KR102155863B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와; 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하고, 상기 플라즈마 발생부는, 플라즈마 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버와; 상기 플라즈마 발생 공간에서 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 공정 처리부는, 상기 처리 공간을 가지는 하우징과; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 플레이트를 가지는 지지 유닛과; 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 제2가스 공급 유닛은, 상기 하우징에 설치되고, 퍼지 가스를 분사하는 적어도 하나 이상의 퍼지 포트를 포함하고, 상기 퍼지 포트는, 상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트를 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate processing apparatus and method}

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 기판 상의 박막을 제거하는 애싱 또는 식각 공정을 포함한다. 애싱 또는 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다.

도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 플라즈마 처리 장치(1000)는 공정 처리부(2000)와 플라즈마 발생부(4000)를 포함한다. 공정 처리부(2000)는 챔버(2100), 지지 유닛(2300), 그리고 배플(2500)을 포함한다. 챔버(2100)는 내부 공간을 가진다. 또한, 챔버(2100)는 배기 홀(2140)을 가진다. 지지 유닛(2300)은 내부 공간에서 기판(W)을 지지한다. 배플(2500)은 챔버(2100)와 플라즈마 발생부(4000) 사이에 배치된다. 플라즈마 발생부(4000)는 플라즈마 발생 챔버(4100), 가스 공급부(4200) 플라즈마 소스(4300), 그리고 확산 챔버(4400)를 가진다. 가스 공급부(4200)는 플라즈마 발생 챔버(4100)의 플라즈마 발생 공간(4120)으로 공정 가스를 공급하고, 공급된 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기된다. 또한, 공정 가스 및/또는 플라즈마는 확산 챔버(4400)의 확산 공간(4420)을 거쳐 챔버(2100)의 내부 공간으로 전달된다.

플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정은, 일반적으로 플라즈마 처리 효율을 높이기 위해 내부 공간의 분위기를 진공 압에 가까운 상태에서 처리 공정을 수행한다. 플라즈마에 의한 기판 처리가 수행 된 이후에는 기판(W)을 챔버(2100)의 외부로 반출하기 위해 챔버(2100)의 내부 공간의 분위기를 진공압에 가까운 상태에서 대기압에 가까운 상태로 변화시킨다. 도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치(1000)에서 챔버(2100)의 내부 공간의 분위기를 진공압 상태에서 대기압 상태로 변화시키기 위해 가스 공급부(4200)가 퍼지 가스를 공급하는 모습을 보여준다.

일반적인 플라즈마 처리 장치(1000)에서 챔버(2100) 내부 공간의 분위기를 챔버(2100)의 내부 공간의 분위기를 진공압 상태에서 대기압 상태로 변화시키기 위해 가스 공급부(4200)가 퍼지 가스를 공급하는 경우 챔버(2100)의 내부 공간에서는 와류가 발생한다. 구체적으로, 내부 공간으로 유입되는 퍼지 가스 중 일부는 위에서 아래 방향으로 흐르면서 지지 유닛(2300)과 충돌하게 되는데, 이 경우 퍼지 가스의 유동 경로는 변경된다. 예컨대, 지지 유닛(2300)과 충돌된 퍼지 가스는 챔버(2100)의 내벽을 향해 측 방향을 따라 흐를 수 있다. 이 경우, 퍼지 가스는 챔버(2100)의 내벽과 충돌하여 와류를 발생시킨다(도 1의 'A'). 또한, 내부 공간으로 유입되는 퍼지 가스 중 다른 일부는 챔버(2100)의 바닥면과 충돌하면서 와류를 발생시킨다(도 1의 'B'). 챔버(2100)의 내부 공간에서 발생된 와류는 파티클 등의 불순물을 유발하거나 챔버(2100) 바닥면에 잔류하던 파티클들을 역류시킬 수 있다. 와류에 의해 유발되거나 역류된 파티클들은 기판(W)에 부착될 수 있고, 이는 처리된 기판(W)에 대하여 불량을 발생시킬 수 있다.

또한, 일반적인 플라즈마 처리 장치(1000)에서는 내부 공간의 압력을 승압시키기 위해서 공급되는 퍼지 가스가 하나의 가스 공급부(4200)에서 공급되므로, 챔버(2100) 내부 공간의 분위기를 진공압 상태에서 대기압 상태로 변환시키는 오래 소요된다.

본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판을 처리하는 처리 공간에서 파티클 등의 불순물이 발생하거나, 잔류하는 불순물이 기판에 재 부착되는 것을 최소화 할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판을 처리하는 처리 공간의 분위기를 진공 상태에서 대기압 상태로의 변환 효율을 증가시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판을 처리하는 처리 공간의 분위기를 진공 상태에서 대기압 상태로 변환하는 동안, 처리 공간으로 공급되는 퍼지 가스에 의해 와류가 발생되는 것을 최소화 할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와; 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하고, 상기 플라즈마 발생부는, 플라즈마 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버와; 상기 플라즈마 발생 공간에서 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 공정 처리부는, 상기 처리 공간을 가지는 하우징과; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 플레이트를 가지는 지지 유닛과; 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 제2가스 공급 유닛은, 상기 하우징에 설치되고, 퍼지 가스를 분사하는 적어도 하나 이상의 퍼지 포트를 포함하고, 상기 퍼지 포트는, 상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트를 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 퍼지 포트는, 상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트의 측면을 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 퍼지 포트는, 상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트가 가지는 안착 면보다 아래를 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 퍼지 포트는, 퍼지 가스가 분사되는 적어도 하나 이상의 분사 홀이 형성된 분사 부를 포함하되, 상기 분사 홀은, 경사지게 상기 분사 부에 형성될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 분사 홀은, 하항 경사지게 상기 분사 부에 형성될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 퍼지 포트는, 퍼지 가스가 분사되는 적어도 하나 이상의 분사 홀이 형성된 분사 부와; 퍼지 가스의 공급원과 연결되는 제2가스 공급 라인, 그리고 상기 분사 부 사이에 제공되는 확산 부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 장치는, 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 제1가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 공급하는 시기와 상기 제2가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 분사하는 시기가 적어도 일부가 중첩되도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 공급하는 제1시점과 상기 제2가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 분사하는 제2시점이 서로 상이 하도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제2시점이 상기 제1시점보다 늦은 시점이 되도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1가스 공급 유닛이 퍼지 가스의 공급을 중단하는 제1종점과 상기 제2가스 공급 유닛이 퍼지 가스의 분사를 중단하는 제2종점이 서로 상이 하도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 제1종점이 상기 제2종점보다 늦은 종점이 되도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제1가스 공급 유닛은, 상기 플라즈마 챔버의 상부에 설치되고, 퍼지 가스의 공급원으로부터 퍼지 가스를 전달받는 제1가스 공급 라인과 연결되는 가스 포트를 포함하고, 상기 플라즈마 발생부는, 상기 플라즈마 챔버의 아래에 배치되고, 상기 플라즈마 챔버에서 발생되는 플라즈마 및/또는 상기 플라즈마 챔버에 공급되는 가스를 확산 시키는 확산 챔버를 포함하고, 상기 하우징은, 상기 확산 챔버의 아래에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 지지 플레이트를 포함하는 지지 유닛은, 상부에서 바라볼 때, 상기 하우징의 중앙 영역에 배치되고, 상기 하우징에는, 상부에서 바라볼 때, 상기 하우징의 가장자리 영역에 상기 처리 공간에 전달된 플라즈마 및/또는 가스를 배기하는 배기 홀이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은, 하우징이 가지는 처리 공간에서 기판을 처리하는 처리 단계와; 상기 처리 공간의 압력을 변화시키는 승압 단계를 포함하고, 상기 승압 단계에는, 상기 처리 공간에 위에서 아래를 향하는 방향으로 가스 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하고, 측 방향에서 상기 처리 공간에 퍼지 포트가 퍼지 가스를 분사하고, 상기 퍼지 포트는, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 플레이트를 향하는 방향으로 퍼지 가스를 분사할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 승압 단계는, 상기 가스 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제1승압 단계와; 상기 제1승압 단계 이후에 상기 가스 포트 및 상기 퍼지 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급 또는 분사하는 제2승압 단계와; 상기 제2승압 단계 이후에 상기 가스 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제3승압 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제3승압 단계는, 상기 지지 플레이트에 지지된 기판이 상기 처리 공간으로부터 반출이 완료되는 시점까지 계속될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 제2승압 단계는, 상기 처리 공간의 압력이 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이르는 시점까지 계속될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 퍼지 가스는, 비활성 가스일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 처리하는 처리 공간에서 파티클 등의 불순물이 발생하거나, 잔류하는 불순물이 기판에 재 부착되는 것을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 처리하는 처리 공간의 분위기를 진공 상태에서 대기압 상태로의 변환 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 처리하는 처리 공간의 분위기를 진공 상태에서 대기압 상태로 변환하는 동안, 처리 공간으로 공급되는 퍼지 가스에 의해 와류가 발생되는 것을 최소화 할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 퍼지 포트의 일 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 6은 도 5의 처리 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5의 제1승압 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 5의 제2승압 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 9은 도 5의 제3승압 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 퍼지 포트, 그리고 하우징의 다른 실시 예를 보여주는 도면들이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하 도 2 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 설비 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.

설비 전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(load port, 10) 및 이송 프레임(21)을 가진다. 로드 포트(10)는 제1방향(11)으로 설비 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(10)는 복수 개의 지지부(6)를 가진다. 각각의 지지부(6)는 제 2 방향(12)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(4)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(4)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(21)은 로드 포트(10)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(21)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(10)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제 1 이송로봇(25)을 포함한다. 제 1 이송로봇(25)은 제 2 방향(12)으로 구비된 이송 레일(27)을 따라 이동하여 캐리어(4)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.

처리 모듈(30)은 로드락 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(50), 그리고 프로세스 챔버(60)를 포함한다.

로드락 챔버(40)는 이송 프레임(21)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(50)와 설비 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(60)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 설비 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.

트랜스퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(40)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 도 2를 참조하면, 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(40)와 복수개의 프로세스 챔버(60)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(50)와 로드락 챔버(40) 또는 프로세스 챔버(60)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(50)의 내부공간에는 로드락 챔버(40)와 프로세스 챔버(60)들간에 기판(W)을 이송하는 제 2 이송로봇(53)이 배치된다. 제 2 이송로봇(53)은 로드락 챔버(40)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(60)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(40)로 이송한다. 그리고, 복수개의 프로세스 챔버(60)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(60)간에 기판(W)을 이송한다. 도 2와 같이, 트랜스퍼 챔버(50)가 오각형의 몸체를 가질 때, 설비 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(40)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(60)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상기 형상뿐만 아니라, 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.

프로세스 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(60)는 복수개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(60)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 프로세스 챔버(60)는 제 2 이송로봇(53)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제 2 이송로봇(53)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다. 이하, 프로세스 챔버(60) 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치(100)에 대해서 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 예컨대, 도 3은 도 2의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판 처리 장치(100)는 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱할 수 있다. 박막은 폴리 실리콘막, 실리콘 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 또한, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.

기판 처리 장치(100)는 공정 처리부(200), 플라즈마 발생부(400), 그리고 제1가스 공급 유닛(600), 제2가스 공급 유닛(800), 배기부(900), 그리고 제어기(C)를 포함할 수 있다.

공정 처리부(200)는 하우징(210), 지지 유닛(230), 그리고 배플(250)을 포함할 수 있다.

하우징(210)의 내부에는 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간(212)을 가질 수 있다. 하우징(210)은 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 하우징(210)의 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통하여 하우징(210) 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 하우징(210)의 바닥면에는 배기 홀(214) 형성될 수 있다. 예컨대, 하우징(210)에는 상부에서 바라볼 때, 하우징(210)의 가장자리 영역에 처리 공간(212)에 전달된 플라즈마 및/또는 가스를 기판 처리 장치(100)의 외부로 배기하는 배기 홀(214)이 형성될 수 있다. 배기 홀(214)을 통해 처리 공간(212) 내 공정 가스 및/또는 부산물을 처리 공간(212)의 외부로 배기할 수 있다. 배기 홀(214)은 후술하는 배기부(900)가 포함하는 구성들과 연결될 수 있다.

지지 유닛(230)은 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(230)은 지지 플레이트(232), 그리고 지지 축(234)을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(232)는 기판(W)이 안착되는 안착면을 가질 수 있다. 지지 플레이트(232)는 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 플레이트(232)는 지지 축(234)에 의해 지지될 수 있다. 지지 플레이트(232)는 외부 전원과 연결되며, 인가된 전력에 의해 정전기를 발생시킬 수 있다. 발생된 정전기가 가지는 정전기력은 기판(W)을 지지 유닛(230)에 고정시킬 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 지지 플레이트(232)는 공지된 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.

지지축(234)은 기판(W) 등의 피처리 대상물을 이동시킬 수 있다. 예컨대, 지지축(234)은 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 지지축(234)은 지지 플레이트(232)와 결합되고, 지지 플레이트(232)를 승하강 하여 기판(W)을 이동시킬 수 있다.

배플(250)은 지지 유닛(230)과 마주보도록 지지 유닛(230)의 상부에 위치한다. 배플(250)은 지지 유닛(230)과 플라즈마 발생부(400)의 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 발생부(400)에서 발생되는 플라즈마는 배플(250)에 형성된 복수의 홀(252)들을 통과할 수 있다. 배플(250)은 처리 공간(212)으로 유입되는 플라즈마가 기판(W)으로 균일하게 공급되도록 한다. 배플(250)에 형성된 홀(252)들은 배플(250)의 상면에서 하면까지 제공되는 관통홀로 제공되며, 배플(250)의 각 영역에 균일하게 형성될 수 있다.

플라즈마 발생부(400)는 하우징(210)의 상부에 설치될 수 있다. 플라즈마 발생부(400)는 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 처리 공간(212)으로 공급할 수 있다. 플라즈마 발생부(400)는 플라즈마 챔버(410), 전력 인가 유닛(430), 그리고 확산 챔버(440)를 포함할 수 있다.

플라즈마 챔버(410)에는 상면, 그리고 하면이 개방된 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(410)는 상면, 그리고 하면이 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(410)는 상면, 그리고 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 챔버(410)는 플라즈마 발생 공간(412)을 가질 수 있다. 또한, 플라즈마 챔버(410)는 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 플라즈마 챔버(410)의 상면은 후술하는 가스 포트(610)에 의해 밀폐될 수 있다.

플라즈마 발생 공간(412)에는 후술하는 공정 가스(G1) 및/또는 퍼지 가스(G2)가 공급될 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)에 후술하는 제1가스 공급 유닛(600)이 공정 가스(G1) 및/또는 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제1가스 공급 유닛(600)이 공급하는 공정 가스(G1) 및/또는 퍼지 가스(G2)는 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급되고, 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 공정 가스(G1) 및/또는 퍼지 가스(G2)는 배플(250)을 거쳐 처리 공간(212)으로 공급될 수 있다.

전력 인가 유닛(430)은 플라즈마 발생 공간(412)에 고주파 전력을 인가한다. 전력 인가 유닛(430)은 플라즈마 발생 공간(412)에서 공정 가스(G1)를 여기하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스일 수 있다. 전력 인가 유닛(430)은 안테나(432), 전원(434)을 포함할 수 있다.

안테나(432)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나일 수 있다. 안테나(432)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410) 외부에서 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감길 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410)의 외부에서 나선 형으로 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감길 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 발생 공간(412)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(410)에 감길 수 있다. 안테나(432)의 일단은 플라즈마 챔버(410)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(410)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다. 안테나(432)의 타단은 플라즈마 챔버(410)의 정단면에서 바라볼 때, 플라즈마 챔버(410)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공될 수 있다.

전원(434)은 안테나(432)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(434)은 안테나(432)에 고주파 교류 전류를 인가할 수 있다. 안테나(432)에 인가된 고주파 교류 전류는 플라즈마 발생 공간(412)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412) 내로 공급되는 공정 가스(G1)는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다. 또한, 전원(434)은 안테나(432)의 일단에 연결될 수 있다. 전원(434)은 플라즈마 챔버(410)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(432)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 안테나(432)의 타단은 접지될 수 있다. 플라즈마 챔버(410)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(432)의 타단은 접지될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 안테나(432)의 타단에 전원(434)이 연결되고 안테나(432)의 일단이 접지될 수도 있다.

확산 챔버(440)는 플라즈마 챔버(410)에서 발생된 플라즈마, 그리고 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 공정 가스(G1) 및/또는 퍼지 가스(G2)를 확산시킬 수 있다. 확산 챔버(440)는 플라즈마 챔버(410)의 하부에 배치될 수 있다. 확산 챔버(440)는 상부와 하부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)는 역 깔대기 형상을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)의 상단은 플라즈마 챔버(410)와 대응되는 직경을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)의 하단은 확산 챔버(440)의 상단보다 큰 직경을 가질 수 있다. 확산 챔버(440)는 상단에서 하단으로 갈수록 그 직경이 커질 수 있다. 또한, 확산 챔버(440)는 확산 공간(442)을 가질 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)에서 발생된 플라즈마는 확산 공간(442)을 거치면서 확산될 수 있다. 확산 공간(442)으로 유입된 플라즈마는 배플(250)을 거쳐 처리 공간(412)으로 유입될 수 있다.

제1가스 공급 유닛(600)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 공정 가스(G1) 및/또는 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제1가스 공급 유닛(600)은 가스 포트(610), 공정 가스 공급원(620), 제1퍼지 가스 공급원(630), 그리고 제1가스 공급 라인(640)을 포함할 수 있다.

가스 포트(610)는 플라즈마 챔버(410)와 결합될 수 있다. 가스 포트(610)는 플라즈마 챔버(410)의 상부에 결합될 수 있다. 가스 포트(610)는 플라즈마 챔버(410)의 개방된 상부 영역과 결합되어 플라즈마 발생 공간(412)을 밀폐할 수 있다.

제1가스 공급 라인(640)은 가스 포트(610)와 연결될 수 있다. 제1가스 공급 라인(640)의 일 단은 가스 포트(610)와 연결되고 제1가스 공급 라인(640)의 타 단은 분기되어 각각 공정 가스 공급원(620), 그리고 제1퍼지 가스 공급원(630)과 연결될 수 있다.

공정 가스 공급원(620)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 공정 가스(G1)를 공급할 수 있다. 공정 가스 공급원(620)은 공정 가스(G1)를 저장할 수 있다. 공정 가스 공급원(620)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급하는 공정 가스(G1)는 플루오린(Fluorine) 및/또는 하이드러전(Hydrogen)을 포함할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 공정 가스(G1)는 전력 인가 유닛(430)에 의하여 플라즈마 발생 공간(412)에서 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 또한, 공정 가스 공급원(620)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급한 공정 가스(G1)는 확산 공간(442)에서 확산되고, 배플(250)의 홀(252)을 거쳐 처리 공간(212)으로 유입될 수 있다. 또한, 공정 가스 공급원(620)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급하는 공정 가스(G1)의 단위 시간당 공급 유량을 조절할 수 있도록 제1가스 공급 라인(640)의 분기점 보다 상류에 공정 가스 밸브(622)가 설치될 수 있다. 공정 가스 밸브(622)는 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 공정 가스 밸브(622)는 공지된 다양한 밸브들로 변형될 수 있다.

제1퍼지 가스 공급원(630)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제1퍼지 가스 공급원(630)은 퍼지 가스(G2)를 저장할 수 있다. 제1퍼지 가스 공급원(630)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급하는 퍼지 가스(G2)는 질소 등의 비활성 가스일 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 퍼지 가스(G2)는 하우징(210)의 처리 공간(212)의 압력을 실질적으로 진공 압에 가까운 상태에서 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이를 수 있게 한다. 또한, 제1퍼지 가스 공급원(630)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급한 퍼지 가스(G2)는 확산 공간(442)에서 확산되고, 배플(250)의 홀(252)을 거쳐 처리 공간(212)으로 유입될 수 있다. 즉, 제1퍼지 가스 공급원(630)은 플라즈마 발생 공간(412)에서 처리 공간(212)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다.

또한, 제1퍼지 가스 공급원(630)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급하는 제1퍼지 가스(G2)의 단위 시간당 공급 유량을 조절할 수 있도록 제1가스 공급 라인(640)의 분기점 보다 상류에 제1퍼지 가스 밸브(632)가 설치될 수 있다. 제1퍼지 가스 밸브(632)는 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 제1퍼지 가스 밸브(632)는 공지된 다양한 밸브들로 변형될 수 있다.

제2가스 공급 유닛(800)은 처리 공간(212)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 유닛(800)은 처리 공간(212)에 직접적으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 유닛(800)은 퍼지 포트(810), 제2퍼지 가스 공급원(830), 그리고 제2가스 공급 라인(840)을 포함할 수 있다.

퍼지 포트(810)는 하우징(210)에 설치될 수 있다. 퍼지 포트(810)는 하우징(210)의 측벽에 설치될 수 있다. 퍼지 포트(810)는 퍼지 가스(G2)를 분사할 수 있다. 퍼지 포트(810)는 적어도 하나 이상이 제공될 수 있다. 예컨대, 퍼지 포트(810)는 복수 개 제공될 수 있다. 퍼지 포트(810)들 중 어느 하나는 하우징(210)의 일 측벽에 설치되고, 퍼지 포트(810)들 중 다른 하나는 하우징(210)의 타 측벽에 설치될 수 있다.

퍼지 포트(810)는 지지 플레이트(232)가 가지는 안착 면과 동일한 높이 또는 그보다 낮은 높이에서 하우징(210)의 측벽에 설치될 수 있다. 퍼지 포트(810)는 퍼지 포트(810)에서 분사하는 퍼지 가스(G2)가 지지 플레이트(232)를 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다. 예컨대, 퍼지 포트(810)는 퍼지 포트(810)에서 분사하는 퍼지 가스(G2)가 지지 플레이트(232)가 가지는 안착 면 보다 아래를 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다. 일 예로, 퍼지 포트(810)는 지지 플레이트(232)의 측면을 향하는 방향으로 분사되도록 제공될 수 있다.

도 4는 도 3의 퍼지 포트의 일 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 퍼지 포트(810)는 분사 부(812), 그리고 확산 부(814)를 포함할 수 있다. 분사 부(812)는 판 형상을 가질 수 있다. 분사 부(812)에는 적어도 하나 이상의 분사 홀(813)이 형성될 수 있다. 즉, 분사 부(812)는 적어도 하나 이상의 타공이 형성된 판 형상을 가질 수 있다. 또한, 분사 부(812)는 확산 부(814)와 결합될 수 있다. 확산 부(814)는 후술하는 제2가스 공급 라인(840)으로부터 퍼지 가스(G2)를 전달 받을 수 있다. 즉, 확산 부(814)는 분사 부(812), 그리고 제2가스 공급 라인(840)의 사이에 제공될 수 있다. 제2가스 공급 라인(840)이 후술하는 제2퍼지 가스 공급원(830)으로부터 전달 받은 퍼지 가스(G2)는 확산 부(814)로 공급될 수 있다. 또한, 확산 부(814)로 유입된 퍼지 가스(G2)는 확산되어 분사 부(812)에 형성된 분사 홀(813)들에 균일하게 전달될 수 있다. 이에, 분사 부(812)에서의 퍼지 가스(G2)의 분사는 균일하게 이루어질 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 제2가스 공급 라인(840)은 퍼지 포트(810)와 연결될 수 있다. 제2가스 공급 라인(840)의 일 단은 제2퍼지 가스 공급원(830)과 연결되고, 제2퍼지 가스 공급원(830)의 타 단은 분기되어 각각 퍼지 포트(810)들 중 어느 하나, 그리고 퍼지 포트(810)들 중 다른 하나에 연결될 수 있다.

제2퍼지 가스 공급원(830)은 처리 공간(212)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2퍼지 가스 공급원(830)은 퍼지 가스(G2)를 저장할 수 있다. 제2퍼지 가스 공급원(830)이 처리 공간(212)으로 분사하는 퍼지 가스(G2)는 질소 등의 비활성 가스일 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 퍼지 가스(G2)는 하우징(210)의 처리 공간(212)의 압력을 실질적으로 진공 압에 가까운 상태에서 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이를 수 있게 한다. 또한, 제2퍼지 가스 공급원(830)이 처리 공간(212)으로 분사하는 퍼지 가스(G2)의 단위 시간당 공급 유량을 조절할 수 있도록 제2가스 공급 라인(840)의 분기점 보다 상류에 제2퍼지 가스 밸브(832)가 설치될 수 있다. 제2퍼지 가스 밸브(832)는 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 제2퍼지 가스 밸브(832)는 공지된 다양한 밸브들로 변형될 수 있다.

배기부(900)는 공정 처리부(200) 내부의 공정 가스 및 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기부(900)는 기판(W) 처리 과정에서 발생하는 불순물을 기판 처리 장치(100)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부(900)는 처리 공간(212) 내로 공급된 공정 가스를 외부로 배기할 수 있다. 배기부(900)는 배기 라인(902), 그리고 감압 부재(904)를 포함할 수 있다. 배기 라인(902)은 하우징(210)의 바닥면에 형성된 배기 홀(214)과 연결될 수 있다. 또한, 배기 라인(902)은 감압을 제공하는 감압 부재(904)와 연결될 수 있다. 이에, 감압 부재(904)는 처리 공간(212)에 감압을 제공할 수 있다. 감압 부재(904)는 펌프 일 수 있다. 감압 부재(904)는 처리 공간(212)에 잔류하는 플라즈마 및 불순물을 하우징(210)의 외부로 배출할 수 있다. 또한, 감압 부재(904)는 처리 공간(212)의 압력을 기 설정된 압력으로 유지하도록 감압을 제공할 수 있다.

제어기(C)는 기판 처리 장치(100)를 제어할 수 있다. 제어기(C)는 기판 처리 장치(100)가 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(100)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(C)는 제1가스 공급 유닛(600), 그리고 제2가스 공급 유닛(800), 그리고 배기부(900)를 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 처리 단계(S10), 그리고 승압 단계(S20)를 포함할 수 있다.

도 6은 도 5의 처리 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 처리 단계(S10)에는 기판(W)을 처리할 수 있다. 예컨대, 처리 단계(S10)에는 하우징(210)이 가지는 처리 공간(212)에서 기판(W)을 처리할 수 있다. 처리 단계(S10)에는 기판(W)으로 플라즈마 및/또는 공정 가스(G1)를 공급하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 처리 단계(S10)에는 공정 가스 밸브(622)가 온(On)되어 공정 가스 공급원(620)이 플라즈마 발생 공간(412)으로 공정 가스(G1)를 공급할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 공정 가스(G1)는 전력 인가 유닛(430)이 발생시키는 유도 전기장에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 공정 가스(G1) 및/또는 플라즈마 발생 공간(412)에서 발생된 플라즈마는 확산 공간(442), 그리고 배플(250)을 거쳐 처리 공간(212)으로 전달될 수 있다. 처리 공간(212)에 전달된 공정 가스(G1) 및/또는 플라즈마는 기판(W)을 처리할 수 있다. 또한, 배기부(900)의 감압 부재(904)는 감압을 발생시켜 처리 공간(212)으로 유입된 공정 가스(G1) 및/또는 플라즈마, 그리고 처리 과정에서 발생되는 부산물을 기판 처리 장치(100)의 외부로 배기할 수 있다. 또한, 처리 단계(S10)에서는 기판(W)에 대한 플라즈마 처리 효율을 높이기 위해 처리 공간(212)의 분위기는 진공압과 실질적으로 동일한 압력으로 유지될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 승압 단계(S20)는 제1승압 단계(S21), 제2승압 단계(S22), 그리고 제3승압 단계(S23)를 포함할 수 있다. 제1승압 단계(S21), 제2승압 단계(S22), 그리고 제3승압 단계(S23)는 순차적으로 수행될 수 있다. 예컨대, 제2승압 단계(S22)는 제1승압 단계(S21) 이후에, 그리고 제3승압 단계(S23)는 제2승압 단계(S22) 이후에 수행될 수 있다. 승압 단계(S20)는 처리 공간(212)의 분위기를 변화시킬 수 있다. 승압 단계(S20)에는 처리 공간(212)의 압력을 변화시킬 수 있다. 예컨대, 승압 단계(S20)는 처리 단계(S10) 이후에 수행될 수 있다. 처리 단계(S10)에는 처리 공간(212)의 분위기가 진공압과 실질적으로 동일한 압력으로 유지되는데, 승압 단계(S20)에는 이러한 처리 공간(212)의 분위기가 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이를 수 있도록 처리 공간(212)의 압력을 높일 수 있다.

도 7은 도 5의 제1승압 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1승압 단계(S21)에는 제1퍼지 가스 밸브(632)가 온(On)될 수 있다. 제1퍼지 가스 밸브(632)가 온(On)되는 경우 제1퍼지 가스 공급원(630)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 즉, 제1승압 단계(S21)에는 가스 포트(610)가 플라즈마 발생 공간(412)으로 퍼지 가스(G2)를 공급하고, 공급된 퍼지 가스(G2)는 처리 공간(212)에 유입되어 위에서 아래를 향하는 방향으로 공급될 수 있다. 제1승압 단계(S21)에서는 위에서 아래를 향하는 방향으로 퍼지 가스(G2)가 흐르므로, 처리 공간(212)에 유입된 퍼지 가스(G2)는 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(210)의 바닥면부터 조금씩 차 오르게 된다.

도 8은 도 5의 제2승압 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 제2승압 단계(S22)에는 제1퍼지 가스 밸브(632), 그리고 제2퍼지 가스 밸브(832)가 온(On)될 수 있다. 제1퍼지 가스 밸브(632), 그리고 제2퍼지 가스 밸브(832)가 온(On)되는 경우 제1퍼지 가스 공급원(630)은 플라즈마 발생 공간(412)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있고, 제2퍼지 가스 공급원(830)은 처리 공간(212)으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 제2승압 단계(S22)에는 가스 포트(610)가 플라즈마 발생 공간(412)으로 퍼지 가스(G2)를 공급하고, 공급된 퍼지 가스(G2)는 처리 공간(212)에 유입되어 위에서 아래를 향하는 방향으로 공급될 수 있다. 또한, 제2승압 단계(S22)에는 퍼지 포트(810)가 처리 공간(212)의 측 방향에서 처리 공간(212)에 퍼지 가스(G2)를 분사할 수 있다. 또한, 퍼지 포트(810)는 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지하는 지지 플레이트(232)의 측면을 향하는 방향으로 퍼지 가스(G2)를 분사할 수 있다.

즉, 제2승압 단계(S22)에서는 가스 포트(610)가 처리 공간(212)으로 위에서 아래를 향하는 방향으로 퍼지 가스(G2)를 공급함과 동시에, 퍼지 포트(810)가 처리 공간(212)의 측벽에서 지지 플레이트(232)를 향하는 방향으로 퍼지 가스(G2)를 공급할 수 있다. 가스 포트(610)가 공급한 퍼지 가스(G2)는 지지 플레이트(232)와 만나면서 그 유동 경로가 변경될 수 있다. 이때, 유동 경로가 변경된 퍼지 가스(G2)는 하우징(210)의 내벽면을 향하여 흐르게 될 수 있다. 그러나, 하우징(210)의 내벽면을 향하여 흐르는 퍼지 가스(G2)는 퍼지 포트(810)가 분사하는 퍼지 가스(G2)와 만나게 되면서 하우징(210)의 내벽면과 충돌하지 않지 않는다. 이에, 가스 포트(610)가 공급하는 퍼지 가스(G2)가 하우징(210)의 내벽과 충돌하여 발생하는 와류, 그리고 파티클 등의 불순물 유발을 최소화 할 수 있다.

또한, 가스 포트(610)가 공급하는 퍼지 가스(G2)는 전체적으로 아래 방향으로 흐르고 있어 가스 포트(610)가 공급하는 퍼지 가스(G2), 그리고 퍼지 포트(810)가 분사하는 퍼지 가스(G2)는 전체적으로 아래 방향으로 흐르게 된다. 또한, 퍼지 포트(810)가 분사하는 퍼지 가스(G2)는 지지 플레이트(232)의 측면을 향하여 분사될 수 있다. 이에, 퍼지 포트(810)가 분사하는 퍼지 가스(G2)는 하우징(210)의 내벽면과 지지 플레이트(232)의 측면 사이 영역에 에어 커튼(Air Curtain)을 형성할 수 있다. 이에, 하우징(210)의 바닥면에 잔류하던 파티클 등의 불순물이 위 방향으로 역류하는 것을 최소화 할 수 있다.

또한, 제2승압 단계(S22)는 처리 공간(212)의 압력이 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이르는 시점까지 계속될 수 있다. 또한, 처리 공간(212)의 압력이 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이른 이후에는, 처리 공간(212)에서 지지된 기판(W)이 기판 처리 장치(100)의 외부로 반출될 수 있다. 기판(W)이 기판 처리 장치(100)의 외부로 반출되기 위해서는 도어(미도시)가 하우징(210)에 형성된 개구를 오픈하게 되는데, 제2승압 단계(S22)는 도어(미도시)가 하우징(210)에 형성된 개구를 오픈하기 직전까지 계속될 수 있다.

도 9은 도 5의 제3승압 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 제3승압 단계(S23)에는 제1퍼지 가스 밸브(632)가 온(On)될 수 있다. 또한, 제2퍼지 가스 밸브(832)는 오프(Off)될 수 있다. 제3승압 단계(S23)가 수행되는 동안에는 기판(W)을 처리 공간(212)으로부터 반출하는 반출 단계가 수행될 수 있다. 즉, 제3승압 단계(S23)는 지지 플레이트(232)에 지지된 기판(W)이 처리 공간(212)으로부터 반출이 완료되는 시점까지 계속될 수 있다. 기판(W)을 처리 공간(212)으로부터 반출하는 경우 상술한 바와 같이 하우징(210)에 형성된 개구는 오픈되어 있는데, 이 경우 하우징(210) 외부의 파티클들이 처리 공간(212)으로 유입될 수 있다. 그러나, 제3승압 단계(S23)에서는 가스 포트(610)가 계속하여 퍼지 가스(G2)를 공급하여 하강 기류를 형성하므로, 외부의 파티클들이 처리 공간(212)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

일반적인 플라즈마 처리 장치에서는 플라즈마 발생 공간으로 퍼지 가스를 공급한다. 플라즈마 발생 공간으로 공급된 퍼지 가스는 플라즈마 발생 공간 아래에 배치된 챔버의 내부 공간으로 흐른다. 챔버의 내부 공간으로 유입된 퍼지 가스는 기판을 지지하는 지지 플레이트와 부딪히면서 그 유동 경로가 챔버의 내벽을 향하는 방향으로 변경될 수 있다. 챔버의 내벽과 충돌하는 퍼지 가스는 파티클들을 유발시킬 수 있다. 또한, 퍼지 가스는 챔버의 바닥면과 충돌하여 챔버 바닥면에 잔류하는 파티클들을 역류시킬 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 제1가스 공급 유닛(600)이 퍼지 가스(G1)를 공급하는 시기와 제2가스 공급 유닛(800)이 퍼지 가스(G2)를 공급하는 시기가 적어도 일부가 중첩된다. 이 경우, 제1가스 공급 유닛(600)이 공급한 퍼지 가스의 유동 경로가 지지 플레이트(232)와 충돌하여 하우징(210)의 내벽을 향하여 흐르게 되더라도, 유동 경로가 변경된 퍼지 가스(G2)는 제2가스 공급 유닛(800)이 분사하는 퍼지 가스(G2)와 만나게 되면서 하우징(210)의 내벽과 충돌하는 것을 최소화 할 수 있다. 이에, 퍼지 가스(G2)가 하우징(210)으 내벽과 충돌하여 발생하는 와류, 파티클 등의 불순물 발생을 최대한 억제할 수 있게 된다. 또한, 제2가스 공급 유닛(800)이 공급하는 퍼지 가스는 지지 플레이트(232)와 하우징(210) 내벽면 사이 공간에 에어 커튼을 형성할 수 있다. 이러한 에어 커튼은 하우징(210)의 바닥면에 잔류하는 파티클들이 역류하여 기판(W)에 재부착되는 것을 최대한 억제할 수 있게 한다. 또한, 제1가스 공급 유닛(600)과 제2가스 공급 유닛(800)이 모두 퍼지 가스(G2)를 처리 공간(212)으로 공급하면서 처리 공간(212) 내 압력을 보다 빠르게 대기압에 가깝게 변경시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 제1가스 공급 유닛(600)이 퍼지 가스(G2)의 공급을 시작하는 제1시점, 제2가스 공급 유닛(800)이 퍼지 가스(G2)의 공급을 시작하는 제2시점이 서로 상이하다. 예컨대, 제2시점은 제1시점보다 늦은 시점일 수 있다. 즉, 제1가스 공급 유닛(600)이 먼저 퍼지 가스(G2)의 공급을 시작한다. 이에, 처리 공간(212)에 공급된 퍼지 가스(G2)는 하우징(210)의 바닥면부터 순차적으로 차오르게 될 수 있다. 이후 제2가스 공급 유닛(800)이 퍼지 가스(G2)를 분사하면서 상술한 바와 같이 파티클 등의 불순물의 발생을 억제하고, 에어 커튼의 형성하여 하우징(210)의 바닥면에 잔류하는 파티클들의 역류를 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 제1가스 공급 유닛(600)이 퍼지 가스(G2)의 공급을 중단하는 제1종점, 그리고 제2가스 공급 유닛(800)이 퍼지 가스(G2)의 공급을 중단하는 제2종점이 서로 상이하다. 예컨대, 제1종점은 제2종점 보다 늦은 종점일 수 있다. 즉, 제1가스 공급 유닛(600)은 제2가스 공급 유닛(800)의 퍼지 가스(G2) 분사가 종료된 이후에도 계속적으로 퍼지 가스(G2)를 공급하여 처리 공간(212)에 하강 기류를 형성할 수 있다. 형성된 하강 기류는 기판(W)이 처리 공간(212)으로부터 반출시 처리 공간(212)의 외부의 파티클들이 처리 공간(212)으로 유입되는 것을 최대한 억제할 수 있다.

상술한 예에서는 퍼지 포트(810)의 분사 부(812)에 형성된 분사 홀(813)들이 수평 방향으로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이 분사 홀(813)은 상향 경사지게 또는 도 11에 도시된 바와 같이 하향 경사지게 분사 부(812)에 형성될 수 있다. 분사 홀(813)이 상향 경사지게 분사 부(812)에 형성되는 경우, 퍼지 포트(810)는 지지 플레이트(232)보다 낮은 위치에서 하우징(210)의 내벽면에 설치될 수 있다. 분사 홀(813)이 하향 경사지게 분사 부(812)에 형성되는 경우, 퍼지 포트(810)는 지지 플레이트(232)보다 높은 위치에서 하우징(210)의 내벽면에 설치될 수 있다. 또한, 이와 같은 다른 실시 예에서는, 퍼지 포트(810)가 분사하는 퍼지 가스(G2)가 하우징(210)의 단차진 영역과 충돌하는 것을 최소화 하기 위해, 하우징(210)의 내벽 중 일부는 경사면을 가질 수 있다.

상술한 실시 예들은 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 다양하게 적용될 수 있다. 예컨대, 상술한 실시 예들은 플라즈마를 이용하여 애싱 공정, 증착 공정, 식각 공정, 또는 클린 공정을 수행하는 다양한 장치에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

기판 처리 장치 : 100
공정 처리부 : 200
플라즈마 발생부 : 400
제1가스 공급 유닛 : 600
가스 포트 : 610
공정 가스 공급원 : 620
공정 가스 밸브 : 622
제1퍼지 가스 공급원 : 630
제1퍼지 가스 밸브 : 632
제1가스 공급 라인 : 640
제2가스 공급 유닛 : 800
퍼지 포트 : 810
분사 부 : 812
분사 홀 : 813
확산 부 : 814
제2퍼지 가스 공급원 : 830
제2퍼지 가스 밸브 : 832
제2가스 공급 라인 : 840

Claims (18)

1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
   기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간을 제공하는 공정 처리부와;
   플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부를 포함하고,
   상기 플라즈마 발생부는,
   플라즈마 발생 공간을 가지는 플라즈마 챔버와;
   상기 플라즈마 발생 공간에서 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제1가스 공급 유닛을 포함하고,
   상기 공정 처리부는,
   상기 처리 공간을 가지는 하우징과;
   상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 플레이트를 가지는 지지 유닛과;
   상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛을 포함하고,
   상기 제2가스 공급 유닛은,
   상기 하우징에 설치되고, 퍼지 가스를 분사하는 적어도 하나 이상의 퍼지 포트를 포함하고,
   상기 퍼지 포트는,
   상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트를 향하는 방향으로 분사되도록 제공되고,
   상기 장치는,
   상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하고,
   상기 제어기는,
   상기 제1가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 공급하는 시기와 상기 제2가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 분사하는 시기가 적어도 일부가 중첩되도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하고,
   상기 제1가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 공급하는 제1시점과 상기 제2가스 공급 유닛이 퍼지 가스를 분사하는 제2시점이 서로 상이 하도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 퍼지 포트는,
   상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트의 측면을 향하는 방향으로 분사되도록 제공되는 기판 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 퍼지 포트는,
   상기 퍼지 포트에서 분사하는 퍼지 가스가 상기 지지 플레이트가 가지는 안착 면보다 아래를 향하는 방향으로 분사되도록 제공되는 기판 처리 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 퍼지 포트는,
   퍼지 가스가 분사되는 적어도 하나 이상의 분사 홀이 형성된 분사 부를 포함하되,
   상기 분사 홀은,
   경사지게 상기 분사 부에 형성되는 기판 처리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 분사 홀은,
   하향 경사지게 상기 분사 부에 형성되는 기판 처리 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 퍼지 포트는,
   퍼지 가스가 분사되는 적어도 하나 이상의 분사 홀이 형성된 분사 부와;
   퍼지 가스의 공급원과 연결되는 제2가스 공급 라인, 그리고 상기 분사 부 사이에 제공되는 확산 부를 포함하는 기판 처리 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 제2시점이 상기 제1시점보다 늦은 시점이 되도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1가스 공급 유닛이 퍼지 가스의 공급을 중단하는 제1종점과 상기 제2가스 공급 유닛이 퍼지 가스의 분사를 중단하는 제2종점이 서로 상이 하도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1종점이 상기 제2종점보다 늦은 종점이 되도록 상기 제1가스 공급 유닛, 그리고 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
12. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1가스 공급 유닛은,
    상기 플라즈마 챔버의 상부에 설치되고, 퍼지 가스의 공급원으로부터 퍼지 가스를 전달받는 제1가스 공급 라인과 연결되는 가스 포트를 포함하고,
    상기 플라즈마 발생부는,
    상기 플라즈마 챔버의 아래에 배치되고, 상기 플라즈마 챔버에서 발생되는 플라즈마 및/또는 상기 플라즈마 챔버에 공급되는 가스를 확산 시키는 확산 챔버를 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 확산 챔버의 아래에 배치되는 기판 처리 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 지지 플레이트를 포함하는 지지 유닛은,
    상부에서 바라볼 때, 상기 하우징의 중앙 영역에 배치되고,
    상기 하우징에는,
    상부에서 바라볼 때, 상기 하우징의 가장자리 영역에 상기 처리 공간에 전달된 플라즈마 및/또는 가스를 배기하는 배기 홀이 형성되는 기판 처리 장치.
14. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    하우징이 가지는 처리 공간에서 기판을 처리하는 처리 단계와;
    상기 처리 공간의 압력을 변화시키는 승압 단계를 포함하고,
    상기 승압 단계에는,
    상기 처리 공간에 위에서 아래를 향하는 방향으로 가스 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하고,
    측 방향에서 상기 처리 공간에 퍼지 포트가 퍼지 가스를 분사하고,
    상기 퍼지 포트는,
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 플레이트를 향하는 방향으로 퍼지 가스를 분사하고,
    상기 승압 단계는,
    상기 가스 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제1승압 단계와;
    상기 제1승압 단계 이후에 상기 가스 포트 및 상기 퍼지 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급 또는 분사하는 제2승압 단계와;
    상기 제2승압 단계 이후에 상기 가스 포트가 상기 처리 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 제3승압 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
15. 삭제
16. 제14항에 있어서,
    상기 제3승압 단계는,
    상기 지지 플레이트에 지지된 기판이 상기 처리 공간으로부터 반출이 완료되는 시점까지 계속되는 기판 처리 방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 제2승압 단계는,
    상기 처리 공간의 압력이 대기압과 실질적으로 동일한 압력에 이르는 시점까지 계속되는 기판 처리 방법.
18. 제14항, 제16항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는,
    비활성 가스인 기판 처리 방법.
    

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