의 펌핑 플레이트의 다른 예들을 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 대면적 기판 처리 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(100), 인젝터 어셈블리(30) 및 인젝터 이동 모듈(70)을 포함한다.

반응 챔버(100)는 플라즈마 반응과 같이 공정을 수행하기 위한 밀폐 공간을 형성한다. 본 발명에서는 반응 챔버가 진공의 밀폐 공간을 형성하는 것을 예로 한다. 여기서, 반응 챔버(100)의 상부에는 반응 챔버(100) 내부의 가스를 배기 시키기 위한 펌핑 포트(140)가 형성된다.

인젝터 어셈블리(30)는 반응 챔버(100)의 내부에 설치되며, 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 기판(W)을 향해 분사한다. 본 발명에 따른 인젝터 어셈블리(30)는 제1 인젝터 모듈(31,33) 및 제2 인젝터 모듈(32)을 포함한다. 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 인젝터 모듈(31,33), 제2 인젝터 모듈(32) 및 제1 인젝터 모듈(31,33)이 제1 방향을 따라 상호 이격된 상태로 순차적으로 배치되는 것을 예로 한다.

여기서, 제1 인젝터 모듈(31,33)은 제1 공정 가스를 활성화시켜 기판(W)을 향해 분사한다. 그리고, 제2 인젝터 모듈(32)은 상술한 바와 같이, 제1 인젝터 모듈(31,33)로부터 제1 방향으로 이격 배치되어 제2 공정 가스를 기판(W)을 향해 분사한다. 상술한 바와 같이, 제2 인젝터 모듈(32)은 제1 방향을 따라 한 쌍의 제1 인젝터 모듈(31,33)을 사이에 각각의 제1 인젝터 모듈(31,33)과 이격되어 배치되는 것을 예로 하고 있다.

인젝터 이동 모듈(70)은 인젝터 어셈블리(30)를 제1 방향으로 왕복 이동시켜 활성화된 제1 공정 가스와 제2 공정 가스에 의해 기판(W)에 박막이 형성되게 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 대면적 기판(W) 처리 장치가 기판(W)의 표면에 박막을 형성하는데 있어 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방법에 따라 박막을 형성하는 경우, 제1 공정 가스로 반응 가스가 분사되고, 제2 공정 가스로 원료 가스가 분사될 수 있다.

인젝터 이동 모듈(70)이 인젝터 어셈블리(30)를 제1 방향(도 3에서 좌측에서 우측 방향)으로 이동시키는 과정에서, 기판(W)의 표면에서는 제2 공정 가스인 원료 가스가 1차적으로 분사되고, 제2 공정 가스가 기판(W)의 표면에 분사된 상태에서 인젝터 이동 모듈(70)에 의한 인젝터 어셈블리(30)의 제1 방향으로의 이동에 따라 제1 공정 가스인 반응 가스, 즉 활성화된 반응 가스가 기판(W)의 표면에 분사됨으로써, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방법에 의한 박막이 기판(W)의 표면에 형성된다.

반응 가스와 원료 가스의 예로, 게이트 유전막으로 유용한 Al₂O₃ 막을 형성하는데 있어, 원료 가스로 TMA(Tri-Methly-Aluminium)가 사용되고, 반응 가스로 오존(O₃), O₂, N₂O 가스가 사용될 수 있다. 또한, SiO₂ 막을 형성하는데 있어, 원로 가스로 SAM-24 가스가 사용되고, 원료 가스로 오존(O₃), O₂, N₂O 가스가 사용될 수 있다. 이외에도 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방법에 적용 가능한 다양한 가스의 조합이 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스에 적용 가능함은 물론이다.

상기와 같은 구성에 따라, 대면적의 기판(W)에 박막을 형성하는 등의 공정을 진행함에 있어, 기판(W)은 고정된 상태에서 인젝터 어셈블리(30)가 수평 이동하여 기판(W) 상에 박막을 형성하게 되어 기판(W)의 대면적화에 따른 반응 챔버(100)의 공간적 제약을 제거할 수 있게 된다.

또한, 인젝터 어셈블리(30)의 제1 인젝터 모듈(31,33)이 제1 공정 가스를 활성화시켜 분사하고, 제2 인젝터 모듈(32)이 제2 공정 가스를 분사시킴으로써, 인젝터 어셈블리(30)의 제1 방향으로의 이동에 따라 기판(W)의 표면에 원자층 증착(Atomic Layer Deposition : ALD) 방법에 따라 박막이 형성될 수 있게 된다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 인젝터 어셈블리(30)의 제1 인젝터 모듈(31,33) 및 제2 인젝터 모듈(32)의 구성의 예에 대해 상세히 설명한다. 도 4에서는 참조번호 31의 제1 인젝터 모듈을 예로 하여 도시하고 있으며, 참조번호 33의 제1 인젝터 모듈도 도 4에 도시된 예가 적용될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 제1 인젝터 모듈(31,33)은 제1 공정 가스를 활성화시켜 기판(W)으로 분사하는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 인젝터 본체(316), 제1 가스 분사 채널(311), 및 가스 활성화 유닛을 포함하는 것을 예로 한다.

제1 인젝터 본체(316)는 제1 인젝터 모듈(31,33)의 전체 형상을 형성한다. 그리고, 제1 가스 분사 채널(311)은 제1 인젝터 본체(316)에 형성되어 기판(W)을 향해 제1 공정 가스를 분사한다.

여기서, 가스 활성화 유닛은 제1 가스 분사 채널(311)에 설치되어 제1 공정 가스를 활성화시킨다. 본 발명에서는 가스 활성화 유닛이 플라즈마를 형성하여 제1 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생부를 포함하는 것을 예로 하고 있다.

도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 플라즈마 발생부는 플라즈마 전극(314), 전원 공급 라인(318) 및 접지 전극을 포함할 수 있다.

플라즈마 전극(314)은 제1 가스 분사 채널(311) 내부의 일측벽에 설치된다. 그리고, 전원 공급 라인(318)은 외부로부터의 전원을 플라즈마 전극(314)에 인가한다. 여기서, 전원 공급 라인(318)을 통해 공급되는 전원은 AC 전원 또는 DC 전원을 포함할 수 있다.

접지 전극은 플라즈마 전극(314)과 전기적으로 분리되도록 마련되어, 플라즈마 전극(314)에 전원이 인가될 때 플라즈마 전극(314)과의 사이에 플라즈마를 형성하게 된다. 본 발명에서는 제1 인젝터 본체(316)가 접지 전극으로의 기능을 수행하는 것을 예로 한다. 이 때, 플라즈마 전극(314)과 접지 전극으로의 기능을 수행하는 제1 인젝터 본체(316) 사이에는 플라즈마 전극(314)과 제1 인젝터 본체(316)를 전기적으로 분리하는 절연부(315)가 설치되어, 제1 인젝터 본체(316)가 접지 전극으로의 기능을 수행할 수 있게 된다.

상기 구성을 통해, 플라즈마 전극(314)에 전원이 인가되면, 플라즈마 전극(314)과 접지 전극 사이, 즉 도 4에서 플라즈마 전극(314)과 플라즈마 전극(314)의 반대측 내벽면 사이에 플라즈마가 형성되고, 제1 가스 분사 채널(311)을 통해 기판(W)으로 분사되는 제1 공정 가스가 플라즈마를 통과하면서 활성화되어 활성화 원자(또는 라디칼)가 기판(W)을 분사된다.

여기서, 본 발명에 따른 제1 인젝터 모듈(31,33)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 퍼지 가스 분사 채널(312,313)을 포함할 수 있다. 제1 퍼지 가스 분사 채널(312,313)은 제1 인젝터 본체(316)에 제1 가스 분사 채널(311)의 제1 방향으로 양측에 각각 형성되는데, 기판(W)을 향해 퍼지 가스를 분사하게 된다. 도 4에서는 제1 가스 분사 채널(311)의 양측에 각각 제1 퍼지 가스 분사 채널(312,313)이 형성되는 것을 예로 하고 있으나, 어느 일측에만 설치될 수 있음은 물론이다.

그리고, 활성화된 제1 공정 가스가 기판(W)으로 분사되는 제1 가스 분사 채널(311)의 분사구는, 도 4에 도시된 바와 같이, 퍼지 가스가 기판(W)으로 분사되는 제1 퍼지 가스 분사 채널(312,313)의 분사구보다 기판(W) 측으로 돌출(G)되도록 형성된다.

한편, 제2 인젝터 모듈(32)은 제1 인젝터 본체(316), 제2 가스 분사 채널(321) 및 제2 퍼지 가스 분사 채널(322,323)을 포함할 수 있다.

제2 인젝터 본체(326)는 제2 인젝터 모듈(32)의 전체 형상을 형성하고, 제2 가스 분사 채널(321)은 제2 인젝터 본체(326)에 형성되어 기판(W)을 향해 제2 공정 가스를 분사한다. 그리고, 제2 퍼지 가스 분사 채널(322,323)은 제2 인젝터 본체(326)에 제2 가스 분사 채널(321)의 제1 방향으로의 양측에 형성되어, 기판(W)을 향해 퍼지 가스를 분사한다. 도 4에서는 제2 가스 분사 채널(321)의 양측에 각각 제2 퍼지 가스 분사 채널(322,323)이 형성되는 것을 예로 하고 있으나, 어느 일측에만 설치될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따른 제1 인젝터 모듈(31,33) 및 제2 인젝터 모듈(32)로부터 분사되는 제1 공정 가스, 제2 공정 가스 및 퍼지 가스에 의한 박막의 형성 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제2 인젝터 모듈(32)의 제2 가스 분사 채널(321)을 통해 제2 공정 가스인 원료 가스가 분사되면, 원료 가스가 기판(W)의 표면에서 화학적 흡착층과 물리적 흡착층을 형성하게 된다. 그런 다음, 제2 인젝터 모듈(32)의 제2 퍼지 가스 분사 채널(322,323)로부터 불활성 가스인 퍼지 가스가 분사되면서 후술할 펌핑 과정이 진행되면, 물리적 흡착층이 제거된다.

그런 다음, 제1 인젝터 모듈(31,33)의 제1 가스 분사 채널(311)로부터 상술한 바와 같이, 제1 공정 가스인 반응 가스가 활성화되어 분사되면, 활성화 원자(또는 라디칼)가 원료 가스에 의해 형성된 화학적 흡착층과 결합하여 새로운 화학적 흡착층을 형성하여 박막을 형성하게 된다. 그리고, 제1 인젝터 모듈(31,33)의 제1 퍼지 가스 분사 채널(312,313)로부터 퍼지 가스가 분사되면서 펌핑 과정이 진행되면, 잔존하는 활성화 원자나 물리적 흡착층이 제거되면서 박막의 형성이 완료된다.

한편, 도 5는 제1 인젝터 모듈(31a,33a,31c,33c)의 플라즈마 발생부의 다른 실시예들을 도시한 도면이다. 도 5의 (a)에 도시된 플라즈마 발생부는 플라즈마 전극(314a)이 제1 가스 분사 채널(311a) 내부의 양측벽과 각각 이격된 상태로 설치되는 것을 예로 하고 있다.

여기서, 도 4에 도시된 실시예에서와 동일하게 제1 인젝터 본체(316a)가 접지 전극으로의 기능을 수행하게 되며, 제1 인젝터 본체(316a)와 플라즈마 전극(314a) 간의 전기적인 절연을 위해 그 사이에 절연부(315a)가 설치된다.

상기 구성을 통해, 플라즈마 전극(314a)에 전원 공급 라인(318a)을 통해 전원이 인가되는 경우, 플라즈마 전극(314a)과 양측의 측벽 사이에서 각각 플라즈마가 발생하게 되고, 제1 가스 분사 채널(311a)을 통해 기판(W)으로 분사되는 제1 공정 가스는 플라즈마 전극(314a)의 양측에서 활성화되어 기판(W) 측으로 분사된다.

도 5의 (b)는 제1 인젝터 모듈(31c,33c)의 플라즈마 발생부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 플라즈마 발생부가 플라즈마 전극(314c), 전원 공급 라인(318c) 및 접지 플레이트(317c)를 포함하는 것을 예로 하고 있다.

플라즈마 전극(314c)은 제1 가스 분사 채널(311c) 내부의 상부에 설치된다. 도 5의 (b)에서는 제1 가스 분사 채널(311c)의 상부 벽면에 설치되는 것을 예로 하고 있다. 전원 공급 라인(318c)은 외부로부터의 전원을 플라즈마 전극(314c)으로 인가한다.

접지 플레이트(317c)는 제1 가스 분사 채널(311c) 내부에 플라즈마 전극(314c)과 제1 공정 가스의 분사 방향을 따라 이격된 상태로 설치된다. 즉, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 가스 분사 채널(311c)의 내부에서 상하 방향으로 플라즈마 전극(314c)과 접지 플레이트(317c)가 이격된 상태로 설치된다.

이에 따라, 전원 공급 라인(318c)을 통해 플라즈마 전극(314c)으로 전원이 인가되면, 접지 플레이트(317c)와 플라즈마 전극(314c) 사이에서 플라즈마가 발생하고, 플라즈마를 통과하며 활성화된 제1 공정 가스는 접지 플레이트(317c)에 형성된 복수의 가스 통과구(h)를 통해 기판(W)으로 분사된다.

도 5의 (c)는 접지 플레이트(317c)에 형성된 가스 통과구(h)의 예를 도시한 도면으로, 도 5의 (c)에 도시된 가스 통과구(h)의 형상은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 다양한 형상으로 제작 가능함은 물론이다.

여기서, 도 5에 도시된 제1 인젝터 모듈(31a,33a,31c,33c)의 제1 가스 분사 채널(311a,311c)의 양측에 각각 제1 퍼지 가스 분사 채널(312a,313a,312c,313c)이 형성되는 것을 예로 도시하고 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 가스 활성화 유닛이 플라즈마에 의해 제1 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생부를 포함하는 것을 예로 설명하였다. 이외에도, 가스 활성화 유닛은 초고주파 발생부, 자외선 조사부, 레이저 조사부 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 가스 활성화 유닛이 초고주파 발생부 형태로 마련되는 경우, 초고주파 발생부는 10⁹Hz 이상의 초고주파를 이용하여 제1 공정 가스를 활성화시킨다. 제1 가스 분사 채널(311)을 통해 제1 공정 가스가 주입되고 초고주파 발생부가 초고주파를 인가하게 되면, 제1 공정 가스가 활성화된 상태 또는 라디컬 상태로 형성되어 다운스트림됨으로써 기판(W)에 박막을 형성하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 가스 활성화 유닛이 자외선 조사부 형태로 마련되는 경우, 자외선 조사부에 의해 조사된 자외선에 의해 제1 공정 가스가 활성화되고, 라디컬 상태로 전환되어 다운스트림됨으로써 기판(W)에 박막을 형성하게 된다.

여기서, 자외선 조사부에 의해 조사되는 자외선은 기판(W)을 향하지 않도록 마련될 수 있다. 즉, 자외선에 의해 기판(W)이 변형되거나 변질되는 경우에는 자외선 조사부로부터 조사되는 자외선이 기판(W) 측을 향하지 않도록 마련될 수 있다.

반면, 기판(W)에 흡착된 분자층에서 측정한 결합만을 깨기 위하여 특정한 파장 또는 그 이하의 파장을 갖는 자외선이 기판(W)에 조사됨에 따라 반응을 완전하게 유도할 수 있는 경우에는 자외선 조사부로부터 조사되는 자외선이 기판(W) 측을 향하도록 마련될 수도 있다.

그리고, 가스 활성화 유닛이 레이저 조사부 형태로 마련되는 경우, 레이저 조사부에 의해 조사된 레이저에 의해 제1 공정 가스가 활성화되고, 라디컬 상태로 전환되어 다운스트림됨으로써 기판(W)에 박막을 형성하게 된다.

이하에서는, 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 인젝터 이동 모듈(70)에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 반응 챔버(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 프로세스 공간부(110), 모듈 수용 공간부(130), 및 구획 플레이트(150)를 포함할 수 있다.

프로세스 공간부(110)는 기판(w)이 수용되는 반응 공간(111)을 형성하며, 그 내부에 기판 지지부(50)가 설치되어 기판(W)이 수용된다. 그리고, 모듈 수용 공간부(130)는 프로세스 공간부(110)의 일 측방에 배치되어 인젝터 이동 모듈(70)을 수용하는 수용 공간(131)을 형성한다.

구획 플레이트(150)는 프로세스 공간부(110)와 모듈 수용 공간부(130)를 구획한다. 그리고, 구획 플레이트(150)에는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 인젝터 어셈블리(30)와 인젝터 이동 모듈(70)이 연결된 상태로 인젝터 이동 모듈(70)이 인젝터 어셈블리(30)를 제1 방향으로 왕복 이동시키도록 가이드 통과공(미도시)이 제1 방향을 따라 형성된다.

여기서, 본 발명에 따른 인젝터 이동 모듈(70)은 볼 스크루(71), 인젝터 지지부(73) 및 가이드 유닛(72)을 포함할 수 있다. 볼 스크루(71)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 모듈 수용 공간부(130) 내부에 제1 방향을 따라 설치되며, 모터(M)와 같은 구동 수단에 의해 회전 가능하게 설치된다.

인젝터 지지부(73)는 가이드 통과공을 통해 인젝터 어셈블리(30)와 연결되어 인젝터 어셈블리(30)를 지지한다. 여기서, 본 발명에 따른 인젝터 지지부(73)는 각각의 제1 인젝터 모듈(31,33) 및 제2 인젝터 모듈(32)을 통해 분사되는 제1 공정 가스, 제2 공정 가스 및 퍼지 가스를 외부로부터 공급받아 각각의 제1 인젝터 모듈(31,33) 및 제2 인젝터 모듈(32)로 공급하는데, 인젝터 지지부(73)는 반응 챔버(100) 외부로부터 가스 파이프(73a)를 통해 공정 가스를 공급받게 된다. 여기서, 가스 파이프(73a)는 인젝터 지지부(73)의 왕복 이동에 대응할 수 있도록 플렉시블한 재질로 마련될 수 있다.

가이드 유닛(72)은 볼 스크루(71)의 회전에 따라 제1 방향으로 왕복 이동 가능하게 볼 스크루(71)에 체결된다. 그리고, 가이드 유닛(72)은 인젝터 지지부(73)와 연결되어 인젝터 어셈블리(30)가 제1 방향으로 왕복 이동하도록 인젝터 지지부(73)를 왕복 이동시킨다.

상기와 같은 구성을 통해, 볼 스크루(71)가 모터(M)에 의해 회전하게 되면, 가이드 유닛(72)이 볼 스크루(71)를 따라 수평 이동하게 되고, 가이드 유닛(72)에 연결된 인젝터 지지부(73)가 수평 이동하여 인젝터 어셈블리(30)를 수평 이동시키게 된다.

한편, 본 발명에 따른 반응 챔버(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 인젝터 어셈블리(30)를 사이에 두고 기판의 반대측에 형성된 펌핑 포트(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 대면적 기판 처리 장치는 펌핑 플레이트(10)를 포함할 수 있다.

펌핑 플레이트(10)는 반응 챔버(100)의 내부에 설치되어 반응 챔버(100)를 반응 공간(111)과 펌핑 공간(121)으로 구획하여 반응 챔버(100)를 상하 방향으로 펌핑부(120)와 프로세스 공간부(110)로 분리한다. 여기서, 펌핑 공간(121)은 도 3에 도시된 바와 같이, 펌핑 포트(140)와 연통된다.

그리고, 펌핑 플레이트(10)에는 반응 공간(111)과 펌핑 공간(121)을 연통시키는 펌핑부가 형성된다. 도 3 및 도 8에서는 펌핑부가 복수의 슬릿 형태(이하, 펌핑 슬릿(11)이라 함)로 마련되는 것을 예로 하고 있으며, 복수의 펌핑 슬릿(11)이 제1 방향을 따라 형성되어 반응 공간(111) 상의 가스가 펌핑 슬릿(11)을 통해 펌핑 공간(121)으로 배기된다.

보다 구체적으로 설명하면, 인젝터 이동 모듈(70)이 인젝터 어셈블리(300)와 연결되어 인젝터 어셈블리(30)를 제1 방향으로 왕복 이동시키게 되면, 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32) 사이의 공간이 핌핑 플레이트(10)에 형성된 복수의 펌핑 슬릿(11) 중 적어도 어느 하나가 연통된다.

도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 인젝터 어셈블리(30)가 제1 방향의 일측에 위치한 상태에서 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32) 사이의 공간 중 적어도 일부가 펌핑 슬릿(11) 중 적어도 하나와 연통된 상태가 된다. 그리고, 인젝터 어셈블리(30)가 인젝터 이동 모듈(70)의 구동에 따라 제1 방향으로 이동하게 되면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32) 사이의 공간이 제1 방향으로 순차적으로 배열된 펌핑 슬릿(11)과 순차적으로 연통되어 간다.

상기와 같은 구성에 따라, 반응 챔버(100)의 상부에 형성된 펌핑 포트(140)를 통해 외부의 펌핑 펌프(미도시)가 반응 챔버(100) 내부를 펌핑하게 되면, 반응 공간(111) 내의 가스가 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32) 사이의 공간, 펌핑 슬릿(11), 펌핑 공간(121) 및 펌핑 포트(140)를 거쳐 반응 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다.

이에 따라, 인젝터 어셈블리(30)가 제1 방향으로 이동하면서 인젝터 어셈블리(30)를 구성하는 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32)로부터 분사되는 가스는 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32) 사이의 공간을 통해 배기되면서 기판(W)에 박막을 형성하게 된다.

상기 구성에 따라, 수평 이동하는 인젝터 어셈블리(30)로 공정 가스를 공급하고, 인젝터 어셈블리(30)를 구성하는 제1 인젝터 모듈(31,33)과 제2 인젝터 모듈(32) 사이의 공간과 펌핑 플레이트(10)의 펌핑 슬릿(11)을 통해 배기를 위한 펌핑 채널을 형성함으로써, 배기 구조를 보다 간소화시킬 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는 펌핑 플레이트(10)의 펌핑부가 펌핑 슬릿(11) 형태로 마련되는 것을 예로 하고 있다. 이외에도 도 9에 도시된 바와 같이, 펌핑부는 펌핑 슬릿(11) 형상 외에 다른 형상을 가질 수 있다.

도 9의 (a)에 도시된 펌핑 플레이트(10a)는 펌핑부가 반응 공간(111)과 펌핑 공간(121)을 연통하는 복수의 관통공(11a)으로 마련되는 것을 예로 하고 있다.

그리고, 도 9의 (b)에 도시된 펌핑 플레이트(10b)는 펌핑부가 펌핑 플레이트(10b)에 기판(W)의 사이즈에 대응하여 형성되는 것을 예로 하고 있다. 즉, 펌핑부가 평판 형태의 기판 플레이트(10b)의 판면이 관통되어 형성되는데, 기판(W)의 판면 형상에 대응하는 절취구(11b) 형상을 가지며, 절취구(11b)의 내경 사이즈는 기판(W)의 사이즈에 대응하여 마련된다. 도 9의 (b)에서는 사각 형상의 기판(W)에 대응하여 사각 형상의 절취구(11b)가 펌핑부를 형성하는 것을 예로 하고 있다.

전술한 실시예에서는 인젝터 이동 모듈(70)에, 도 6에 도시된 바와 같이, 볼 스크루 구동 방식이 적용되는 것을 예로 하였다. 이외에도, 본 발명에 따른 인젝터 이동 모듈(70)에는 인젝터 어셈블리(30)를 제1 방향으로 왕복 이동 시킬 수 있는 다른 리니어 모션 구동 방식이 적용 가능함은 물론이다.

예를 들어, 인젝터 이동 모듈(70)에는 리니어 모터 구동 방식, 벨트 구동 방식, 와이어 구동 방식, 또는 랙/피니언 구동 방식이 적용될 수 있다. 여기서, 리니어 모터 구동 방식의 경우, 왕복 운동에 적합한 리니어 펄스 모터(LPM : Linear Pulse Motor), 리니어 직류 모터(LDM : Linear DC Motor) 등이 적용 가능하다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

10 : 펌핑 플레이트 11 : 펌핑 슬릿
30 : 인젝터 어셈블리 31,33 : 제1 인젝터 모듈
32 : 제2 인젝터 모듈 50 : 기판 지지부
70 : 인젝터 이동 모듈 71 : 볼 스크루
72 : 가이드 유닛 73 : 인젝터 지지부
100 : 반응 챔버 110 : 프로세스 공간부
120 : 펌핑부 130 : 모듈 수용 공간부
140 : 펌핑 포트 311 : 제1 가스 분사 채널
312,313 : 제1 퍼지 가스 분사 채널
314 : 플라즈마 전극 315 : 절연부
316 : 제1 인젝터 본체 318 : 전원 공급 라인
321 : 제2 가스 분사 채널 322,323 : 제1 퍼지 가스 분사 채널
326 : 제1 인젝터 본체

Claims

반응 챔버,
제1 공정 가스를 활성화시켜 분사하는 제1 인젝터 모듈과, 상기 제1 인젝터 모듈로부터 제1 방향으로 이격 배치되어 제2 공정 가스를 분사하는 제2 인젝터 모듈을 갖는 인젝터 어셈블리, 및
상기 활성화된 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스에 의해 기판에 박막이 형성되도록 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동시키는 인젝터 이동 모듈을 포함하고;
상기 제1 인젝터 모듈은
제1 인젝터 본체,
상기 제1 인젝터 본체에 형성되어 상기 기판을 향해 상기 제1 공정 가스가 분사되는 제1 가스 분사 채널, 및
상기 제1 가스 분사 채널에 설치되어 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생부를 포함하며;
상기 플라즈마 발생부는
상기 제1 가스 분사 채널 내부에 양측벽과 각각 이격된 상태로 설치되는 플라즈마 전극,
외부로부터 전원을 상기 플라즈마 전극에 인가하는 전원 공급 라인, 및
상기 플라즈마 전극과 전기적으로 분리되도록 마련되는 접지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
반응 챔버,
제1 공정 가스를 활성화시켜 분사하는 제1 인젝터 모듈과, 상기 제1 인젝터 모듈로부터 제1 방향으로 이격 배치되어 제2 공정 가스를 분사하는 제2 인젝터 모듈을 갖는 인젝터 어셈블리, 및
상기 활성화된 제1 공정 가스 및 상기 제2 공정 가스에 의해 기판에 박막이 형성되도록 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동시키는 인젝터 이동 모듈을 포함하고;
상기 제1 인젝터 모듈은
제1 인젝터 본체,
상기 제1 인젝터 본체에 형성되어 상기 기판을 향해 상기 제1 공정 가스가 분사되는 제1 가스 분사 채널, 및
상기 제1 가스 분사 채널에 설치되어 상기 제1 공정 가스를 활성화시키는 플라즈마 발생부를 포함하며;
상기 플라즈마 발생부는
상기 제1 가스 분사 채널 내부의 상부에 설치되는 플라즈마 전극,
외부로부터 전원을 상기 플라즈마 전극에 인가하는 전원 공급 라인, 및
상기 제1 가스 분사 채널 내부에 상기 플라즈마 전극으로부터 이격된 상태로 설치되며, 상기 활성화된 제1 공정 가스가 통과하는 복수의 가스 통과구가 형성된 접지 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 발생부는 상기 플라즈마 전극과 상기 제1 인젝터 본체가 전기적으로 분리되도록 상기 플라즈마 전극과 상기 제1 인젝터 본체 사이에 설치되는 절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 인젝터 모듈은 상기 제1 인젝터 본체에 상기 제1 가스 분사 채널의 상기 제1 방향으로 양측 중 적어도 일측에 형성되어, 상기 기판을 향해 퍼지 가스를 분사하는 제1 퍼지 가스 분사 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 활성화된 제1 공정 가스가 상기 기판으로 분사되는 상기 제1 가스 분사 채널의 분사구는 상기 퍼지 가스가 상기 기판으로 분사되는 상기 제1 퍼지 가스 분사 채널의 분사구보다 상기 기판 측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 인젝터 모듈은
제2 인젝터 본체;
상기 제2 인젝터 본체에 형성되어 상기 기판을 향해 상기 제2 공정 가스를 분사하는 제2 가스 분사 채널; 및
상기 제2 인젝터 본체에 상기 제2 가스 분사 채널의 상기 제1 방향으로 양측 중 적어도 일측에 형성되어, 상기 기판을 향해 퍼지 가스를 분사하는 제2 퍼지 가스 분사 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반응 챔버는
기판이 수용되는 반응 공간이 형성된 프로세스 공간부;
상기 인젝터 이동 모듈이 수용되는 모듈 수용 공간부; 및
상기 프로세스 공간부와 상기 모듈 수용 공간부를 구획하고, 상기 인젝터 어셈블리와 상기 인젝터 이동 모듈이 연결된 상태로 상기 인젝터 이동 모듈이 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동시키도록 가이드 통과공이 형성된 구획 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 인젝터 이동 모듈은 볼 스크루 구동 방식, 리니어 모터 구동 방식, 벨트 구동 방식, 와이어 구동 방식 및 랙/피니언 구동 방식 중 어느 하나가 적용되어 상기 인젝터 어셈블리를 상기 제1 방향으로 왕복 이동 시키는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반응 챔버는 상기 인젝터 어셈블리를 사이에 두고 상기 기판의 반대측에 형성된 펌핑 포트를 포함하며;
상기 반응 챔버를 기판이 수용되는 반응 공간과 상기 펌핑 포트와 연통되는 펌핑 공간으로 구획하고, 상기 반응 공간과 상기 펌핑 공간을 연통시키는 펌핑부가 형성된 펌핑 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 펌핑부는 상기 제1 방향을 따라 형성된 복수의 슬릿 형태로 마련되며;
상기 인젝터 어셈블리가 상기 제1 방향으로 왕복 이동함에 따라, 상기 반응 공간과 상기 복수의 슬릿이 연통되어 상기 반응 공간의 가스가 상기 슬릿을 통해 상기 펌핑 공간으로 배기되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 펌핑부는 상기 반응 공간과 상기 펌핑 공간을 연통시키는 관통공 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 펌핑부는 상기 펌핑 플레이트에 상기 기판의 사이즈에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 처리 장치.