KR101462014B1 - 기판 처리장치 - Google Patents

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KR101462014B1
KR101462014B1 KR1020140049149A KR20140049149A KR101462014B1 KR 101462014 B1 KR101462014 B1 KR 101462014B1 KR 1020140049149 A KR1020140049149 A KR 1020140049149A KR 20140049149 A KR20140049149 A KR 20140049149A KR 101462014 B1 KR101462014 B1 KR 101462014B1
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이상묘
정민영
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(주) 일하하이텍
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Abstract

본 발명은 반응기에 전력을 공급하는 부재로서, 회전에 의해 반응기의 복수의 공정영역에 주기적으로 전력을 공급하는 것으로서, 판 형상으로서 도체 재질을 포함하는 도체편이 복수로 구비된 하측 플레이트; 하측이 하측 플레이트의 상면 중앙에 결합되고, 중심축을 중심으로 회전하는 전력 단속부; 및 일단부가 전력 단속부에 결합되고, 타단부가 도체편에 맞닿도록 배치되어 회전하면서 공정영역들에 주기적으로 알에프(RF) 전력을 공급하는 전력 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급부재에 관한 것입니다. 이러한 본 발명에 따르면, 전력 단속부 및 전력 공급라인의 회전에 의해 복수의 공정영역에 주기적으로 전력을 공급할 수 있어, 고정된 복수의 기판에 각각 주기적으로 전력을 공급할 수 있다.

Description

기판 처리장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 전력 공급부재 및 기판 처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판에 대해 공정을 수행하기 위해 전력을 공급하는 전력 공급부재 및 이를 이용한 기판 처리장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화가 진행되면서 미세 패터닝된 구조를 매립하거나 도포하기 위해 종래의 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD)공정에 비해 스텝 커버리지가 더욱 우수한 공정이 필요하게 되었고, 그 대안으로 불순물을 최대한 억제하면서 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, 이하 ALD) 공정이 주로 사용되고 있다.
ALD는 화학적으로 달라붙는 현상을 이용해 웨이퍼 표면에 분자를 흡착시킨 후 치환시켜 흡착과 치환을 번갈아 진행하기 때문에 초미세 층간(layer-bylayer)증착이 가능하고 산화물과 금속박막을 최대한 얇게 쌓을 수 있는 특징이 있다. 또 CVD보다 낮은 온도(500℃ 이하)에서 우수한 막질을 형성할 수 있어 시스템 온칩(SoC) 제조에 적합하다는 것이 큰 장점이다.
도 1은 종래의 ALD 장치를 개략적으로 나타낸 도면으로, 가스공급부(10), 샤워헤드부(20), 파워인가부(30) 및 배기부(40)로 구성된다(한국등록특허 제0744528호 참조).
증착기체, 반응기체, 퍼지가스 및 불활성가스가 공급되는 가스 공급부(10)는 제1 전구체 가스(precursor1)가 공급되는 제1 전구체 공급원(11), 제2 전구체(precursor2)가 공급되는 제2 전구체 공급원(12), 퍼지 가스 공급원(13), 불활성가스(Inert Gas) 공급원(14) 및 각 가스의 개폐 및 유량을 조절할 수 있는 다수의 밸브(v/v 1 ~ v/v 4)로 구성된다.
이렇게 반응기에 원료 기체와 퍼지 기체를 공급하는 원자층 증착법에서는 반응기에 공급하는 기체를 전환하기 위해 다수의 밸브(v/v 1 ~ v/v 4)의 on/off를 수시로 조작해야 하므로 기체 공급 장치가 매우 복잡하고, 밸브(v/v 1 ~ v/v 4) on/off 조작에 따른 소음이 문제가 된다. 뿐만 아니라, 정확한 밸브(v/v 1 ~ v/v 4)의 on/off 컨트롤이 증착률을 좌우하지만 밸브의 on/off는 근본적으로 정확한 컨트롤이 어려운 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 파워 인가부(30)를 통해 RF 파워를 샤워헤드(20)에 직접 인가하여 Plasma ON 상태를 만들고, RF 파워를 차단하여 Plasma OFF 상태를 만드는 공정을 반복해야 하기 때문에 RF 파워 역시 on/off의 정확한 컨트롤이 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 한국등록특허 제1340814호를 통해 전원의 on/off를 이용하지 않고 반응기에 전력을 주기적으로 공급할 수 있는 전력 공급부재 및 기판 처리장치를 제시하였다.
하지만, 한국 등록특허 제1340814호에서 제시하고 있는 전력 공급부재 및 기판 처리장치의 경우 하나의 기판에 전력을 주기적으로 공급할 수 있으나, 복수의 기판에 주기적으로 전력을 공급할 수 없는 단점이 있습니다.
한편, 한국공개특허 제10-2014-0002539호에서는 회전하는 테이블에 재치된 복수의 기판을 공전할 때 고주파 전력을 인가하여 혼합 가스가 플라즈마화하는 고주파 전원을 제시하고 있다.
하지만, 한국공개특허 제10-2014-0002539호의 경우, 복수의 기판에 전력을 공급할 수 있으나, 복수의 기판을 회전시키기 때문에 기판 처리가 불완전한 문제점이 있다.
한국등록특허 제0744528호 (2007. 07. 25), "알에프 파워가 인가되는 가스 분리형 샤워헤드를 이용한 플라즈마 원자층 증착장치 및 방법" 한국등록특허 제1340814호 (2013. 12. 05), "전력 공급부재 및 기판 처리 장치" 한국공개특허 제10-2014-0002539호 (2014. 01. 08), "성막 방법, 성막 장치 및 기억 매체"
본 발명은 전원의 on/off를 이용하지 않고 복수의 공정영역에 전력을 공급할 수 있는 전력 공급부재 및 기판 처리장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전력 공급부재는 반응기에 전력을 공급하는 부재로서, 회전에 의해 상기 반응기의 복수의 공정영역에 주기적으로 전력을 공급한다.
나아가, 판 형상으로서 도체 재질을 포함하는 도체편이 복수로 구비된 하측 플레이트; 하측이 상기 하측 플레이트의 상면 중앙에 결합되고, 중심축을 중심으로 회전하는 전력 단속부; 및 일단부가 상기 전력 단속부에 결합되고, 타단부가 상기 도체편에 맞닿도록 배치되어 회전하면서 상기 공정영역들에 주기적으로 알에프(RF) 전력을 공급하는 전력 공급라인을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 도체편은, 상기 공정영역들의 위치와 대응되도록 배치될 수 있다.
더불어, 상기 하측 플레이트는, 상면에 원형의 가이드 홈이 형성되고, 상기 전력 공급라인은, 타단의 하측에 상기 가이드 홈에 대응되어 구비되는 가이드 돌기를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치는 반응기에 놓인 복수의 기판에 전력을 공급하여 기판을 처리하기 위한 장치로서, 상기 기판들은 상기 반응기에 고정 배치되고, 회전에 의해 상기 기판들의 위치에 주기적으로 전력을 공급하여 기판을 처리한다.
나아가, 상기 기판들을 지지하는 기판 지지대를 구비하고, 상기 기판들을 처리하는 복수의 공정영역을 제공하는 반응기; 상기 공정영역들에 주기적으로 소스 가스를 공급하는 가스 공급부재; 및 상기 공정영역들에 주기적으로 전력을 공급하는 전력 공급부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전력 공급부재는, 판 형상으로서 도체 재질을 포함하는 도체편이 복수로 구비된 하측 플레이트; 하측이 상기 하측 플레이트의 상면 중앙에 결합되고, 중심축을 중심으로 회전하는 전력 단속부; 및 일단부가 상기 도체편에 맞닿도록 배치되고, 타단부가 상기 전력 공급원의 내부에 삽입되어 회전하면서 상기 공정영역들에 주기적으로 알에프(RF) 전력을 공급하는 전력 공급라인을 구비할 수 있다.
아울러, 상기 도체편은, 상기 공정영역들의 위치와 대응되도록 배치될 수 있다.
더욱이. 상기 하측 플레이트는, 상면에 원형의 가이드 홈이 형성되고, 상기 전력 공급라인은, 일단의 하측에 상기 가이드 홈에 대응되어 구비되는 가이드 돌기를 구비할 수 있다.
또한, 상기 가스 공급부재는, 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급관; 판 형상으로서 상기 소스 가스 공급관의 일단이 연통하여 결합되도록 상하면을 관통하는 소스 가스 공급홀이 형성된 제1 플레이트; 일측이 상기 소스 가스 공급관의 타단과 연통되고, 하측이 상기 제1 플레이트의 상면 중앙에 고정되어, 상기 소스 가스 공급관 및 상기 제1 플레이트를 회전시켜 상기 공정영역들에 주기적으로 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급원; 및 상기 반응기의 상판이 되고 상기 제1 플레이트의 하면에 배치되는 판 형상으로서, 상기 공정영역들의 위치와 대응되도록 상하면을 관통하는 복수의 가이드 홀이 형성된 제2 플레이트를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 소스 가스 공급관은, 상기 소스 가스를 상기 공정영역들에만 제공하게 단속할 수 있도록 일단에 단속수단을 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 가이드 홀은, 각각 원호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스 공급부재는, 제1 소스 가스를 공급하는 제1 소스 가스 공급관; 제2 소스 가스를 공급하는 제2 소스 가스 공급관; 판 형상으로서 상기 제1 소스 가스 공급관 및 제2 소스 가스 공급관의 일단이 각각 연통하여 결합되도록 상하면을 관통하는 제1 소스 가스 공급홀 및 제2 소스 가스 공급홀이 형성된 제1 플레이트; 일측이 상기 제1 소스 가스 공급관 및 상기 제2 소스 가스 공급관의 타단과 연통되고, 하측이 상기 제1 플레이트의 상면 중앙에 고정되어, 상기 제1 소스 가스 공급관, 상기 제2 소스 가스 공급관 및 상기 제1 플레이트를 회전시켜 상기 공정영역들에 주기적으로 상기 제1 소스 가스 및 상기 제2 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급원; 및 상기 반응기의 상판이 되고 상기 제1 플레이트의 하면에 배치되는 판 형상으로서, 상기 공정영역들의 위치와 대응되도록 상하면을 관통하는 복수의 가이드 홀이 형성된 제2 플레이트를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 공급부재 및 기판 처리장치에 의하면,
첫째, 전력 단속부 및 전력 공급라인의 회전에 의해 복수의 공정영역에 주기적으로 전력을 공급할 수 있어, 고정된 복수의 기판에 각각 주기적으로 전력을 공급할 수 있다.
둘째, 전력 단속부 및 전력 공급라인의 회전에 의해 반응기에 전력을 공급할 수 있어, 알에프 파워의 on/off 스위치를 사용하지 않고도 기계적으로 정확한 전력 공급 컨트롤이 가능하다.
셋째, 가이드 홈 및 가이드 돌기에 의해 전력 공급라인의 회전이 가이드 되어 회전에 의해 복수의 공정영역에 용이하게 전력을 공급할 수 있다.
넷째, 소스 가스 공급관, 제1 플레이트 및 소스 가스 공급원의 회전에 의해 복수의 공정영역에 주기적으로 가스를 공급할 수 있어, 고정된 복수의 기판에 각각 주기적으로 가스를 공급할 수 있다.
다섯째, 소스 가스 공급관, 제1 플레이트 및 소스 가스 공급원의 회전에 의해 반응기에 소스 가스를 공급할 수 있어, 고가의 밸브 시스템을 사용하지 않고도 기계적으로 정확한 가스 공급 컨트롤이 가능하다.
여섯째, 소스 가스 공급관에 단속수단을 더 구비하여 공정영역에만 소스 가스가 제공될 수 있도록 소스 가스 공급관을 단속할 수 있다.
일곱째, 제2 플레이트에 원호 형상의 가이드 홀을 형성하여 회전에 의해 소스 가스를 용이하게 공급할 수 있다.
여덟째, 복수의 소스 가스 공급관을 구비하여 복수의 공정영역에 각각 복수의 소스 가스를 공급할 수 있다.
아홉째, 복수의 소스 가스 공급관을 선택적으로 배치함에 따라, 복수의 소스 가스를 원하는 시간차로 공급할 수 있다.
도 1은 종래의 ALD장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 공급부재를 나타낸 사시도 및 저면사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전력 공급부재를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전력 공급부재의 다른 실시예를 나타낸 저면사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 기판 처리장치를 분해하여 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 가스 공급부재를 나타낸 종단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 기판 처리장치를 나타낸 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 종단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 기판 처리장치에 의해 공급되는 가스의 시간차에 따라 소스 가스 공급관이 다르게 배치되는 것을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 기판 처리장치에 의해 공급되는 가스의 순환주기를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 9에 도시된 기판 처리장치에 공급되는 가스 및 전력을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 공급부재를 나타낸 사시도 및 저면사시도, 도 3은 도 2에 도시된 전력 공급부재를 분해하여 나타낸 분해사시도, 도 4는 도 2에 도시된 전력 공급부재의 다른 실시예를 나타낸 저면사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전력 공급부재(100)는 반응기(300)에 전력을 공급하는 부재로서, 회전에 의해 반응기(300)의 복수의 공정영역(A)에 주기적으로 전력을 공급한다.
도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 전력 공급부재(100)는 하측 플레이트(110), 전력 단속부(120) 및 전력 공급라인(130)을 포함한다.
하측 플레이트(110)는 도 2에 도시된 것처럼 판 형상으로서 도체 재질을 포함하는 도체편(111)이 복수로 구비된다.
여기서, 도체편(111)은 도 3에 도시된 것처럼 공정영역(A)들의 위치와 대응되도록 배치될 수 있다.
나아가, 하측 플레이트(110)에서 도체편(111)이 배치되지 않은 부분은 부도체 재질일 수 있다.
전력 단속부(120)는 하측이 하측 플레이트(110)의 상면 중앙에 결합되고, 중심축을 중심으로 회전한다.
전력 공급라인(130)은 일단부가 전력 단속부(120)에 결합되고, 타단부가 도체편(111)에 맞닿도록 배치되어 회전하면서 공정영역(A)들에 주기적으로 알에프(RF) 전력을 공급할 수 있다.
즉, 전력 단속부(120)의 회전에 의해 전력 공급라인(130)의 타단부가 하측 플레이트(110)에 구비된 도체편(111)들과 주기적으로 맞닿도록 회전될 수 있다.
이때, 하측 플레이트(110)는 도 4에 도시된 것처럼 상면에 원형의 가이드 홈(112)이 형성되고, 전력 공급라인(130)은 타단의 하측에 가이드 홈(112)에 대응되어 구비되는 가이드 돌기(131)를 구비할 수 있다. 그에 따라, 전력 공급라인(130)의 타단부가 하측 플레이트(110)에 구비된 도체편(111)들을 따라 용이하게 회전할 수 있다.
이렇게, 전력 단속부(120)의 회전에 의해 전력 공급라인(130)이 회전하면서, 전력 공급라인(130)의 타단부가 하측 플레이트(110)에 복수로 구비된 도체편(111)에 차례로 맞닿아 복수의 공정영역(A)으로 전력을 공급하게 된다. 즉, 전력 공급라인(130)의 타단부가 복수의 도체편(111)에 차례로 맞닿으면서, 복수의 공정영역(A)에 주기적으로 전력을 공급할 수 있다.
만일, 도 3에 도시된 것처럼 복수의 공정영역(A)이 4개로 구비되어 원형으로 배치되면, 도 2에 도시된 것처럼 공정영역(A)들의 위치와 대응되도록 하측 플레이트(110)에 4개의 도체편(111)이 원형으로 배치될 수 있다. 이때, 전력 단속부(120)가 초당 1회전을 하도록 회전력을 제공받으면, 전력 공급라인(130)은 도체편(111)들과 차례로 맞닿아 각각의 공정영역(A)에 1/4초마다 알에프 전력을 공급하게 되고, 그 회전 속도에 따라 주기를 얼마든지 다양하게 조절할 수 있다.
이렇게, 전력 공급부재(100)는 알에프 파워의 on/off 스위치를 사용하지 않고도 기계적으로 정확한 전력 공급 컨트롤이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 사시도, 도 6은 도 5에 도시된 기판 처리장치를 분해하여 나타낸 분해사시도, 도 7은 도 5에 도시된 가스 공급부재를 나타낸 종단면도, 도 8은 도 5에 도시된 기판 처리장치를 나타낸 종단면도, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리장치를 나타낸 종단면도, 도 10은 도 9에 도시된 기판 처리장치에 의해 공급되는 가스의 시간차에 따라 소스 가스 공급관이 다르게 배치되는 것을 나타낸 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 처리장치(TS)는 반응기(300)에 놓인 복수의 기판(W)에 전력을 공급하여 기판(W)을 처리하기 위한 장치로서, 기판(W)들은 반응기(300)에 고정 배치되고, 회전에 의해 기판(W)들의 위치에 주기적으로 전력을 공급하여 기판(W)을 처리한다.
도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 기판 처리장치(TS)는 반응기(300), 가스 공급부재(200) 및 전력 공급부재(100)를 포함한다.
먼저, 전력 공급부재(100)는 공정영역들에 주기적으로 전력을 공급한다.
여기서, 전력 공급부재(100)는 하측 플레이트(110), 전력 단속부(120) 및 전력 공급라인(130)을 구비한다.
하측 플레이트(110)는 판 형상으로서 도체 재질을 포함하는 도체편(111)이 복수로 구비될 수 있다. 도체편(111)은 앞서 설명한 것처럼 공정영역들의 위치와 대응되도록 배치될 수 있다.
여기서, 하측 플레이트(110)는 도 6에 도시된 것처럼 후술할 가스 공급부재(200)의 제2 플레이트(240)의 아래에 배치될 수 있다.
나아가, 하측 플레이트(110)는 가스 공급부재(200)의 제2 플레이트(240)일 수도 있다. 즉, 하측 플레이트(110)에 구비되는 도체편(111)은 가스 공급부재(200)의 제2 플레이트(240)에 구비될 수도 있다.
전력 단속부(120)는 하측이 하측 플레이트(110)의 상면 중앙에 결합되고, 중심축을 중심으로 회전한다.
전력 공급라인(130)은 일단부가 전력 단속부(120)에 결합되고, 타단부가 도체편(111)에 맞닿도록 배치되어 회전하면서 공정영역들에 주기적으로 알에프(RF) 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 하측 플레이트(110)는 도 6에 도시된 것처럼, 상면에 일정 깊이의 홈이 형성되어 전력 공급라인(130)의 타단부가 회전할 수 있는 공간을 형성할 수도 있다.
이때, 하측 플레이트(110)는 앞서 설명한 것처럼 상면에 원형의 가이드 홈(112)이 형성되고, 전력 공급라인(130)은 일단의 하측에 가이드 홈(112)에 대응되어 구비되는 가이드 돌기(131)를 구비할 수 있다. 그에 따라, 전력 공급라인(130)의 타단부가 하측 플레이트(110)에 구비된 도체편(111)들을 따라 용이하게 회전할 수 있다.
반응기(300)는 도 6에 도시된 것처럼 기판(W)들을 지지하는 기판 지지대(310)를 구비하고 기판(W)들을 처리하는 복수의 공정영역을 제공한다. 기판 지지대(310)는 필요한 경우 히터를 구비할 수 있다.
가스 공급부재(200)는 공정영역들에 주기적으로 소스 가스(S)를 공급하는 것으로, 소스 가스 공급관(210), 제1 플레이트(220), 소스 가스 공급원(230) 및 제2 플레이트(240)를 구비한다.
소스 가스 공급관(210)은 소스 가스(S)를 공급한다. 소스 가스(S)는 잘 알려진 것처럼 원료 기체 또는 전구체(precursor)라고도 한다.
제1 플레이트(220)는 판 형상으로서 상하면을 관통하는 소스 가스 공급홀(221)이 형성되어 소스 가스 공급관(210)의 일단이 연통하여 결합된다.
소스 가스 공급원(230)은 일측이 소스 가스 공급관(210)의 타단과 연통되고, 하측이 제1 플레이트(220)의 상면 중앙에 고정되어, 소스 가스 공급관(210) 및 제1 플레이트(220)를 회전시켜 공정영역들에 샤워헤드(SH)를 통해 주기적으로 소스 가스(S)를 공급한다.
제2 플레이트(240)는 반응기(300)의 상판이 되고 제1 플레이트(220)의 하면에 배치되는 판 형상으로서, 공정영역들의 위치와 대응되도록 상하면을 관통하는 복수의 가이드 홀(241)이 형성된다.
즉, 도 6에 도시된 것처럼, 공정영역들의 위치와 대응되도록 상하면을 관통하는 복수의 가이드 홀(241)이 형성된 제2 플레이트(240)는 반응기(300)의 상판으로 고정되고, 제2 플레이트(240)의 상측에 배치되는 소스 가스 공급관(210), 제1 플레이트(220) 및 소스 가스 공급원(230)이 회전함에 따라, 소스 가스 공급관(210)으로부터 공급되는 소스 가스(S)가 가이드 홀(241)을 통해 공정영역을 향해 주기적으로 공급될 수 있다.
나아가, 가이드 홀(241)은 도 6에 도시된 것처럼 각각 원호 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 소스 가스 공급관(210)의 일단이 가이드 홀(241)을 따라 용이하게 회전할 수 있다.
여기서, 소스 가스 공급관(210)은 소스 가스(S)를 공정영역들에만 제공하게 단속할 수 있도록 일단에 단속수단(211)을 더 구비할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 7의 (a)에 도시된 것처럼 소스 가스 공급관(210)이 회전할 때, 소스 가스 공급관(210)의 일단이 제2 플레이트(240)의 가이드 홀(241)을 따라 회전하게 되면 단속수단(211)이 소스 가스 공급관(210)의 일단으로부터 상측으로 내삽되어 소스 가스(S)가 가이드 홀(241)을 통해 공정영역으로 공급될 수 있다.
반대로, 도 7의 (b)에 도시된 것처럼 소스 가스 공급관(210)이 회전할 때, 소스 가스 공급관(210)의 일단이 가이드 홀(241)의 양단을 따라 회전하게 되면 단속수단(211)이 스프링 등의 탄성부재에 의해 소스 가스 공급관(210)의 일단으로부터 하측으로 노출되어 소스 가스(S)가 차단될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 6에 도시된 것처럼 가이드 홀(241)의 양단은 단속수단(211)이 삽입될 수 있도록 가이드 홀(241)에 비해 폭이 넓은 홈이 형성될 수 있다. 그에 따라, 소스 가스 공급관(210)의 일단이 폭이 좁은 가이드 홀(241)을 따라 회전하면 소스 가스 공급관(210)의 일단으로 단속수단(211)이 내삽될 수 있고, 소스 가스 공급관(210)의 일단이 폭이 넓은 가이드 홀(241)의 양단을 따라 회전하면 소스 가스 공급관(210)의 일단으로부터 단속수단(211)이 노출될 수 있다.
즉, 도 7의 (a)에 도시된 것처럼 단속수단(211)이 일단으로 내삽되었을 때, 소스 가스(S)가 공급되는 공간이 확보되어 소스 가스 공급관(210)의 일단으로 소스 가스(S)가 공급될 수 있고, 반대로, 도 7의 (b)에 도시된 것처럼 단속수단(211)이 소스 가스 공급관(210)의 일단으로부터 노출되었을 때, 소스 가스(S)가 공급되는 공간을 차단하여 소스 가스 공급관(210)의 일단으로 소스 가스(S)가 공급되는 것을 차단할 수 있다.
이렇게, 소스 가스 공급관(210)이 회전함에 따라, 고정되어 있는 복수의 공정영역에 원하는 시간만큼 원하는 주기로 소스 가스(S)를 공급할 수 있다.
만일, 소스 가스 공급관(210)이 초당 1회전을 하도록 회전력을 제공받고, 복수의 공정영역이 4개로 구비되어 원형으로 배치되면, 소스 가스 공급원(230)은 소스 가스 공급관(210)을 통해 각각의 공정영역에 1/4초마다 소스 가스(S)를 공급하게 되고, 그 회전 속도에 따라 주기를 얼마든지 다양하게 조절할 수 있다.
이렇게, 가스 공급부재(200)는 밸브의 개폐를 사용하지 않고 소스 가스 공급관(210)의 회전에 의해 복수의 공정영역에 소스 가스(S)를 공급할 수 있어, 고가의 밸브 시스템을 사용하지 않고도 복수의 공정영역을 처리할 수 있다.
한편, 도 8은 한 개의 소스 가스 공급관(210)이 구비된 가스 공급부재(200)를 구비한 기판 처리장치(TS)를 나타내었고, 도 9는 한 쌍의 소스 가스 공급관(210)이 구비된 가스 공급부재(200)를 구비한 기판 처리장치(TS)를 나타내었다.
도 9에 도시된 것처럼 가스 공급부재(200)는 제1 소스 가스 공급관(210), 제2 소스 가스 공급관(210a), 제1 플레이트(220), 소스 가스 공급원(230) 및 제2 플레이트(240)를 구비한다.
여기서, 편의상 제1 소스 가스 공급관(210)은 앞서 설명한 소스 가스 공급관(210)과 동일하므로 제1 소스 가스 공급관(210) 및 제1 소스 가스 공급관(210)에 대응되는 구성은 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
제1 소스 가스 공급관(210)은 제1 소스 가스(S1)를 공급한다. 제1 소스 가스 공급관(210)은 앞서 설명한 것처럼 제1 소스 가스(S1)를 공정영역들에만 제공하게 단속할 수 있도록 일단에 제1 단속수단(211)을 더 구비할 수 있다.
제2 소스 가스 공급관(210a)은 제2 소스 가스(S2)를 공급한다. 제2 소스 가스 공급관(210a)은 앞서 설명한 것처럼 제2 소스 가스(S2)를 공정영역들에만 제공하게 단속할 수 있도록 일단에 제2 단속수단(211a)을 더 구비할 수 있다.
제1 플레이트(220)는 판 형상으로서 제1 소스 가스 공급관(210) 및 제2 소스 가스 공급관(210a)의 일단이 각각 연통하여 결합되도록 상하면을 관통하는 제1 소스 가스 공급홀(221) 및 제2 소스 가스 공급홀(221a)이 형성된다.
소스 가스 공급원(230)은 일측이 제1 소스 가스 공급관(210) 및 제2 소스 가스 공급관(210a)의 타단과 연통되고, 하측이 제1 플레이트(220)의 상면 중앙에 고정되어 제1 소스 가스 공급관(210), 제2 소스 가스 공급관(210a) 및 제1 플레이트(220)를 회전시켜 공정영역들에 주기적으로 제1 소스 가스(S1) 및 제2 소스 가스(S2)를 공급한다.
제2 플레이트(240)는 반응기(300)의 상판이 되고 제1 플레이트(220)의 하면에 배치되는 판 형상으로서, 공정영역들의 위치와 대응되도록 상하면을 관통하는 복수의 가이드 홀(241)이 형성된다. 가이드 홀(241)은 앞서 설명한 것처럼 각각 원호 형상으로 형성될 수 있다.
이렇게, 제1 소스 가스(S1)의 공급 주기와 제2 소스 가스(S2)의 공급 주기가 일치할 경우, 하나의 가스 공급부재(200)에 소스 가스 공급관(210, 210a)을 복수로 배치하여 복수의 소스 가스(S1, S2)를 원하는 주기로 공급할 수 있다.
도 9에서는 한 쌍의 소스 가스 공급관(210, 210a)에 의해 한 쌍의 소스 가스(S1, S2)가 공급되는 것을 도시하여 설명하였으나, 반응기(300)에 공급되는 소스 가스(S1, S2)의 종류에 따라, 소스 가스 공급관(210, 210a)의 개수를 선택적으로 가감할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 것처럼 제1 소스 가스 공급관(210) 및 제2 소스 가스 공급관(210a)의 배치를 선택하여, 제1 소스 가스(S1)와 제2 소스 가스(S2)가 공급되는 시간차를 선택적으로 적용할 수 있다.
즉, 도 10의 (a)에 도시된 것처럼 제1 소스 가스 공급관(210) 및 제2 소스 가스 공급관(210a)을 180°가 되도록 배치하는 경우, 제1 소스 가스(S1)와 제2 소스 가스(S2)를 각각의 공정영역에 1/2주기의 차이로 공급할 수 있고, 도 10의 (b)에 도시된 것처럼 제1 소스 가스 공급관(210) 및 제2 소스 가스 공급관(210a)을 90°가 되도록 배치하는 경우, 제1 소스 가스(S1)와 제2 소스 가스(S2)를 각각의 공정영역에 1/4주기의 차이로 공급할 수 있다.
이렇게, 복수의 소스 가스 공급관(210, 210a)을 구비하고, 나아가 복수의 소스 가스 공급관(210, 210a)을 선택적으로 배치함에 따라, 복수의 소스 가스(S1, S2)를 복수의 기판(W)에 원하는 주기로 원하는 시간차를 두어 공급할 수 있다.
도 10에서는 한 쌍의 소스 가스 공급관(210, 210a)이 선택적으로 배치된 것을 도시하여 설명하였으나, 앞서 설명한 것처럼 반응기(300)에 공급되는 소스 가스(S1, S2)의 종류에 따라 소스 가스 공급관(210, 210a)의 개수를 선택적으로 가감할 수 있으며, 복수의 소스 가스 공급관(210, 210a)을 선택적으로 배치할 수 있다.
도 11은 도 9에 도시된 기판 처리장치에 의해 공급되는 가스의 순환주기를 나타낸 그래프, 도 12는 도 9에 도시된 기판 처리장치에 공급되는 가스 및 전력을 나타낸 그래프이다.
도 11에서는 제1 소스 가스(S1)의 공급 주기와 제2 소스 가스(S2)의 공급 주기가 일치할 경우를 예시하였다.
도 11에 도시된 것처럼, 소스 가스 공급원(230)이 초당 1회전을 하도록 회전력이 제공되면 제1 소스 가스 공급관(210)은 1주기마다 t1의 시간인 1/4초마다 제1 소스 가스(S1)를 복수의 공정영역으로 각각 공급할 수 있고, 제2 소스 가스 공급관(210a)은 1주기마다 t3의 시간인 1/4초마다 제2 소스 가스(S2)를 복수의 공정영역으로 각각 공급할 수 있다. 즉, 1/4초마다 복수의 기판(W)에 각각 제1 소스 가스(S1) 및 제2 소스 가스(S2)를 주기적으로 공급할 수 있다.
또한, 전력 공급부재(100)는 전력 단속부(120)가 초당 1회전을 하도록 회전력을 제공받으면, 전력 공급라인(130)은 도체편(111)들과 차례로 맞닿아 각각의 공정영역에 1/4초마다 알에프 전력을 공급하게 되고, 그 회전 속도에 따라 주기를 얼마든지 다양하게 조절할 수 있다. 즉, 1/4초마다 복수의 기판(W)에 각각 알에프 전력을 주기적으로 공급할 수 있다.
참고로, 도 11에서는 퍼지 가스(P)가 복수의 공정영역에 연속적으로 공급되는 것이 도시되었다.
아울러, 도 11에서는 1/4초마다 복수의 기판(W)에 각각 제1 소스 가스(S1), 제2 소스 가스(S2) 및 알에프 전력(RF)이 주기적으로 공급되는 것을 나타낸 것이고, 도 12에서는 제1 소스 가스(S1), 제2 소스 가스(S2) 및 알에프 전력(RF)이 반응기(300)에 계속해서 공급되는 것을 나타내었다.
즉, 도 11 및 도 12에서 제1 소스 가스(S1), 제2 소스 가스(S2) 및 알에프 전력(RF)은 반응기(300)에 계속해서 공급되는데, 제1 소스 가스 공급관(210), 제2 소스 가스 공급관(210a) 및 전력 공급라인(130)의 회전에 의해 복수의 기판(W)에 각각 제1 소스 가스(S1), 제2 소스 가스(S2) 및 알에프 전력(RF)이 주기적으로 공급되는 것을 확인할 수 있다. 그에 따라, 밸브 시스템 없이 고정된 복수의 기판(W)에 각각 주기적으로 가스를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 알에프 파워의 on/off 스위치를 사용하지 않고 고정된 복수의 기판(W)에 각각 주기적으로 알에프 전력을 공급할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100...전력 공급부재 110...하측 플레이트
111...도체편 112...가이드 홈
120...전력 단속부 130...전력 공급라인
131...가이드 돌기

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 반응기에 놓인 복수의 기판에 전력을 공급하여 기판을 처리하기 위한 장치로서,
    상기 기판들을 지지하는 기판 지지대를 구비하고, 상기 기판들을 처리하는 복수의 공정영역을 제공하는 반응기;
    상기 공정영역들에 주기적으로 소스 가스를 공급하는 가스 공급부재; 및
    상기 공정영역들에 주기적으로 전력을 공급하는 전력 공급부재를 포함하고,
    상기 전력 공급부재는,
    판 형상으로서 도체 재질을 포함하는 도체편이 복수로 구비된 하측 플레이트;
    하측이 상기 하측 플레이트의 상면 중앙에 결합되고, 중심축을 중심으로 회전하는 전력 단속부; 및
    일단부가 상기 전력 단속부에 결합되고, 타단부가 상기 도체편에 맞닿도록 배치되어 회전하면서 상기 공정영역들에 주기적으로 알에프(RF) 전력을 공급하는 전력 공급라인을 포함하며,
    상기 가스 공급부재는,
    소스 가스를 공급하는 적어도 하나의 소스 가스 공급관;
    판 형상으로서 상기 소스 가스 공급관의 일단이 연통하여 결합되도록 상하면을 관통하는 적어도 하나의 소스 가스 공급홀이 형성된 제1 플레이트;
    일측이 상기 소스 가스 공급관의 타단과 연통되고, 하측이 상기 제1 플레이트의 상면 중앙에 고정되어, 상기 소스 가스 공급관 및 상기 제1 플레이트를 회전시켜 상기 공정영역들에 주기적으로 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급원; 및
    상기 반응기의 상판이 되고 상기 제1 플레이트의 하면에 배치되는 판 형상으로서, 상기 공정영역들의 위치와 대응되도록 상하면을 관통하는 복수의 가이드 홀이 형성된 제2 플레이트를 포함하고,
    상기 소스 가스 공급원과 상기 전력 단속부는 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 도체편은,
    상기 공정영역들의 위치와 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 하측 플레이트는,
    상면에 원형의 가이드 홈이 형성되고,
    상기 전력 공급라인은,
    타단의 하측에 상기 가이드 홈에 대응되어 구비되는 가이드 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  10. 삭제
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 소스 가스 공급관은,
    상기 소스 가스를 상기 공정영역들에만 제공하게 단속할 수 있도록 일단에 단속수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 가이드 홀은,
    각각 원호 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 소스 가스 공급관은 다수 구비되고,
    다수의 소스 가스 공급관은,
    제1 소스 가스를 공급하는 제1 소스 가스 공급관; 및
    제2 소스 가스를 공급하는 제2 소스 가스 공급관을 포함하며,
    상기 제1 플레이트는 상기 소스 가스 공급홀이 상기 제1 및 제2 소스 가스 공급관에 대응하여 다수 구비되고,
    상기 제1 및 제2 소스 가스 공급관은 타단이 상기 소스 가스 공급원에 연통된 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
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