KR20160122523A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20160122523A
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Abstract

본 발명은 내부에 공간이 형성되는 튜브, 상기 튜브 내부에서 복수의 기판을 다단으로 적재하고 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 복수의 처리공간을 개별적으로 형성하는 기판 지지부, 모든 상기 복수의 처리공간에 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급부, 상기 복수의 기판 각각에 제2 가스를 개별적으로 공급하도록 상기 복수의 처리공간 각각에 대응되게 배치되는 복수의 분사기를 구비하는 제2 가스공급부, 및 상기 튜브 내 가스를 배기하는 배기부를 포함하여, 복수의 기판 각각이 처리되는 공간마다 개별적으로 가스를 공급할 수 있다.

Description

기판처리장치{Substrate Processing Apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 기판 각각이 처리되는 공간마다 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판처리설비에는 하나의 기판에 대하여 기판처리공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single Wafer Type)과 복수개의 기판에 대하여 기판처리공정을 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.
배치식 기판처리설비는, 수평상태에서 다단으로 적층된 기판을 수납하여 처리하는 처리실과, 처리실 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급노즐, 처리실 내를 배기하는 배기라인을 포함한다. 이러한 배치식 기판처리설비를 이용한 기판처리공정은 다음과 같이 수행된다. 우선, 복수의 기판을 처리실 내로 반입한다. 그 다음, 배기라인을 통해 처리실 내를 배기하면서 처리가스 공급노즐를 통해 처리실 내에 처리가스를 공급한다. 그 다음, 처리가스 공급노즐에서 분사된 처리가스가 각 기판의 사이를 통과하면서 배기라인으로 유입되고 기판 상에는 박막이 형성된다.
그러나 종래의 기판처리설비는 하나의 처리가스 공급라인을 구비하였기 때문에, 처리실 내로 공급되는 처리가스의 양만 제어할 수 있을 뿐 기판 각각에 공급되는 처리가스의 양을 개별적으로 제어할 수 없었다. 즉, 각 기판에 공급되는 처리가스의 농도를 제어할 수 없었다. 이에, 기판에 형성되는 성장막의 두께를 제어할 수 없기 때문에, 기판마다 성장막의 두께가 달라지는 문제가 발생하였다.
KR 10-1392378 B1
본 발명은 복수의 기판이 각각 처리되는 처리공간마다 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 기판의 처리공정 상황에 따라 선택적으로 한 종류 이상의 가스를 제어할 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 기판처리공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판처리장치를 제공한다.
본 발명은 내부에 공간이 형성되는 튜브, 상기 튜브 내부에서 복수의 기판을 다단으로 적재하고 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 복수의 처리공간을 개별적으로 형성하는 기판 지지부, 모든 상기 복수의 처리공간에 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급부, 상기 복수의 기판 각각에 제2 가스를 개별적으로 공급하도록 상기 복수의 처리공간 각각에 대응되게 배치되는 복수의 분사기를 구비하는 제2 가스공급부, 및 상기 튜브 내 가스를 배기하는 배기부를 포함한다.
상기 제1 가스공급부는, 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 연장형성되는 분사유닛, 및 상기 분사유닛에 가스를 공급하도록 상기 분사유닛과 연결되는 가스공급유닛을 포함하고, 상기 분사유닛에 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 상기 처리공간에 대응하여 배치되는 복수의 분사홀이 구비된다.
상기 복수의 분사홀은, 상기 분사유닛의 상기 가스공급유닛이 연결되는 부분으로부터 원거리에 배치될수록 직경이 커진다.
상기 처리공간 각각에 대응되도록 높이가 서로 다르게 형성되는 복수의 분사기, 및 상기 분사기의 일단에 각각 연결되는 복수의 가스공급라인을 포함한다.
상기 분사기의 타단에 가스를 분사하는 분사홀이 형성되고, 상기 분사홀은 상기 튜브의 둘레를 따라 나선형으로 배치된다.
상기 복수의 가스공급라인 각각은, 가스가 이동하는 경로를 형성하고 분사기에 각각 연결되는 가스배관, 상기 가스배관 내 가스의 유량을 측정하도록 상기 가스배관에 설치되는 유량센서, 및 상기 가스배관 내 가스의 유량을 제어하도록 상기 가스배관에 설치되는 밸브를 포함하고,
상기 복수의 가스공급라인은 개별적으로 가스의 유량이 측정 및 제어된다.
상기 튜브의 둘레에, 상기 제1 가스공급부에 구비되는 분사홀 및 상기 제2 가스공급부에 구비되는 분사홀과 대응되는 관통홀이 형성된다.
상기 기판 지지부를 회전시키도록 상기 기판 지지부와 연결되는 회전구동부를 포함한다.
내부에 상기 튜브를 수용하는 외부튜브를 포함하고, 상기 제1 가스공급부의 분사유닛 및 상기 제2 가스공급부의 분사기는, 상기 튜브와 상기 외부튜브 사이에 배치된다.
상기 제1 가스공급부는, 실리콘 원료가스를 포함하는 제1 가스를 공급한다.
상기 제2 가스공급부는, 상기 복수의 기판 각각에 도판트 가스 및 식각가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 가스를 선택적으로 공급한다.
상기 기판 지지부는, 상기 복수의 처리공간이 서로 고립되도록 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 상기 기판 사이사이에 각각 배치되는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 기판이 처리되는 처리공간마다 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급부를 구비한다. 이에, 각 기판의 상황에 따라 처리공간으로 공급되는 가스의 양을 별도로 제어할 수 있다. 따라서, 각 기판이 최상의 조건에서 처리공정이 수행될 수 있기 때문에, 기판 또는 기판 상의 박막의 품질이 향상된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 처리공정의 상황에 따라 선택적으로 한 종류 이상의 가스를 처리공간으로 공급할 수 있다. 이에, 기판 상에 형성되는 박막의 두께를 조절할 수 있기 때문에, 기판 또는 기판 상의 박막의 품질이 향상된다.
또한, 처리공간 별로 공급되는 가스의 양 및 가스의 종류를 제어할 수 있기 때문에, 기판의 상황에 따라 처리공정의 조건을 신속하게 제어할 수 있다. 이에, 기판 또는 기판 상의 박막에 불량이 발생되는 것이 감소하여 기판처리공정의 효율이 향상된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 주원료 가스를 공급하는 제1 가스공급부와 1종 이상의 가스 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 공급할 수 있는 제2 가스공급부를 포함한다. 따라서, 제2 가스공급부에서 공급되는 가스를 선택하여 처리공간 내 가스의 혼합비율을 제어할 수 있다. 또한, 제2 가스공급부에서 공급되는 가스를 선택하여 기판에 대한 다양한 처리공정을 선택적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리설비를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지부를 나타내는 도면.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 튜브 및 가스공급부의 구조를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 튜브 및 가스공급부의 구조를 나타내는 평면도.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 가스공급유닛 및 가스공급라인의 구조를 나타내는 도면.
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. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리설비를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 지지부를 나타내는 도면이고, 도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 튜브 및 가스공급부의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 튜브 및 가스공급부의 구조를 나타내는 평면도이고, 도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 가스공급유닛 및 가스공급라인의 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(100)는, 기판(S)이 각각 처리되는 복수의 처리공간을 개별적으로 형성하는 기판 지지부(171), 모든 상기 처리공간에 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급부(140), 상기 복수의 기판(S) 각각에 제2 가스를 개별적으로 공급하도록 상기 복수의 처리공간 각각에 대응되게 배치되는 복수의 분사기(151)를 구비하는 제2 가스공급부(150), 및 상기 튜브(130) 내 가스를 배기하는 배기부(160)를 포함한다.
우선, 본 발명을 이해하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리설비에 대해 예시적으로 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 기판처리설비는, 공정설비(1000), 및 설비 전방 단부 모듈(Equipment Front End Module:EFEM)(50,60,70)을 포함한다. 설비 전방 단부 모듈(50,60,70)은 공정설비(1000)의 전방에 장착되어, 복수의 기판이 수용된 용기(미도시)와 공정설비(1000) 간에 기판을 이송한다. 용기는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다.
설비 전방 단부 모듈(50,60,70)은, 복수의 로드포트(Loadports)(60)와 프레임(50)을 포함한다. 프레임(50)은 로드포트(60)와 공정설비(1000) 사이에 배치된다. 기판을 수용하는 용기는 오버헤드 트랜스퍼(overhead transfer), 오버헤드 컨베이어(overhead conveyor), 또는 자동 안내 차량(automatic guided vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)에 의해 로드포트(60) 상에 놓여진다.
프레임(50) 내에는 로드포트(60)에 놓여진 용기와 공정설비(1000) 간에 기판을 이송하는 프레임 로봇(70)이 설치된다. 또한, 프레임(50) 내에는 용기의 도어를 자동으로 개폐하는 도어 오프너(미도시)가 설치될 수 있다. 또한, 프레임(50)에는 청정 공기가 프레임(50) 내 상부에서 하부로 흐르도록 청정 공기를 프레임(50) 내로 공급하는 팬필터 유닛(Fan Filter Unit:FFU)(미도시)이 구비될 수 있다.
기판은 공정설비(1000) 내에서 소정의 공정이 수행된다. 공정설비(1000)는 이송 장치(200), 로드록 장치(300), 세정 장치(500a,500b), 버퍼 장치(400), 및 에피택셜 장치(100a,100b,100c)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치는 에피택셜 장치(100a,100b,100c)일 수 있다.
이송 장치(200)는 평면형상이 다각형으로 형성되고, 로드록 장치(300), 세정 장치(500a,500b), 버퍼 장치(400), 및 에피택셜 장치(100a,100b,100c)는 이송 장치(200)의 측면에 설치된다.
로드록 장치(300)는 이송 장치(200)의 측부들 중 설비 전방 단부 모듈(50,60,70)과 인접한 측부에 위치한다. 기판은 로드록 장치(300) 내에 일시적으로 머무른 후 이송 장치(200)에 의해 세정 장치(500a,500b), 버퍼 장치(400), 및 에피택셜 장치(100a,100b,100c)에 로딩되어 공정이 이루어진다. 공정이 완료된 후 기판은 이송 장치(200)에 의해 언로딩되어 로드록 장치(300) 내에 일시적으로 머무른다.
이송 장치(200), 세정 장치(500a,500b), 버퍼 장치(400), 및 에피택셜 장치(100a,100b,100c)는 진공으로 유지되며, 로드록 장치(300)는 진공 및 대기압으로 전환된다. 로드록 장치(300)는 외부 오염물질이 이송 장치(200), 세정 장치(500a,500b), 버퍼 장치(400), 및 에피택셜 장치(100a,100b,100c)로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 기판이 이송되는 동안, 기판이 대기에 노출되지 않으므로, 기판 상에 산화막이 성장하는 것을 방지할 수 있다.
로드록 장치(300)와 이송 장치(200) 사이, 그리고 로드록 장치(300)와 설비 전방 단부 모듈(50,60,70) 사이에는 게이트 밸브(미도시)가 설치된다. 설비 전방 단부 모듈(50,60,70)과 로드록 장치(300) 간에 기판(S)이 이동하는 경우, 로드록 장치(300)와 이송 장치(200) 사이에 제공된 게이트 밸브가 닫히고, 로드록 장치(300)와 이송 장치(200) 간에 기판이 이동하는 경우, 로드록 장치(300)와 설비 전방 단부 모듈(50,60,70) 사이에 제공되는 게이트 밸브가 닫힌다.
이송 장치(200)는 기판 핸들러(210)를 구비한다. 기판 핸들러(210)는 로드록 장치(300), 세정 장치(500a,500b), 버퍼 장치(400), 및 에피택셜 장치(100a,100b,100c) 사이에서 기판을 이송한다. 이송 장치(200)는 기판이 이동할 때 진공을 유지하도록 밀봉된다. 이에, 기판이 오염물에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
세정 장치(500a,500b)는 에피택셜 장치(100a,100b,100c) 내에서 기판에 대한 에피택셜 공정이 이루어지기 이전에 기판을 세정하는 역할을 한다. 에피택셜 공정이 성공적으로 이루어지기 위해서는 결정성 기판 상에 존재하는 산화물의 양이 최소화되어야 한다. 기판의 표면 산소 함유량이 너무 높은 경우, 산소 원자가 시드 기판 상의 증착재료의 결정학적 배치를 방해하기 때문에, 에피택셜 공정은 유해한 영향을 받는다. 따라서, 기판(S) 상에 형성된 자연 산화막(또는 표면 산화물)을 제거하는 세정 공정이 세정 장치(500a,500b) 내에서 이루어질 수 있다.
에피택셜 장치(100a,100b,100c) 또는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치는 기판 상에 에피택셜 층을 형성하는 역할을 한다. 이때, 에피택셜 장치(100a,100b,100c)는 선택적 에피택셜 장치일 수 있다. 본 실시 예에서는 3개의 에피택셜 장치(100a,100b,100c)가 제공된다. 에피택셜 공정은 세정 공정에 비해 많은 시간이 소요되므로, 복수의 에피택셜 장치를 통해 제조수율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 구비되는 에피택셜 장치(100a,100b,100c)의 개수는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(또는 에피택셜 장치)(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판처리장치(100)는, 튜브(130), 기판 지지부(171), 제1 가스공급부(140), 제2 가스공급부(150), 및 배기부(160)를 포함한다. 또한, 기판처리장치(100)는, 내부공간을 가지는 챔버(110), 상기 챔버(110) 내부에 배치되고 내부에 상기 튜브(130)가 수용되는 공간을 형성하는 외부튜브(120), 상기 외부튜브(120) 주변에 배치되는 히터(190), 상기 기판 지지부(171)를 지지해주는 샤프트(172), 상기 기판 지지부(171)를 상하로 이동시키는 상하구동부(173), 상기 기판 지지부(171)를 회전시키는 회전구동부(174), 및 지지판(180)을 포함할 수 있다.
챔버(110)는 사각통 또는 원통 형상으로 형성되고 내부공간을 가진다. 또한, 챔버(110)는 상부챔버(110a)와 하부챔버(110b)를 포함하며, 상부챔버(110a)와 하부챔버(110b)는 서로 연통된다. 하부챔버(110b)의 일측에는 이송챔버(110)와 연통되는 삽입구가 구비된다. 이에, 기판(S)이 이송챔버(110)에서 삽입구를 통해 챔버(110)로 로딩될 수 있다. 챔버(110)의 삽입구와 대응되는 이송챔버(110)의 일측에는 유입구(220)가 형성되고, 유입구(220)와 삽입구 사이에는 게이트 밸브(230)가 구비된다. 이에, 이송챔버(110)의 내부공간과 챔버(110)의 내부공간은 게이트 벨브(230)에 의해 격리될 수 있다. 또한, 유입구(220)와 삽입구는 게이트 밸브(230)에 의해 개폐된다. 이때, 삽입구는 하부챔버(110b)에 구비될 수 있다.
외부튜브(120)는 상부가 개방된 하부챔버(110b)의 상측 또는 상부챔버(110a)에 배치된다. 외부튜브(120)는 에피택셜 공정 또는 선택적 에피택셜 공정이 수행되는 내부공간을 가지고, 하부가 개방된다. 또한, 외부튜브(120)의 내부에는 튜브(130)가 수용될 수 있다.
히터(190)는 챔버(110) 내부에 구비되고, 외부튜브(120) 또는 튜브(130)의 측면둘레 및 상부를 감싸도록 배치된다. 히터(190)는 외부튜브(120) 또는 튜브(130)에 열에너지를 제공하여 외부튜브(120) 또는 튜브(130)의 내부공간을 가열하는 역할을 한다. 이에, 외부튜브(120) 또는 튜브(130)의 내부공간 온도를 에피택셜 공정이 가능한 온도로 조절할 수 있다.
튜브(130)는 하부챔버(110b)의 상측 또는 상부챔버(110a)에 배치된다. 상세하게는, 튜브(130)가 외부튜브(120)의 개방된 부분을 통해 외부튜브(120)의 내부공간에 삽입되어 외부튜브(120)의 내부공간에 배치된다. 또한, 튜브(130)는 내부에 기판 지지부(171)가 수용되는 공간을 형성하고, 하부가 개방된다. 이에, 기판 지지부(171)가 상부챔버(110a)와 하부챔버(110b) 내에서 상하로 이동하는 경우, 튜브(130)의 개구부를 통해 튜브(130) 내로 인입되거나 인출될 수 있다.
튜브(130)는 원통 형태로 형성되고 하부가 개방될 수 있다. 또한, 튜브(130)의 둘레 일측에는, 후술될 제1 가스공급부(140)의 분사유닛(141) 및 제2 가스공급부(150)의 분사기(151)의 분사홀과 대응되는 관통홀이 형성된다. 상세하게는, 분사유닛(141)에 대응되는 관통홀은 분사유닛(141)의 연장방향을 따라 일자형태로 튜브(130)에 형성될 수 있다. 분사기(151)에 대응되는 관통홀은 분사기(151)의 일단이 삽입가능하도록 분사기(151) 일단의 단면형상을 따라 형성될 수 있다. 또한, 튜브(130)의 둘레 타측에는 배기부(160)와 연통되는 관통홀이 형성된다. 그러나, 관통홀의 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 튜브(130)의 하부는 외부튜브(120) 또는 챔버(110)의 내벽과 연결되어 지지될 수 있도록, 튜브(130)의 둘레 외측으로 돌출되어 외부튜브(120) 또는 챔버(110)에 연결되는 돌출부가 구비될 수 있다. 또한, 분사유닛(141) 및 분사기(151)를 안정적으로 지지하도록 튜브(130) 둘레 구비되어 분사유닛(141) 및 분사기(151)를 지지해주는 원판 형상의 지지유닛(135)이 구비될 수 있다. 그러나, 튜브(130)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다
기판 지지부(171)는 복수의 기판(S)을 상하방향으로 적재한다. 예를 들어, 기판 지지부(171)는 기판 지지부(171)는 15매의 기판들을 다단으로 적재할 수 있다. 기판 지지부(171)는 복수의 기판(S)이 각각 처리되는 처리공간을 개별적으로 형성한다. 즉, 기판 지지부(171)는 상하방향으로 복수의 층을 가지고, 각 층에 하나의 기판(S)이 적재된다. 이에, 기판 지지부(171)의 각 층에 기판(S)의 처리공간이 개별적으로 형성되어 처리공간 사이의 간섭을 방지할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 기판 지지부(171)는 기판 보트(Wafer Boat)(171a,171b), 히트 아이솔레이션 유닛(Heat Isolation Unit)(미도시), 및 로테이션 키트(Rotation Kit)(미도시)를 포함할 수 있다. 기판 보트(171a,171b)에는 기판(S)이 안착되도록 중심부를 향하여 돌출되는 돌기(171b)가 형성된다. 돌기(171b)는 상하방향으로 복수개가 배치되고 돌기(171b) 상에 기판(S)이 적재된다.
또한, 기판 보트(171a,171b)에는 처리공간 사이사이를 구분하는 복수의 아이솔레이션 플레이트(Isolation Plate)(171a)가 구비된다. 예를 들어, 아이솔레이션 플레이트(171a)는 원판 형태로 형성되고, 처리공간을 구분하도록, 복수개가 구비되어 상기 기판(S)이 적재되는 방향을 따라 상기 기판(S) 사이사이에 각각 배치된다. 즉, 기판(S)을 적재한 돌기(171b)들 사이사이에 칸막이와 같이 아이솔레이션 플레이트(171a)가 구비된다. 이에, 복수의 처리공간이 서로 고립되고 각각 독립적으로 형성된다.
히트 아이솔레이션 유닛은 기판 보트(171a,171b)의 하부에 연결되고 튜브(130) 내부의 열손실을 방지한다. 로테이션 키트는 상부가 히트 아이솔레이션 유닛의 하부에 연결되고, 하부에 샤프트(172)가 연결된다.
샤프트(172)는 상하방향으로 연장형성되고, 상단이 기판 지지부(171)의 하부와 연결된다. 샤프트(172)는 기판 지지부(171)를 지지해주는 역할을 한다. 샤프트(172)의 하부는 하부챔버(110b)를 관통하여 하부챔버(110b) 외측의 상하구동부(173) 및 회전구동부(174)와 연결된다.
상하구동부(173)는 샤프트(172)와 연결되어 샤프트(172)를 상하로 이동시킨다. 이에, 샤프트(172)의 상단에 연결된 기판 지지부(171)도 샤프트(172)의 이동을 따라 상하로 이동한다. 예를 들어, 상하구동부(173)의 작동에 의해 기판 지지부(171)가 하측으로 이동하여 하부챔버(110b)의 내부(또는 적재위치)에 위치할 수 있다. 이에, 이송챔버(110)에서 하부챔버(110b)로 로딩된 기판(S)이 하부챔버(110b) 내부에 위치한 기판 지지부(171)에 적재될 수 있다.
복수의 기판(S)이 기판 지지부(171)에 모두 적재되면 기판 지지부(171)가 상하구동부(173)에 의해 상측으로 이동하여, 외부튜브(120) 또는 튜브(130)의 내부(또는 공정위치)로 이동한다. 이에, 외부튜브(120) 또는 튜브(130) 내에서 기판(S)에 대한 에피택셜 공정이 진행될 수 있다.
회전구동부(174)는 기판 지지부(171)를 회전시키도록 기판 지지부(171)와 연결된 샤프트(172)와 연결된다. 회전구동부(174)는 샤프트(172)의 상하방향 중심축을 기준으로 샤프트(172)를 회전시킨다. 이에, 샤프트(172)와 연결된 기판 지지부(171)도 상하방향 중심축을 기준으로 회전할 수 있다. 기판(S)의 처리공정이 진행될 때, 튜브(130)의 일측으로 공급된 1 종 이상의 가스가 기판 지지부(171)에 적재된 기판(S)을 통과하여 튜브(130)의 타측으로 배출된다. 이때, 회전구동부(174)의 작동에 의해 기판 지지부(171)가 회전하면 기판 지지부(171)를 통과하려는 가스가 믹싱되고 기판(S) 상의 면적에 균일하게 분포될 수 있다. 따라서, 기판(S) 상에 증착되는 막의 품질이 향상될 수 있다.
지지판(180)은 샤프트(172)에 설치되고, 기판 지지부(171)와 함께 상승하여 외부튜브(120) 또는 튜브(130) 내부의 공정공간을 외부로부터 밀폐시키는 역할을 한다. 지지판(180)은 기판 지지부(171)의 하측에 이격되어 배치된다. 또한, 지지판(180)과 외부튜브(120) 사이 또는, 지지판(180)과 튜브(130) 사이에는 O링 형태의 실링부재(181)가 구비되어 공정공간을 밀폐시킨다. 지지판(180)과 샤프트(172) 사이에는 베어링부재(182)가 구비되며, 샤프트(172)는 베어링부재(182)에 의해 지지된 상태에서 회전할 수 있다.
도 4 내지 도 6를 참조하면, 제1 가스공급부(140)는, 상기 기판(S)이 적재되는 방향을 따라 연장형성되는 분사유닛(141), 및 상기 분사유닛(141)에 가스를 공급하도록 상기 분사유닛(141)과 연결되는 가스공급유닛(142)을 포함한다. 이때, 제1 가스공급부(140)는 상기 복수의 기판(S)에 실리콘 원료가스 및 식각가스 공급이 가능할 수 있다. 즉, 제1 가스공급부(140)는 기판(S) 처리공정의 주요원료 가스를 처리공간 내로 공급하는 역할을 한다.
분사유닛(141)은 파이프 형태로 형성되고 기판(S)이 적재되는 방향, 예를 들어 상하방향으로 연장형성된다. 분사유닛(141)은 튜브(130)와 외부튜브(120) 사이에 배치된다. 분사유닛(141)은 상부가 폐쇄되고 하부가 가스공급유닛(142)과 연결된다. 또한, 분사유닛(141)에는 상기 기판(S)이 적재되는 방향을 따라 상기 기판(S)의 처리공간에 대응하여 배치되는 복수의 분사홀(141a)이 구비된다. 즉, 기판 지지부(171)가 형성하는 각 층과 대응되는 부분에 분사홀(141a)이 구비된다. 이에, 가스공급유닛(142)을 통해 분사유닛(141)의 내부로 공급된 제1 가스가 분사홀(141a)을 통해 기판(S)의 각 처리공간으로 공급된다.
복수의 분사홀(141a)은, 상기 분사유닛(141)의 상기 가스공급유닛(142)이 연결되는 부분으로부터 원거리에 배치될수록 직경이 크게 형성된다. 예를 들어, 가스공급유닛(142)이 분사유닛(141)의 하단과 연결되어 제1 가스가 분사유닛(141)의 하부에서 상부로 공급되는 경우, 상측에 위치한 분사홀의 직경이 하측에 위치한 분사홀의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 가스공급유닛(142)과 근접한 분사홀의 경우 제1 가스가 근접한 위치에서 공급되기 때문에, 다량의 제1 가스가 유입되기 용이하다. 반면, 제1 가스공급부(140)에서 원거리에 배치되는 분사홀의 경우 제1 가스가 원거리에서 공급되기 때문에, 근접한 위치의 분사홀보다 더 먼거리를 이동하여 제1 가스를 공급받는다. 따라서, 제1 가스공급부(140)를 통해 분사유닛(141)에 제1 가스를 공급하는 경우, 제1 가스공급부(140)와 근접한 하측의 분사홀과 제1 가스공급부(140)에서 원거리에 배치되는 분사홀에서 분사되는 제1 가스의 양이 상이해질 수 있다.
이에, 제1 가스공급부(140)와 근접한 위치의 분사홀은 직경을 작게 하여 제1 가스가 분사될 수 있는 양을 감소시키고, 제1 가스공급부(140)와 원거리에 위치한 분사홀은 직경을 크게 하여 제1 가스가 분사될 수 있는 양을 증가시킬 수 있다. 즉, 제1 가스공급부(140)와 근접한 위치의 분사홀과 제1 가스공급부(140)에서 원거리에 배치되는 분사홀이 균일한 양의 제1 가스를 공급할 수 있도록, 분사홀(141a)들의 직경을 조절할 수 있다. 따라서, 각 층의 기판(S)들로 균일한 양의 제1 가스가 공급되어 공정의 효율이 향상될 수 있다.
가스공급유닛(142)은, 제1 가스가 이동하는 경로를 형성하는 제1 가스배관(142a), 1 종 이상의 가스를 각각 저장하는 하나 이상의 가스공급원, 및 각 가스공급원 별로 구비되는 하나 이상의 제어밸브를 포함한다.
이때, 제1 가스는 실리콘 원료가스와 식각가스(Etching Gas)를 포함하고, 캐리어 가스(Carrier Gas)를 포함할 수 있다. 또한, 실리콘 원료가스로 SiH4, DCS 등을 사용할 있고, 식각가스로 HCl를 사용할 수 있고, 캐리어 가스로 H2를 사용할 수 있다. 캐리어 가스는 실리콘 원료가스 또는 식각가스의 농도를 희석시킬 수 있다. 이에, 캐리어 가스의 공급량을 제어하면 실리콘 원료가스 또는 식각가스의 농도를 제어할 수 있다. 또한, 실리콘 원료가스, 식각가스, 및 캐리어 가스는 분자량이 서로 달라 용이하게 믹싱될 수 있다. 그러나, 제1 가스의 원료는 이에 한정되지 않고 도판트 가스 등을 다양한 원료를 포함할 수 있다.
제1 가스배관(142a)은 파이프 형상으로 형성되어 일단이 상기 분사유닛(141)에 연결되고, 타단이 가스공급원에 연결된다.
가스공급원은 제1 가스가 포함하는 가스의 종류만큼 구비된다. 예를 들어, 실리콘 원료가스가 저장되는 실리콘 원료 가스공급원(142c), 식각가스가 저장되는 식각가스공급원(142e), 캐리어 가스가 저장되는 캐리어 가스공급원(142g)을 포함할 수 있다. 이에, 제1 가스배관(142a)의 타단은 경로가 분할되어 각 가스공급원에 연결된다. 즉, 실리콘 원료가스의 이동경로, 식각가스의 이동경로, 및 캐리어 가스의 이동경로가 하나로 합쳐져 분사유닛(141)과 연결된다.
제어밸브(142b,142d,142f)는 각 가스공급원에 구비되어 제1 가스배관(142a)으로 공급되는 가스의 유량을 제어한다. 예를 들어, 제어밸브(142b,142d,142f)는, 실리콘 원료 가스공급원(142c)에 구비되어 실리콘 원료가스의 유량을 제어하는 실리콘 원료가스 제어밸브(142b), 식각 가스공급원(142e)에 구비되어 식각가스의 유량을 제어하는 식각가스 제어밸브(142d), 및 캐리어 가스 가스공급원(142g)에 구비되어 캐리어 가스의 유량을 제어하는 캐리어 가스 제어밸브(142f)를 포함할 수 있다. 이에, 제어밸브(142b,142d,142f)를 제어하면 분사유닛(141)을 통해 기판(S)으로 분사되는 제1 가스의 전체 유량을 제어할 수 있다. 또한, 기판(S)으로 공급되는 가스를 종류를 선택적으로 사용할 수 있다. 그러나, 사용되는 가스의 종류나 제1 가스공급부(140)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제2 가스공급부(150)는, 상기 처리공간 각각에 대응되도록 높이가 서로 다르게 형성되는 복수의 분사기(151), 및 상기 분사기(151)의 일단에 각각 연결되는 복수의 가스공급라인(152)을 포함한다. 이때, 제2 가스공급부(150)는 상기 복수의 기판(S) 각각에 선택적으로 도판트 가스 또는 식각가스 공급이 가능할 수 있다. 즉, 제2 가스공급부(150)는 기판(S) 처리공정에 보조적인 가스를 처리공간 내로 공급하는 역할을 한다.
분사기(151)는 파이프 형태로 형성되고 기판 지지부(171)가 가지는 처리공간의 개수만큼 또는, 처리공간의 개수보다 하나 적게 구비된다. 예를 들어, 기판 지지부(171)가 15매의 기판(S)을 지지하여 15개의 기판(S) 처리공간이 형성되는 경우, 14개의 분사기(151)가 구비될 수 있다. 즉, 분사기(151)는 분사유닛(141)과 겹치는 한 부분을 제외하고, 모든 처리공간과 연결될 수 있다.
분사기(151)의 타단에는 가스를 분사하는 분사홀(151a)이 형성되고, 분사기(151)의 타단은 처리공간을 향하여 연장형성된다. 또한, 분사기(151)는, 상기 튜브(130)와 상기 외부튜브(120) 사이에 배치된다. 예를 들어, 분사기(151)는 'ㄱ'자 형태로 형성될 수 있다. 이에, 기판(S)의 처리공간으로 돌출된 타단이 튜브(130)의 관통홀을 통해 처리공간과 접할 수 있다. 따라서, 가스공급라인(152)을 통해 분사기(151)의 일단 예를 들어, 하단으로 공급된 제2 가스가 분사기(151) 내부로 공급되어 분사홀(151a)을 통해 각 처리공간에 배치된 기판(S)으로 분사된다.
또한, 복수의 분사기(151)는 각 처리공간 즉, 기판 지지부(171)가 형성하는 각 층으로 가스를 별도로 공급하기 위해 높이가 서로 다르게 형성된다. 즉, 하측의 처리공간과 접하는 분사기(151)는 높이가 낮고, 상측의 처리공간과 접하는 분사기(151)의 높이는 높게 형성된다. 예를 들어, 분사기(151)의 분사홀(151a)은 상기 튜브(130)의 둘레를 따라 나선형으로 배치되어, 높이가 제일 낮은 분사기(151)부터 높이가 제일 높은 분사기(151)로 순차적인 순서로 분사기(151)가 배치될 수 있다. 이에, 높이가 다른 복수의 분사기(151)가 불규칙적으로 배치될 때보다 공간의 효율이 향상될 수 있다.
가스공급라인(152)은, 가스가 이동하는 경로를 형성하고 분사기에 각각 연결되는 제2 가스배관(152a), 상기 제2 가스배관(152a) 내 가스의 유량을 측정하도록 상기 제2 가스배관(152a)에 설치되는 유량센서(152b), 및 상기 제2 가스배관(152a) 내 가스의 유량을 제어하도록 상기 제2 가스배관(152a)에 설치되는 밸브(152a)를 포함한다.
이때, 제2 가스는 도판트 가스(Dopant Gas), 식각가스, 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 식각가스로 HCl를 사용할 수 있고, 캐리어 가스로 H2를 사용할 수 있다. 도판트 가스는 실리콘 원료가스와 혼합되어 기판(S) 상에 박막을 증착시킬 수 있다. 이에, 기판(S)이 처리되는 처리공간 내 도판트 가스의 농도를 제어하면 실리콘 박막의 도핑 농도를 개별적으로 제어할 수 있다. 캐리어 가스는 실리콘 원료가스 또는 식각가스의 농도를 희석시킬 수 있다. 이에, 캐리어 가스의 공급량을 제어하면 실리콘 원료가스 또는 식각가스의 농도를 제어할 수 있다. 그러나, 제2 가스의 원료는 이에 한정되지 않고 실리콘 원료가스 등 다양할 수 있다.
따라서, 제2 가스의 가스 종류를 선택적으로 사용함으로, 각 처리공간 별 공정을 선택할 수 있다. 즉, 제2 가스로 식각가스만 선택하는 경우, 처리공간 내 식각가스의 혼합률이 증가하여 기판(S)에 대한 선택적 에피택셜 성장이 가능하도록 식각공정을 수행할 수 있다. 또한, 제2 가스로 도판트 가스만 선택하는 경우, 처리공간 내 도판트 가스의 혼합률이 증가하고 제1 가스의 실리콘 원료가스와 도판트 가스가 믹싱되어 기판(S) 상에 박막을 형성할 수도 있다. 또한, 제2 가스의 공급을 중단하면 제1 가스에 의해 처리공간 내 기판(S) 상에 실리콘 박막이 형성될 수도 있다.
한편, 제2 가스배관(152a)이 실리콘 원료가스 공급원과 연결되는 경우, 기판(S) 상 박막의 두께를 더욱 효과적으로 제어할 수 있다. 즉, 기판(S) 상 박막의 두께가 얇은 경우, 제2 가스로 실리콘 원료가스를 공급하고, 기판(S) 상의 박막의 두께가 두꺼운 경우, 제2 가스로 식각가스를 공급하여, 기판(S) 상 박막의 두께를 조절할 수 있다. 이에, 기판(S)의 각 처리공간 별로 공급되는 제2 가스를 선택하여 처리공간 별로 기판(S)의 두께를 제어할 수 있고, 기판(S) 상 박막의 품질이 향상된다.
제2 가스배관(152a)은 파이프 형상으로 형성되어 일단이 상기 분사기(151)에 연결되고, 타단이 공급원(152e,152g,152i)에 연결된다.
공급원(152e,152g,152i)는 제2 가스가 포함하는 가스의 종류만큼 구비된다. 예를 들어, 도판트 가스가 저장되는 도판트 가스 공급원(152e), 식각가스가 저장되는 식각가스 공급원(152g), 캐리어 가스가 저장되는 캐리어 가스 공급원(152i)을 포함할 수 있다. 제2 가스배관(152a)의 일단은 경로가 분할되어 복수의 분사기(151)에 각각 연결되고 하나로 합쳐졌다가 공급원(152e,152g,152i)의 개수만큼 분할되어 타단이 각 공급원(152e,152g,152i)과 연결된다.
유량밸브(152d,152f,152h)는 각 공급원에 구비되어 제2 가스배관(152a)으로 공급되는 가스의 유량을 제어한다. 예를 들어, 유량밸브(152d,152f,152h)는, 도판트 가스 공급원(152e)에 구비되어 도판트 가스의 유량을 제어하는 도판트 가스 유량밸브(152d), 식각가스 공급원(152g)에 구비되어 식각가스의 유량을 제어하는 식각가스 유량밸브(152f), 및 캐리어 가스 공급원(152i)에 구비되어 캐리어 가스의 유량을 제어하는 캐리어 가스 유량밸브(152h)를 포함할 수 있다. 이에, 유량밸브(152d,152f,152h)를 제어하면, 분사기(151)를 통해 기판(S)으로 분사되는 제2 가스의 전체 유량을 제어하고, 분사되는 가스의 종류를 선택할 수 있다.
유량센서(152b)는 제2 가스배관(152a)의 분할된 각각의 일단에 구비된다. 즉, 각각의 처리공간으로 공급되는 제2 가스의 양을 개별적으로 측정하기 위해 처리공간의 개수만큼 구비되어 각 처리공간과 연결된 제2 가스배관(152a)의 복수의 일단에 개별적으로 구비된다. 유량센서(152b)는, 분사유닛(141)과 제2 가스배관(152a)의 일단들이 하나로 합쳐지는 부분 사이에 구비된다. 이에, 유량센서(152b)를 이용하여 각 처리공간으로 공급되는 제2 가스의 유량을 개별적으로 실시간 모니터링할 수 있다.
밸브(152c)는 제2 가스배관(152a)의 분할된 각각의 일단에 구비된다. 즉, 각각의 처리공간으로 공급되는 제2 가스의 양을 개별적으로 제어하기 위해 처리공간의 개수만큼 구비되어 각 처리공간과 연결된 제2 가스배관(152a)의 복수의 일단에 개별적으로 구비된다. 밸브(152c)는, 분사유닛(141)과 제2 가스배관(152a)의 일단들이 하나로 합쳐지는 부분 사이에 구비된다. 또한, 밸브(152c)는 유량센서(152b)의 전단 또는 후단에 배치될 수 있다. 따라서, 밸브(152c)의 작동을 제어하면 각 처리공간으로 공급되는 제2 가스의 유량을 개별적으로 제어할 수 있다.
이에 대해 살펴보면, 기판 지지부(171)가 형성하는 기판(S)의 처리공간 별로 기판(S) 상의 박막 두께에 차이가 발생할 수 있다. 기판(S) 상의 박막의 두께가 너무 두꺼운 경우, 처리공간으로 공급되는 도판트 가스의 양을 감소시키거나 공급되는 식각가스의 양을 증가시켜야 한다. 반대로, 기판(S) 상의 박막 두께가 너무 얇은 경우, 공급되는 도판트 가스의 양을 증가시키거나 공급되는 식각가스의 양을 감소시켜야 한다. 따라서, 각 처리공간 내의 기판(S) 상의 박막 두께가 다른 경우, 특정 기판을 기준으로 제2 가스가 공급되는 가스의 양을 제어하면 일부 기판의 박막 두께는 너무 두꺼워지고, 다른 일부 기판의 박막은 너무 얇아지는 문제가 발생한다.
이에, 처리공간 별 기판(S) 상의 박막 두께를 확인하여 처리공간에 따라 공급되는 가스의 농도를 제어할 수 있다. 즉, 기판(S) 상 박막 두께에 따라 유량센서(152b)를 통해 각 처리공간으로 공급되는 가스의 유량을 측정하면서 밸브(152c)를 통해 각 처리공간으로 공급되는 가스의 유량을 제어할 수 있다. 따라서, 특정 기판(S)을 기준으로 공급되는 가스의 농도를 결정하지 않고, 처리공간 별로 독립적으로 가스의 농도를 제어할 수 있다.
예를 들어, 최상측에 위치한 기판(S)의 박막 두께가 너무 두꺼운 경우, 최상측의 처리공간으로 식각가스의 공급량을 증가시켜 박막 중 일부를 식각하고, 최하측의 처리공간으로는 식각가스의 공급을 차단할 수 있다.
이에 대해 상세하게 설명하면, 기판(S)에 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth: SEG) 공정을 진행 경우, 히터(190)를 이용하여 기판(S)이 수용된 모든 처리공간의 온도를 선택적 에피택셜 성장에 적합한 온도로 상승시킨다. 그 다음, 제1 가스공급부(140)를 통해 모든 처리공간으로 실리콘 원료가스, 식각가스, 및 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 가스를 공급한다. 제1 가스는 기판(S)을 통과하여 배기부(160)를 통해 처리공간 외부로 배출된다. 그 다음, 제2 가스공급부(150)를 이용하여 하기의 상술된 다양한 방법으로 제2 가스를 처리공간으로 각각 공급할 수 있다.
첫 번째로, 모든 유량밸브(152d,152f,152h)와 제2 가스배관(152a)의 모든 밸브(152c)를 개방하여 도판트 가스, 식각가스, 및 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 가스를 모든 처리공간으로 공급한다. 이에, 제1 가스와 제2 가스가 믹싱되어 기판(S) 상에 실리콘과 도판트가 혼합된 박막을 형성할 수 있다.
두 번째로, 도판트 가스 유량밸브(152d)를 잠근 후, 제2 가스배관(152a)의 모든 밸브(152c)를 개방하여 식각가스만 각 처리공간으로 공급하고, 처리공간 내 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 식각가스는 박막을 식각하여 박막의 두께를 얇게 만들 수 있다. 즉, 실리콘 원료가스, 식각가스, 캐리어 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 가스가 처리공간으로 공급되는 상태에서 식각가스만을 포함하는 제2 가스를 처리공간으로 공급할 수 있다. 이에, 처리공간 내부 가스 중 식각가스의 비율이 증가하여 박막이 식각된다.
이때, 박막의 두께가 얇은 기판(S)이 수용된 처리공간으로 공급되는 식각가스의 양을 조절할 수 있다. 즉, 두께가 얇은 기판(S)이 수용된 처리공간과 연결되는 제2 가스배관(152a)의 밸브(152c)만을 닫아 처리공간 내부로 공급되는 식각가스의 유량만을 감소시키거나 식각가스의 유입을 차단할 수 있다. 따라서, 처리공간 별로 식각가스의 공급량을 제어하여, 박막의 두께가 두꺼운 기판(S)이 수용된 처리공간으로는 많은 양의 식각가스가 공급되도록 하고, 박막의 두께가 얇은 기판(S)이 수용된 처리공간으로는 적은 양의 식각가스가 공급되거나 식각가스의 공급을 중단할 수 있다.
한편, 선공정에서 패터닝된 산화물층 또는 질화물층 등을 포함하는 기판(S)에 대해 선택적 에픽택셜 공정을 수행할 수 있다. 우선, 실리콘 원료가스를 포함하는 제1 가스를 기판 상에 공급할 수 있다. 이에, 실리콘 원료가 기판(S) 상에 증착된다. 이때, 실리콘 베어(bare) 기판 부분과 패턴이 형성된 부분에서 박막이 형성되는 속도에 차이가 있다.
따라서, 기판(S) 상으로 제2 가스를 공급하여 기판(S)이 처리되는 처리공간 내부의 가스 성분을 조절할 수 있다. 즉, 식각가스만 또는 식각가스와 캐리어 가스만을 포함하는 제2 가스를 기판(S)의 처리공간으로 공급하면, 제1 가스와 제2 가스가 혼합되고 제2 가스에 의해 처리공간 내부의 식각가스의 비율이 증가한다. 이에, 기판(S)의 박막 형성이 느린 부분에서는 박막이 성장하기 전에 식각가스에 의해 제거된다. 반대로, 기판(S)의 박막 형성이 빠른 부분에서는 박막이 식각가스에 제거되기 전에 증착되어 박막이 성장할 수 있다. 따라서, 제2 가스의 식각가스 농도를 제어하면 선택적 에피택셜 공정을 수행할 수 있다.
또한, 제2 가스공급부(150)의 처리공간 별로 구비된 밸브(152c)에 의해 각각의 처리공간으로 공급되는 제2 가스의 양을 처리공간 별로 개별적으로 제어할 수 있다. 이에, 처리공간 별로 식각가스의 농도를 제어하면, 일부 기판에서는 박막증착이 활발히 일어나고, 다른 기판에서는 박막 증착을 둔화시켜 기판(S) 상 박막의 성장속도에 따라 기판(S)의 처리환경을 선택적으로 제어할 수 있다.
세 번째로, 도판트 가스 유량밸브(152d)는 개방하고 식각가스 유량밸브(152f)는 잠근 후, 제2 가스배관(152a)의 모든 밸브(152c)를 개방하여 도판트 가스만 각 처리공간으로 공급할 수 있다. 처리공간으로 공급된 도판트 가스는 제1 가스와 혼합되어 기판(S) 상에 박막을 형성한다. 이때, 박막의 실리콘 박막의 도핑농도가 높은 처리공간으로 공급되는 도판트 가스의 양을 조절할 수 있다.
즉, 박막의 도핑농도가 높은 처리공간과 연결되는 제2 가스배관(152a)제2 가스배관(152a)닫아 처리공간 내부로 공급되는 도판트 가스의 유량만 감소시키거나 도판트 가스의 유입을 차단할 수 있다. 따라서, 처리공간 별로 도판트 가스의 공급량을 제어하여, 박막의 도핑농도가 높은 처리공간으로는 적은 양의 도판트 가스가 공급되거나 도판트 가스의 공급을 중단하고, 박막의 도핑농도가 낮은 처리공간으로는 많은 양의 도판트 가스가 공급되도록 할 수 있다.
네 번째로, 도판트 가스 유량밸브(152d)와 식각가스 유량밸브(152f)를 모두 잠그고, 제2 가스배관(152a)의 모든 밸브(152c)를 잠글 수 있다. 이에, 처리공간 내부로 제1 가스만 공급되기 때문에, 실리콘 원료가스에 의해 기판(S) 상에 실리콘 박막만 형성될 수 있다.
이러한 과정들의 다양한 조합을 통해 기판(S)에 고품질의 박막 즉, 고품질의 선택 에피택셜 막을 형성할 수 있다. 또한, 기판(S)의 처리공간 별로 독립적으로 기판(S) 처리가 수행될 수 있는 최상의 조건을 조성하여 생산되는 기판(S) 또는 기판(S) 상의 박막의 품질이 향상된다. 그러나, 도판트 가스, 식각가스 등이 공급되는 순서 및 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급부(140)와 제2 가스를 공급하는 제2 가스공급부(150)를 별도로 구비하므로, 복수의 처리공간 각각으로 공급되는 가스의 혼합비율을 제어할 수 있다. 즉, 제1 가스공급부(140)는 기판(S) 처리공정의 메인가스(제1 가스)를 모든 처리공간으로 공급하여 기판(S) 상에 실리콘 박막을 증착시킬 수 있다. 제2 가스공급부(150)는 기판(S) 처리공정의 보조적인 가스(제2 가스)를 공급하여 메인가스와 혼합된다. 이때, 제2 가스공급부(150)는 도판트 가스 또는 식각가스 중 적어도 어느 하나를 선택해서 각각의 처리공간으로 공급한다. 이에, 처리공간 내부의 도판트 가스의 농도를 증가시키거나 식각가스의 농도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 가스공급부(150)에서 공급한 가스는 제1 가스공급부(140)에서 공급하는 가스의 성분 비율을 조절한다. 즉, 제2 가스의 공급을 통해 제1 가스 또는 처리공간 내부의 가스를 튜닝(Tunning)할 수 있다.
예를 들어, 제2 가스로 식각가스를 공급하면 처리공간 내부의 식각가스의 공급비율이 증가하여, 선택적 에피택셜 성장이 가능하도록 식각공정을 수행할 수 있다. 반대로, 제2 가스로 도판트 가스를 공급하면 처리공간 내부의 도판트 가스의 비율이 증가하여, 처리공간 내에서 도핑 공정이 활발히 수행될 수 있다. 이에, 제2 가스공급부(150)가 공급하는 가스의 종류를 선택하면, 처리공간 내부에서 도핑공정을 수행할지 식각공정을 수행할지 또는, 선택적 에피택셜 공정을 수행할지 등을 선택할 수 있다.
또한, 제2 가스공급부(150)는 복수의 처리실 각각으로 공급되는 제2 가스의 유량을 개별적으로 제어할 수 있다. 이에, 제2 가스공급부(150)를 통해 각각의 처리공간 내부의 가스 성분을 개별적으로 조절할 수 있다. 이에, 각각의 처리공간 내부의 환경을 개별적으로 제어하기가 용이하고 장비의 구성이 단순해질 수 있다.
반면, 제1 가스공급부(140)와 제2 가스공급부(150)를 별도로 구비하지 않고, 하나의 가스공급부를 통해 복수의 처리공간으로 처리가스를 공급하는 경우, 복수의 처리공간 내부의 가스 성분을 개별적으로 제어할 수 없다. 즉, 전체 처리공간 대한 가스 성분만 제어할 수 있을 뿐, 처리공간 별로 처리공간 내부의 가스 성분을 제어할 수 없다. 이에, 특정 처리공간을 기준으로 처리가스를 공급하는 경우, 다른 처리공간 내의 기판 상에는 박막이 제대로 증착되지 않거나 너무 많이 증착되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 복수의 처리공간 각각에, 실리콘 원료가스 공급원, 도판트 가스 공급원, 식각가스 공급원, 캐리어 가스 공급원을 연결하는 경우, 처리공간 내부의 가스를 튜닝하는데 어려움이 있다. 즉, 각각의 처리공간으로 공급되는 가스는 선택할 수 있지만 가스의 유량을 제어할 수 있는 구성이 구비되지 않아 튜닝하는데 한계가 있다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 제2 가스공급부(150)는, 각각의 가스 공급원의 유량을 제어하는 제어밸브(152d,152f,152h)와 별도로 각각의 처리공간으로 공급되는 제2 가스의 유량을 제어하는 별도의 밸브(152c)와 유량센서(152b)가 구비되어 용이하게 처리공간으로 공급되는 가스의 종류 및 유량을 제어할 수 있다.
또한, 복수의 처리공간 각각에, 실리콘 원료가스 공급원, 도판트 가스 공급원, 식각가스 공급원, 캐리어 가스 공급원을 연결하는 경우, 처리공간이 늘어날수록 구비해야하는 가스들의 공급원이 증가하고, 가스배관의 연결관계가 복잡해져 장비의 부피가 증가할 수 있다. 장비가 복잡해질수록 장비의 유지보수가 어려워지는 문제가 발생한다.
배기부(160)는, 상기 튜브(130)의 내부공간과 연통되는 배기홀을 구비하고 상기 튜브(130)의 타측에 설치되는 배기관(161), 일단이 상기 배기관(161)과 연결되는 배기라인(162), 및 상기 배기라인(162)의 타단과 연결되는 배기펌프(미도시)를 포함한다. 배기관(161)의 배기홀은 튜브(130)의 둘레 일측에 배치되는 분사유닛(141)의 분사홀과 대응되는 위치에 배치된다. 또한, 배기라인(162)에는 배기가스 제어밸브(미도시)가 구비되어 배기라인(162)을 개폐할 수 있다. 이에, 배기부(160)는 튜브(130) 내부의 가스나 반응부산물을 튜브(130) 외부로 배출할 수 있다. 그러나, 기판처리장치(100)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼, 복수의 기판(S)이 처리되는 처리공간마다 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급부(140,150)를 구비하여, 각 기판(S)의 상황에 따라 처리공간으로 공급되는 가스의 양을 별도로 제어할 수 있다. 따라서, 각 기판(S)이 최상의 조건에서 처리공정이 수행될 수 있기 때문에, 기판(S) 또는 기판(S) 상의 박막의 품질이 향상된다.
또한, 가스공급부(140,150)가 처리공정의 상황에 따라 선택적으로 한 종류 이상의 가스를 처리공간으로 공급할 수 있기 때문에, 기판(S) 상에 형성되는 박막의 두께를 조절할 수 있기 때문에, 기판(S) 또는 기판(S) 상의 박막의 품질이 향상된다.
또한, 처리공간 별로 공급되는 가스의 양 및 가스의 종류를 제어할 수 있기 때문에, 기판(S)의 상황에 따라 처리공정의 조건을 신속하게 제어할 수 있다. 이에, 기판(S) 또는 기판(S) 상의 박막에 불량이 발생되는 것이 감소하여 기판처리공정의 효율이 향상된다.
또한, 주원료 가스를 공급하는 제1 가스공급부(140)와 1종 이상의 가스 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 공급할 수 있는 제2 가스공급부(150)를 포함하여, 제2 가스공급부에서 공급되는 가스를 선택하여 처리공간 내 가스의 혼합비율을 제어할 수 있다. 또한, 제2 가스공급부(150)에서 공급되는 가스를 선택하여 기판(S)에 대한 다양한 처리공정을 선택적으로 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 기판처리장치 110: 챔버
120: 외부튜브 130: 튜브
140: 제1 가스공급부 150: 제2 가스공급부
160: 배기부 171: 기판 지지부
180: 지지판 190: 히터

Claims (12)

  1. 내부에 공간이 형성되는 튜브;
    상기 튜브 내부에서 복수의 기판을 다단으로 적재하고 상기 복수의 기판이 각각 처리되는 복수의 처리공간을 개별적으로 형성하는 기판 지지부;
    모든 상기 복수의 처리공간에 제1 가스를 공급하는 제1 가스공급부;
    상기 복수의 기판 각각에 제2 가스를 개별적으로 공급하도록 상기 복수의 처리공간 각각에 대응되게 배치되는 복수의 분사기를 구비하는 제2 가스공급부; 및
    상기 튜브 내 가스를 배기하는 배기부를 포함하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가스공급부는,
    상기 기판이 적재되는 방향을 따라 연장형성되는 분사유닛; 및
    상기 분사유닛에 가스를 공급하도록 상기 분사유닛과 연결되는 가스공급유닛을 포함하고,
    상기 분사유닛에 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 상기 처리공간에 대응하여 배치되는 복수의 분사홀이 구비되는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 분사홀은, 상기 분사유닛의 상기 가스공급유닛이 연결되는 부분으로부터 원거리에 배치될수록 직경이 커지는 기판처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 가스공급부는,
    상기 처리공간 각각에 대응되도록 높이가 서로 다르게 형성되는 복수의 분사기; 및
    상기 분사기의 일단에 각각 연결되는 복수의 가스공급라인을 포함하는 기판처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분사기의 타단에 가스를 분사하는 분사홀이 형성되고,
    상기 분사홀은 상기 튜브의 둘레를 따라 나선형으로 배치되는 기판처리장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 가스공급라인 각각은,
    가스가 이동하는 경로를 형성하고 분사기에 각각 연결되는 가스배관;
    상기 가스배관 내 가스의 유량을 측정하도록 상기 가스배관에 설치되는 유량센서; 및
    상기 가스배관 내 가스의 유량을 제어하도록 상기 가스배관에 설치되는 밸브를 포함하고,
    상기 복수의 가스공급라인은 개별적으로 가스의 유량이 측정 및 제어되는 기판처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브의 둘레에, 상기 제1 가스공급부에 구비되는 분사홀 및 상기 제2 가스공급부에 구비되는 분사홀과 대응되는 관통홀이 형성되는 기판처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지부를 회전시키도록 상기 기판 지지부와 연결되는 회전구동부를 포함하는 기판처리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    내부에 상기 튜브를 수용하는 외부튜브를 포함하고,
    상기 제1 가스공급부의 분사유닛 및 상기 제2 가스공급부의 분사기는, 상기 튜브와 상기 외부튜브 사이에 배치되는 기판처리장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가스공급부는, 실리콘 원료가스를 포함하는 제1 가스를 공급하는 기판처리장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 가스공급부는, 상기 복수의 기판 각각에 도판트 가스 및 식각가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 가스를 선택적으로 공급하는 기판처리장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 상기 복수의 처리공간이 서로 고립되도록 상기 기판이 적재되는 방향을 따라 상기 기판 사이사이에 각각 배치되는 복수의 아이솔레이션 플레이트를 포함하는 기판처리장치.
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