KR20140038162A

KR20140038162A - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140038162A
Application number: KR1020120104550A
Authority: KR
Inventors: 백용구
Original assignee: 국제엘렉트릭코리아 주식회사
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-03-28
Also published as: KR101426432B1

Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상부챔버와 하부챔버의 결합에 의해 기판의 반응공간을 제공하는 공정 챔버; 하부 챔버에 설치되고 동일 평면상에 기판들이 놓여지는 지지부재; 상부 챔버의 중심에 대하여 부채꼴 모양으로 독립된 도메인들을 갖도록 상부 챔버의 중심에서 방사상으로 설치되는 구획바들; 지지부재에 안착된 기판들이 도메인들로 공급된 가스에 노출되도록 지지부재를 회전시키는 구동부; 공정 챔버의 중심부에서 도메인들로 각각의 가스를 공급하고, 공정 챔버의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하는 제1가스처리수단; 및 공정 챔버의 가장자리에서 도메인들로 각각의 가스를 공급하고, 공정 챔버의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하는 제2가스처리수단을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE}

본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 박막 처리 장치에 관한 것으로, 특히 가스 흐름을 개선한 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위한 건식 식각, 물리적 또는 화학적 기상 증착 및 기타 표면처리 등의 단위 공정에는 플라즈마를 이용한 장치가 널리 사용되고 있다.

기존의 기판 처리 장치중에는 동일평면상에 복수의 기판을 처리하는 세미 배치식 기판 처리 장치가 있다.

이러한, 세미 배치식 기판 처리 장치는 가스분사용 노즐이 중심부에 위치하여 가장자리를 향해 반응가스를 분사하기 때문에 가스분사용 노즐 주변에서는 단위면적당 높은 밀도가 유지되는 것에 반해, 가장자리 주변에서는 단위면적당 밀도가 낮고 반응부산물의 농도가 높아짐에 따라 기판에 증착되는 박막의 균일도가 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 기판에 박막 증착시 박막 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되고 기판이 놓여지는 지지부재; 상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 지지부재의 중앙으로부터 가장자리로 적어도 하나 이상의 공정가스를 분사하는 중앙 가스공급부; 상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 적어도 하나 이상의 공정가스를 상기 지지부재의 가장자리로부터 중앙으로 분사하는 외곽 가스공급부; 상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 중앙 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 외곽 가스배기부; 및 상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 중앙 가스배기부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 기판 처리 장치는 상기 지지부재와 대향되게 설치되고, 상기 중앙 가스공급부 및 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 각각의 가스를 구획수용하는 독립된 도메인들을 갖는 가스구획부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 기판이 수용되어 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재; 상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 지지부재의 중앙으로부터 가장자리로 적어도 하나 이상의 공정가스를 분사하는 중앙 가스공급부; 및 상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 적어도 하나 이상의 공정가스를 상기 지지부재의 가장자리로부터 중앙으로 분사하는 외곽 가스공급부; 상기 지지부재와 대향되게 설치되고, 상기 중앙 가스공급부 및 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 각각의 가스를 구획수용하는 독립된 도메인들을 갖는 가스구획부; 및 상기 지지부재에 놓여진 복수의 기판이 상기 가스구획부의 도메인들을 순차적으로 선회하도록 상기 지지부재를 회전시키는 구동부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 기판 처리 장치는 상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 중앙 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 외곽 가스배기부; 및 상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 중앙 가스배기부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 중앙 가스배기부 및 상기 외곽 가스배기부는 상기 도메인들마다 독립된 배기 통로를 가질 수 있다.

또한, 상기 중앙 가스배기부는 격판들에 의해 독립된 배기 통로들을 갖는 배기관; 및 상기 배기관의 하단에 상기 도메인들 각각에 대응되도록 제공되며, 상기 배기통로들에 연결되는 중앙 배기구들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 중앙 가스공급부는 외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 도메인들 각각으로 독립 분사하는 중앙 분사구들을 가질 수 있다.

또한, 상기 중앙 가스공급부는 상기 중앙 가스배기부를 둘러싸도록 제공되는 중앙 노즐 몸체를 포함하고; 상기 중앙 노즐 몸체는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스가 각각 공급되는 가스공급포트들 및 상기 가스공급포트들과 상기 중앙 분사구들을 연결하는 가스통로들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 외곽 가스공급부는 외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 도메인들 각각으로 독립 분사하는 외곽 분사구들을 갖는 호형상의 노즐바를 포함할 수 있다.

또한, 상기 외곽 가스배기부는 상기 외곽 가스공급부 아래에 위치되고, 상기 도메인들 각각으로부터 가스를 독립 배기하는 외곽 배기구들을 갖는 호형상의 배기 몸체를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상부챔버와 하부챔버의 결합에 의해 기판의 반응공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 하부 챔버에 설치되고 동일 평면상에 기판들이 놓여지는 지지부재; 상기 상부 챔버의 중심에 대하여 부채꼴 모양으로 독립된 도메인들을 갖도록 상기 상부 챔버의 중심에서 방사상으로 설치되는 구획바들; 상기 지지부재에 안착된 기판들이 상기 도메인들로 공급된 가스에 노출되도록 상기 지지부재를 회전시키는 구동부; 상기 공정 챔버의 중심부에서 상기 도메인들로 각각의 가스를 공급하고, 상기 공정 챔버의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하는 제1가스처리수단; 및 상기 공정 챔버의 가장자리에서 상기 도메인들로 각각의 가스를 공급하고, 상기 공정 챔버의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하는 제2가스처리수단을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1가스처리수단은 상기 상부 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 도메인들로 각각의 가스를 분사하는 중앙 분사구들을 갖는 중앙 가스공급부; 및 상기 하부 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 중앙 가스공급부로부터 분사되는 가스가 상기 도메인들을 경유하여 상기 공정 챔버의 외곽으로 유동되도록 가스를 배기하는 외곽 배기구들을 갖는 외곽 가스배기부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2가스처리수단은 상기 상부 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 도메인들로 각각의 가스를 분사하는 외곽 분사구들을 갖는 외곽 가스공급부; 및 상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 가스가 상기 도메인들을 경유하여 상기 공정 챔버의 중앙으로 유동되도록 가스를 배기하는 중앙 배기구들을 갖는 중앙 가스배기부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 중앙 가스배기부 및 상기 외곽 가스배기부는 상기 도메인들 각각의 독립된 배기 통로를 가질 수 있다.

또한, 상기 중앙 분사구들과 상기 중앙 배기구들 그리고 상기 외곽 분사구들과 상기 외곽 배기구들은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공정 챔버의 반응공간에 위치한 지지부재에 기판들이 로딩되는 단계; 및 상기 반응공간의 중심부에서 가장자리로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 가장자리부에서 가스를 배기하는 제1가스처리단계와, 상기 반응공간의 가장자리부에서 중앙으로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 중앙부에서 가스를 배기하는 제2가스처리단계를 적어도 1회 이상 수행하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공정 챔버의 반응공간에 위치한 지지부재에 기판들이 로딩되는 단계; 상기 지지부재 상측에 구비되며 가스가 각각 독립적으로 흐르는 도메인들로 각각의 가스를 공급하는 단계; 및 상기 도메인들로 공급된 각각의 가스가 상기 지지부재의 회전에 의하여 기판에 순차적으로 노출되는 단계를 포함하되; 상기 가스 공급 단계는 상기 반응공간의 중심부에서 가장자리로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 가장자리부에서 가스를 배기하는 제1가스처리단계와, 상기 반응공간의 가장자리부에서 중앙으로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 중앙부에서 가스를 배기하는 제2가스처리단계를 적어도 1회 이상 수행하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1가스처리단계와 상기 제2가스처리 단계는 순차적으로 반복해서 수행할 수 있다.

또한, 상기 제1가스처리단계와 상기 제2가스처리 단계는 각각의 처리 단계를 1회 이상 연속해서 수행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 중앙에서 가장자리를 향해 그리고 가장자리에서 중앙을 향해 가스 공급이 이루어지기 때문에 기판 상에 균일한 가스 밀도를 제공하여 박막의 증착 속도 및 막질 향상이 가능한 각별한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 증착 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원자층 증착 장치의 부분 단면 사시도이다.
도 3는 도 1에 도시된 원자층 증착 장치의 측단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 원자층 증착 장치의 평단면도이다.
도 5는 도 4에 표시된 A부분 확대도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 가스 처리 모듈을 보여주는 사시도 및 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

( 실시 예 )

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자층 증착 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원자층 증착 장치의 부분 단면 사시도이다. 도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 원자층 증착 장치의 측단면도 및 평단면도이다. 도 5는 도 4에 표시된 A부분 확대도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 장치(10)는 공정 챔버(process chamber)(100), 지지부재(support member)(200), 가스구획부재(300), 가스공급원(400), 제1가스처리수단 그리고 제2가스처리수단을 포함한다.

(공정 챔버)

공정 챔버(100)는 하부 챔버(110) 및 상부 챔버(120)를 포함한다.

하부 챔버(110)는 상부가 개방된 형상으로 내부에는 지지부재(200)가 설치되며, 상부 챔버(120)는 하부가 개방된 형상으로 하부 챔버(110)의 개방된 상부를 개폐한다. 상부 챔버(120)가 하부 챔버(110)의 개방된 상부를 폐쇄하면, 하부 챔버(110) 및 상부 챔버(120)에 의해 외부로부터 폐쇄된 반응 공간이 제공된다.

하부 챔버(110)는 바닥면 중앙부에 제1관통공(112)이 형성된다. 제1관통공(112)에는 지지부재(200)를 회전 및 승강 가능하게 지지하는 샤프트(280)가 관통 설치된다. 하부 챔버(110)는 일측면에 기판인입출구(114)가 형성된다. 외부의 기판이송장치(미도시)에 의하여 반송된 기판은 기판인입출구(114)를 통해 지지부재(200)로 로딩된다.

상부 챔버(120)의 상면 중앙부에는 제2관통공(122)이 형성되며, 제2관통공(122)에는 중앙부로부터의 가스 공급 또는 중앙부로의 가스 배기를 위한 중앙 가스 처리 모듈(CGM))이 관통되어 설치된다. 중앙 가스 처리 모듈(CGM)은 중앙 가스공급부(500)와 중앙 가스배기부(800)가 구비된 모듈이다. 상부 챔버(120)의 가장자리 내벽측에는 공정 챔버(100)의 중앙부로 가스를 공급하기 위하여 후술할 외곽 가스공급부(700)들이 제공되며, 상부 챔버(120)에는 외곽 가스공급부(700)들 각각으로 가스를 공급하기 위한 공급포트(128)들이 제공된다.

또한, 하부 챔버(110)의 가장자리 내벽측에는 공급된 가스의 잉여가스 배기를 위하여 후술할 외곽 가스배기부(600)들이 제공되며, 하부 챔버(110)에는 외곽 가스배기부(600)들 각각에 연통되어 독립 배기라인과 연결되는 배기포트(118)들이 제공된다. 도시되지는 않았으나, 독립 배기라인은 메인 배기라인과 연결되며, 메인 배기라인은 진공 펌프와 연결된다. 메인 배기라인에는 압력 제어 밸브, 유량 제어 밸브 등이 설치된다는 것은 당업자에게 자명한 사실이다.

(지지부재)

지지부재(200)는 공정 챔버(100)의 반응 공간내에 설치된다. 지지부재(200)는 5장의 기판(w)들이 놓여지는 배치 타입으로 이루어진다.

지지부재(200)는 상부면에 기판들이 놓여지는 제1 내지 제5스테이지(212a-212e)들이 형성된 원판형상의 테이블(210)을 포함하며, 테이블(210)은 샤프트(280)에 의해 회전 및 승강 가능하게 지지된다. 테이블(210)은 원형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 스테이지(212a-212e)의 형상은 안착되는 기판에 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다.

일 예로, 제1 내지 제5스테이지(212a-212e)는 기판의 형상과 유사한 원형으로 이루어진다. 제1 내지 제5스테이지(212a-212e)는 지지부재(200)의 중앙을 중심으로 동심원상에 등간격으로 배치된다.

지지부재(200)는 구동부(290)에 의해 회전 및 승강 구동된다. 일 예로,구동부(290)는 구동모터와 기어어셈블리로 구성될 수 있으며, 중앙제어장치부(미도시됨)의 명령에 의하여 제어된다. 구동모터는 회전속도 및 위치를 제어할 수 있는 엔코더가 설치된 스텝핑 모터로 구성되는 것이 바람직하다.

도시하지 않았지만, 지지부재(200)는 각각의 스테이지에서 기판(W)을 승강 및 하강시키는 복수의 리프트 핀(미도시됨)이 구비될 수 있다. 리프트 핀은 기판(W)을 승하강함으로써, 기판(W)을 지지부재(200)의 스테이지로부터 이격시키거나, 스테이지에 안착시킨다.

또한, 지지부재(200)의 각 스테이지(212a-212d)에는 안착된 기판(W)을 가열하는 히터(미도시됨) 및 기판 냉각을 위한 쿨링부재(미도시됨)가 설치될 수 있다. 일 예로, 히터는 반응속도 증가를 위해 기판(W)의 온도를 기 설정된 온도(공정 온도)로 상승시키기 위한 발열체를 포함하고, 이를 열전도 시킬 수 있는 몸체를 가진 것으로서, 주지의 기술로 알려진 여러 종류의 히터를 사용할 수 있다.

(가스구획부재)

가스구획부재(300)는 상부 챔버(120)에 지지부재(200)와 대향되도록 설치된다. 가스구획부재(300)는 중앙 가스공급부(500) 및 외곽 가스공급부(700)로부터 분사되는 각각의 가스를 구획수용하는 독립된 도메인(301a)들을 갖는다. 좀 더 구체적으로, 가스구획부재(300)는 상부 챔버(120)의 중심에서 방사상으로 설치되는 4개의 구획바(310)들을 포함하며, 이들 구획바(310)들에 의해 상부 챔버(120)의 중심에 대하여 부채꼴 모양으로 4개의 독립된 도메인(301a,301b,301c,301d)들이 제공된다.

4개의 독립된 도메인(301a,301b,301c,301d) 각각에는 중앙 가스공급부(500) 및 외곽 가스공급부(700)로부터 제공되는 가스들이 공급되며, 이들은 개방된 저면을 통해 기판들과 자연스럽게 접촉된다. 일 예로, 서로 대향되게 위치되는 2개의 도메인(301a,301c)에는 제1반응가스와 제2반응가스가 각각 제공되고, 2개의 도메인(301a,301c) 사이에 위치하는 나머지 2개의 도메인(301b,301d)에는 제1반응가스와 제2반응가스의 혼합을 막고 미반응 가스를 퍼지하기 위한 퍼지가스가 제공될 수 있다.

구획바(310)들은 독립된 도메인(301a,301b,301c,301d)들로 서로 다른 가스를 공급하고 배기시킬 때 인접한 도메인으로 가스가 흘러들어가지 않도록 차단해주는 역할을 한다. 일 예로, 구획바(310)들은 10mm 이상의 폭을 유지하며, 지지부재(200)와는 5mm-0.1mm의 간격을 유지한다.

구획바(310)는 중앙 가스 처리 모듈(CGM)에 일단이 고정되고, 외곽 가스배기부(600)에 타단이 고정된다. 여기에서, 구획바(310)의 고정은, 예를 들면, 나사결합방식, 접착방식, 끼움방식 등 두 부재를 견고하게 고정할 수 있는 방식이라면 어떠한 고정방법도 무방하다.

본 실시예에서, 가스구획부재(300)는 구획바(310)들을 90도 간격으로 하여 부채꼴 모양의 도메인들을 형성하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며 공정 목적이나 특성에 따라 45도 간격 또는 180도 간격으로 구성할 수도 있으며, 각각의 도메인 크기를 달리 구성할 수도 있다.

본 실시예에서 가스구획부재(300)는 구획바(310)들을 이용하여 독립된 도메인들을 제공하였으나, 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며, 가스구획부재는 독립된 도메인들을 제공할 수 있는 다양한 구조가 적용될 수 있다.

(가스공급원)

가스공급원(400)은 중앙 가스공급부(500)와 외곽 가스공급부(700)에 제1반응가스, 제2반응가스 그리고 퍼지가스를 각각 공급하기 위한 제1가스 공급원(410), 제2가스 공급원(420) 그리고 퍼지가스 공급원(430)을 포함한다. 제1반응가스와 제2반응가스는 기판(W) 상에 형성하고자 하는 박막을 조성하는 원료 물질을 포함하는 가스이다. 특히, 원자층 증착 공정은 서로 다른 복수의 반응가스를 제공하고 기판 표면에서 반응가스들을 화학적으로 반응시킴으로써, 기판 상에 소정의 박막을 형성하게 된다. 그리고, 원자층 증착 공정에서는 반응가스들이 제공되는 사이사이에는 기판 상부에 잔류하는 미반응 가스를 퍼지시키기 위한 퍼지가스가 제공된다.

본 실시예에서는 2개의 서로 다른 반응가스를 공급하기 위해 2개의 가스공급원이 사용되었으나, 공정 특성에 따라 3개 이상의 서로 다른 반응가스를 공급할 수 있도록 복수개의 가스공급원이 적용될 수 있음은 당연하다.

(제1가스처리수단)

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 가스 처리 모듈을 보여주는 사시도 및 단면도이다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 제1가스처리수단은 공정 챔버(100)의 중심부에서 각각의 도메인으로 기설정된 해당 가스를 공급하고, 공정 챔버(100)의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하기 위한 것으로, 제1가스처리수단은 중앙 가스공급부(500) 및 외곽 가스배기부(600)를 포함한다. 제1가스처리수단은 공정 챔버(100)의 중심부에서 도메인들을 경유하여 공정 챔버(100)의 외곽으로 유동되는 제1가스 흐름을 제공한다.

중앙 가스공급부(500)는 상부 챔버(120)의 중앙에 설치되는 중앙 가스 처리 모듈(CGM)에 제공된다. 중앙 가스공급부(500)는 중앙 가스배기부(800)를 둘러싸도록 제공되는 중앙 노즐 몸체(510)를 포함한다. 중앙 노즐 몸체(510)는 제1반응가스와 제2반응가스 그리고 퍼지가스를 도메인들 각각으로 독립 분사하기 위한 중앙 분사구(512)들과, 가스공급원(400)으로부터 제1반응가스와 제2반응가스 그리고 퍼지가스를 공급받는 가스공급포트(514)들 그리고 가스공급포트(514)들과 중앙 분사구(512)들을 연결하는 가스통로(516)들을 포함한다. 중앙 분사구(512)들은 가로 슬림형 또는 다공형 등으로 다양하게 형성될 수 있다.

외곽 가스배기부(600)는 중앙 가스공급부(500)로부터 도메인 각각으로 분사되어 기판과 반응한 잉여가스(반응완료가스 및 반응 부산물)를 배기한다. 외곽 가스배기부(600)는 외곽 가스공급부(700) 아래인 하부 챔버(110)의 가장자리에 설치된다. 외곽 가스배기부(600)는 도메인들 각각으로부터 가스를 독립 배기하는 외곽 배기구(612)들을 갖는 호형상의 배기 몸체(610)를 포함한다. 외각 배기구(612)들은 가로 슬림형 또는 다공형 등으로 다양하게 형성될 수 있다.

(제2가스처리수단)

제2가스처리수단은 공정 챔버(100)의 가장자리에서 각각의 도메인으로 기설정된 해당 가스를 공급하고, 공정 챔버(100)의 중앙부에서 각각의 가스를 배기하기 위한 것으로, 제2가스처리수단은 외각 가스공급부(700) 및 중앙 가스배기부(800)를 포함한다. 제2가스처리수단은 공정 챔버(100)의 가장자리에서 도메인들을 경유하여 공정 챔버(100)의 중앙부로 유동되는 가스 흐름을 제공한다. 즉, 제2가스처리수단은 제1가스처리수단과 정반대의 제2가스 흐름을 제공한다.

외곽 가스공급부(700)는 외곽 가스배기부(600)의 상부인 상부 챔버(120)의 가장자리에 설치된다. 외곽 가스공급부(700)는 도메인들 각각으로 기설정된 해당 가스를 독립 분사하는 외곽 분사구(712)들을 갖는 호형상의 노즐바(710)들을 포함한다. 노즐바(710)들 각각은 상부 챔버(120)에 형성된 공급포트(128)를 통해 제1반응가스, 제2반응가스 그리고 퍼지가스를 각각 공급받는다.

중앙 가스배기부(800)는 상부 챔버(120)의 중앙에 설치되는 중앙 가스 처리 모듈(CGM)에 제공된다. 중앙 가스배기부(800)는 격판(812)들에 의해 독립된 배기 통로(814)들을 갖는 중앙 배기관(810)과, 중앙배기관(810)의 하단에 도메인들 각각에 대응되도록 제공되며, 배기통로(814)들에 연결되는 중앙 배기구(816)들을 포함한다. 독립된 배기통로(814)들을 갖는 중앙 배기관(810)은 게이트 밸브(900)까지 연결된다.

이와 같은 중앙 가스배기부(800)에 의한 가스 배기 과정에 있어, 각각의 도메인으로 공급되는 제1반응가스, 제2반응가스 그리고 퍼지가스가 중앙 배기관(810)의 독립된 배기통로(814)들을 통해 배기됨에 따라 반응이 억제된 안정적인 배기가스의 흐름을 유지할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원자층 증착 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기판(w)은 외부의 기판이송장치(미도시)에 의해 공정 챔버(100)의 기판입출구(114)를 통해 지지부재(200)의 스테이지(212a-212e)들에 로딩된다. 기판이 모든 스테이지에 로딩 완료되면, 지지부재(200)는 구동부(290)에 의해 상승 이동되며, 지지부재(200)에 로딩된 기판은 지지부재(200)에 설치된 히터에 이해 가열된다. 그리고 가스는 가스공급원(400)을 통해 도메인(301a,301b,301c,301d)들로 공급되며, 지지부재(200)는 구동부(290)에 의해 회전된다.

가스가 도메인들로 공급되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

가스 공급 단계는 제1가스처리단계와 제2가스처리단계를 포함한다.

제1가스처리단계는 반응공간의 중심부에서 가스를 공급하고, 반응공간의 가장자리부에서 가스를 배기하는 제1가스흐름을 제공하고, 제2가스처리단계는 반응공간의 가장자리부에서 중앙으로 가스를 공급하고, 반응공간의 중앙부에서 가스를 배기하는 제2가스흐름을 제공한다. 즉, 제1가스처리단계에서 가스는 중앙 가스공급부(500)를 통해 각각의 도메인(301a,301b,301c,301d)들로 공급되어 외곽 가스배기부(600)를 통해 배기되며, 제2가스처리단계에서 가스는 외곽 가스공급부(700)를 통해 각각의 도메인(301a,301b,301c,301d)들로 공급되어 중앙 가스배기부(800)를 통해 배기된다.

이렇게, 도메인(301a,301b,301c,301d)들로 공급된 가스는 지지부재(200)의 스테이지들에 안착된 기판(w)들에 노출된다. 이러한 기판으로의 노출은 기판에 박막형성을 위한 1사이클 동안 진행된다. 즉, 지지부재(200)가 회전하고, 이에 따라 각 도메인(301a,301b,301c,301d)들로 지속적으로 공급되는 제1반응가스, 제2반응가스 그리고 퍼지가스는 지지부재(200)가 회전하면서 기판에 순차적으로 노출되고, 이러한 일련의 동작에 의하여 기판에서의 박막증착이 이루어진다.

가스 공급 단계에서 제1가스처리단계와 제2가스처리 단계는 순차적으로 반복해서 수행할 수 있다. 또한, 가스 공급 단계에서 제1가스처리단계와 제2가스처리 단계는 각각의 처리 단계를 1회 이상 연속해서 수행할 수 있다.

본 실시예는 적어도 상이한 2개 이상의 기체(가스)를 기판상에 순차적으로 분사하여 기판 표면을 처리하는 설비에 적용 가능하다. 그러한 실시예 중에서 바람직한 실시예로 원자층 증착 공정에서 사용되는 배치식 원자층 증착 장치를 예를 들어 설명한 것으로, 본 발명은 고밀도 플라즈마(HDP)를 이용한 박막 증착 장치에도 적용할 수 있으며, 플라즈마를 사용한 증착, 식각 장치에도 적용 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 공정 챔버
200 : 지지부재
300 : 가스구획부재
400 : 가스공급원
500 : 중앙 가스공급부
600 : 외곽 가스배기부
700 : 외곽 가스공급부
800 : 중앙 가스배기부

Claims

기판 처리 장치에 있어서:
기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 설치되고 기판이 놓여지는 지지부재;
상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 지지부재의 중앙으로부터 가장자리로 적어도 하나 이상의 공정가스를 분사하는 중앙 가스공급부;
상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 적어도 하나 이상의 공정가스를 상기 지지부재의 가장자리로부터 중앙으로 분사하는 외곽 가스공급부;
상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 중앙 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 외곽 가스배기부; 및
상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 중앙 가스배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는
상기 지지부재와 대향되게 설치되고, 상기 중앙 가스공급부 및 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 각각의 가스를 구획수용하는 독립된 도메인들을 갖는 가스구획부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치에 있어서:
복수의 기판이 수용되어 기판 처리 공정이 수행되는 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 설치되고 동일 평면상에 복수의 기판이 놓여지는 지지부재;
상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 지지부재의 중앙으로부터 가장자리로 적어도 하나 이상의 공정가스를 분사하는 중앙 가스공급부; 및
상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 적어도 하나 이상의 공정가스를 상기 지지부재의 가장자리로부터 중앙으로 분사하는 외곽 가스공급부;
상기 지지부재와 대향되게 설치되고, 상기 중앙 가스공급부 및 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 각각의 가스를 구획수용하는 독립된 도메인들을 갖는 가스구획부; 및
상기 지지부재에 놓여진 복수의 기판이 상기 가스구획부의 도메인들을 순차적으로 선회하도록 상기 지지부재를 회전시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는
상기 공정 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 중앙 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 외곽 가스배기부; 및
상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 가스를 배기하는 중앙 가스배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 중앙 가스배기부 및 상기 외곽 가스배기부는
상기 도메인들마다 독립된 배기 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 중앙 가스배기부는
격판들에 의해 독립된 배기 통로들을 갖는 배기관; 및
상기 배기관의 하단에 상기 도메인들 각각에 대응되도록 제공되며, 상기 배기통로들에 연결되는 중앙 배기구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 중앙 가스공급부는
외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 도메인들 각각으로 독립 분사하는 중앙 분사구들을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 중앙 가스공급부는
상기 중앙 가스배기부를 둘러싸도록 제공되는 중앙 노즐 몸체를 포함하고;
상기 중앙 노즐 몸체는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스가 각각 공급되는 가스공급포트들 및 상기 가스공급포트들과 상기 중앙 분사구들을 연결하는 가스통로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 외곽 가스공급부는
외부로부터 공급되는 적어도 하나 이상의 반응가스 및 퍼지가스를 상기 도메인들 각각으로 독립 분사하는 외곽 분사구들을 갖는 호형상의 노즐바를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 외곽 가스배기부는
상기 외곽 가스공급부 아래에 위치되고, 상기 도메인들 각각으로부터 가스를 독립 배기하는 외곽 배기구들을 갖는 호형상의 배기 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치에 있어서:
상부챔버와 하부챔버의 결합에 의해 기판의 반응공간을 제공하는 공정 챔버;
상기 하부 챔버에 설치되고 동일 평면상에 기판들이 놓여지는 지지부재;
상기 상부 챔버의 중심에 대하여 부채꼴 모양으로 독립된 도메인들을 갖도록 상기 상부 챔버의 중심에서 방사상으로 설치되는 구획바들;
상기 지지부재에 안착된 기판들이 상기 도메인들로 공급된 가스에 노출되도록 상기 지지부재를 회전시키는 구동부;
상기 공정 챔버의 중심부에서 상기 도메인들로 각각의 가스를 공급하고, 상기 공정 챔버의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하는 제1가스처리수단; 및
상기 공정 챔버의 가장자리에서 상기 도메인들로 각각의 가스를 공급하고, 상기 공정 챔버의 가장자리에서 각각의 가스를 배기하는 제2가스처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1가스처리수단은
상기 상부 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 도메인들로 각각의 가스를 분사하는 중앙 분사구들을 갖는 중앙 가스공급부; 및
상기 하부 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 중앙 가스공급부로부터 분사되는 가스가 상기 도메인들을 경유하여 상기 공정 챔버의 외곽으로 유동되도록 가스를 배기하는 외곽 배기구들을 갖는 외곽 가스배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 제2가스처리수단은
상기 상부 챔버의 가장자리에 설치되고, 상기 도메인들로 각각의 가스를 분사하는 외곽 분사구들을 갖는 외곽 가스공급부; 및
상기 공정 챔버의 중앙에 설치되고, 상기 외곽 가스공급부로부터 분사되는 가스가 상기 도메인들을 경유하여 상기 공정 챔버의 중앙으로 유동되도록 가스를 배기하는 중앙 배기구들을 갖는 중앙 가스배기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 중앙 가스배기부 및 상기 외곽 가스배기부는
상기 도메인들 각각의 독립된 배기 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 중앙 분사구들과 상기 중앙 배기구들 그리고 상기 외곽 분사구들과 상기 외곽 배기구들은 서로 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판 처리 방법에 있어서:
공정 챔버의 반응공간에 위치한 지지부재에 기판들이 로딩되는 단계; 및
상기 반응공간의 중심부에서 가장자리로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 가장자리부에서 가스를 배기하는 제1가스처리단계와, 상기 반응공간의 가장자리부에서 중앙으로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 중앙부에서 가스를 배기하는 제2가스처리단계를 적어도 1회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
기판 처리 방법에 있어서:
공정 챔버의 반응공간에 위치한 지지부재에 기판들이 로딩되는 단계;
상기 지지부재 상측에 구비되며 가스가 각각 독립적으로 흐르는 도메인들로 각각의 가스를 공급하는 단계; 및
상기 도메인들로 공급된 각각의 가스가 상기 지지부재의 회전에 의하여 기판에 순차적으로 노출되는 단계를 포함하되;
상기 가스 공급 단계는
상기 반응공간의 중심부에서 가장자리로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 가장자리부에서 가스를 배기하는 제1가스처리단계와, 상기 반응공간의 가장자리부에서 중앙으로 가스를 공급하고, 상기 반응공간의 중앙부에서 가스를 배기하는 제2가스처리단계를 적어도 1회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제1가스처리단계와 상기 제2가스처리 단계는 순차적으로 반복해서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제1가스처리단계와 상기 제2가스처리 단계는 각각의 처리 단계를 1회 이상 연속해서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.