KR101629213B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101629213B1
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김동수
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(주) 일하하이텍
김동수
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Abstract

본 발명의 기판 처리 장치는, 챔버, 기판 지지부재, 및 배기 유닛을 구비한다. 챔버는 반응 가스를 이용한 반도체 공정이 이루어지는 공간을 제공한다. 기판 지지부재는 챔버 내부에 설치되고, 기판이 안착된다. 배기 유닛은 배기링, 및 조절링을 구비한다. 배기링은 기판 지지부재를 둘러싸고, 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 공간으로 배출하는 다수의 배기홀이 형성된다. 조절링은 배기링의 아래에 구비되고, 수직 이동하여 다수의 배기홀을 개폐하며, 배기링과의 거리를 조절하여 공정 공간으로부터 배기되는 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절한다. 이에 따라, 기판 처리 장치는 조절링의 수직 이동을 통해 공정 공간을 개폐하고, 조절링의 수직 이동 거리를 조절하여 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 박막을 처리하는 반도체 장치에 관한 것으로서, 가스를 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 반도체 공정은 박막을 증착하는 증착 공정과 증착된 박막을 패터닝하는 식각 공정 등이 있으며, 증착 공정과 식각 공정을 수회 반복하는 과정을 통해 반도체 소자가 완성된다.
특히 박막을 패터닝하는 식각 공정은 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 보다 미세한 패턴 형성을 위해 플라즈마를 이용한 식각 공정이 주로 이용되고 있다. 플라즈마를 이용한 반도체 공정 장치는 플라즈마를 형성하는 방법에 따라 분류될 수 있는데, 용량 결합형 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma) 타입과 유도 결합형 플라즈마(Inductive Cupled Plasma) 타입 등이 있다.
플라즈마 공정 장치는 두 개의 전극에 각각 RF 파워를 제공하여 챔버 내부에 배치된 기판의 상부에 전계를 형성한다. 챔버 내부로 분사된 가스는 RF 전계에 의해서 플라즈마 상태로 여기되고, 이러한 플라즈마에서 나오는 이온과 전자를 이용하여 기판에 박막을 증착하거나 식각한다.
이렇게 플라즈마 공정 장치는 가스를 이용하여 박막을 증착하거나 식각하므로, 각 공정 단계별로 챔버 내부에 잔류하는 가스와 반응 부산물을 신속하게 배출해야 한다.
특히, 챔버 안의 잔류 가스나 부유물의 배출이 제대로 이루어지지 않을 경우 제품 불량의 원인이 되므로, 반도체 공정에서 가스를 배출하는 퍼지 과정은 매우 중요하다.
이러한 퍼지 과정은 배기 펌프의 압력에 의해 챔버 내부에 잔존하는 잔류 가스와 반응 부산물의 배출 속도가 조절된다. 그러나, 배기 펌프는 챔버 내부의 진공압에 영향을 주기 때문에, 배기 펌프의 압력 조절을 통해 잔류 가스와 부유물의 배출 속도를 조절하는데 그 한계가 있다. 이로 인해, 퍼지 과정에 소요되는 시간을 단축시키기 어렵고, 많은 시간이 퍼지 과정에 소요되므로, 공정 시간이 늘어난다.
한국공개특허 제10-2009-0119370호 (2009.11.19) "기판 처리 장치" 한국공개특허 제10-2013-0054618호 (2013.05.27) "기판 처리 장치"
본 발명의 목적은 스크램젯 원리를 이용하여 챔버 내부의 잔류 가스와 반응 부산물을 신속하게 배기할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 기판 처리 장치를 이용하여 기판 처리 공정 후 잔류 가스와 반응 부산물을 신속하게 배기할 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 처리 장치는, 반응 가스를 이용한 반도체 공정이 이루어지는 공간이 내부에 형성된 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되고, 기판이 안착되는 기판 지지부재; 및 링 형상으로 형성되어 상기 기판 지지부재를 둘러싸며, 상기 챔버의 내부 공간을 상기 반응 가스에 의해 상기 기판의 처리가 이루어지는 공정 공간 및 상기 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물이 배기되는 배기 공간으로 분리 구획하고, 상기 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물을 상기 배기 공간으로 1차 배기하는 배기 유닛을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 배기 유닛은, 상기 기판 지지부재를 둘러싸고, 상기 기판 지지부재의 상기 기판이 안착되는 면과 수직하는 방향으로 연장되어 상기 잔류 가스와 반응 부산물을 상기 배기 공간으로 배출하는 다수의 배기홀이 형성된 배기링; 및 상기 배기링의 아래에 구비되고, 수직 이동하여 상기 다수의 배기홀을 개폐하며, 상기 배기링과의 거리를 조절하여 상기 공정 공간으로부터 배기되는 상기 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절하는 조절링을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조절링은 종단면이 원형, 반원형, 유선형, 타원형, 및 마름모형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 배기링은 상기 조절링과 마주하는 면이 상기 조절링과 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 다수의 배기홀은, 다수의 제1 배기홀 및 상기 다수의 제1 배기홀과 연통된 다수의 제2 배기홀을 포함할 수 있다. 더불어, 상기 배기링은, 상기 기판 지지부재를 둘러싸고, 상기 조절링의 상부에 배치되며, 상기 다수의 제1 배기홀이 형성된 제1 배기링; 및 상기 제1 배기링 상부에 배치되고, 상기 다수의 제2 배기홀이 형성된 제2 배기링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기링은, 상기 제1 및 제2 배기링이 서로 접하는 부분에, 상기 제1 배기홀의 입력단과 상기 제2 배기홀의 출력단이 확장되어 범퍼 공간이 형성될 수 있다.
더불어, 상기 제1 및 제2 배기링의 종단면 상에서 볼 때, 상기 범퍼 공간은 원 형상, 삼각 형상, 및 마름모 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 배기링의 종단면 상에서 볼 때, 상기 제1 및 제2 배기홀의 폭은 각각 1.5mm 내지 5mm로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 배기링의 종단면 상에서 볼 때, 상기 제1 배기홀과 상기 제2 배기홀은 서로 동일한 폭을 갖고, 상기 제2 배기홀의 폭과 상기 제2 배기링의 두께 간의 비율은 1 : 5로 이루어질 수 있다.
한편, 기판 처리 장치는 상기 조절링에 연결되어 상기 조절링을 수직 이동시키는 승강 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는, 상기 챔버에 연결되고, 상기 배기 공간으로 배출된 상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 상기 챔버 외부로 배출하는 배기 라인; 및 상기 배기 라인에 연결된 배기 펌프를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 기판 처리 방법은, 공정 공간이 형성된 챔버 내에 설치된 기판 지지부재에 기판이 안착되는 단계; 상기 챔버 내부에서 상기 기판 지지부재를 둘러싼 배기 유닛의 조절링을 상향 수직 이동시켜 상기 배기 유닛의 배기링에 형성된 다수의 배기홀을 밀폐하여 상기 공정 공간을 밀폐하는 단계; 상기 공정 공간에 반응 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 단계; 및 스크렘젯 원리를 이용하여 상기 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물을 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 퍼지하는 단계는, 상기 조절링을 하향 수직 이동시켜 상기 기판 지지부재의 상기 기판이 안착되는 면과 수직하는 방향으로 연장된 상기 다수의 배기홀을 개방하는 단계; 및 상기 다수의 배기홀을 통해 상기 공정 공간 안의 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 공간으로 1차 배기하되, 상기 조절링의 수직 이동 거리를 조절하여 상기 잔류 가스와 반응 부산물의 1차 배기 속도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 1차 배기하는 단계에서, 상기 다수의 배기홀을 통과한 잔류 가스 및 반응 부산물은 상기 조절링의 외면을 따라 상기 배기 공간으로 가이드될 수 있다. 여기서, 상기 조절링은 종단면이 원형, 유선형, 타원형, 및 마름모형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 다수의 배기홀은 다수의 제1 배기홀 및 상기 다수의 제2 배기홀이 서로 연통되어 형성되고, 상기 배기링의 내부에는 상기 제1 배기홀의 입력단과 상기 제2 배기홀의 출력단이 확장되어 범퍼 공간이 형성될 수 있다.
더불어, 상기 잔류 가스와 반응 부산물을 1차 배기하는 단계는, 상기 공정 공간 안의 잔류 가스와 반응 부산물이 상기 다수의 제2 배기홀로 유입되는 단계; 상기 제2 배기홀로 유입된 잔류 가스와 반응 부산물이 각 범퍼 공간에 유입되어 배기 속도가 조절되는 단계; 및 상기 각 범퍼 공간의 잔류 가스와 반응 부산물이 상기 다수의 제1 배기홀을 통해 상기 배기 공간으로 배출되는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 퍼지하는 단계는, 상기 배기 공간으로 유입된 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 라인을 통해 상기 챔버 외부로 2차 배기하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 방법에 따르면,
첫째, 조절링의 수직 이동을 통해 공정 공간을 개폐하고, 조절링의 수직 이동 거리를 조절하여 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절할 수 있다.
둘째, 배기 유닛이 스크렘젯(Scramjet) 원리를 이용하여 잔류 가스와 반응 부산물을 배기할 수 있으므로, 잔류 가스와 반응 부산물을 신속하게 배기할 수 있고, 배기 속도 조절이 용이하다.
셋째, 배기링 내부에 형성된 버퍼 공간을 이용하여 제1 및 제2 배기홀에 유입된 반응 부산물의 흐름을 조절할 수 있으므로, 반응 부산물이 제1 및 제2 배기홀 안에 잔존하는 것을 방지하고, 반응 부산물에 의해 제1 및 제2 배기홀이 막히는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 조절링의 수직 이동을 승강 부재를 통해 자동 조절할 수 있으므로, 조절링의 수직 이동 거리 조절이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 챔버와 기판 지지부재 및 배기 유닛의 배치 관계를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 배기 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배기 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 4에 도시된 제1 배기링의 상면을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 제1 배기링의 배면을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 제2 배기링을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 2에 도시된 범퍼 공간의 다양한 형상을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 4에 도시된 조절링을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 도 1에 도시된 기판 처리 장치에 반응 가스가 공급되는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 12는 반응 가스 공급 시 도 11에 도시된 배기링과 조절링의 결합 관계를 나타낸 공정도이다.
도 13은 도 2에 배기 유닛이 잔류 가스와 반응 부산물을 1차 배기하는 과정을 나타낸 공정도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 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 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 챔버와 기판 지지부재 및 배기 유닛의 배치 관계를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(1000)는 챔버(100), 기판 지지부재(200), 리드(300), 가스 공급관(400), 샤워 헤드(500), 배기 유닛(600), 배기 라인(700), 및 배기 펌프(800)를 포함한다.
구체적으로, 챔버(100)는 바닥면(110) 및 바닥면(110)으로부터 수직하게 연장된 측벽(120)을 포함한다. 챔버(100)는 통 형상으로 구비되고, 기판(10)을 처리하기 위한 반도체 공정이 이루어지는 공간을 제공한다.
챔버(100) 내부에는 기판 지지부재(200)가 설치된다. 기판 지지부재(200)에는 기판(10)이 안착되며, 기판 지지부재(200)의 상면은 대체로 원 형상을 갖고, 기판(10) 보다 큰 면적을 갖는다.
한편, 챔버(100)의 상부에는 챔버(100)와 결합하여 챔버(110) 내부를 밀폐하는 리드(300)가 구비된다. 리드(300)는 기판 지지부재(200)와 마주하게 배치되며, 가스 공급관(400)과 연결된다.
가스 공급관(400)은 기판(10)을 처리하기 위한 반응 가스를 챔버(100) 내부의 공정 공간(PS)에 제공한다.
리드(300)의 하면에는 샤워 헤드(500)가 설치된다. 샤워 헤드(500)는 기판 지지부재(200)와 마주하게 배치되고, 플레이트 형상을 가지며, 기판(10)의 면적보다 큰 면적을 갖는다. 샤워 헤드(500)는 가스 공급관(400)로부터 제공된 반응 가스를 확산시켜 기판(10)의 상면에 균일하게 분사한다.
배기 유닛(600)은 챔버(100) 내부에 구비되고, 링 형상으로 구비되어 기판 지지부재(200)를 둘러싼다. 배기 유닛(600)은 반응 가스를 이용한 기판(10) 처리 후 공정 공간(PS)에 잔류하는 가스와 반응 부산물을 배기 공간(ES)으로 신속하게 1차 배기한다.
이 실시예에 있어서, 챔버(100) 내부 공간은 실질적으로 기판(10)의 처리 공정이 이루어지는 공정 공간(PS)과 공정 공간(PS)의 잔류 가스와 반응 부산물이 1차배기되는 배기 공간(ES)으로 정의될 수 있다. 여기서, 공정 공간(PS)과 배기 공간(ES)은 배기 유닛(600)에 의해 서로 분리 구획된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 배기 유닛(600)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 배기 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 배기 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 배기 유닛(600)은 배기링(610, 620) 및 조절링(630)을 포함한다.
구체적으로, 배기링(610, 620)은 링 형상으로 구비되어 기판 지지부재(200)를 둘러싼다. 배기링(610, 620)은 공정 공간(PS)의 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 공간(ES)으로 배출하는 다수의 배기홀(613, 623)이 형성된다. 다수의 배기홀(613, 623)은 기판 지지부재(200)의 기판(10)이 안착되는 면과 수직하는 방향으로 연장된다.
배기링(610, 620)은 제1 배기링(610)과 제2 배기링(620)을 포함하고, 다수의 배기홀(613, 623)은 다수의 제1 배기홀(613)과 다수의 제2 배기홀(623)로 이루어진다.
도 5는 4에 도시된 제1 배기링의 상면을 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 4에 도시된 제1 배기링의 배면을 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 4에 도시된 제2 배기링을 나타낸 사시도이며, 도 8은 도 2에 도시된 범퍼 공간의 다양한 형상을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 제1 배기링(610)은 기판 지지부재(200)를 둘러싸고, 조절링(630)의 상부에 구비되며, 다수의 제1 배기홀(613)이 형성된다. 이 실시예에 있어서, 제1 배기링(610)은 원 형상으로 구비되나, 제1 배기링(610)의 형상은 이에 한정되지 않는다.
제1 배기링(610)의 상면에는 제2 배기링(620)이 구비된다. 제2 배기링(620)은 기판 지지부재(200)를 둘러싸고, 다수의 제2 배기홀(623)이 형성된다. 다수의 제2 배기홀(623)은 다수의 제1 배기홀(623)과 연통되며, 공정 공간(PS)의 잔류 가스와 반응 부산물은 제2 배기홀(623)을 통해 제1 배기홀(623)로 유입되어 배기 공간(ES)으로 배출된다.
이 실시예에 있어서, 다수의 제1 배기홀(613)과 다수의 제2 배기홀(623)은 서로 대응하여 구비되고, 제1 배기홀(613)과 제2 배기홀(623)은 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
배기 유닛(600)의 종단면 상에서 볼 때, 제1 및 제2 배기홀(613, 623)의 폭은 각각 1.5mm 내지 5mm로 형성될 수 있다.
또한, 배기 유닛(600)의 종단면 상에서 볼 때, 제1 배기홀(613)과 제2 배기홀(623)은 서로 동일한 폭을 갖고, 제2 배기홀(623)의 폭과 제2 배기링(620)의 두께 간의 비율은 1 : 5로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2 배기링(620)은 제1 배기링(610) 보다 얇은 두께로 구비된다.
배기 유닛(600)은 제1 배기홀(613)과 제2 배기홀(623)의 정렬을 위해 다수의 정렬 부재(60)를 더 포함할 수 있다. 다수의 정렬 부재(60)는 제1 배기링(610)에 고정 결합되며, 제1 배기링(610)의 상면(611)에는 다수의 정렬 부재(60)와 나사 결합하기 위한 다수의 결합홀(614)이 형성된다. 또한, 제2 배기링(620)은 제1 배기링(610)에 결합된 다수의 정렬 부재(60)가 끼워지는 다수의 정렬홈(624)이 형성된다. 이에 따라, 제2 배기링(620)은 제1 배기링(610)의 상면에서 그 위치가 다수의 정렬 부재(60)에 의해 고정된다. 그 결과, 서로 대응하는 제1 및 제2 배기홀(613, 623)이 정렬되고, 공정 과정에서도 제1 및 제2 배기홀(613, 623)의 위치가 유동되지 않고 고정된다. 이에 따라, 잔류 가스와 반응 부산물이 제1 및 제2 배기홀(623)을 통해 안정적으로 배기 될 수 있다.
한편, 본 발명의 배기 유닛(600)은 제1 배기링(610)의 상면(611)과 제2 배기링(620)의 하면(622)이 서로 접하는 부분에 다수의 버퍼 공간(BS)이 형성된다. 버퍼 공간(BS)은 제1 및 제2 배기홀(613, 623)이 서로 연통되는 제2 배기홀(623)의 출력단과 제1 배기홀(613)의 입력단이 확장되어 형성된다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 배기홀(613)은 제1 배기링(610)의 상면(611)에 위치하는 입력단이 제2 배기링(610)의 하면(612)에 위치하는 출력단보다 넓은 폭으로 형성된다. 이와 반대로, 제2 배기홀(623)은 제2 배기링(620)의 하면(622)에 위치하는 출력단이 제2 배기링(620)의 상면(621)에 위치하는 입력단보다 넓은 폭으로 형성된다.
도 2에는 배기 유닛(600)의 종단면 상에서 볼 때, 범퍼 공간(BS)이 원형으로 형성된 것을 도시하였으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 범퍼 공간(BS)은 삼각 형상 또는 마름모 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 제1 배기링(610)의 아래에는 조절링(630)이 배치된다. 조절링(630)은 수직 이동이 가능하며, 수직 이동을 통해 다수의 제1 배기홀(613)을 개폐한다. 이에 따라, 조절링(630)의 수직 이동에 의해 공정 공간(PS)이 개폐된다.
도 8은 도 4에 도시된 조절링을 나타낸 사시도이다.
도 2, 도 4, 및 도 8을 참조하면, 조절링(630)은 기판 지지부재(200)를 둘러싸고, 수직 이동을 통해 제1 배기링(610)과 분리 결합된다.
조절링(630)은 공정 공간(PS)의 잔류 가스 및 반응 부산물의 1차 배기시, 수직 이동 거리의 조절을 통해 제1 배기링(610)과의 거리를 조절하여 공정 공간(PS)으로부터 배기되는 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절한다.
이 실시예에 있어서, 조절링(630)은 종단면이 반원형으로 이루어지나, 원형, 유선형, 타원형, 및 마름모형 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.
제1 배기링(610)과 마주하는 조절링(630)의 가이드 면(631)은 다수의 제1 배기홀(613)로부터 배출되는 잔류 가스와 반응 부산물이 챔버(100)의 바닥면(110, 도 1 참조)을 향해 흐르도록 가이드한다. 이때, 제1 배기링(610)은 가이드 면(631)과 마주하는 면이 가이드 면(631)과 대응하는 형상으로 이루어진다.
본 발명의 배기 유닛(600)은 가이드 링(640)을 더 포함할 수 있다. 가이드 링(640)은 제1 및 제2 배기링(610, 620)을 둘러싸고, 제1 및 제2 배기링(610, 620)의 위치를 가이드한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 배기 유닛(600)은 조절링(630)의 수직 이동을 통해 공정 공간(PS)을 개폐하고, 조절링(630)의 수직 이동 거리 조절을 통해 공정 공간(PS)의 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절할 수 있다. 특히, 배기 유닛(600)은 조절링(630)의 형상적 특징으로 인해 스크렘젯(Scramjet) 원리를 이용하여 잔류 가스와 반응 부산물을 배기할 수 있으므로, 신속한 배기와 배기 속도 조절이 용이하다.
또한, 배기 유닛(600)은 제1 배기홀(613)과 제2 배기홀(623)이 연통되는 부분에 버퍼 공간(BS)을 형성하여 제1 및 제2 배기홀(613, 623)에 유입된 반응 부산물의 흐름을 조절한다. 이에 따라, 배기 유닛(600)은 반응 부산물이 제1 및 제2 배기홀(613, 623) 안에 잔존하는 것을 방지하고, 반응 부산물에 의해 제1 및 제2 배기홀(613, 623)이 막히는 것을 방지할 수 있다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(1000)는 조절링(630)에 연결되어 조절링(630)을 수직 이동시키는 승강 부재(900)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 조절링(630)의 수직 위치가 승상 부재(900)에 의해 자동 조절될 수 있다.
한편, 챔버(100)의 바닥면(110)에는 배기 라인(700)이 구비되고, 배기 라인(700)은 배기 펌프(800)와 연결된다. 배기 유닛(600)을 통해 배기 공간(ES)으로 유입된 잔류 가스와 반응 부산물은 배기 라인(700)을 통해 챔버(100)의 외부로 2차 배기된다. 여기서, 배기 펌프(800)는 배기 라인(700) 내의 배기압과 챔버(100) 내부의 전체 배기압을 조절한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 기판 처리 장치(1000)를 이용하여 기판(10)의 처리 공정이 이루어지는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 11은 도 1에 도시된 기판 처리 장치에 반응 가스가 공급되는 과정을 나타낸 공정이며, 도 12는 반응 가스 공급 시 도 11에 도시된 배기링과 조절링의 결합 관계를 나타낸 공정도이고, 도 13은 도 2에 배기 유닛이 잔류 가스와 반응 부산물을 1차 배기하는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 10 내지 도 13를 참조하면, 먼저, 챔버(100) 내부에 설치된 기판 지지부재(200)에 기판(10)을 안착시킨다(단계 S110).
이어, 조절링(630)을 상향 수직 이동시켜 다수의 배기홀(613, 623)을 밀폐하고, 이로써, 공정 공간(PS)이 밀폐된다(단계 S120). 이때, 조절링(630)은 도 12에 도시된 것처럼 제1 배기링(610)이 하면에 밀착된다. 도 11 및 도 12에서 참조부호 PG는 반응 가스의 흐름을 나타낸다.
이어, 반응 가스가 가스 공급관(400)을 통해 챔버(100)로 유입된 후 샤워 헤드(500)에 의해 기판(10)에 분사되어 기판(10)의 처리 공정이 이루어진다(단계 S130).
반응 가스에 의한 기판(10)의 처리가 완료되면, 도 13에 도시된 것처럼 조절링(630)을 하향 수직 이동시켜 공정 공간(PS)의 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 공간(ES)으로 1차 배기한다(단계 S140). 도 13에서 참조 부호 NP는 잔류 가스와 반응 부산물의 흐름을 나타낸다.
배기 유닛(600)에 의해 잔류 가스 및 반응 부산물을 1차 배기하는 단계(S140)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 조절링(630)을 하향 수직 이동시켜 다수의 제1 및 제2 배기홀(613, 623)을 개방한다.
이렇게 다수의 제1 및 제2 배기홀(613, 623)이 개방되면, 공정 공간(PS) 안의 잔류 가스와 반응 부산물이 다수의 제1 및 제2 배기홀(613, 623)을 통해 배기 공간(ES)으로 1차 배기된다. 이때, 잔류 가스와 반응 부산물의 1차 배기 속도는 조절링(630)의 수직 이동 거리, 즉, 조절링(630)과 제1 배기링(610) 간의 이격 거리에 따라 달라진다. 이에 따라, 기판 처리 장치(1000)는 조절링(630)의 수직 이동 거리 조절을 통해 잔류 가스와 반응 부산물의 1차 배기 속도를 조절할 수 있고, 스크렘젯 원리를 이용하여 잔류 가스와 반응 부산물을 신속하게 배기할 수 있다.
잔류 가스 및 반응 부산물의 1차 배기시, 공정 공간(PS) 안의 잔류 가스와 반응 부산물은 먼저 다수의 제2 배기홀(623)로 유입된 후 각 범퍼 공간(BS)에 유입되어 배기 속도가 조절된다. 즉, 범퍼 공간(BS)의 폭은 제2 배기홀(623)의 폭 보다 넓기때문에, 반응 부산물의 배기 속도가 범퍼 공간(BP)에서 줄어든다. 이에 따라, 배기 유닛(600)은 반응 부산물이 제1 및 제2 배기홀(613, 623)에 잔존하는 것을 방지할 수 있고, 잔류 가스와 반응 부산물의 원활한 배기가 이루어질 수 있다.
이어, 잔류 가스와 반응 부산물은 범퍼 공간(BS)으로부터 다수의 제1 배기홀(613)로 유입되어 배기 공간(ES)으로 배출된다. 여기서, 다수의 제1 배기홀(613)을 통과한 잔류 가스 및 반응 부산물은 조절링(630)의 외면을 따라 배기 공간(ES)으로 가이드된다.
한편, 본 발명의 기판 처리 방법은, 잔류 가스 및 반응 부산물을 1차 배기하는 단계 이후에, 배기 공간(ES)으로 유입된 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 라인(700)을 통해 챔버(100) 외부로 2차 배기하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 배기 유닛(600)을 통해 공정 공간(PS)으로부터 배기 공간(ES)으로 1차 배기된 잔류 가스와 반응 부산물은 배기 라인(700)을 통해 챔버(100)의 외부로 배출된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 방법은, 기판(10) 처리 후 잔류 가스와 반응 부산물 배기시, 조절링(630)의 수직 이동 거리 조절을 통해 공정 공간(PS)의 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절한다. 특히, 배기 유닛(600)은 조절링(630)을 이용한 스크렘젯 원리를 통해 신속한 배기가 가능하고 배기 속도를 조절할 수 있으므로, 배기 펌프(800) 보다 배기 속도 조절이 용이하다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 챔버 200 : 기판 지지부재
300 : 리드 400 : 가스 공급관
500 : 샤워 헤드 600 : 배기 유닛
700 : 배기 라인 800 : 배기 펌프
900 : 승강 부재 1000 : 기판 처리 장치

Claims (14)

  1. 반응 가스를 이용한 반도체 공정이 이루어지는 공간이 내부에 형성된 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되고, 기판이 안착되는 기판 지지부재; 및
    링 형상으로 형성되어 상기 기판 지지부재를 둘러싸며, 상기 챔버의 내부 공간을 상기 반응 가스에 의해 상기 기판의 처리가 이루어지는 공정 공간 및 상기 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물이 배기되는 배기 공간으로 분리 구획하고, 상기 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물을 상기 배기 공간으로 1차 배기하는 배기 유닛을 포함하고,
    상기 배기 유닛은,
    상기 기판 지지부재를 둘러싸고, 상기 기판 지지부재의 상기 기판이 안착되는 면과 수직하는 방향으로 연장되어 상기 잔류 가스와 반응 부산물을 상기 배기 공간으로 배출하는 다수의 배기홀이 형성된 배기링; 및
    상기 배기링의 아래에 구비되고, 수직 이동하여 상기 다수의 배기홀을 개폐하며, 상기 배기링과의 거리를 조절하여 상기 공정 공간으로부터 배기되는 상기 잔류 가스와 반응 부산물의 배기 속도를 조절하는 조절링을 포함하되,
    상기 다수의 배기홀은, 다수의 제1 배기홀 및 상기 다수의 제1 배기홀과 연통된 다수의 제2 배기홀을 포함하고,
    상기 배기링은,
    상기 기판 지지부재를 둘러싸고, 상기 조절링의 상부에 배치되며, 상기 다수의 제1 배기홀이 형성된 제1 배기링; 및
    상기 제1 배기링 상부에 배치되고, 상기 다수의 제2 배기홀이 형성된 제2 배기링을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 배기링이 서로 접하는 부분에, 상기 제1 배기홀의 입력단과 상기 제2 배기홀의 출력단이 확장되어 범퍼 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조절링은 종단면이 원형, 반원형, 유선형, 타원형, 및 마름모형 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배기링은 상기 조절링과 마주하는 면이 상기 조절링과 대응하는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배기링의 종단면 상에서 볼 때, 상기 범퍼 공간은 원 형상, 삼각 형상, 및 마름모 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배기링의 종단면 상에서 볼 때, 상기 제1 및 제2 배기홀의 폭은 각각 1.5mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배기링의 종단면 상에서 볼 때, 상기 제1 배기홀과 상기 제2 배기홀은 서로 동일한 폭을 갖고, 상기 제2 배기홀의 폭과 상기 제2 배기링의 두께 간의 비율은 1 : 5인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조절링에 연결되어 상기 조절링을 수직 이동시키는 승강 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에 연결되고, 상기 배기 공간으로 배출된 상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 상기 챔버 외부로 배출하는 배기 라인; 및
    상기 배기 라인에 연결된 배기 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 공정 공간이 형성된 챔버 내에 설치된 기판 지지부재에 기판이 안착되는 단계;
    상기 챔버 내부에서 상기 기판 지지부재를 둘러싼 배기 유닛의 조절링을 상향 수직 이동시켜 상기 배기 유닛의 배기링에 형성된 다수의 배기홀을 밀폐하여 상기 공정 공간을 밀폐하는 단계;
    상기 공정 공간에 반응 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    스크렘젯 원리를 이용하여 상기 공정 공간의 잔류 가스와 반응 부산물을 퍼지하는 단계를 포함하고,
    상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 퍼지하는 단계는,
    상기 조절링을 하향 수직 이동시켜 상기 기판 지지부재의 상기 기판이 안착되는 면과 수직하는 방향으로 연장된 상기 다수의 배기홀을 개방하는 단계; 및
    상기 다수의 배기홀을 통해 상기 공정 공간 안의 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 공간으로 1차 배기하되, 상기 조절링의 수직 이동 거리를 조절하여 상기 잔류 가스와 반응 부산물의 1차 배기 속도를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 1차 배기하는 단계에서, 상기 다수의 배기홀을 통과한 잔류 가스 및 반응 부산물은 상기 조절링의 외면을 따라 상기 배기 공간으로 가이드되고,
    상기 조절링은 종단면이 원형, 유선형, 타원형, 및 마름모형 중 어느 하나의 형상으로 형성되고,
    상기 다수의 배기홀은 다수의 제1 배기홀 및 상기 다수의 제2 배기홀이 서로 연통되어 형성되고,
    상기 배기링의 내부에는 상기 제1 배기홀의 입력단과 상기 제2 배기홀의 출력단이 확장되어 범퍼 공간이 형성되며,
    상기 잔류 가스와 반응 부산물을 1차 배기하는 단계는,
    상기 공정 공간 안의 잔류 가스와 반응 부산물이 상기 다수의 제2 배기홀로 유입되는 단계;
    상기 제2 배기홀로 유입된 잔류 가스와 반응 부산물이 각 범퍼 공간에 유입되어 배기 속도가 조절되는 단계; 및
    상기 각 범퍼 공간의 잔류 가스와 반응 부산물이 상기 다수의 제1 배기홀을 통해 상기 배기 공간으로 배출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 잔류 가스 및 반응 부산물을 퍼지하는 단계는,
    상기 배기 공간으로 유입된 잔류 가스와 반응 부산물을 배기 라인을 통해 상기 챔버 외부로 2차 배기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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