KR20140089983A

KR20140089983A - 가스 공급 장치 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20140089983A
Application number: KR1020130002144A
Authority: KR
Inventors: 이경은; 조병철; 박주환; 이백주
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2014-07-16

Abstract

본 발명은 가스 공급 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 특히, 퍼지가스를 사용하는 원자층 증착 공정에서의 가스 공급 장치 및 이러한 가스 공급 장치를 적용한 기판 처리 장치이다. 본 발명의 실시 형태인 가스 공급 장치는, 적어도 하나 이상의 공정가스 공급원으로부터의 공정가스를 챔버로 공급하며 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 노드와 상기 공정가스 공급원과 챔버 사이의 유로에서 공정가스가 챔버 외부로 바이패스되는 바이패스 노드가 마련된 공정가스 공급관과, 상기 퍼지가스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관의 유로에 퍼지가스를 흘러보내는 퍼지가스 공급관과, 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이에 위치하여 입력단을 통해 상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 유입받아 필터링한 후 출력단을 통해 배출하는 필터와, 상기 바이패스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버 외부로 배출하는 바이패스관과, 상기 바이패스 노드에 위치하여, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버로 공급하거나 또는 상기 바이패스관으로 배출하는 바이패스 조절밸브를 포함한다.

Description

가스 공급 장치 및 기판 처리 장치{Apparatus for supplying gas and processing substrate}

본 발명은 가스 공급 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 특히, 퍼지가스를 사용하는 원자층 증착 공정에서의 가스 공급 장치 및 이러한 가스 공급 장치를 적용한 기판 처리 장치이다.

반도체 소자의 스케일이 점차 축소됨에 따라 극박막에 대한 요구가 갈수록 증대되고 있으며, 콘택홀 크기가 감소되면서 단차 도포성(step coverage)에 대한 문제도 점점 더 심각해지고 있다. 이에 따른 여러 가지 문제들을 극복할 수 있는 증착 방법으로서 원자층 증착(ALD;Atomic Layer Deposition) 방법이 사용되고 있다.

도 1은 원자층 증착을 수행하는 기판처리장치의 단면도이다.

원자층을 형성하기 위한 기판처리장치(10)는 탑리드(110)와 본체(120)으로 이루어져 기판이 처리되는 내부 공간이 형성되어 있는 챔버(100)와, 챔버의 내부에 기판(W)이 안착되는 기판지지부(200)와, 챔버 내부의 가스를 외부로 배출하는 배기 관(102)과, 기판(W;wafer)이 출입되는 게이트(미도시)를 구비한다. 또한, 챔버의 상부에는 기판을 향해 가스를 공급하는 가스분사부(300)가 설치된다. 가스분사부(300)가 샤워헤드로 구현되는 경우, 샤워헤드의 분사면은 공정가스 및 퍼지가스를 분사하는 복수 개의 분사공이 형성된다.

가스공급부는 가스분사부(300)에 소스가스를 공급하는 소스가스 공급관(700)과 반응가스 공급관(720)을 구비하며, 소스가스 공급관(700)에 퍼지가스 제1공급관(400) 및 제1바이패스관(500)이 연결되며, 반응가스 공급관(720)에 퍼지가스 제2공급관(420) 및 제2바이패스관(520)이 연결된다. 퍼지가스 제1공급관(400) 및 퍼지가스 제2공급관(420)은 하나의 퍼지가스 공급관에서 분기되어 구현될 수 있다.

퍼지가스 제1공급관(400)이 연결되는 지점인 제1연결노드(B1)와 가스분사부(300) 사이에는 소스가스의 불순물을 제거하는 제1필터(600)가 구비된다. 마찬가지로, 퍼지가스 제2공급관(420)이 연결되는 지점인 제2연결노드(B2)와 가스분사부(300) 사이에는 반응가스의 불순물을 제거하는 제2필터(620)가 구비된다.

따라서 소스가스 공급관(700) 및 반응가스 공급관(720)에 마련되는 각 필터(600,620)의 위치는 퍼지가스 공급관(400,420)의 각 연결노드(B1,B2) 및 각 바이패스관(500,520)이 연결된 바이패스 밸브(800,820)보다 가스분사부(300) 측에 더 가까운 곳에 위치하게 된다. 그런데 이러한 필터(600,620)의 위치는 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 도 1과 같은 필터의 위치를 가질 경우, 원하는 막 증착을 위해서는 퍼지가스 공급시간을 증가시켜야 하는 문제가 있다. 예를 들어, 소스가스 공급을 중단하고 퍼지가스를 공급한 후 반응가스를 공급하여 원자층 증착하는 경우, 필터(600,620) 내부에 잔존하는 소스가스가 기판으로 유입되어 원하지 않는 막이 증착될 우려가 있다. 따라서 필터(600,620) 내부에 잔존하는 소스가스를 완전히 퍼지시키기 위한 퍼지 시간이 증가되기 때문에 공정시간이 오래 걸리는 문제가 있다.

둘째, 소스가스나 반응가스 공급시에 미리 설정된 양의 유량 공급을 위한 안정화 시간을 위해 바이패스관(500,520)을 구비하는데, 바이패스관(500,520)이 가스분사부(300)에서 필터(600,620)보다 더 멀리 떨어져 위치하기 때문에 유량 안정화 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 즉, 공급되는 소스가스나 반응가스의 공정가스를 바이패스시켜 안정화한 후 챔버에 공급한다 하더라도, 필터(600,620)에서의 필터링에 의해 챔버내로 공급되는 공정가스의 양이 달라지기 때문에 정확한 양의 공정가스를 최종단인 가스분사부(300)에 공급할 수 없는 문제가 있다.

한국공개특허 10-20007-0072052

본 발명의 기술적 과제는 가스를 안정화시켜 유량을 일정하게 하는데 있어서 필터의 영향을 받지 않도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 균일한 막 증착을 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 기판처리장치의 공정 시간을 단축하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 막 두께 증착을 정밀하게 제어하는데 있다.

본 발명의 실시 형태인 가스 공급 장치는, 적어도 하나 이상의 공정가스 공급원으로부터의 공정가스를 챔버로 공급하며 상기 공정가스 공급원과 챔버 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 노드와 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에서 공정가스가 챔버 외부로 바이패스되는 바이패스 노드가 마련된 공정가스 공급관과, 상기 퍼지가스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관의 유로에 퍼지가스를 흘러보내는 퍼지가스 공급관과, 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이에 위치하여 입력단을 통해 상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 유입받아 필터링한 후 출력단을 통해 배출하는 필터와, 상기 바이패스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버 외부로 배출하는 바이패스관과, 상기 바이패스 노드에 위치하여, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버로 공급하거나 또는 상기 바이패스관으로 배출하는 바이패스 조절밸브를 포함한다.

또한 필터는, 상기 공정가스 공급원과 상기 바이패스 노드 사이의 유로에 위치하거나, 또는 상기 바이패스 노드와 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에 위치한다.

또한 본 발명의 실시 형태인 기판이 처리되는 내부 공간을 가지는 챔버와, 상기 챔버 내부에 위치하며 기판을 지지하는 기판지지부와, 상기 기판지지부의 상부에 마련되어 상기 기판지지부에 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 가스 분사부는 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 공급하는 적어도 하나 이상의 가스 공급 장치와 연결되며, 상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 상기 챔버로 공급하며, 상기 공정가스 공급원과 상기 챔버 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 노드와, 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에서 공정가스가 챔버 외부로 바이패스되도록 바이패스 노드가 마련된 공정가스 공급관과, 상기 퍼지가스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관의 유로에 퍼지가스를 흘러보내는 퍼지가스 공급관과, 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이에 위치하여, 입력단을 통해 상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 유입받아 필터링한 후 출력단을 통해 배출하는 필터와, 상기 바이패스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버 외부로 배출하는 바이패스관과, 상기 바이패스 노드에 위치하여, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버로 공급하거나 또는 상기 바이패스관으로 배출하는 바이패스 조절밸브와, 상기 바이패스 조절밸브의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 상기 기판지지부는 상면에 복수의 기판이 안착되며, 상기 가스 분사부는 상기 기판지지부에 소스가스를 분사하는 소스가스 분사부와 상기 기판지지부 둘레방향을 따라 상기 소스가스 분사부와 이격 배치되며 반응가스를 분사하는 반응가스 분사부를 포함하고, 상기 기판지지부와 가스분사부 중 적어도 어느 하나는 상대 회전하며, 상기 소스가스 분사부 및 반응가스 분사부 중 적어도 어느 하나는 상기 가스공급장치와 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가스 분사부는 상기 기판지지부 둘레방향으로 소스가스 분사부와 반응가스 분사부를 상호 분리하는 분리가스 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한다. 또한 상기 가스분사부는, 상기 소스가스와 상기 반응가스를 분리하기 위한 중앙 분리가스를 상기 기판지지부의 중앙영역에 분사하는 중앙가스 분사부를 더 포함한다. 또한 상기 소스가스 분사부 및 반응가스 분사부는 샤워헤드 타입, 노즐 타입 중 어느 하나로 구현된다.

또한 필터는, 상기 공정가스 공급원과 상기 바이패스 노드 사이의 유로에 위치하거나, 또는 상기 바이패스 노드와 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에 위치한다. 또한, 제어부는, 미리 설정된 안정화 시간이 경과한 후에 상기 공정가스를 챔버로 공급하도록 상기 바이패스 조절밸브의 유로 방향을 조절하며, 상기 공정가스의 유량을 감지하여 감지된 유량이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 공정가스를 챔버로 공급하도록 상기 바이패스 조절밸브의 유로 방향을 조절한다.

도 1은 원자층 증착을 수행하는 기판처리장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 공정가스 공급원과 바이패스 노드 사이의 유로에 필터가 위치한 기판처리장치의 단면도를 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 바이패스 노드와 퍼지가스 노드 사이의 유로에 필터가 위치한 기판처리장치의 단면도를 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 공간분할 원자층 증착하는 기판처리장치를 도시한 그림이다.
도 5는 공간분할 원자층 증착하는 기판처리장치에서의 가스분사부의 평면도를 도시한 그림이다.
도 6은 종래의 가스 공급관 및 필터 배치 구조를 가진 기판 처리장치에서 하나의 사이클을 통해 63.04Å 기준값 두께의 증착막이 증착된다고 하는 경우, 퍼지 시간과 그에 따른 증착 실험 결과이다.
도 7은 종래의 가스 공급관 및 필터 배치 구조에서의 막 두께별 퍼지시간과, 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급관 및 필터 배치 구조에서의 막 두께별 퍼지시간을 나타낸 실험 그래프이다.
도 8은 트렌치에 원자층 증착을 하는 경우 기존의 도 1의 필터 위치를 가질 때와 본 발명의 실시예의 필터 위치를 가질 때의 스텝 커버리지를 나타낸 그래프이다.
도 9는 트렌치에 증착된 막을 도시한 그림이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하에서는 가스 공급 장치가 원자층 증착 처리 장치에 적용된 예를 들어 설명할 것이다. 따라서 공정가스로서 소스가스 또는 반응가스가 선택적으로 사용되어 공급되며, 퍼지가스로서 퍼지가스가 사용되어 공급되는 예를 설명할 것이다. 그러나 이러한 원자층 증착 처리 장치에 한정되지 않고 소스가스, 반응가스, 퍼지가스 아닌 다른 용도의 공정가스 및 퍼지가스를 사용하는 다른 기판처리장치에도 본 발명의 가스 공급 장치가 적용될 수 있을 것이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 공정가스 공급관의 유로에 마련되는 필터를 구비한 기판처리장치의 단면도를 도시한 그림으로서, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 공정가스 공급원과 바이패스 노드 사이의 유로에 필터가 위치한 기판처리장치의 단면도를 도시한 그림이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 바이패스 노드와 퍼지가스 노드 사이의 유로에 필터가 위치한 기판처리장치의 단면도를 도시한 그림이다.

챔버(100)는 상부가 개방된 본체(120)와, 본체(120)의 상부에 개폐 가능하게 설치되는 탑리드(110)를 구비한다. 탑리드(110)에는 본체(120)의 상부에 구비되어 적어도 하나의 가스 분사부(300)가 형성된다. 탑리드(110)가 본체(120)의 상부에 결합되어 본체(120) 내부를 폐쇄하면, 챔버(100)의 내부에는 예컨대, 증착 공정 등 기판(W)에 대한 처리가 행해지는 내부 공간이 형성된다. 내부 공간은 일반적으로 진공 분위기로 형성되어야 하므로, 챔버(100)의 소정 위치에는 내부 공간에 존재하는 가스의 배출을 위한 배기 유로(미도시)가 형성되어 있고, 배기 유로는 외부에 구비되는 펌프에 연결된 배기관(102)과 연결된다. 또한, 본체(120)의 바닥면에는 후술할 기판지지부(200)의 샤프트축(202)이 삽입되는 관통공이 형성되어 있다. 본체(120)의 측벽에는 기판(W)을 챔버(100) 내부로 반입하거나, 외부로 반출하기 위한 게이트(미도시)가 형성된다.

챔버 가열부(미도시)는 챔버(100)의 내부를 일정한 온도로 유지하기 위한 가열 수단이다. 가열 수단이 챔버 내벽, 또는 외벽, 또는 벽체 내부에 형성되어 챔버를 일정 온도로 유지시킬 수 있다.

기판지지부(200)는 하나 이상의 기판(W)을 지지하기 위한 구성으로서, 지지플레이트(201)와 샤프트축(202)을 구비한다. 지지플레이트(201)는 원판 형상으로 챔버(100) 내부에 수평방향으로 구비되고, 샤프트축(202)은 지지플레이트(201)의 저면에 수직으로 연결된다. 샤프트축(202)은 관통공을 통하여 외부의 모터 등의 구동수단(미도시)에 연결되어 지지플레이트(201)를 승강 및 회전시킬수 있다. 또한, 지지플레이트(201)의 하측 또는 본체(120) 바닥면의 상부에는 히터(미도시)가 구비되어 기판(W)을 일정한 공정 온도로 가열시킬 수 있다. 기판지지부(200)와 가스분사부(300) 중에서 적어도 어느 하나는 상대 회전한다. 예컨대, 기판지지부가 회전없이 고정된 경우에는 가스분사부가 회전하며, 반대로 가스분사부가 회전없이 고정된 경우에는 기판지지부가 회전한다.

가스분사부(300)는 기판지지부(200) 상부에 이격되어 구비되며, 예컨대, 복수의 분사홀을 가지는 샤워헤드 타입으로 구현되는 경우 외부로부터 유입된 공정가스를 기판(W)을 향하여 분사한다. 참고로 가스분사부는 샤워헤드 타입이 아닌 노즐 타입 등으로 구현될 수 있다. 공정가스는 소스가스, 반응가스로 되어 있으며, 가스분사부를 통해 소스가스 분사 후에 소스가스 분사를 중단하고 퍼지가스로 퍼지시킨 후, 반응가스를 분사함으로써 원자층 증착 공정을 수행할 수 있다.

공정가스 공급원(710)은 소스가스 공급원(710a) 및 반응가스 공급원(710b)을 구비하는데, 이들 소스가스 공급원(710a) 및 반응가스 공급원(710b)에서 제공하는 소스가스 및 반응가스는, 공정가스 밸브(711;711a,711b)에 의해 각각 유량이 조절되어 소스가스 공급관(700) 및 반응가스 공급관(720)으로 각각 제공된다. 이들 공정가스 밸브(711)는 챔버 내로 하나의 공정가스가 공급되도록 조절된다. 예를 들어, 소스가스만을 챔버로 공급하기 위해서는 소스가스 밸브(711a)를 오픈하고 반응가스 밸브(711b)를 닫는다. 반대로 반응가스만을 챔버로 공급하기 위해서는 소스가스 밸브(711a)를 닫고 반응가스 밸브(711b)를 오픈한다.

퍼지가스 공급원(410)은 소스가스 또는 반응가스를 퍼지시키는 퍼지가스를 퍼지가스 공급관(400;400a,400b)으로 제공한다. 퍼지가스 공급원은 동일한 공급원으로 구현될 수 있다. 퍼지가스로는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등과 같은 비활성기체가 사용될 수 있다.

한편, 기판처리장치는 공정가스 공급원(710) 및 퍼지가스 공급원(410)으로부터 공정가스 및 퍼지가스를 공급받아 챔버로 공급하는 가스 공급 장치를 포함한다. 가스 공급 장치는 소스가스 공급관(700) 및 퍼지가스 공급관(720)을 구비한 공정가스 공급관(700,720), 퍼지가스 공급관(400), 필터(600,620), 바이패스관(500,520), 바이패스 조절밸브(800,820)를 포함한다.

필터(600,620)는 공정가스 공급관(700)의 유로에 입력단(600a,620a)과 출력단(600b,620b)이 마련되어 공정가스를 필터링하여 불순물을 제거한다. 공정가스 중에서 소스가스가 전구체에서 생성된 물질인 경우 불순물을 필터링하는 것이 필요할 수 있는데, 필터에서 이러한 불순물 필터링을 수행한다.

필터는 각 공정가스 공급관마다 개별 구비되는데, 소스가스 공급관(700)에 구비되는 제1필터(600)과 반응가스 공급관(720)에 구비되는 제2필터(620)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 필터(600)의 위치는 공정가스 공급원(710)과 퍼지가스 공급관(400)이 연결되는 퍼지가스 노드(B1,B2) 사이에 위치하는데, 이렇게 필터(600)를 위치시킴으로써 필터 내부에 잔류 가스를 퍼지하기 위한 퍼지 공정 시간이 추가적으로 필요하지 않기 때문에 공정 시간을 단축할 수 있다. 필터가 공정가스 공급원(710)과 퍼지가스 공급관(400)이 연결되는 퍼지가스 노드 사이에 위치되는 방식은 두 가지 방식으로 구현할 수 있다.

하나의 방식은 도 2에 도시한 바와 같이 공정가스 공급원(710)과 바이패스관(500)이 연결되는 바이패스 노드 사이에 필터가 위치하는 방식(제1방식)이다. 예를 들어, 공정가스 공급관이 소스가스 공급관(700) 및 반응가스 공급관(720) 형태의 개별적인 공급관으로 구현되는 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 제1필터(600)는 소스가스 공급원(710a)과 제1바이패스 노드(A1) 사이에 위치하여, 제1필터의 입력단(600a)을 통해 소스가스 공급원(710a)으로부터 소스가스를 유입받아 필터링한 후 제1필터의 출력단(600b)을 통해 배출한다. 마찬가지로, 제2필터(620)는 반응가스 공급원(710b)과 바이패스 제2노드(A2) 사이에 위치하여, 제2필터의 입력단(620a)을 통해 반응가스 공급원(710b)으로부터 반응가스를 유입받아 필터링한 후 제2필터의 출력단(620b)을 통해 배출한다.

따라서, 필터(600,620)가 공정가스 공급원(700)과 바이패스 노드(A1,A2) 사이에 각각 위치하는 경우, 필터(600,620)의 입력단(600a,620a)은 공정가스 공급원(710)과 제1입력관(700a,720b)을 통해 각각 연결되어 공정가스가 유입된다. 필터(600,620)의 출력단(600b,620b)은 제1출력관(700b,720b)을 통해 바이패스 조절밸브(800,820)의 제1유입포트(800a,820a)에 각각 연결되어, 필터링한 공정가스를 바이패스 조절밸브(800,820)의 제1유입포트(800a,820a)로 제공할 수 있다.

위에서 설명한 제1방식에 따라 필터를 위치시킬 경우 필터내 잔류 가스를 퍼지하기 위한 퍼지 공정 시간이 추가적으로 필요하지 않기 때문에 공정 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가, 가스를 안정화시켜 유량을 일정하게 하는데 있어서 필터의 영향을 받지 않도록 하는 효과를 더 얻을 수 있다.

다른 하나의 방식은 도 3에 도시한 바와 같이 바이패스 노드(A)와 퍼지가스 노드(B) 사이에 필터가 위치하는 방식(제2방식)이다.

예를 들어, 공정가스 공급관이 소스가스 공급관(700) 및 반응가스 공급관(720) 형태의 개별적인 공급관으로 구현되는 경우, 도 3에 도시한 바와 같이 제1필터(600)는 바이패스 제1노드(A1)과 퍼지가스 제1노드(B1) 사이에 위치하여, 제1필터의 입력단(600a)을 통해 바이패스 제1노드로부터 소스가스를 유입받아 필터링한 후 제1필터의 출력단(600b)을 통해 배출한다. 마찬가지로, 제2필터(620)는 바이패스 제2노드(A2)와 퍼지가스 제2노드(B2) 사이에 위치하여, 제2필터의 입력단(620a)을 통해 바이패스 제2노드로부터 반응가스를 유입받아 필터링한 후 제2필터의 출력단(620b)을 통해 배출한다.

위에서 설명한 제2방식에 따라 필터를 위치시킬 경우 필터내 잔류 가스를 퍼지하기 위한 퍼지 공정 시간이 추가적으로 필요하지 않기 때문에 공정 시간을 단축할 수 있다.

공정가스 공급관(700,720)은, 소스가스 또는 반응가스를 챔버 내의 가스 분사부(300)로 공급하는 가스 공급 유로이다. 소스가스 공급원(710a) 및 반응가스 공급원(710b)으로 된 공정가스 공급원(710)으로부터의 소스가스 및 반응가스를 챔버로 각각 공급하도록 별도로 구비될 수 있다. 즉, 공정가스 공급관은 소스가스 공급원(710a)으로부터의 소스가스를 공급하는 소스가스 공급관(700)과, 반응가스 공급원(710b)으로부터의 반응가스를 공급하는 반응가스 공급관(720)을 포함한다.

상기의 소스가스 공급관(700)은 소스가스 공급원(710a)으로부터의 소스가스를 챔버로 공급하며, 상기 소스가스 공급원(710a)과 챔버 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 제1노드(B1)와, 상기 소스가스 공급원과 퍼지가스 노드 사이의 유로에서 소스가스가 챔버 외부로 바이패스되는 바이패스 제1노드(A1)가 마련된다.

마찬가지로 반응가스 공급관(720)은 반응가스 공급원(710b)으로부터의 반응가스를 챔버로 공급하며, 상기 반응가스 공급원(710b)과 챔버 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 제2노드(B2)와, 상기 반응가스 공급원(710b)과 챔버 사이의 유로에서 반응가스가 챔버 외부로 바이패스되는 바이패스 제2노드(A2)가 마련된다.

참고로, 원자층 증착 공정 시에 소스가스 공급원(710a) 또는 반응가스 공급원(710b)은 전구체 물질, 기상 원료물질 또는 액상 원료물질을 저장될 수 있다. 액상 원료물질을 저장하는 경우, 액상 원료물질을 공급받아 이를 기상화하는 기상화 수단(미도시)을 더 포함한다. 이때, 기상화 수단은 기화기 또는 버블러를 사용할 수 있으며, 이는 일반적 수단이므로 상세한 설명을 생략한다. 또한, 헬륨(He) 등의 캐리어 가스를 저장 공급하는 별도의 캐리어 가스 공급수단을 포함할 수 있다.

한편, 도 2를 참조하여, 제1방식으로 제1필터가 위치하는 경우 소스가스 공급관(700)에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서는 도 2에 도시한 바와 같이 소스가스 공급관(700)에 제1필터(600)가 소스가스 공급원(710a)과 바이패스 제1노드(A1) 사이에 위치하는 경우를 설명하겠지만, 반응가스 공급관(720)에 제2필터(620)가 반응가스 공급원(710b)과 바이패스 제2노드(A2) 사이에 위치하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

도 2를 참고하면, 소스가스 공급관(700)은 소스가스를 챔버 내의 가스 분사부(300)로 공급하는 가스 공급 유로이다. 소스가스 공급관(700)은 입력관(이하, 제1입력관이라함;700a), 출력관(이하, 제1출력관이라 함;700b) 및 챔버 연결관(이하, 챔버 제1연결관이라함;700c)이라는 세 개의 서브 공급관으로 이루어진다. 제1입력관(700a)은 소스가스 공급원(710a)과 제1필터(600)의 일끝단인 입력단(600a)을 서로 연결한 서브 공급관으로서, 소스가스 공급원(710a)으로부터 제공되는 소스가스를 유입받아 제1필터(600)의 입력단(600a)에 공급할 수 있다. 제1출력관(700b)은 제1필터(600)의 타끝단인 출력단(600b)과 제1바이패스 조절밸브(800)의 유입포트(이하 제1유입포트라 함;800a)를 연결한 서브 공급관으로서, 필터링되어 제1출력관(700b)을 통해 출력되는 소스가스를 제1바이패스 조절밸브(800)로 유입시킬 수 있다. 챔버 제1연결관(700c)은 제1바이패스 조절밸브(800)의 포트인 배출포트(이하, 제1배출포트라 함;800c)와 챔버(100)의 가스분사부(300)를 연결한 서브 공급관으로서, 제1바이패스 조절밸브(800)의 제1배출포트(800c)에서 출력되는 소스가스를 챔버(100)의 가스분사부(300)로 공급할 수 있다.

또한 소스가스 공급관(700)은, 소스가스 공급원(710a)과 챔버(100)의 가스분사부(300)로 가스를 공급하는 유로 상에서, 공정가스 공급원(710)과 챔버(100) 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되도록 퍼지가스 제1공급관(400a)이 연결된 노드인 퍼지가스 제1노드(B1)와, 소스가스 공급원(710a)과 챔버(100) 사이의 유로에서 공정가스가 챔버 외부로 바이패스되도록 바이패스관(500)이 연결된 노드인 바이패스 제1노드(A1)가 마련된다. 따라서 상기 퍼지가스 제1노드(B1)를 통하여 퍼지가스 제1공급관(400a)에 흐르는 퍼지가스가 소스가스 공급관(700)의 챔버 제1연결관(700c)으로 유입될 수 있다. 또한 상기 바이패스 제1노드(A1)를 통하여 소스가스 공급관(700)에 흐르는 소스가스가 챔버(100)로 공급되지 않고 소스가스 바이패스관(500)을 따라서 챔버 외부로 배출될 수 있다.

퍼지가스 공급관(400;400a,400b)은 퍼지가스 공급원(400)으로부터 퍼지가스를 제공받아 퍼지가스 제1노드(B1), 퍼지가스 제2노드(B2)를 통해 각 공정가스 공급관에 합류되도록 한다. 즉, 퍼지가스 제1,2노드(B1,B2)에서 공정가스 공급관(700,720)의 서브관인 챔버 제1연결관(700c,720c)의 유로에 각각 퍼지가스를 흘러보내 최종적으로 챔버(100)의 가스분사부(300)에 퍼지가스를 공급할 수 있다.

도 2 및 도 3에서는 퍼지가스 공급원을 별도로 개별 도시하였지만, 동일한 퍼지가스 공급원(410)으로 구현될 수 있으며 동일한 퍼지가스 공급원으로 구현하는 경우 퍼지가스 공급원(410)에 연결된 퍼지가스 공급관이 분기된 퍼지가스 제1공급관(400a)가 소스가스 공급관(700)의 퍼지가스 제1노드(B1)에 연결될 수 있으며, 마찬가지로 분기된 퍼지가스 제2공급관(400b)이 반응가스 공급관(720)의 퍼지가스 제2노드(B2)에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예는 퍼지가스 제1,2공급관(400a,400b)이 연결된 각각의 퍼지가스 제1,2노드(B1,B2)가 제1,2필터(600,620)보다 챔버(100)에 더 가까이 위치함으로써, 퍼지가스가 제1,2필터(600,620)를 거치지 않고 곧바로 챔버(100) 내부로 공급될 수 있다. 따라서 제1,2필터(600,620) 내부에 잔존하는 소스가스나 반응가스가 기판으로 유입되어 원하지 않는 막이 증착되는 문제를 해결할 수 있다.

퍼지가스 조절 밸브(401;401a,401b)는 퍼지가스 제1,2공급관(400a,400b)을 통해 각각 공급되는 퍼지가스의 유량을 조절한다. 퍼지가스 조절 밸브(401)는 퍼지가스 공급원(410)으로부터 퍼지가스 공급관(400;400a,400b)을 통해 퍼지가스 제1,2노드(B1,B2)로 각각 흘러가는 퍼지가스의 유입 여부 및 유량을 조절한다. 따라서 퍼지가스 조절 밸브(401)는 공정가스를 퍼지시키기 위하여 공정가스의 공급이 중단되는 공정가스 퍼지 구간 동안에, 퍼지가스를 퍼지가스 공급관(400)을 통해 챔버 내부로 퍼지가스를 공급한다. 퍼지가스가 공급되는 퍼지 구간에서는, 퍼지가스 조절밸브(401)는 퍼지가스 공급관(400)으로 미리 설정된 유량의 퍼지가스를 흘러보낸다.

바이패스관은, 바이패스 노드에 연결되어, 각 공정가스 공급관(700,720) 내의 공정가스를 챔버 외부로 바이패스시켜 배출한다. 바이패스관은 공정가스 공급관별로 각각 구비되는데, 바이패스 제1노드(A1)에 연결되어 소스가스 공급관(700) 내의 소스가스를 챔버 외부로 배출하는 소스가스 바이패스관(500)과, 바이패스 제2노드(A2)에 연결되어 반응가스 공급관(720) 내의 반응가스를 챔버 외부로 배출하는 반응가스 바이패스관(520)을 포함한다. 참고로, 바이패스(bypass)라 함은 소스를 안정하게 공급하기 위한 소스 공급 안정화 과정을 말한다.

바이패스 조절밸브(800,820)는, 각 바이패스 노드에 위치하여 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버(100) 내부로 공급할지 또는 각 바이패스관(500,520)을 통해 외부로 배출할지를 결정한다. 바이패스 조절밸브(800,820)는 각 공정가스 공급관(700,720)별로 구비되는데, 바이패스 제1노드(A1)에 위치하여 소스가스 공급관(700) 내의 소스가스를 챔버로 공급하거나 또는 소스가스 바이패스관(500)으로 바이패스시켜 배출하는 소스가스 바이패스 조절밸브(800)와, 바이패스 제2노드(A2)에 위치하여 반응가스 공급관(720) 내의 반응가스를 챔버로 공급하거나 또는 반응가스 바이패스관(520)으로 배출하는 반응가스 바이패스 조절밸브(820)를 포함한다.

예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이 제1바이패스 조절밸브(800)는 제1필터에 의해 필터링된 소스가스가 유입되는 제1유입포트(800a)와, 제1유입포트(800a)를 통해 유입된 소스가스를 챔버 방향으로 배출하는 제1배출포트(800c)와, 제1유입포트(800a)를 통해 유입된 소스가스를 소스가스 바이패스관(500)을 통해 외부로 배출하는 제1바이패스 포트(800b)와, 밸브 제어를 통하여 제1유입포트(800a)를 통해 유입된 소스가스를 제1배출포트(800c) 또는 제1바이패스 포트(800b) 중 어느 하나로 배출시키는 제1밸브 전환기(800d)를 구비한다.

한편, 챔버의 가스 분사부(300)에서 분사되는 공정가스는 일정한 양으로 분사되어야만 균일한 증착이 이루어질 수 있다. 공정가스 공급원(710)에서의 공급 초기에는 갑작스런 가스 공급으로 인해 가스 분사부(300)에 연결된 소스가스 공급관(700) 및 반응가스 공급관(720) 내의 공정가스의 유량이 일정하지 않을 수 있다. 따라서 각 바이패스 조절밸브(800,820)는 어느 일정한 수준의 유량이 되는 안정화가 이루어질 때까지, 공정가스를 챔버 측으로 공급하지 않고 외부로 바이패스시킨다. 안정화가 이루어진 후 공정가스를 챔버의 내부로 공급한다.

그런데, 만약, 도 1에 도시한 바와 같이 바이패스 조절밸브가 필터(600,620)의 입력단의 전방에 위치하여 필터(600)보다 챔버(100)에서 더 멀리 떨어져 있다면, 바이패스 조절밸브(800,820)에서 안정화 시간을 거친 후 공정가스를 공급하더라도, 공급 초기에는 후단에 있는 필터(600,620)에서의 필터링으로 인해 공정가스 유량이 달라져서 원하는 유량을 챔버에 공급할 수 없다.

이에 반해, 본 발명의 실시예는 도 2에 도시한 바와 같이, 바이패스 조절밸브(800,820) 각각 필터(600,620) 출력단의 후방에 위치함으로써, 필터(600)가 위치한 지점보다 챔버(100)에 더 가깝게 위치하게 됨으로써, 필터링을 완료한 공정가스가 일정한 유량으로 안정화될 때까지 바이패스시킬 수 있기 때문에, 안정된 유량을 필터를 거치지 않고 곧바로 챔버로 공급할 수 있다.

제어부(미도시)는 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버로 공급할지 또는 바이패스관으로 배출할지를 결정하여 바이패스 조절밸브(800,820)의 유로 방향을 조절한다. 예를 들어, 제어부가 소스가스 공급관(700) 내의 소스가스를 챔버(100) 측으로 공급할지 소스가스 바이패스관(500)으로 바이패스시켜 배출할지를 결정하여, 바이패스 제1조절밸브(800)의 유로 방향을 조절한다.

또한 제어부는 공정가스의 안정화가 이루어진 상태에서 챔버 측으로 공정가스가 공급되도록 바이패스 조절밸브를 제어한다.

상기의 안정화는 필터를 거친 공정가스가 일정한 유량을 가지게 될 때까지 공정가스를 챔버로 공급하지 않고 외부로 바이패스 배출시키는 것을 말한다. 따라서 공정가스가 일정한 유량을 가지게 되어 안정화가 이루어지고 나서야, 챔버 내부의 가스 분사부(300)에 공정가스가 공급될 수 있도록 한다.

이러한 안정화는 미리 설정된 안정화 시간 동안 이루어지거나 필터(600,620)의 출력단(600b,620b)에서 각각 출력되는 공정가스의 유량에 따라서 이루어질 수 있다.

안정화 시간은, 가스별 성분에 따라 달라질 수 있다. 즉, 공정가스 성분별 실험을 통하여, 필터를 통과한 후 안정화될 때까지의 평균 시간을 측정하여, 이러한 평균 시간을 안정화 시간으로 결정한다. 따라서 제어부는, 이러한 미리 설정된 안정화 시간 동안 공정가스를 바이패스관(500,520)으로 각각 바이패스시키며, 안정화 시간이 경과한 후에 챔버 제1연결관(700c,720c)으로 통로 밸브 전환하여 챔버 내부의 가스 분사부(300)에 공정가스를 공급한다.

또한 필터(600,620)의 출력단에서 출력되는 공정가스의 유량에 따라서 안정화가 이루어지는 것은, 도 2에 도시한 바와 같이 필터(600,620)의 출력단(600b,620b)에 연결된 제1출력관(700b,720b)에 흐르는 공정가스의 유량(즉, 바이패스 조절밸브의 유입포트에 유입되는 공정가스의 유량)을 파악하여 안정화 완료 여부를 알 수 있다. 이를 위하여 소스가스 공급관(700)의 제1출력관(700b) 또는 반응가스 공급관(720)의 제1출력관(720b)에 흐르는 공정가스의 유량, 즉, 바이패스 조절밸브의 유입포트에 유입되는 공정가스의 유량을 감지하는 유량 감지기(미도시)가 마련될 수 있다. 유량 감지기(미도시)는 제1출력관(700b,720b) 내의 유로에 설치될 수 있으며, 또는 바이패스 조절밸브의 유입 포트(800a,820b)의 입구에 설치되어 공정가스의 유량을 감지할 수 있다. 따라서 바이패스 조절밸브는 감지된 유량이 미리 설정된 기준값 미만이면 각 필터의 유입포트(800a,820a)와 바이패스 포트(800b,820b)를 서로 연결하여, 공정가스를 바이패스관(500,520)을 통해 외부로 바이패스시킨다. 반면에 감지된 유량이 기준값 이상이면 각 제1유입포트(800a,820a)와 제1배출포트(800c,820c)를 서로 연결하여, 챔버 내부의 가스 분사부(300)에 공정가스를 공급한다.

한편, 상기에서 설명한 도 2 및 도 3은 단일 기판을 대상으로 시분할하여 소스가스 및 반응가스를 분사하여 원자층 증착하는 장치의 예를 설명한 것이나, 본 발명의 실시예는 이러한 구조 이외에 공간분할 원자층 증착하는 도 4의 장치에도 적용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 공간분할 원자층 증착하는 기판처리장치를 도시한 그림이며, 도 5는 공간분할 원자층 증착하는 기판처리장치에서의 가스분사부의 평면도를 도시한 그림이다.

기판지지부(200)에는 복수의 기판이 지지 플레이트(201)에 안착되어, 승강 및 회전한다.

공간분할 원자층 증착하는 기판처리장치의 가스 분사부(300)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상측 플레이트(301)를 구비하여 상측 플레이트(301) 상에, 소스가스, 반응가스, 퍼지가스를 분사하는 영역을 구비한다. 즉, 기판지지부에 소스가스를 분사하는 소스가스 분사부(302)와, 상기 기판지지부 둘레방향을 따라 상기 소스가스 분사부(302)와 이격 배치되며 반응가스를 분사하는 반응가스 분사부(303) 중에서 적어도 어느 하나는 가스공급장치와 연결된다. 또한 기판지지부(서셉터) 둘레방향으로 소스가스 분사부와 반응가스 분사부 사이에 위치하여 소스가스 분사부와 반응가스 분사부를 상호 분리하는 분리가스 분사부인 퍼지가스 분사부(304)를 구비한다.

기판지지부(200)와 가스분사부(300) 중에서 적어도 어느 하나는 상대 회전한다. 예컨대, 기판지지부가 회전없이 고정된 경우에는 가스분사부가 회전하며, 반대로 가스분사부가 회전없이 고정된 경우에는 기판지지부가 회전한다. 따라서 가스분사부(300) 또는 기판지지부의 지지플레이트(201) 중에서 적어도 어느 하나가 회전함으로써, 기판지지부에 놓인 기판에 소스가스->퍼지가스->반응가스->퍼지가스에 노출되도록 할 수 있다.

또한 가스분사부(300)는 소스가스와 상기 반응가스를 분리하기 위한 중앙 분리가스를 기판지지부의 중앙영역으로 분사하는 중앙가스 분사부(305)를 포함할 수 있다. 중앙가스 공급관(740)은 중앙 분리가스를 상기 중앙가스 분사부(305)에 공급한다. 이러한 중앙 분리가스는 퍼지가스 공급원으로부터 공급받은 비활성 퍼지가스가 사용될 수 있다.

또한 가스분사부(300)는 샤워헤드 타입으로 구현되어 외부로부터 유입된 서로 다른 종류의 가스가 혼합될 수 있으며, 또는 인젝터 분사되는 노즐 타입 형태로 구현될 수 있다.

한편, 이하에서는 종래의 도 1 구조에서와 본 발명의 실시예의 구조에서의 실험 결과를 비교 설명한다.

종래에 필터가 챔버에 가까이 있는 도 1의 구조하에서는, 원하는 막 두께의 증착을 위해서 퍼지가스 공급 시간을 증가시켜야 하는 문제가 있다. 예를 들어, 소스가스로서 Zr 함유 소스가스를 사용하고, 반응가스로서 O₃ 함유 반응가스를 사용하고, 퍼지가스로서 Ar 퍼지가스를 사용하는 원자층 증착 공정을 통해 ZrO₂막을 증착하는 경우, Zr 함유 소스가스 -> Ar 퍼지가스 -> O₃ 함유 반응가스 -> Zr 함유 소스가스의 사이클을 통해 하나의 층이 형성되고, 기판에 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 여러 사이클이 반복된다. 그런데, Zr 함유 소스가스 공급을 중단하고 Ar 퍼지가스로 퍼지시킨 후 O₃ 함유 반응가스를 공급할 때, 퍼지가 충분하지 못하여 필터 내부에 Zr 함유 소스가스가 잔존하는 경우 O₃ 함유 반응가스가 필터를 통해 공급될 때 필터 내부에 잔존하던 Zr 함유 소스가스에 추가적으로 반응하여 기판의 증착 두께가 원하는 값보다 증가하는 문제가 있다. 따라서 원하는 증착 두께를 얻기 위하여서는 필터 내부에 Zr 함유 소스가스를 완전히 제거시키기 위해서, 아주 많은 시간 동안 퍼지해야 하기 때문에 퍼지 시간이 증가되는 문제가 있다.

도 1의 종래의 가스 공급관 및 필터 배치 구조를 가진 기판 처리장치에서 하나의 사이클을 통해 63.04Å 기준값 두께의 증착막이 증착된다고 하는 경우, 퍼지 시간과 그에 따른 증착 실험 결과를 도 5에 도시하였다. 도 6의 실험 결과에서 나타난 바와 같이, 종래의 필터 배치 구조에서는, 60분 이상, 바람직하게는 120분 가까이 퍼지해야 원하는 기준값 두께(Ref. Thick)가 형성될 수 있음을 알 수 있다. 따라서 120분 정도의 긴 퍼지 시간을 가져야만 해서 공정 시간이 많이 소모되는 문제가 있다. 참고로, 10분, 30분의 퍼지 시간을 가질 경우 필터 내부에 잔존한 Zr 함유 소스가스가 O₃ 함유 반응가스와 반응하여 두께가 기준값 두께보다 증대됨을 알 수 있으며, 또한 막 균일도(uniform) 역시 나빠짐을 알 수 있다.

도 7은 종래의 가스 공급관 및 필터 배치 구조에서의 막 두께별 퍼지시간과, 본 발명의 실시예에 따른 가스 공급관 및 필터 배치 구조에서의 막 두께별 퍼지시간을 나타낸 실험 그래프이다. 필터를 퍼지가스 노드와 챔버 사이에 위치시켜 챔버에 가까이 두는 기존의 도 1의 구조를 가질 경우 120분 가까이 퍼지시켜야 막 두께가 증대하지 않음을 알 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예인 도 2, 도 3, 도 4와 같이 필터를 제1소스 공급원과 퍼지가스 노드의 사이에 위치시켜 퍼지가스 노드보다 챔버에서 멀리 위치시키는 경우, 퍼지가스 공급이 이루어질 때 필터를 거치지 않기 때문에 적은 퍼지 시간으로 충분함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예의 도 2 및 도 4와 같이 공정가스 공급원과 바이패스 노드 사이에 필터를 위치시키는 구조를 가질 경우 위에서 설명한 공정 시간 단축 이외에도, 바이패스되는 공정가스의 안정화를 이루는데 효과적이다.

설명하면, 필터를 바이패스관 및 퍼지가스 공급관의 하측에 위치시켜 챔버에서 가까이 두는 종래의 도 1의 구조하에서는, 공급되는 공정가스를 바이패스시켜 안정화시킨 후 챔버에 공급한다 하더라도, 공급되는 공정가스가 직접 챔버로 공급되지 않고 필터를 거치기 때문에 필터에서의 필터링에 의해 공정가스의 양이 달라져 정확한 양의 공정가스를 최종단인 챔버에 공급할 수 없는 문제가 있다. 즉, 바이패스를 통해 안정화된 제1소스를 다시 필터를 통하여 챔버로 유입되기 때문에 원하는 일정한 양의 제1소스가 챔버로 유입되기까지 다시 안정화 시간을 가져야 하는 문제가 있다.

그러나, 본 발명의 실시예의 도 2 및 도 4와 같이 필터를 공정가스 공급원과 바이패스 노드의 사이에 위치시켜 바이패스 노드보다 챔버에서 멀리 위치시키는 경우, 필터에서 필터링된 공정가스를 대상으로 안정화 바이패스를 수행한 후 곧바로 챔버로 공급되기 때문에 균일한 증착률을 유지할 수 있다.

참고로, 도 8은 트렌치에 원자층 증착을 하는 경우 기존의 도 1의 필터 위치를 가질 때와 본 발명의 실시예의 필터 위치를 가질 때의 스텝 커버리지를 나타낸 그래프이다. 도 9를 참고하면, 기판의 트렌치의 바닥면에 증착된 막의 두께를 Y라 하고, 기판의 트렌치가 형성되지 않은 표면에 증착된 막의 두께를 X라 할 때, 스텝 커버리지(step coverage)라 함은 Y÷X의 %값을 말한다. 따라서 균일한 막 증착이 일어나는 경우에는 스텝 커버리지의 값은 100%에 근접하게 된다. 도 8을 참고하면, 도 1과 같이 퍼지가스 노드와 챔버 사이에 필터가 위치하는 경우 필터링전에 바이패스 안정화가 이루어지기 때문에 스텝 커버리지의 값이 75% 정도인데 반하여, 본 발명의 실시예인 도 2, 도 4와 같이 공정가스 공급원과 바이패스 노드 사이에 필터가 위치하는 경우 필터링 후 바이패스 안정화가 이루어지기 때문에 81%라는 높은 스텝 커버리지의 값을 가져 높은 증착 균일도를 가짐을 알 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10:기판 처리 장치 100:챔버
300:가스분사부 400:퍼지가스 공급관
410:퍼지가스 공급원 401:퍼지가스 조절 밸브
500:바이패스관 600:필터
700:소스가스 공급관 710:공정가스 공급원
720:반응가스 공급관

Claims

적어도 하나 이상의 공정가스 공급원으로부터의 공정가스를 챔버로 공급하며, 상기 공정가스 공급원과 챔버 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 노드와, 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에서 공정가스가 챔버 외부로 바이패스되는 바이패스 노드가 마련된 공정가스 공급관;
상기 퍼지가스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관의 유로에 퍼지가스를 흘러보내는 퍼지가스 공급관;
상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이에 위치하여, 입력단을 통해 상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 유입받아 필터링한 후 출력단을 통해 배출하는 필터;
상기 바이패스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버 외부로 배출하는 바이패스관;
상기 바이패스 노드에 위치하여, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버로 공급하거나 또는 상기 바이패스관으로 배출하는 바이패스 조절밸브;
를 포함하는 가스 공급 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 필터는,
상기 공정가스 공급원과 상기 바이패스 노드 사이의 유로에 위치하거나, 또는 상기 바이패스 노드와 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에 위치하는 가스 공급 장치.
기판이 처리되는 내부 공간을 가지는 챔버와, 상기 챔버 내부에 위치하며 기판을 지지하는 기판지지부와, 상기 기판지지부의 상부에 마련되어 상기 기판지지부에 가스를 분사하는 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
상기 가스 분사부는 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 공급하는 적어도 하나 이상의 가스 공급 장치와 연결되며,
상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 상기 챔버로 공급하며, 상기 공정가스 공급원과 상기 챔버 사이의 유로에 퍼지가스가 합류되는 퍼지가스 노드와, 상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에서 공정가스가 챔버 외부로 바이패스되도록 바이패스 노드가 마련된 공정가스 공급관;
상기 퍼지가스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관의 유로에 퍼지가스를 흘러보내는 퍼지가스 공급관;
상기 공정가스 공급원과 상기 퍼지가스 노드 사이에 위치하여, 입력단을 통해 상기 공정가스 공급원으로부터 공정가스를 유입받아 필터링한 후 출력단을 통해 배출하는 필터;
상기 바이패스 노드에 연결되어, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버 외부로 배출하는 바이패스관;
상기 바이패스 노드에 위치하여, 상기 공정가스 공급관 내의 공정가스를 챔버로 공급하거나 또는 상기 바이패스관으로 배출하는 바이패스 조절밸브;
상기 바이패스 조절밸브의 구동을 제어하는 제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서, 상기 공정가스 공급원은 소스가스 공급원 및/또는 반응가스 공급원인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 기판지지부는 상면에 복수의 기판이 안착되며,
상기 가스 분사부는 상기 기판지지부에 소스가스를 분사하는 소스가스 분사부와 상기 기판지지부 둘레방향을 따라 상기 소스가스 분사부와 이격 배치되며 반응가스를 분사하는 반응가스 분사부를 포함하고,
상기 기판지지부와 가스분사부 중 적어도 어느 하나는 상대 회전하며,
상기 소스가스 분사부 및 반응가스 분사부 중 적어도 어느 하나는 상기 가스공급장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 가스 분사부는 상기 기판지지부 둘레방향으로 소스가스 분사부와 반응가스 분사부를 상호 분리하는 분리가스 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 가스분사부는,
상기 소스가스와 상기 반응가스를 분리하기 위한 중앙 분리가스를 상기 기판지지부의 중앙영역에 분사하는 중앙가스 분사부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 소스가스 분사부 및 반응가스 분사부는 샤워헤드 타입, 노즐 타입 중 어느 하나로 구현되는 기판 처리 장치.
청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터는, 상기 공정가스 공급원과 상기 바이패스 노드 사이의 유로에 위치하거나, 또는 상기 바이패스 노드와 상기 퍼지가스 노드 사이의 유로에 위치하는 기판 처리 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 제어부는, 미리 설정된 안정화 시간이 경과한 후에 상기 공정가스를 챔버로 공급하도록 상기 바이패스 조절밸브의 유로 방향을 조절하는 기판 처리 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 제어부는, 상기 공정가스의 유량을 감지하여 감지된 유량이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 공정가스를 챔버로 공급하도록 상기 바이패스 조절밸브의 유로 방향을 조절하는 기판 처리 장치.