KR102125509B1 - 가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치 - Google Patents

가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 적어도 하나의 공정 가스 밸브가 설치되는 공정 가스 밸브 블록 및 제 1 면은 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고, 제 2 면은 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되며, 상기 공정 가스 밸브 블록을 통해 전달받은 공정와 상기 세정 라인을 통해 전달받은 세정 가스를 공정 장치에 전달하기 위한 적어도 하나의 유로가 형성되는 세정 가스 연결 블록을 포함할 수 있다.

Description

가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치{Gas valve assembly and substrate processing apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 탈부착 가능한 가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서 박막은 일반적으로 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 공정 또는 물리 기상 증착(PVD, Physical Vapor Deposition) 공정으로 형성된다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 단차 도포율(step coverage) 특성이 우수한 증착 방법이 요구되는데 CVD 공정 및 PVD 공정은 이러한 요구를 충족시키기 어렵다. 이에 CVD 공정과 PVD 공정의 대안으로 플라즈마를 이용한 원자층 증착(PEALD, Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition) 공정이 제안되었다.
그러나, 플라즈마를 이용한 원자층 증착 공정에 이용되는 종래의 기판 처리 장치는 가스 밸브에서 가스를 챔버로 공급하는 샤워 헤드까지의 거리가 멀어 복수개의 가스를 펄스 방식으로 공급해야 하는 원자층 증착(ALD) 공정에 적합하지 못한 문제점이 있었다.
또한, 리모트 플라즈마 제너레이터(RPG, Remote plasma generator)의 포트와 반응 가스의 공급 포트가 일체형이 아니므로, 구성이 복잡하고 제어에 어려움이 있었다.
또한, Pre-Mix 및 Post-Mix 등 가스 공급 공정이 달라질 경우 기판 처리 장치 전체를 교체해야 하는 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 샤워 헤드와 가스 밸브를 최단 거리에 위치시킬 수 있고, 탈부착 가능한 가스 연결 블록을 구성하여 구성이 단순하고, 제어가 쉬우며, 공정에 따라 가스 공급 수단의 교체 및 변형이 용이한 가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가스 밸브 조립체는, 적어도 하나의 공정 가스 밸브가 설치되는 공정 가스 밸브 블록; 및 제 1 면은 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고, 제 2 면은 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되며, 상기 공정 가스 밸브 블록을 통해 전달받은 공정 가스와 상기 세정 라인을 통해 전달받은 세정 가스를 공정 장치에 전달하기 위한 적어도 하나의 유로가 형성되는 세정 가스 연결 블록;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 가스 연결 블록은, 상기 제 1 면이 제 1 고정구를 이용하여 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고, 상기 제 2 면이 제 2 고정구를 이용하여 상기 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 가스 연결 블록의 상기 적어도 하나의 유로는, 상기 공정 가스 밸브 블록과 상기 제 1 면을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로 및 상기 세정 라인과 상기 제 2 면을 통해서 연통되는 세정 가스 유로를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로는 상기 제 1 면으로부터 상기 세정 가스 유로 측으로 신장하는 소스 가스 유로 및 반응 가스 유로를 포함하고, 상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 제 1 면에서는 서로 이격되게 배치되며 상기 세정 가스 유로를 통해서 서로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 가스 유로는 상기 제 2 면에서 제 3 면 방향으로 신장되며, 상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 세정 가스 유로의 서로 다른 위치에서 상기 세정 가스 유로와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로는 상기 제 1 면으로부터 상기 제 3 면 방향으로 신장하는 소스 가스 유로 및 반응 가스 유로를 포함하고, 상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 제 1 면에서부터 상기 제 3 면까지 서로 연결되지 않고 독립적으로 신장될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로 중 어느 하나는 상기 세정 가스 유로와 연결되어 상기 제 3 면으로 신장되고 다른 하나는 상기 세정 가스 유로와 만나지 않고 상기 제 3 면에서 상기 세정 가스 유로와 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 가스 연결 블록은, 상기 제 1 면과, 상기 제 2 면에 실링 부재가 설치되는 것일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 적어도 하나의 공정 가스 밸브가 설치되는 공정 가스 밸브 블록; 제 1 면은 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고, 제 2 면은 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되며, 상기 공정 가스 밸브 블록을 통해 전달받은 공정 가스와 상기 세정 라인을 통해 전달받은 세정 가스를 공정 장치에 전달하기 위한 적어도 하나의 유로가 형성되는 세정 가스 연결 블록; 상기 세정 가스 연결 블록과 연결되어 상기 공정 가스 및 상기 세정 가스를 분사시키도록 바닥면에 다수의 분사홀이 구비되는 샤워 헤드; 및 상기 샤워 헤드에서 분사되는 가스의 반응이 이루어지는 반응 챔버;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 라인은 리모트 플라즈마 제너레이터(RPG, Remote plasma generator)와 연결되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 기판 처리 장치는, 플라즈마 전력이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 샤워 헤드와 상기 세정 가스 연결 블록 사이에 설치되는 인슐레이터 블록;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 가스 연결 블록의 상기 적어도 하나의 유로는, 상기 공정 가스 밸브 블록과 상기 제 1 면을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로 및 상기 제 2 면에서 상기 세정 라인과 연통되는 세정 가스 유로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로는 상기 제 1 면으로부터 상기 세정 가스 유로 방향으로 신장하는 소스 가스 유로 및 반응 가스 유로를 포함하고, 상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 제 1 면에서는 서로 이격되게 배치되며 상기 세정 가스 유로를 통해서 서로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 세정 가스 연결 블록의 상기 적어도 하나의 유로는, 상기 공정 가스 밸브 블록과 상기 제 1 면을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로 및 상기 제 2 면에서 상기 세정 라인과 연통되는 세정 가스 유로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로는 상기 제 1 면으로부터 상기 제 3 면 방향으로 신장하는 소스 가스 유로 및 반응 가스 유로를 포함하고, 상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 제 1 면에서부터 상기 제 3 면까지 서로 연결되지 않고 독립적으로 신장될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 샤워 헤드와 가스 밸브를 최단 거리에 위치시킬 수 있고, 탈부착 가능한 가스 연결 블록을 구성하여 구성이 단순하고, 제어가 쉬우며, 공정에 따라 가스 공급 수단의 교체 및 변형이 용이한 가스 밸브 조립체 및 기판 처리 장치를 구현할 수 있는 효과를 가지는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 밸브 조립체를 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 밸브 조립체를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 세정 가스 연결 블록을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 세정 가스 연결 블록을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 또는 "연결되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에" 또는 "연결되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 예를 들어, 공정 가스 유로와 세정 가스 유로가 연결된다고 언급할 때는 공정 가스 유로와 세정 가스 유로 사이에 다른 구성 요소들이 존재하는 경우를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 밸브 조립체(100)를 나타내는 부품 조립 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 밸브 조립체(100)를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 세정 가스 연결 블록(21)을 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 세정 가스 연결 블록(23)을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 장치(1000)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 밸브 조립체(100)는, 공정 가스 밸브 블록(10) 및 세정 가스 연결 블록(20)을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)은 적어도 하나의 공정 가스 밸브(12)가 설치될 수 있고, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은 제 1 면(20a)은 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 착탈 가능하게 고정되고, 제 2 면(20b)은 세정 라인(30)과 착탈 가능하게 연결되며, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)을 통해 전달받은 공정 가스와 상기 세정 라인(30)을 통해 전달받은 세정 가스를 공정 장치에 전달하기 위한 적어도 하나의 유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 세정 라인(30)에는 세정 가스 밸브(32)가 설치되어 상기 세정 가스를 제어할 수 있다.
이때, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은, 상기 제 1 면(20a)이 제 1 고정구(C1)를 이용하여 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 착탈 가능하게 고정되고, 상기 제 2 면(20b)이 제 2 고정구(C2)를 이용하여 상기 세정 라인(30)과 착탈 가능하게 연결될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 제 1 고정구(C1)는, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 상기 제 1 면(20a)에 상기 공정 가스 밸브 블록(10)이 연결되도록, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 플랜지부에 설치되는 나사일 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 공정 가스의 누설을 방지할 수 있도록 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 상기 세정 가스 연결 블록(20) 사이에 기밀 부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 고정구(C2)는, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 상기 제 2 면(20b)에 상기 세정 라인(30)이 연결되어 고정되도록 설치되는 나사일 수 있다.
또한, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 상기 제 3 면(20c)에 상기 공정 장치가 연결되도록 나사가 설치될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 세정 가스 연결 블록(20)과 상기 세정 라인(30) 및 상기 공정 장치는 나사 결합이 아닌, 상기 세정 라인(30)의 플랜지부와 상기 공정 장치의 플랜지부를 전체적으로 클램핑하여 결합하는 형태일 수 있다. 여기서, 상기 공정 장치는 후술될 반응 챔버 또는 샤워 헤드일 수 있다.
이와 같은 클램핑 결합의 경우 상기 세정 가스 연결 블록(20)과 상기 세정 라인(30) 및 상기 공정 장치의 결합 및 분리가 매우 간단하므로, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 교체 및 세척이 더욱 용이하다.
또한, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 상기 적어도 하나의 유로는, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 상기 제 1 면(20a)을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로(24) 및 상기 제 2 면(20b)에서 상기 세정 라인(30)과 연통되는 세정 가스 유로(26)를 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로(24)는 상기 제 1 면(20a)으로부터 상기 세정 가스 유로(26) 방향으로 신장하는 소스 가스 유로(24-1) 및 반응 가스 유로(24-2)를 포함하고, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2)는 상기 제 1 면(20a)에서는 서로 이격되게 배치되며 상기 세정 가스 유로(26)를 통해서 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 세정 가스 유로(26)는 상기 제 2 면(20b)에서 제 3 면(20c) 방향으로 신장되며, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2)는 상기 세정 가스 유로(26)의 서로 다른 위치에서 상기 세정 가스 유로(26)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 세정 가스 유로(26)는 세정 가스 연결 블록(20) 내에 수직하게 형성되고, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2)는 이러한 세정 가스 유로(26)에 서로 다른 높이에서 연결될 수 있다.
따라서, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은 상기 공정 가스 유로(24)와 상기 세정 가스 유로(26)가 하나로 합쳐지는 프리 믹스(Pre-mix)형 연결 블록(21) 형태이므로, 구성이 단순하고, 제어가 쉽다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로(24)는 상기 제 1 면(20a)으로부터 상기 제 3 면(20c) 방향으로 신장하는 소스 가스 유로(24-1) 및 반응 가스 유로(24-2)를 포함하고, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2)는 상기 제 1 면(20a)에서부터 상기 제 3 면(20c)까지 서로 연결되지 않고 독립적으로 신장될 수 있다.
또한, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2) 중 어느 하나는 상기 세정 가스 유로(26)와 연결되어 상기 제 3 면(20c)으로 신장되고 다른 하나는 상기 세정 가스 유로(26)와 만나지 않고 상기 제 3 면(20c)에서 상기 세정 가스 유로(26)와 이격되게 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은 상기 공정 가스 유로(24)와 상기 세정 가스 유로(26)가 독립적으로 구성된 포스트 믹스(Post-mix)형 연결 블록(23) 형태일 수 있다.
여기서, 상기 포스트 믹스(Post-mix)형 연결 블록(23)은 상기 소스 가스 유로(24-1)와 상기 반응 가스 유로(24-2)가 별도로 설치되어 있으므로, 소스 가스의 잔여물이 남아있는 상태에서 반응 가스가 주입되어도 상기 세정 가스 연결 블록(20)에서 상기 소스 가스와 상기 반응 가스가 혼합되지 않도록 할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 포스트 믹스(Post-mix)형 연결 블록(23)은, 측방으로 형성된 소스 가스 유로(24-1)에 상기 소스 가스가 유입되면, 하방으로 형성된 가스 유로(24-3)를 통해 상기 소스 가스를 상기 공정 장치로 공급할 수 있다.
또한, 상기 포스트 믹스(Post-mix)형 연결 블록(23)은, 측방으로 형성된 반응 가스 유로(24-2)에 공정 가스가 유입되면, 하방으로 형성된 세정 가스 유로(26)를 통해 상기 반응 가스를 상기 공정 장치로 공급할 수 있다.
따라서, 복수개의 가스를 주입하여도, 가스의 반응이 후술될 반응 챔버에서만 일어나게 되므로, 상기 세정 가스 연결 블록(20)에서 가스의 반응이 미리 일어나는 것을 방지할 필요가 있을 때 상기 포스트 믹스(Post-mix)형 연결 블록(23)을 사용할 수 있다.
또한, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은, 탈부착이 가능하여 공정상 필요에 따라 교체 및 변형이 가능하므로, 반응 가스의 가스 유입로의 변경이 용이하며, 각각의 블록을 분리한 상태로 세정하여 재조립 할 수 있으므로 장치의 신뢰성과 수명을 높일 수 있다.
또한, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은, 상기 제 1 면(20a)과, 상기 제 2 면(20b) 및 상기 제 3 면(20c)에 실링 부재가 설치될 수 있다.
예컨대, 실링 부재는 주입되는 공정 가스가 상기 세정 가스 연결 블록(20) 외부로 누설되지 않도록 하는 역할을 할 수 있다. 이에, 더욱 견고하고 안전한 상기 가스 밸브 조립체(100)를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 기판 처리 장치(1000)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 공정 가스 밸브 블록(10)과, 세정 가스 연결 블록(20)과, 샤워 헤드(40) 및 반응 챔버(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 및 상기 세정 가스 연결 블록(20)은 상술한 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 여러 실시예들에 따른 가스 밸브 조립체(100)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 샤워 헤드(40)는 상기 세정 가스 연결 블록(20)과 연결되어 상기 반응 가스와, 상기 소스 가스 및 상기 세정 가스를 분사시키도록 바닥면에 다수의 분사홀(40a)이 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 기판 처리 장치(1000) 는, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)을 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 측면에 위치시켜 상기 샤워 헤드(40)와 최단거리에 위치시킬 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버(200)는, 상기 분사홀(40a)에서 분사되는 상기 반응 가스와 상기 소스 가스 및 상기 세정 가스 유입이 이루어지며, 웨이퍼(W) 상에 유입된 가스 입자가 증착되는 증착 공정 및 세정 공정이 번갈아 이루어 질 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 반응 챔버(200)는, 상기 공정 가스 및 상기 세정 가스를 펄스 방식으로 반응시키는 원자층 증착(ALD, Atomic layer deposition) 공정이 이루어지는 챔버일 수 있다.
여기서, 여기서 웨이퍼 증착 공정에는 기상증착법이 주로 쓰이며, 크게 PVD(Physical Vapor Deposition)과 CVD(Chemical Vapor Deposition)으로 나뉜다. 이때, PVD는 증착시키려는 물질이 기체 상태로 주입되어 고체 상태로 기판에 증착될 때 물리적인 변화를 거치고, CVD는 증착시키려는 물질이 기체 상태로 주입되어 고체 상태로 기판에 증착될 때 기판 표면에서 화학적인 변화를 거치게 된다.
한편, PVD는 크게 증발법(Evaporation method)과 스퍼터링으로 나눌 수 있다. 증발법은 반응로 내부를 고진공으로 유지하거나 박막을 입히는 상대물질을 가열, 혹은 진공과 가열 두 가지를 동시에 이용하여 상대 물질을 기상으로 만들어 타겟 물질에 입히는 기술로서, 공정시간이 빠르고 공정이 단순하며 타겟 물질의 열적, 화학적 변형이 적고 널리 쓰이는 공정이지만 대량의 제품을 코팅시에 각각의 막의 두께가 다를 수 있으며, 대량생산 시 고진공을 요하기 때문에 경제성이 떨어진다. 스퍼터링 방식은 거의 모든 종류의 박막을 양호하게 코팅할 수 있고 코팅막의 형상제한이 거의 없지만, 고진공을 요하고 타겟 물질이 열적, 전기적으로 변형될 확률이 크고 경제성도 떨어질 수 있다.
또한, CVD에 해당하는 증착법에는 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등이 있다. 대표적인 CVD 증착물질인 GaN의 경우에는 MOCVD 법을 이용할 때 TMGa라는 Ga에 methyl기를 붙인 물질을 수송기체에 실어보내고 한 쪽에서는 암모니아(NH3)를 불어넣어서 기판의 표면에서 TMGa의 Ga과 NH3의 N이 반응하여 GaN을 만들어내게 되며, 이런 화학반응을 일으키려면 대개 1000도를 상회하는 고온을 요구한다. CVD법으로 증착할 때 물질에 따라 다소 저온도 가능하지만 500도 정도를 저온이라고 지칭할 수 있다. 반면에 PVD에서는 가열이 없이도 증착이 가능하며 상압에서도 증착이 가능하다. 따라서, CVD법은 기판에 증착될 때 원료물질들이 PVD처럼 들러붙는다기 보다는 화학반응을 일으켜서 고체 상태로 변한다고 볼 수 있다. PVD와 CVD 모두 반도체 공정이나 기타 산업에 많이 이용되는데 대개 PVD는 고품질의 박막이나 나노구조를 만들 때 쓰이지만 진공이 필요하므로 장비가 고가이며 증착속도가 느리며, CVD는 넓은 면적에 빠른 속도로 박막이나 나노구조를 증착시킬 때 쓴다. CVD도 PVD 못지않은 품질을 구현할 때도 있지만 일반적으로 PVD가 장비만 완성되면 고품질의 증착면을 얻을 수 있다.
이 중에서 원자층 증착 공정은, 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술로서, 웨이퍼 표면에서 분자의 흡착과 치환을 번갈아 진행함으로 원자층 두께의 초미세 층간(layer-by-layer) 증착이 가능하고, 산화물과 금속 박막을 최대한 얇게 쌓을 수 있으며, 가스의 화학반응으로 형성된 입자들을 웨이퍼 표면에 증착시키는 CVD보다 낮은 온도(500도 이하)에서 막질을 형성할 수 있어 시스템 온 칩(SoC) 제조에 적합하다. 본 발명의 기판 처리 장치는 이러한 원자층 증착 공정에 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응 챔버(200)와 상기 샤워 헤드(40) 사이에는 상기 샤워 헤드(40)에 RF 파워가 인가되지 않도록 절연체(42)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 세정 라인(30)은 리모트 플라즈마 제너레이터(RPG, Remote plasma generator)와 연결되는 것일 수 있다.
이에, 상기 리모트 플라즈마 제너레이터(RPG, Remote plasma generator)와 상기 세정 가스 유로(26)의 길이를 최단거리로 유지할 수 있으며, 구성이 단순하고 제어가 쉽다.
여기서, 상기 리모트 플라즈마 제너레이터(RPG, Remote plasma generator)는 원격 고밀도 플라즈마 발생 후 라디칼을 공급하여 건식 세정하는 장치이며, 용도는 주로 증착(CVD) 공정 후 챔버 내부에 잔재된 SI(실리콘) 계열의 화학 세정을 목적으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치(1000)는, 플라즈마 전력이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 샤워 헤드(40)와 상기 세정 가스 연결 블록(20) 사이에 설치되는 인슐레이터 블록(50)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치(1000)는, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 상기 적어도 하나의 유로는, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 상기 제 1 면(20a)을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로(24) 및 상기 제 2 면(20b)에서 상기 세정 라인(30)과 연통되는 세정 가스 유로(26)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로(24)는 상기 제 1 면(20a)으로부터 상기 세정 가스 유로(26) 방향으로 신장하는 소스 가스 유로(24-1) 및 반응 가스 유로(24-2)를 포함하고, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2)는 상기 제 1 면(20a)에서는 서로 이격되게 배치되며 상기 세정 가스 유로(26)를 통해서 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치(1000)는, 상기 세정 가스 연결 블록(20)의 상기 적어도 하나의 유로는, 상기 공정 가스 밸브 블록(10)과 상기 제 1 면(20a)을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로(24) 및 상기 제 2 면(20b)에서 상기 세정 라인(30)과 연통되는 세정 가스 유로(26)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 공정 가스 유로(24)는 상기 제 1 면(20a)으로부터 상기 제 3 면(20c) 방향으로 신장하는 소스 가스 유로(24-1) 및 반응 가스 유로(24-2)를 포함하고, 상기 소스 가스 유로(24-1) 및 상기 반응 가스 유로(24-2)는 상기 제 1 면(20a)에서부터 상기 제 3 면(20c)까지 서로 연결되지 않고 독립적으로 신장될 수 있다.
따라서, 상기 세정 가스 연결 블록(20)은, 탈부착이 가능하여 공정상 필요에 따라 교체 및 변형이 가능하므로, 반응 가스의 가스 유입로의 변경이 용이하며, 각각의 블록을 분리한 상태로 세정하여 재조립 할 수 있으므로 장치의 신뢰성과 수명을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 공정 가스 밸브 블록
20: 세정 가스 연결 블록
30: 세정 라인
40: 샤워 헤드
50: 인슐레이터 블록
100: 가스 밸브 조립체
200: 반응 챔버
W: 웨이퍼
1000: 기판 처리 장치

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 공정 가스 밸브가 설치되는 공정 가스 밸브 블록; 및
    제 1 면은 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고, 제 2 면은 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되며, 상기 공정 가스 밸브 블록을 통해 전달받은 공정 가스와 상기 세정 라인을 통해 전달받은 세정 가스를 공정 장치에 전달하기 위한 적어도 하나의 유로가 형성되는 세정 가스 연결 블록;
    을 포함하고,
    상기 세정 가스 연결 블록의 상기 적어도 하나의 유로는,
    상기 공정 가스 밸브 블록과 상기 제 1 면을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로 및 상기 세정 라인과 상기 제 2 면을 통해서 연통되는 세정 가스 유로를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 공정 가스 유로는 상기 제 1 면으로부터 상기 세정 가스 유로 측으로 신장하는 소스 가스 유로 및 반응 가스 유로를 포함하고,
    상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 제 1 면에서는 서로 이격되게 배치되며 상기 세정 가스 유로를 통해서 서로 연결되고,
    상기 세정 가스 유로는 상기 제 2 면에서 제 3 면 방향으로 신장되며,
    상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 세정 가스 유로의 서로 다른 위치에서 다른 높이로 상기 세정 가스 유로와 연결되는, 가스 밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 가스 연결 블록은,
    상기 제 1 면이 제 1 고정구를 이용하여 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고,
    상기 제 2 면이 제 2 고정구를 이용하여 상기 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되는 것인, 가스 밸브 조립체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 가스 연결 블록은,
    상기 제 1 면과, 상기 제 2 면에 실링 부재가 설치되는 것인, 가스 밸브 조립체.
  9. 적어도 하나의 공정 가스 밸브가 설치되는 공정 가스 밸브 블록;
    제 1 면은 상기 공정 가스 밸브 블록과 착탈 가능하게 고정되고, 제 2 면은 세정 라인과 착탈 가능하게 연결되며, 상기 공정 가스 밸브 블록을 통해 전달받은 공정 가스와 상기 세정 라인을 통해 전달받은 세정 가스를 공정 장치에 전달하기 위한 적어도 하나의 유로가 형성되는 세정 가스 연결 블록;
    상기 세정 가스 연결 블록과 연결되어 상기 공정 가스 및 상기 세정 가스를 분사시키도록 바닥면에 다수의 분사홀이 구비되는 샤워 헤드; 및
    상기 샤워 헤드에서 분사되는 가스의 반응이 이루어지는 반응 챔버;
    를 포함하고,
    상기 세정 가스 연결 블록의 상기 적어도 하나의 유로는,
    상기 공정 가스 밸브 블록과 상기 제 1 면을 통해서 연통되는 적어도 하나의 공정 가스 유로 및 상기 세정 라인과 상기 제 2 면을 통해서 연통되는 세정 가스 유로를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 공정 가스 유로는 상기 제 1 면으로부터 상기 세정 가스 유로 측으로 신장하는 소스 가스 유로 및 반응 가스 유로를 포함하고,
    상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 제 1 면에서는 서로 이격되게 배치되며 상기 세정 가스 유로를 통해서 서로 연결되고,
    상기 세정 가스 유로는 상기 제 2 면에서 제 3 면 방향으로 신장되며,
    상기 소스 가스 유로 및 상기 반응 가스 유로는 상기 세정 가스 유로의 서로 다른 위치에서 다른 높이로 상기 세정 가스 유로와 연결되는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 세정 라인은 리모트 플라즈마 제너레이터(RPG, Remote plasma generator)와 연결되는 것인, 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    플라즈마 전력이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 상기 샤워 헤드와 상기 세정 가스 연결 블록 사이에 설치되는 인슐레이터 블록;
    을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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