KR102034766B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 균일한 박막을 증착하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부 공간이 형성되는 반응 튜브; 복수 개의 기판을 다단으로 적재하며, 상기 내부 공간에 위치하여 상기 복수 개의 기판이 각각 처리되는 복수 개의 처리 공간을 구분하는 기판 보트; 상기 복수 개의 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 및 상기 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급부;를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 균일한 박막을 증착하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기판 처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 기판 처리 공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single wafer type)과 복수의 기판에 대하여 기판 처리공정을 동시에 수행할 수 있는 배치식(Batch type)이 있다. 매엽식은 설비의 구성이 간단한 이점이 있으나, 생산성이 떨어지는 문제로 인해 대량 생산이 가능한 배치식이 많이 사용되고 있다.
종래의 배치식 기판 처리 장치는 복수 개의 기판을 적재하는 기판 보트, 보트가 수용되어 기판 처리 공정이 수행되는 반응 튜브, 반응 튜브의 내부에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부 및 반응 튜브 내의 잔류 가스를 배기하는 배기부를 포함한다. 이러한, 배치식 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 공정은 다음과 같이 수행된다. 우선, 복수 개의 기판을 반응 튜브 내로 로딩한다. 다음으로, 배기부를 통해 반응 튜브 내를 배기하면서 가스 공급부를 통해 반응 튜브 내에 공정 가스를 공급한다. 여기서, 가스 공급부를 통하여 공급되는 공정 가스는 각 기판의 사이를 통과하면서 기판 상에 박막을 형성하고, 잔류 가스는 배기구를 통하여 배기부로 배기된다.
그러나, 종래의 배치식 기판 처리 장치에서는 복수 개의 기판을 기판 보트에 다단으로 적재하여 기판 처리 공정을 진행하게 된다. 이에 의하여, 복수 개의 기판이 처리되는 위치에 차이가 발생하게 되고, 이러한 복수 개의 기판의 처리 위치 차이는 복수 개의 기판에 각각 증착되는 박막의 두께의 차이를 발생시켜 복수 개의 기판에 대하여 배치식으로 처리 공정을 수행하는 경우에 균일한 박막을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
KR 10-1396602 B1
본 발명은 기판 보트에 적재되는 복수 개의 기판에 각각 증착되는 박막의 두께를 균일화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부 공간이 형성되는 반응 튜브; 복수 개의 기판을 다단으로 적재하며, 상기 내부 공간에 위치하여 상기 복수 개의 기판이 각각 처리되는 복수 개의 처리 공간을 구분하는 기판 보트; 상기 복수 개의 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 및 상기 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급부;를 포함한다.
또한, 상기 공정 가스 공급부는 상기 복수 개의 처리 공간에 각각 공정 가스를 공급하고, 상기 희석 가스 공급부는 상기 복수 개의 처리 공간 중 일부의 처리 공간에 희석 가스를 공급할 수 있다.
상기 복수 개의 처리 공간은 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구분되고, 상기 희석 가스 공급부는, 상기 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간 중 적어도 어느 하나의 처리 공간에 상기 희석 가스를 공급할 수 있다.
상기 희석 가스 공급부는, 상기 상부 처리 공간에 대응하여 상부 희석 가스 공급 홀이 형성되는 상부 희석 가스 공급부; 및 상기 하부 처리 공간에 대응하여 하부 희석 가스 공급 홀이 형성되는 하부 희석 가스 공급부;를 포함할 수 있다.
상기 공정 가스 공급부와 대향 배치되어 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상하로 연장되어 형성되는 배기 덕트; 및 상기 배기 덕트의 하단에 연통되는 배기 포트;를 더 포함하고, 상기 공정 가스 공급부는 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상하로 연장되어 형성되고, 상기 공정 가스는 상기 공정 가스 공급부의 하단으로부터 상단으로 유동하여 상기 복수 개의 처리 공간을 각각 경유한 후, 상기 배기 덕트의 상단으로부터 하단으로 유동하여 상기 배기 포트를 통하여 배기될 수 있다.
상기 기판 보트의 상단부와 하단부에는 각각 더미(dummy) 기판이 적재되고, 상기 복수 개의 처리 공간은 상기 기판 보트의 상단부와 하단부 사이에 제공될 수 있다.
상기 희석 가스 공급부는 상기 공정 가스의 공급 방향과 기판 상에서 서로 교차하는 방향으로 상기 희석 가스를 공급할 수 있다.
상기 희석 가스 공급부에 연결되어, 상기 희석 가스 공급부로부터 공급되는 희석 가스의 공급량을 조절하기 위한 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 하부 희석 가스 공급부로부터 공급되는 희석 가스의 공급량을 상기 상부 희석 가스 공급부로부터 공급되는 희석 가스의 공급량보다 많게 조절할 수 있다.
상기 반응 튜브의 외부에 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 설치되어 상기 복수 개의 처리 공간을 가열하는 히터부;를 더 포함하고, 상기 히터부는 상기 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간을 상기 중앙 처리 공간보다 낮은 온도로 가열할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 다단으로 배치된 복수 개의 처리 공간에 복수 개의 기판을 각각 위치시키는 과정; 상기 복수 개의 처리 공간에 공정 가스를 공급하여 상기 복수 개의 기판 상에 박막을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 박막을 형성하는 과정은, 상기 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 과정;을 포함한다.
상기 박막을 형성하는 과정은, 상기 복수 개의 처리 공간에 원료 가스를 공급하는 과정; 상기 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 퍼지하는 과정; 상기 복수 개의 처리 공간에 반응 가스를 공급하는 과정; 및 상기 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 반응 가스를 퍼지하는 과정;을 더 포함하고, 상기 희석 가스를 공급하는 과정은 적어도 상기 원료 가스를 공급하는 과정과 함께 수행될 수 있다.
상기 복수 개의 처리 공간은 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구분되고, 상기 희석 가스를 공급하는 과정은, 상기 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간 중 적어도 어느 하나의 처리 공간에 상기 희석 가스를 공급할 수 있다.
상기 원료 가스를 퍼지하는 과정 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 과정은, 상기 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 상기 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 수행될 수 있다.
상기 희석 가스 및 퍼지 가스는 각각 상기 원료 가스 및 반응 가스에 대하여 화학적으로 안정한 가스를 포함하고, 상기 희석 가스를 공급하는 과정은, 상기 희석 가스를 상기 퍼지 가스와 상이한 경로로 처리 공간에 공급할 수 있다.
상기 반응 가스를 공급하는 과정은, 상기 복수 개의 처리 공간에 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 동시에 공급하는 과정; 및 상기 복수 개의 처리 공간에 제2 반응 가스를 단독으로 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 의하면, 기판 보트에 의하여 구분되는 복수 개의 처리 공간에 공정 가스와 함께 희석 가스를 공급하여 공정 가스의 농도를 제어할 수 있으며, 복수 개의 처리 공간 중 일부의 처리 공간에 희석 가스를 공급하여 처리 공간별로 공정 가스의 농도를 조절함으로써 적재되는 복수 개의 기판에 대하여 증착되는 박막의 두께를 개별적으로 제어할 수 있다.
즉, 종형의 반응 튜브 내에서 복수 개의 처리 공간의 상부 및 하부에 형성되는 여분의 내부 공간에 체류되는 공정 가스의 존재에도 불구하고 각 처리 공간에 적재되는 기판에 증착되는 박막의 두께를 균일화할 수 있고, 공정 가스 공급부의 하단으로부터 유입되는 공정 가스가 복수 개의 처리 공간을 경유하여 내부 공간의 하부에 위치하는 배기 포트를 통해 배출되는 흐름을 가지는 경우에도 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 증착되는 박막의 두께를 중앙 처리 공간에 증착되는 박막의 두께와 균일화할 수 있다. 뿐만 아니라, 기판 보트의 상단부와 하단부에 처리를 위한 기판과 다른 종류의 기판이 적재되는 경우에도 처리되는 기판에 각각 균일한 박막을 형성하여 생산되는 박막 및 박막이 형성된 기판의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 처리 공간 중 상부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 상부 희석 가스 공급부와 하부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 하부 희석 가스 공급부를 별개로 배치하여 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 공급되는 공정 가스의 농도를 독립적으로 조절할 수 있으며, 공정 가스의 공급 방향과 희석 가스의 공급 방향을 기판 상에서 교차시켜 각각의 기판 상에 공급되는 공정 가스를 희석 가스와 효율적으로 혼합시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 공정에 따른 박막 증착시 공정 가스와 함께 희석 가스를 공급함에 있어서, 이종의 반응 가스를 공급하는 공정을 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 혼합하여 공급하는 과정과 제2 반응 가스를 독립적으로 공급하는 과정을 순차적으로 수행하여 진행함으로써 제1 반응 가스로부터 박막에 함유되는 원소의 함량을 효과적으로 제어할 수 있으며, 원료 가스 또는 반응 가스의 퍼지 과정에서 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 복수 개의 처리 공간을 신속하게 감압시키고 각 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 안정 가스로 효과적으로 충분하게 치환시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 기판 보트에 적재되는 복수 개의 기판의 위치에 따라 증착되는 박막의 두께를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공정 가스 공급부 및 희석 가스 공급부의 모습을 나타내는 도면.
도 4는은 본 발명의 실시 예에 따른 희석 가스의 공급 방향을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 희석 가스의 공급량에 따라 기판에 증착되는 박막의 상대 두께를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법의 가스 공급 순서를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 기판 보트에 적재되는 복수 개의 기판의 위치에 따라 증착되는 박막의 두께를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공정 가스 공급부 및 희석 가스 공급부의 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 희석 가스의 공급 방향을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 희석 가스의 공급량에 따라 기판에 증착되는 박막의 상대 두께를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 내부 공간이 형성되는 반응 튜브(120); 복수 개의 기판(10)을 다단으로 적재하며, 상기 내부 공간에 위치하여 상기 복수 개의 기판(10)이 각각 처리되는 복수 개의 처리 공간을 구분하는 기판 보트(130); 상기 복수 개의 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(141); 및 상기 공정 가스를 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급부(145);를 포함한다.
반응 튜브(120)의 외부에는 외부 튜브(110)가 설치될 수 있으며, 외부 튜브(110)는 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 반응 튜브(120)가 수용될 수 있는 수용 공간을 가지며, 외부 튜브(110)의 하부는 개방될 수 있다.
반응 튜브(120)는 외부 튜브(110)의 수용 공간에 외부 튜브(110)의 내측면으로부터 이격되어 배치될 수 있고, 그 내부에 기판 보트(130)가 로딩(loading)되는 내부 공간을 가질 수 있다. 반응 튜브(120)는 원통 형태로 형성될 수 있고, 상부는 폐쇄된 상태에서 하부가 개방될 수 있으며, 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 반응 튜브(120)의 내부 공간에 로딩되기 위해 기판 보트(130)가 승강하는 경우에 반응 튜브(120) 하부의 개구부를 통해 기판 보트(130)가 반응 튜브(120)의 수용 공간으로 인입(loading)되거나 인출(unloading)될 수 있다. 반응 튜브(120)의 하부는 플랜지부(125)에 연결되어 지지될 수 있으며, 반응 튜브(120)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 반응 튜브(120)는 세라믹이나 쿼츠(Quartz) 또는 메탈에 세라믹을 코팅한 재질일 수 있으며, 반응 튜브(120)의 내부 공간 일측에는 공정 가스 공급부(141) 및 희석 가스 공급부(145)가 배치되고, 일측과 대향하는 타측에는 배기 덕트(150)의 배기구가 구비될 수 있다. 따라서, 반응 튜브(120) 내의 잔류 가스는 배기구를 통하여 외부로 배기될 수 있다.
기판 보트(130)는 배치 타입(batch type)으로 기판(10)의 처리 공정을 수행하기 위하여 복수 개의 기판(10)이 다단으로 상하 방향으로 적재될 수 있고, 기판(10)의 처리시에 반응 튜브(120)의 내부 공간에 위치되어 복수 개의 기판(10)이 각각 처리되는 복수 개의 처리 공간을 구분한다. 즉, 기판 보트(130)에는 복수 개의 기판(10)이 다단으로 상하 방향으로 적재되고, 기판 보트(130)에 적재된 복수 개의 기판(10)에 의하여 복수 개의 처리 공간이 구분된다. 여기서, 처리 공간은 기판(10)의 처리 공정이 개별적으로 이루어지는 공간을 의미하며, 복수 개의 처리 공간에는 공정 가스 공급부(141)에 형성되는 복수 개의 공정 가스 공급 홀로부터 공정 가스가 각각 공급된다.
예를 들어, 기판 보트(130)는 기판(10)이 삽입되어 적재될 수 있도록 복수 개의 로드(131)(rod)에 다단으로 슬롯(slot)이 형성될 수도 있으며, 기판(10)의 상측 또는 하측에 아이솔레이션 플레이트(isolation plate)(미도시)가 각각 배치되어 기판(10)마다 각각 개별적인 처리 공간을 가질 수 있도록 구성될 수도 있다. 여기서, 아이솔레이션 플레이트(미도시)는 각각의 기판(10)이 처리되는 복수 개의 처리 공간을 독립적으로 구분할 수 있으며, 기판(10)은 아이솔레이션 플레이트(미도시) 상에 형성된 지지돌기(미도시)에 지지되어 적재될 수도 있고, 복수 개의 로드(131)에 형성된 슬롯, 지지팁(미도시) 등의 구성에 삽입되거나 지지되어 적재될 수도 있다. 기판 보트(130)가 아이솔레이션 플레이트(미도시)를 구비하는 경우에는 기판 보트(130)의 각 단(또는 층)에 기판(10)의 처리 공간이 독립적으로 형성되어 처리 공간 사이에 간섭이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
한편, 기판 보트(130)는 기판(10)의 처리시에 회전할 수도 있고, 로드(131), 아이솔레이션 플레이트(미도시) 등 기판 보트(130)의 소재는 세라믹, 쿼츠, 합성 쿼츠 등을 사용할 수 있다. 그러나 기판 보트(130)의 구조와 형상 및 소재는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
페데스탈(160)은 기판 보트(130)의 하단부에 연결되어 기판 보트(130)를 지지할 수 있으며, 기판 보트(130)와 함께 승강할 수 있고, 기판(10)의 처리시에 반응 튜브(120)의 내부 공간 하단부에 수용될 수 있다. 페데스탈(160)은 서로 이격되어 다단으로 배치되는 복수 개의 열차단판(161)을 포함할 수 있다. 복수 개의 열차단판(161)은 복수 개의 지지대(162)에 연결되어 다단으로 배치될 수 있고, 서로 간에 이격될 수 있으며, 상하 방향의 열의 전달을 방지하기 위한 방해판(baffle plate)으로 구성될 수 있고, 열의 전달성이 낮은 재료(예를 들어, 불투명한 석영)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 열차단판(161)은 원판 형상일 수 있으며, 복수의 지지대(162)에 상하 방향으로 간격을 두고 고정될 수 있다. 페데스탈(160)은 복수 개의 열차단판(161)을 통해 반응 튜브(120)의 내부 공간 중 기판 보트(130)가 수용되는 처리 공간으로부터의 열 전달을 차단할 수 있다.
또한, 페데스탈(160)은 상하 방향으로 연장 형성되며, 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 지지대(162), 복수 개의 지지대(162)의 상단과 하단을 각각 고정하는 상부판(163)과 하부판(164) 및 복수 개의 열차단판(161)의 측면(또는 상기 페데스탈(160)의 측면)을 감싸는 측면 커버(165)를 더 포함할 수 있다. 복수 개의 지지대(162)는 상하 방향으로 연장 형성될 수 있고, 수평 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있으며, 복수 개의 열차단판(161)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 지지대(162)는 4개로 구성될 수 있고, 상하 방향으로 복수 개의 슬롯이 형성되어 상기 복수 개의 슬롯에 복수 개의 열차단판(161)이 각각 삽입되어 지지될 수 있다.
상부판(163)은 복수 개의 지지대(162)의 상단을 고정할 수 있고, 기판 보트(130)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 기판 보트(130)가 상부판(163) 상에 올려져 지지(또는 고정)될 수 있다. 하부판(164)은 복수 개의 지지대(162)의 하단을 고정할 수 있고, 샤프트(191)에 연결(또는 접속)될 수 있다. 예를 들어, 하부판(164)에 연결된 샤프트(191)의 회전에 의해 페데스탈(160)이 회전하면서 기판 보트(130)를 회전시킬 수 있다. 여기서, 복수 개의 지지대(162)와 상부판(163) 및 하부판(164)이 페데스탈(160)의 프레임을 이룰 수 있다.
측면 커버(165)는 복수 개의 열차단판(161)의 측면(또는 상기 페데스탈(160)의 측면)을 감싸도록 형성될 수 있고, 상부판(163) 및/또는 하부판(164)과 연결되어 고정될 수 있다. 측면 커버(165)는 복수 개의 열차단판(161)의 사이 공간으로 잔류 가스 등의 가스가 유동하는 것을 차단함으로써, 단열을 통해 대류에 의한 열의 전달을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 잔류 가스에 의한 페데스탈(160) 내부의 오염을 방지할 수 있다. 또한, 측면 커버(165)가 기판 보트(130)의 가장자리(또는 둘레)보다 돌출되는 경우에는 반응 튜브(120)의 내부로 공급되는 공정 가스가 기판(10) 상에 도달하여 반응하지 못하고 하부(반응 튜브(120)의 측벽과 페데스탈(160)의 측면 사이)로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다.
페데스탈(160)은 복수의 열차단판(161)을 통해 복사에 의한 열 전달뿐만 아니라 전도에 의한 열 전달을 차단할 수 있으면서 측면 커버(165)를 통해 대류에 의한 열 전달도 차단할 수 있다. 이에 따라 기판 보트(130)에 의하여 구분되는 복수 개의 처리 공간으로부터의 열 전달(또는 열 유출)을 차단하여 복수 개의 기판(10)에 안정적이면서 균일한 기판(10) 처리가 수행될 수 있다.
공정 가스 공급부(141)는 반응 튜브(120)의 내부 공간 일측에 배치될 수 있고, 반응 튜브(120)의 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 여기서, 공정 가스 공급부(141)는 기판 보트(130)에 의하여 구분되는 복수 개의 처리 공간마다 공정 가스를 공급하며, 공급된 공정 가스는 복수 개의 처리 공간을 각각 경유하여 배기 포트(170)로 배기되는 구조를 가진다. 여기서 공정 가스는 원료 가스와 반응 가스 및 퍼지 가스를 포함할 수 있다. 이를 위하여 가스 공급부는 복수 개의 기판(10)의 적재 방향을 따라 상하로 연장되는 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부를 포함할 수 있다. 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부는 반응 튜브(120)의 내부 공간 일측에 형성되는 노즐 수용 공간에 배치되며, 이에 의하여 반응 튜브(120)의 내부 공간의 부피를 최소화시켜 기판(10)을 처리하기 위한 공정 가스의 사용량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 공정 가스를 기판 보트(130)에 적재된 기판(10) 상의 처리 공간에 집중시킬 수 있다.
또한, 공정 가스 공급부(141)는 퍼지 가스를 공급하기 위한 별도의 퍼지 가스 공급부를 포함할 수도 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)에서 퍼지 가스는 원료 가스 공급부(142) 또는 반응 가스 공급부(143, 144)를 통하여 공급될 수 있다. 즉, 퍼지 가스는 원료 가스 공급부(142) 또는 반응 가스 공급부(143, 144)로 원료 가스 또는 반응 가스가 공급되지 않는 경우, 원료 가스 공급부(142) 또는 반응 가스 공급부(143, 144)로 각각의 처리 공간에 공급될 수 있다. 공정 가스는 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부(143, 144)에 각각 형성된 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)을 통하여 각각의 처리 공간으로 공급될 수 있으며, 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)은 복수 개의 처리 공간을 각각 향하도록 원료 가스 공급부(142)의 연장 방향으로 따라 복수 개로 형성되어 복수 개의 처리 공간 전부에 공정 가스가 공급되도록 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부는 수평부와 수직부를 가지는 "L"자형의 노즐로 형성될 수 있다. 여기서, 수평부는 반응 튜브(120)의 측벽을 관통하여 설치되고, 수직부는 반응 튜브(120)의 내부 공간에서 기판 보트(130)에 적재되는 기판(10)의 적재 방향을 따라 상하로 연장되어 형성된다. 또한, 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부는 기판(10)의 외주를 따라 소정 거리 이격되어 설치된다.
원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부의 각 수직부의 측면에는 복수 개의 처리 공간에 각각 대응하도록 각처리 공간(또는 기판(10))에 대향하여 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)이 상부로부터 하부에 걸친 모든 영역에 설치된다. 예를 들어, 기판 보트(130)가 65개의 기판(10)을 적재하는 경우 기판 보트(130)에 의하여 처리 공간은 65개로 구분되며, 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부의 각 수직부 측면에는 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)이 각각의 처리 공간을 향하여 65개씩 형성될 수 있다.
여기서, 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)은 각각이 복수 개의 기판(10) 각각의 중심부를 향하여 원료 가스 및 반응 가스를 분사하도록 형성될 수 있다. 또한, 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)은 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 동일한 간격으로 설치될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 각 기판(10)의 중심부에 원료 가스 및 반응 가스의 공급이 촉진될 수 있으며, 각 기판(10) 상에 공급되는 원료 가스 및 반응 가스의 유량이나 유속을 균일화시킬 수 있게 되어 후술하는 희석 가스 공급부(145)로부터 공급되는 희석 가스의 유량을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
희석 가스 공급부(145)는 공정 가스 공급부(141)와 별도로 설치되어 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시켜 공정 가스의 농도를 감소시키기 위한 희석 가스를 공급한다.
종래의 기판 처리 장치의 경우, 종형의 반응 튜브(120) 내에서 기판 보트(130)에 의하여 구분되는 복수 개의 처리 공간의 상부 및 하부에는 여분의 내부 공간이 있고, 이와 같은 여분의 내부 공간에는 공정 가스가 체류되기 쉬워 상부에 위치하는 처리 공간에 적재되는 기판(10)은 중앙에 위치하는 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 비하여 많은 양의 공정 가스와 접하게 된다.
또한, 복수 개의 처리 공간에 공급되어 잔류하는 공정 가스는 반응 튜브(120)의 내부 공간의 하부에서 상기 내부 공간과 연통되어 설치되는 배기 포트(170)로 배기되는 구조를 가지게 되어, 복수 개의 처리 공간 중 상부에 위치하는 처리 공간에는 공정 가스가 체류하는 기간이 증가하게 되어 상부에 위치하는 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께가 증가하게 된다. 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부는 복수 개의 기판(10)의 적재 방향을 따라 상하로 연장되어 형성되고, 상기 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부에는 기판(10)의 적재 방향을 따라 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)이 형성되는데, 이 경우 원료 가스 및 반응 가스는 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부의 하단으로부터 공급되므로, 복수 개의 처리 공간 중 하부에 위치하는 처리 공간에는 원료 가스 공급 홀(142H) 및 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)로부터 분사되는 원료 가스 및 반응 가스의 공급량이 증가하게 되어 하부에 위치하는 처리 공간에 적재되는 기판(10) 또한 증착되는 박막의 두께가 증가하게 된다.
이와 같이 복수 개의 처리 공간에 각각 적재되는 복수 개의 기판은 그 위치 차이에 따른 공정 변수가 발생하는 바, 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이 복수 개의 처리 공간 중 상부에 위치하는 처리 공간과 하부에 위치하는 처리 공간에 적재되는 기판(10)에는 중앙에 위치하는 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 비해 상대적으로 박막이 두껍게 증착되게 된다.
이외에도, 기판 보트(130)의 상단부와 하단부는 균일한 온도 분포를 유지하기 어렵게 되어 처리를 위한 기판(10)과 다른 종류, 예를 들어 패턴의 형성 여부 및 정도가 상이한 더미(dummy) 기판이 배치되게 되는데, 이와 같은 더미 기판의 사이에 배치되는 처리 기판(10)은 더미 기판과 상이한 성질을 가지므로 공정 가스의 소비량에 차이가 발생한다. 예를 들어, 패턴 등에 의하여 처리 기판이 더미 기판에 비하여 상대적으로 큰 표면적을 가지는 경우에 처리 기판(10)은 상대적으로 더 많은 공정 가스를 소비하게 된다. 따라서, 실질적인 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 처리 기판(10)이 적재되는 복수 개의 처리 공간은 기판 보트의 상단부와 하단부 사이에 제공되어, 상부에 위치하는 처리 공간과 하부에 위치하는 처리 공간에는 중앙에 위치하는 처리 공간에 비해 더 많은 공정 가스가 잔류하게 되고, 이에 의하여 상부에 위치하는 처리 공간 및 하부에 위치하는 처리 공간에 배치되는 기판(10)에는 중앙에 위치하는 처리 공간에 비하여 상대적으로 박막이 두껍게 증착되어 처리 공정이 수행되는 복수 개의 기판(10)에 균일한 두께의 박막을 형성하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)에서는 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(141)와 별도로 공정 가스를 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급부(145)를 포함하여 복수 개의 처리 공간에 각각 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 균일하게 제어한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 공정 가스 공급부(141)가 복수 개의 처리 공간에 각각 공정 가스를 공급하고, 희석 가스 공급부(145)가 복수 개의 처리 공간 중 일부의 처리 공간에 희석 가스를 공급하여, 희석 가스가 공급된 처리 공간에 적재된 기판(10) 상에 공급되는 공정 가스의 농도를 감소시키고, 기판(10) 상에 형성되는 박막의 두께를 감소시켜 복수 개의 처리 공간에 각각 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 균일하게 제어할 수 있다.
여기서, 복수 개의 처리 공간은 기판 보트(130)에 적재되는 복수 개의 기판(10)의 적재 방향을 따라 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구분될 수 있다. 즉, 상부 처리 공간은 복수 개의 기판(10)의 적재 방향을 따른 복수 개의 처리 공간 중 상단에 위치하는 처리 공간으로부터 하측으로 순차적으로 배열된 소정 개수의 처리 공간을 의미하며, 하부 처리 공간은 복수 개의 기판(10)의 적재 방향을 따른 복수 개의 처리 공간 중 하단에 위치하는 처리 공간으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 소정 개수의 처리 공간을 의미한다. 또한, 중앙 처리 공간은 상부 처리 공간과 하부 처리 공간 사이에 배치되는 소정 개수의 처리 공간을 의미한다.
여기서, 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 균일하게 제어하기 위하여 중앙 처리 공간에 공급되는 공정 가스의 농도를 증가시키는 방법도 생각될 수 있다. 그러나, 이 경우 상부 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께와 하부 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 개별적으로 제어하기 어려운 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 희석 가스 공급부(145)는 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간 중 적어도 어느 하나의 처리 공간에 희석 가스를 공급하여 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 증착되는 박막의 두께를 개별적으로 제어할 수 있다.
상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 공정 가스를 희석시키기 위한 희석 가스를 별도로 공급하기 위하여 희석 가스 공급부(145)는 상부 처리 공간에 대응하여 상부 희석 가스 공급 홀(146H)이 형성되는 상부 희석 가스 공급부(146)와 하부 처리 공간에 대응하여 하부 희석 가스 공급 홀(147H)이 형성되는 하부 희석 가스 공급부(147)를 포함할 수 있다.
상부 희석 가스 공급부(146) 및 하부 희석 가스 공급부(147)는 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부와 동일하게 수평부와 수직부를 가지는 "L"자형의 노즐로 형성될 수 있다. 여기서, 상부 희석 가스 공급부(146) 및 하부 희석 가스 공급부(147)의 각 수직부의 측면에는 각각 상부 희석 가스 공급 홀(146H) 및 하부 희석 가스 공급 홀(147H)이 형성되는데, 여기서 상부 희석 가스 공급부(146)는 상부 처리 공간에 대응하는 구간에만 상부 희석 가스 공급 홀(146H)이 형성되고, 하부 희석 가스 공급부(147)는 하부 처리 공간에 대응하는 구간에만 하부 희석 가스 공급 홀(147H)이 형성된다. 여기서, 상부 희석 가스 공급 홀(146H) 및 하부 희석 가스 공급 홀(147H)은 전술한 바와 같이 처리 공간이 65개로 구분되는 경우, 예를 들어 10개 내지 15개의 범위 내에서 형성될 수 있다.
상부 희석 가스 공급부(146) 및 하부 희석 가스 공급부(147)의 수직부는 기판(10)의 적재 방향을 따라 동일한 길이를 가지도록 연장될 수 있으며, 여기서 상부 희석 가스 공급부(146)는 복수 개의 처리 공간에 각각 적재되는 복수 개의 기판(10) 중 상부 처리 공간에 배치되는 기판(10)을 향하여 희석 가스를 공급하여 상부 처리 공간에 공급되는 공정 가스를 희석시키고, 하부 희석 가스 공급부(147)는 복수 개의 처리 공간에 각각 적재되는 복수 개의 기판(10) 중 하부 처리 공간에 배치되는 기판(10)을 향하여 희석 가스를 공급하여 하부 처리 공간에 공급되는 공정 가스를 희석시킨다. 여기서, 상부 희석 가스 공급부(146)는 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간에 대응하는 구간에는 상부 희석 가스 공급 홀(146H)이 형성되지 않고, 하부 희석 가스 공급 노즐은 상부 처리 공간 및 중앙 처리 공간에 대응하는 구간에는 하부 희석 가스 공급 홀(147H)이 형성되지 않는다.
여기서, 상부 희석 가스 공급부(146)와 하부 희석 가스 공급부(147)는 공정 가스 공급부(141)를 사이에 두고 양측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 공정 가스 공급부(141)는 원료 가스 공급부(142)와 반응 가스 공급부를 포함하고, 상부 희석 가스 공급부(146)는 반응 튜브(120)의 내부 공간에서 기판(10)의 외주를 따라 공정 가스 공급부(141)의 일측에 배치되고, 하부 희석 가스 공급부(147)는 반응 튜브(120)의 내부 공간에서 기판(10)의 외주를 따라 공정 가스 공급부(141)의 일측과 반대측인 타측에 배치될 수 있다. 이와 같이, 상부 희석 가스 공급부(146)와 하부 희석 가스 공급부(147)는 공정 가스 공급부(141)를 사이에 두고 양측에 각각 배치하는 경우 기판 보트(130)에 의하여 구분되는 복수 개의 처리 공간이 각각 완전하게 독립적으로 형성되지 않는 경우에도 상부 희석 가스 공급부(146)로부터 공급되는 희석 가스의 유동과 하부 희석 가스 공급부(147)로부터 공급되는 희석 가스의 유동이 상호 영향을 받는 것을 최소화할 수 있게 된다. 도 3에서는 공정 가스 공급부(141)가 원료 가스 공급부(142), 제1 반응 가스 공급부(143) 및 제2 반응 가스 공급부(144)를 포함하고, 공정 가스 공급부(141)의 양측에 상부 희석 가스 공급부(146) 및 하부 희석 가스 공급부(147)가 배치되는 구조를 예로 들어 도시하였으나, 원료 가스 공급부(142) 및 반응 가스 공급부의 개수 및 배치 구조는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
또한, 상부 희석 가스 공급 홀(146H)과 하부 희석 가스 공급 홀(147H)은 희석 가스의 공급 방향이 공정 가스 공급 홀, 즉 원료 가스 공급 홀(142H) 또는 반응 가스 공급 홀(143H, 144H)로부터 공급되는 공정 가스의 공급 방향과 기판(10) 상에서 서로 교차되도록 상부 희석 가스 공급부(146)와 하부 희석 가스 공급부(147)에 각각 형성될 수 있다. 즉, 희석 가스 공급부(145)는 공정 가스의 공급 방향과 기판(10) 상에서 서로 교차하는 방향으로 희석 가스를 공급하여 기판(10)에 박막을 증착하기 위한 공정 가스를 기판(10) 상에서 희석시켜 제공할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 기판 보트(130)는 기판(10)의 중심부를 축으로 회전 가능하게 설치되는 바, 도 3에 도시된 바와 같이 원료 가스와 반응 가스를 복수 개의 처리 공간에 적재되는 기판(10)의 중심부(C)를 각각 향하도록 공급하고, 희석 가스를 기판(10)의 중심부(C)를 향하도록 공급하여 공정 가스의 공급 방향과 희석 가스의 공급 방향이 기판(10) 상에서 교차하도록 구성할 수 있다. 여기서, 도 4(a)는 상부 희석 가스 공급부(146)로부터 공급되는 희석 가스와 원료 가스 공급부(142)로부터 공급되는 원료 가스가 상부 처리 공간에 적재되는 기판(10)의 중심부(C)에서 교차하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4(b)는 하부 희석 가스 공급부(147)로부터 공급되는 희석 가스와 원료 가스 공급부(142)로부터 공급되는 원료 가스가 하부 처리 공간에 적재되는 기판(10)의 중심부(C)에서 교차하는 모습을 나타내는 도면이다.
여기서, 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에서 희석 가스의 공급량에 따른 박막 두께의 감소율은 도 5에 도시된 바와 같이 차이를 나타낼 수 있다. 즉, 도 5는 기판 보트(130)에 65개의 기판(10)을 적재하여 65개의 기판(10)에 대하여 각각 형성되는 복수 개의 처리 공간을 하단으로부터 #1, #2, …, #65의 처리 공간이라 정의하고, 하부 희석 가스 공급 노즐로부터 #1 내지 #11의 처리 공간에 희석 가스를 공급하고, 하부 희석 가스 공급 노즐로부터 #52 내지 #65의 처리 공간에 희석 가스를 공급하였을 때 희석 가스의 공급량에 따라 기판(10)에 증착되는 박막의 상대 두께를 나타내는 도면이다. 여기서, 원료 가스로는 헥사클로로디실란(HCDS: Si2Cl6) 가스를 사용하였으며, 제1 반응 가스로는 암모니아(NH3) 가스, 제2 반응 가스로는 산소(O2) 가스를 사용하고, 원료 가스와 반응 가스는 각각 4L/min과 5L/min의 유량으로 공급하였다. 이때 박막의 상대 두께는 희석 가스를 공급하지 않은 경우에 증착되는 박막의 두께에 대한 희석 가스를 공급한 경우에 증착되는 박막의 두께 비를 의미한다. 비록 희석 가스의 공급 위치에 다소 차이는 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 처리 공간에 증착되는 박막은 희석 가스의 공급량이 증가함에 따라 두께 감소율이 크게 증가하는 반면, 하부 처리 공간에 증착되는 박막은 희석 가스의 공급량이 증가함에 따라 상대적으로 낮은 두께 감소율을 가진다. 이는, 반응 튜브(120)의 내부 공간 하부, 즉 배기 덕트(150)의 하단에 배기 포트(170)가 위치되기 때문인 것으로 하부 처리 공간에 공급되는 희석 가스는 상부 처리 공간에 공급되는 희석 가스보다 빠르게 배기 포트(170)로 배기되기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 희석 가스 공급부(145)에 연결되어 희석 가스 공급부(145)로부터 공급되는 희석 가스의 공급량을 조절하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함하고, 제어부는 하부 희석 가스 공급부(147)로부터 공급되는 희석 가스의 공급량을 상부 희석 가스 공급부(146)로부터 공급되는 희석 가스의 공급량보다 많게 조절할 수 있다. 여기서, 제어부는 각 가스의 공급량을 조절하기 위한 밸브를 포함할 수 있으며, 이에 의하여 희석 가스의 공급에 따라 상대적으로 낮은 두께 감소율을 가지는 하부 처리 공간에 대하여 상부 처리 공간과 동일하게 증착되는 박막의 두께를 제어하여 도 2에 실선으로 도시된 바와 같이 복수 개의 기판에 대하여 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있게 된다.
배기 덕트(150)는 공정 가스 공급부(141) 및 희석 가스 공급부(145)가 설치되는 반응 튜브(120)의 일측에 대향하는 반응 튜브(120)의 타측에 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 반응 튜브(120)의 측벽에 관통 형성된 배기구와 연통되는 내부 유로를 형성할 수 있으며, 반응 튜브(120)와 외부 튜브(110) 사이의 이격 공간에 공정 가스 공급부(141) 및 희석 가스 공급부(145)와 대향하여 배치될 수 있다. 배기 덕트(150)는 반응 튜브(120)의 타측에 위치할 수 있으며, 반응 튜브(120)의 측벽(예를 들어, 외벽)에 설치될 수 있고, 반응 튜브(120)와 외부 튜브(110) 사이의 이격 공간에 배치될 수 있다. 이때, 배기 덕트(150)는 공정 가스 공급부(141) 및 희석 가스 공급부(145)와 대향하여(또는 대칭적으로) 위치할 수 있으며, 이를 통해 기판(10) 상에 층류(Laminar Flow)를 형성할 수 있다.
그리고 배기 덕트(150)는 상하 방향으로 연장 형성되어 그 내부에 반응 튜브(120)의 내부로부터 유입된 잔류 가스가 이동하는 내부 유로를 형성할 수 있고, 상기 내부 유로는 반응 튜브(120)의 측벽에 관통 형성된 배기구와 연통될 수 있다. 여기서, 배기구는 하나의 개구 또는 복수의 개구로 이루어질 수 있으며, 배기구의 형상은 하나 이상의 원형이나 슬릿(Slit) 형상 또는 장공 형상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 배기 덕트(150)는 내부 공간(즉, 상기 내부 유로)을 갖는 사각통 형상으로 형성될 수 있고, 배기구를 통해 복수 개의 처리 공간으로부터 유입되는 잔류 가스가 배기 덕트(150)의 내부 유로를 따라 하측으로 이동할 수 있다. 여기서, 배기 덕트(150)의 하단부는 배기 포트(170)와 연통(또는 연결)될 수 있다. 즉, 배기 포트(170)는 반응 튜브(120)의 내부 공간의 하부에서 내부 공간과 연통되어 설치되고, 배기 덕트(150)는 잔류 가스가 반응 튜브(120)와 외부 튜브(110) 사이의 이격 공간으로 확산되는 것을 방지하면서 배기 포트(170)로 원활하게 흡입(또는 배기)될 수 있도록 상기 잔류 가스를 안내(또는 가이드)할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 반응 튜브(120)의 외부에 복수 개의 기판의 적재 방향, 즉 상하 방향을 따라 설치되어 복수 개의 처리 공간을 가열하는 히터부(180)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 히터부(180)는 페데스탈(160)의 수용 영역의 외측까지 연장될 수 있다. 히터부(180)는 반응 튜브(120)의 외부에 상하 방향으로 연장 형성되어 반응 튜브(120)를 가열할 수 있으며, 반응 튜브(120) 또는 외부 튜브(110)의 측면 및 상부를 감싸도록 배치될 수 있다. 여기서, 히터부(180)는 반응 튜브(120) 또는 외부 튜브(110)에 열 에너지를 제공하여 반응 튜브(120)의 수용 공간 및/또는 외부 튜브(110)의 내부 공간을 가열하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 반응 튜브(120)의 수용 공간의 온도를 기판(10) 처리에 알맞은 온도로 조절할 수 있다.
그리고, 히터부(180)는 상기 페데스탈(160)의 수용 영역의 외측까지 연장될 수 있다. 즉, 히터부(180)의 적어도 일부가 상기 페데스탈(160)의 수용 영역의 외측에 제공될 수 있다. 비가열 영역(또는 상기 히터부(180)가 제공되지 않는 영역)에 가까운 가열 영역(또는 상기 히터부(180)가 제공되는 영역)은 히터부(180)에 의해 가열되더라도 열 전달(또는 열 이동)에 의한 열 평형(또는 열 교환)에 의해 열을 빼앗기게 되어 다른 가열 영역보다 온도가 낮아지게 된다. 즉, 히터부(180)의 가장자리부에 대응되는 가열 영역은 히터부(180)의 중앙부에 대응되는 가열 영역보다 온도가 낮아지게 된다.
하지만, 본 발명의 실시 예에서는 히터부(180)를 상기 페데스탈(160)의 수용 영역의 외측까지 연장하여 히터부(180)의 가장자리부에 대응되는 가열 영역이 상기 페데스탈(160)의 수용 영역에 위치하도록 함으로써, 실질적인 기판(10)의 처리 공정이 수행되는 처리 공간에 히터부(180)의 중앙부에 대응되는 가열 영역만 위치하도록 할 수 있으며, 이에 따라 복수 개의 처리 공간을 보다 효과적으로 가열할 수 있게 된다.
여기서, 히터부(180)는 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간을 중앙 처리 공간보다 낮은 온도로 가열할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간에 적재되는 기판(10)은 중앙 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 비하여 증착되는 박막의 두께가 증가하는 문제점이 있으므로, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)에서는 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 감소시키기 위하여 희석 가스 공급부(145)를 통한 희석 가스의 공급뿐만이 아니라, 히터부(180)를 통하여 복수 개의 처리 공간의 가열 정도를 개별적으로 제어하여 각 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 서로 연통되는 상부 챔버(190a)와 하부 챔버(190b)로 이루어진 챔버(190); 페데스탈(160)의 하부판(164)에 연결되는 샤프트(191); 샤프트(191)의 하단에 연결되어 샤프트(191)를 상하로 이동시키는 승강 구동부(192); 샤프트(191)의 하단에 연결되어 샤프트(191)를 회전시키는 회전 구동부(193); 샤프트(191)의 상단에 연결되어 기판 보트(130)와 함께 승강하는 지지판(194); 반응 튜브(120) 또는 외부 튜브(110)와 지지판(194)의 사이에 구비되는 실링 부재(194a); 지지판(194)과 샤프트(191) 사이에 구비되는 베어링 부재(194b); 및 기판(10)이 챔버(190) 내로 반입되는 삽입구(195);를 더 포함할 수 있다.
챔버(190)는 사각통 또는 원통 형상으로 형성될 수 있고, 그 내부에 외부 튜브(110)와 반응 튜브(120)가 배치될 수 있으며, 서로 연통되는 상부 챔버(190a)와 하부 챔버(190b)로 이루어질 수 있다.
샤프트(191)는 페데스탈(160)의 하부판(164)에 연결될 수 있고, 페데스탈(160) 및/또는 기판 보트(130)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 승강구동부는 샤프트(191)의 하단에 연결되어 샤프트(191)를 상하로 이동시킬 수 있고, 이를 통해 기판 보트(130)를 승강시킬 수 있다. 여기서, 회전 구동부(193)는 기판 보트(130)를 회전시키도록 샤프트(191)의 하단에 연결될 수 있고, 샤프트(191)를 회전시켜 샤프트(191)를 중심축으로 기판 보트(130)를 회전시킬 수 있다.
지지판(194)은 샤프트(191)의 상단에 연결되어 기판 보트(130)와 함께 승강할 수 있고, 기판 보트(130)가 반응 튜브(120)의 수용 공간에 수용될 때에 반응 튜브(120) 및/또는 외부 튜브(110)의 내부 공간을 외부로부터 밀폐시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 실링 부재(194a)는 지지판(194)과 반응 튜브(120)의 사이 및/또는 지지판(194)과 외부 튜브(110)의 사이에 구비될 수 있고, 반응 튜브(120) 및/또는 외부 튜브(110)의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다.
베어링 부재(194b)는 지지판(194)과 샤프트(191) 사이에 구비될 수 있으며, 샤프트(191)가 베어링 부재(194b)에 의해 지지된 상태에서 회전할 수 있다.
삽입구(195)는 챔버(190)의 일측(예를 들어, 상기 하부 챔버(190b)의 일측)에 구비될 수 있으며, 기판(10)이 이송 챔버(200)에서 삽입구(195)를 통해 챔버(190) 내로 반입(loading)될 수 있다. 챔버(190)의 삽입구(195)에 대응되는 이송 챔버(200)의 일측에는 유입구(210)가 형성될 수 있고, 유입구(210)와 삽입구(195)의 사이에는 게이트 밸브(250)가 구비될 수 있다. 이에 따라 이송 챔버(200)의 내부와 챔버(190)의 내부는 게이트 밸브(250)에 의해 격리될 수 있고, 유입구(210)와 삽입구(195)는 게이트 밸브(250)에 의해 개폐될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법의 설명에 있어서 전술한 기판 처리 장치(100)와 중복되는 내용의 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법의 가스 공급 순서를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 다단으로 배치된 복수 개의 처리 공간에 복수 개의 기판(10)을 각각 위치시키는 과정; 및 상기 복수 개의 처리 공간에 공정 가스를 공급하여 상기 복수 개의 기판(10) 상에 박막을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 박막을 형성하는 과정은, 상기 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 과정;을 포함한다.
먼저, 다단으로 배치된 복수 개의 처리 공간에 복수 개의 기판(10)을 각각 위치시키는 과정은, 기판 보트(130)에 복수 개의 기판(10)을 적재하고, 복수 개의 기판(10)이 적재된 기판 보트(130)를 반응 튜브(120)의 내부 공간에 위치시킨다. 이에 따라, 기판 보트(130)는 반응 튜브(120)의 내부 공간에 위치되며, 복수 개의 처리 공간이 구분된다. 여기서, 처리 공간은 기판(10)의 처리 공정이 개별적으로 이루어지는 공간을 의미함은 전술한 바와 같다.
박막을 형성하는 과정은 복수 개의 처리 공간에 각각 공정 가스를 공급하여 복수 개의 기판(10) 상에 박막을 형성한다. 박막을 형성하는 과정은 이에 제한되는 것은 아니아, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 공정에 의하여 이루어질 수 있으며, 이 경우 박막을 형성하는 과정은, 상기 복수 개의 처리 공간에 원료 가스를 공급하는 과정, 상기 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 퍼지하는 과정, 상기 복수 개의 처리 공간에 반응 가스를 공급하는 과정 및 상기 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 반응 가스를 퍼지하는 과정;을 포함할 수 있다.
여기서는 원료 가스로서 클로로실란계 가스, 예를 들어 헥사클로로디실란(HCDS: Si2Cl6) 가스를 사용하고, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로서 암모니아(NH3) 가스 및 산소(O2) 가스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
복수 개의 처리 공간에 원료 가스를 공급하는 과정은, 원료 가스 공급부(142)를 통하여 복수 개의 처리 공간에 각각 원료 가스를 공급한다. 이때, 원료 가스 공급부(142)의 양측에 배치되는 제1 반응 가스 공급부(143) 및 제2 반응 가스 공급부(144)로부터는 필요에 따라 원료 가스의 공급 중에 질소(N2) 가스 등과 같은 화학적으로 안정한 가스가 공급될 수 있다. 여기서 화학적으로 안정한 가스는 단원자 또는 분자 상태에서 반응성이 매우 낮은 가스를 의미하며, 비활성 가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 박막을 형성하는 과정이 희석 가스를 공급하는 과정을 포함하고, 여기서 희석 가스를 공급하는 과정은 공정 가스와 별개의 경로로 희석 가스를 공급하되, 공정 가스의 공급 과정과 희석 가스의 공급 과정이 함께 이루어진다. 여기서, 박막을 형성하는 과정이 원료 가스를 공급하는 과정, 원료 가스를 퍼지하는 과정, 반응 가스를 공급하는 과정 및 반응 가스를 퍼지하는 과정을 포함하는 경우에, 희석 가스를 공급하는 과정은 적어도 원료 가스를 공급하는 과정과 함께 수행될 수 있다. 이는, 처리 공간 내에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께는 원료 가스의 공급에 의하여 주로 결정되기 때문인 것으로, 희석 가스를 공급하는 과정은 최소한 원료 가스를 공급하는 과정과 함께 이루어질 수 있다. 그러나, 희석 가스를 공급하는 과정은 원료 가스를 공급하는 과정 이외에 원료 가스를 퍼지하는 과정, 반응 가스를 공급하는 과정 및 반응 가스를 퍼지하는 과정 중 적어도 하나의 과정과 함께 이루어질 수 있으며, 이 경우 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간 중 적어도 어느 하나의 처리 공간의 반응 가스의 농도를 감소시키거나 퍼지 효율을 향상시켜 증착되는 박막의 두께를 보다 효율적으로 제어할 수 있게 된다. 여기서, 희석 가스로는 원료 가스 또는 원료 가스 및 반응 가스와 반응이 일어나지 않는 화학적으로 안정한 가스를 사용할 수 있으며, 화학적으로 안정한 가스는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 이와 같이, 희석 가스로 질소(N2) 가스를 사용하는 경우 원료 가스 및 반응 가스와 반응하지 않게 할 수 있을 뿐만 아니라, 질소 원소(N)가 도핑된 산화규소(SiO2) 박막을 증착함에 있어서 증착하는 박막에 포함되는 원소를 희석 가스로 사용하게 되어 희석 가스가 원료 가스 또는 반응 가스와 미량 반응하거나 기판(10) 상에 흡착되는 경우에도 박막을 구성하는 원소 이외의 불순물이 박막에 포함되는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 복수 개의 처리 공간은 기판 보트(130)에 적재되는 복수 개의 기판(10)의 적재 방향을 따라 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구분될 수 있으며, 이 경우 희석 가스를 공급하는 과정은 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간 중 적어도 어느 하나의 처리 공간에 희석 가스를 공급하여 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 증착되는 박막의 두께를 개별적으로 제어할 수 있음은 전술한 바와 같다.
복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 퍼지하는 과정은, 원료 가스 공급부(142)를 통한 원료 가스의 공급을 중단하고, 원료 가스 공급부(142), 제1 반응 가스 공급부(143) 및 제2 반응 가스 공급부(144)로부터 퍼지 가스를 공급하여 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 퍼지한다. 즉, 퍼지 가스는 원료 가스 공급부(142), 제1 반응 가스 공급부(143) 및 제2 반응 가스 공급부(144)로부터 공급되는 것으로, 상부 희석 가스 공급부(146) 및 하부 희석 가스 공급부(147) 중 적어도 하나로부터 공급되는 희석 가스와는 상이한 공급 경로를 가진다. 따라서, 희석 가스는 퍼지 가스와 상이한 경로로 상부 처리 공간 또는 하부 처리 공간에 공급되며, 이에 의하여 원료 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스의 공급 여부와 무관하게 공정 가스를 독립적으로 희석시킬 수 있게 된다.
여기서, 원료 가스를 퍼지하는 과정은 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 수행될 수 있다. 즉, 원료 가스를 퍼지하는 과정은 반응 튜브(120)의 내부 공간을 진공 상태로 형성하기 위하여 배기하면서 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스, 예를 들어 질소(N2) 가스 등의 화학적으로 안정한 가스의 공급과 정지를 번갈아가며 반복함으로서 이루어진다. 이와 같이 원료 가스를 퍼지하는 과정을 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 수행함으로써 복수 개의 처리 공간은 신속하게 감압될 수 있으며, 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스는 화학적으로 안정한 가스로 충분하게 치환될 수 있다.
복수 개의 처리 공간에 반응 가스를 공급하는 과정은 반응 가스 공급부로부터 퍼지 가스의 공급을 중단하고 반응 가스 공급부를 통하여 복수 개의 처리 공간에 각각 반응 가스를 공급한다. 여기서, 반응 가스 공급부는 제1 반응 가스 공급부(143) 및 제2 반응 가스 공급부(144)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수 개의 처리 공간에 반응 가스를 공급하는 과정은 제1 반응 가스를 공급하는 과정, 잔류하는 제1 반응 가스를 퍼지하는 과정 및 제2 반응 가스를 공급하는 과정을 포함하여 이루어질 수도 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법에서 반응 가스를 공급하는 과정은 복수 개의 처리 공간에 상호 반응하는 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 동시에 공급하는 과정 및 복수 개의 처리 공간에 제2 반응 가스를 단독으로 공급하는 과정을 포함하여 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 반응 가스로 암모니아(NH3) 가스를 사용하는 경우, 암모니아(NH3) 가스에 포함되는 질소 원소(N)는 높은 반응성을 가지므로, 제1 반응 가스를 단독으로 공급하는 경우 박막에 함유되는 질소 원소(N)의 함량이 불필요하게 높아지게 된다. 따라서, 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제1 반응 가스를 산소(O2) 가스를 포함하는 제2 반응 가스와 동시에 공급하여 박막에 함유되는 질소 원소(N)의 함량을 제어할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 질소 원소(N)는 높은 반응성을 가지므로 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 제1 반응 가스를 산소(O2) 가스를 포함하는 제2 반응 가스와 동시에 공급하는 경우에도 박막에는 고농도의 질소 원소(N)가 함유된다. 따라서, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 동시에 공급하는 과정 이후에 제2 반응 가스를 단독으로 공급함으로써 박막에 함유되는 산소 원소(O)의 함량을 증가시키고, 박막의 두께 산포를 향상시켜 기판 상에서 균일한 두께의 박막을 증착시킬 수 있다. 여기서, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 동시에 공급하는 과정과 제2 반응 가스를 단독으로 공급하는 과정 사이에는 동시에 공급된 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 퍼지하는 과정이 포함될 수 있음은 물론이며, 이 경우 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 퍼지하는 과정은 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 수행될 수 있음은 전술한 바와 같다.
복수 개의 처리 공간에 잔류하는 반응 가스를 퍼지하는 과정은, 반응 가스 공급부를 통한 반응 가스의 공급을 중단하고, 원료 가스 공급부(142), 제1 반응 가스 공급부(143) 및 제2 반응 가스 공급부(144)로부터 퍼지 가스를 공급하여 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 퍼지한다. 여기서, 반응 가스를 퍼지하는 과정은 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 수행될 수 있음은 전술한 바와 같으며, 상기의 원료 가스를 공급하는 과정, 원료 가스를 퍼지하는 과정, 반응 가스를 공급하는 과정 및 반응 가스를 퍼지하는 과정은 이를 1 사이클(cycle)로 하여 이 사이클이 복수 회 반복하는 것에 의하여 복수 개의 처리 공간에 각각 적재된 기판(10) 상에 질소 원소(N)가 도핑된 산화규소(SiO2) 박막을 증착할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100) 및 기판 처리 방법에 의하면, 기판 보트(130)에 의하여 구분되는 복수 개의 처리 공간에 공정 가스와 함께 희석 가스를 공급하여 공정 가스의 농도를 제어할 수 있으며, 복수 개의 처리 공간 중 일부의 처리 공간에 희석 가스를 공급하여 처리 공간별로 공정 가스의 농도를 조절함으로써 적재되는 복수 개의 기판(10)에 대하여 증착되는 박막의 두께를 개별적으로 제어할 수 있다.
즉, 종형의 반응 튜브(120) 내에서 복수 개의 처리 공간의 상부 및 하부에 형성되는 여분의 내부 공간에 체류되는 공정 가스의 존재에도 불구하고 각 처리 공간에 적재되는 기판(10)에 증착되는 박막의 두께를 균일화할 수 있고, 공정 가스 공급부(141)의 하단으로부터 유입되는 공정 가스가 복수 개의 처리 공간을 경유하여 내부 공간의 하부에 위치하는 배기 포트(170)를 통해 배출되는 흐름을 가지는 경우에도 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 증착되는 박막의 두께를 중앙 처리 공간에 증착되는 박막의 두께와 균일화할 수 있다. 뿐만 아니라, 기판 보트(130)의 상단부와 하단부에 처리를 위한 기판(10)과 다른 기판이 적재되는 경우에도 처리되는 기판(10)에 각각 균일한 박막을 형성하여 생산되는 박막 및 박막이 형성된 기판(10)의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 처리 공간 중 상부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 상부 희석 가스 공급부(146)와 하부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 하부 희석 가스 공급부(147)를 별개로 배치하여 상부 처리 공간과 하부 처리 공간에 공급되는 공정 가스의 농도를 독립적으로 조절할 수 있으며, 공정 가스의 공급 방향과 희석 가스의 공급 방향을 기판(10) 상에서 교차시켜 각각의 기판(10) 상에 공급되는 공정 가스를 희석 가스와 효율적으로 혼합시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 공정에 따른 박막 증착시 이종의 반응 가스를 공급함에 있어서 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 혼합하여 공급하는 과정과 제2 반응 가스를 독립적으로 공급하는 과정을 순차적으로 수행하여 제1 반응 가스로부터 박막에 함유되는 원소의 함량을 효과적으로 제어할 수 있으며, 원료 가스 또는 반응 가스의 퍼지 과정에서 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 복수 개의 처리 공간을 신속하게 감압시키고 각 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 안정 가스로 효과적으로 충분하게 치환시킬 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10 : 기판 100 : 기판 처리 장치
110 : 외부 튜브 120 : 반응 튜브
125 : 플랜지부 130 : 기판 보트
131 : 로드 141 : 공정 가스 공급부
142 : 원료 가스 공급부 143 : 제1 반응 가스 공급부
144 : 제2 반응 가스 공급부 145 : 희석 가스 공급부
146 : 상부 희석 가스 공급부 147 : 하부 희석 가스 공급부
150 : 배기 덕트 160 : 페데스탈
161 : 열차단판 162 : 지지대
163 : 상부판 164 : 하부판
165 : 측면 커버 170 : 배기 포트
180 : 히터부 190 : 챔버
190a: 상부 챔버 190b: 하부 챔버
191 : 샤프트 192 : 승강 구동부
193 : 회전 구동부 194 : 지지판
194a: 실링 부재 194b: 베어링 부재
195 : 삽입구 200 : 이송 챔버
210 : 유입구 250 : 게이트 밸브

Claims (15)

  1. 내부 공간이 형성되는 반응 튜브;
    복수 개의 기판을 다단으로 적재하며, 상기 내부 공간에 위치하여 상기 복수 개의 기판이 각각 처리되는 복수 개의 처리 공간을 구분하는 기판 보트;
    상기 복수 개의 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 및
    상기 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급부;를 포함하고,
    상기 기판 보트의 상단부와 하단부에는 각 기판보다 적은 표면적을 가지는 더미(dummy) 기판이 각각 적재되고,
    상기 복수 개의 처리 공간은 상기 기판 보트의 상단부와 하단부 사이에 제공되어 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구분되고,
    상기 희석 가스 공급부는,
    상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 연장되고, 측면에 상기 상부 처리 공간을 향하여 상부 희석 가스 공급 홀이 형성되는 제1 수직부를 가지는 상부 희석 가스 공급부; 및
    상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 연장되고, 측면에 상기 하부 처리 공간을 향하여 하부 희석 가스 공급 홀이 형성되는 제2 수직부를 가지는 하부 희석 가스 공급부;를 포함하고,
    상기 상부 희석 가스 공급 홀 및 하부 희석 가스 공급 홀은 각각의 기판 상에 상기 희석 가스를 공급하도록 상기 제1 수직부 및 제2 수직부에 각각 형성되어, 상기 공정 가스의 공급 방향과 상기 희석 가스의 공급 방향이 각각의 기판 상에서 서로 교차하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정 가스 공급부와 대향 배치되어 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상하로 연장되어 형성되는 배기 덕트; 및
    상기 배기 덕트의 하단에 연통되는 배기 포트;를 더 포함하고,
    상기 공정 가스 공급부는 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상하로 연장되어 형성되고,
    상기 공정 가스는 상기 공정 가스 공급부의 하단으로부터 상단으로 유동하여 상기 복수 개의 처리 공간을 각각 경유한 후, 상기 배기 덕트의 상단으로부터 하단으로 유동하여 상기 배기 포트를 통하여 배기되는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 희석 가스 공급부에 연결되어, 상기 희석 가스 공급부로부터 공급되는 희석 가스의 공급량을 조절하기 위한 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 하부 희석 가스 공급부로부터 공급되는 희석 가스의 공급량을 상기 상부 희석 가스 공급부로부터 공급되는 희석 가스의 공급량보다 많게 조절하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 튜브의 외부에 상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 설치되어 상기 복수 개의 처리 공간을 가열하는 히터부;를 더 포함하고,
    상기 히터부는 상기 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간을 상기 중앙 처리 공간보다 낮은 온도로 가열하는 기판 처리 장치.
  10. 다단으로 배치되어 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 상부 처리 공간, 중앙 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구분되는 복수 개의 처리 공간에 복수 개의 기판을 각각 위치시키는 과정;
    상기 복수 개의 처리 공간의 외측 상부와 하부에 각 기판보다 적은 표면적을 가지는 더미(dummy) 기판을 각각 적재하는 과정; 및
    상기 복수 개의 처리 공간에 공정 가스를 공급하여 상기 복수 개의 기판 상에 박막을 형성하는 과정;을 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 과정은,
    상기 공정 가스를 처리 공간 내에서 희석시키기 위한 희석 가스를 공급하는 과정;을 포함하며,
    상기 희석 가스를 공급하는 과정은,
    상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 연장되고, 측면에 상기 상부 처리 공간을 향하여 각각의 기판 상에 희석 가스를 공급하도록 상부 희석 가스 공급 홀이 형성되는 제1 수직부를 가지는 상부 희석 가스 공급부를 통하여, 상기 상부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 과정; 및
    상기 복수 개의 기판의 적재 방향을 따라 연장되고, 측면에 상기 하부 처리 공간을 향하여 각각의 기판 상에 희석 가스를 공급하도록 하부 희석 가스 공급 홀이 형성되는 제2 수직부를 가지는 하부 희석 가스 공급부를 통하여, 상기 하부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 과정;을 포함하고,
    상기 상부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 과정 및 상기 하부 처리 공간에 희석 가스를 공급하는 과정에서 희석 가스의 공급 방향은 상기 공정 가스의 공급 방향과 각각의 기판 상에서 서로 교차하는 기판 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 박막을 형성하는 과정은,
    상기 복수 개의 처리 공간에 원료 가스를 공급하는 과정;
    상기 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 원료 가스를 퍼지하는 과정;
    상기 복수 개의 처리 공간에 반응 가스를 공급하는 과정; 및
    상기 복수 개의 처리 공간에 잔류하는 반응 가스를 퍼지하는 과정;을 더 포함하고,
    상기 희석 가스를 공급하는 과정은 적어도 상기 원료 가스를 공급하는 과정과 함께 수행되는 기판 처리 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 원료 가스를 퍼지하는 과정 및 상기 반응 가스를 퍼지하는 과정은,
    상기 복수 개의 처리 공간을 배기하는 중에 상기 복수 개의 처리 공간으로 퍼지 가스의 공급 및 정지를 복수 회 반복하여 수행되는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 희석 가스 및 퍼지 가스는 각각 상기 원료 가스 및 반응 가스에 대하여 화학적으로 안정한 가스를 포함하고,
    상기 희석 가스를 공급하는 과정은,
    상기 희석 가스를 상기 퍼지 가스와 상이한 경로로 처리 공간에 공급하는 기판 처리 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 반응 가스를 공급하는 과정은,
    상기 복수 개의 처리 공간에 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 동시에 공급하는 과정; 및
    상기 복수 개의 처리 공간에 제2 반응 가스를 단독으로 공급하는 과정;을 포함하는 기판 처리 방법.
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