KR20190053153A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20190053153A
KR20190053153A KR1020190052106A KR20190052106A KR20190053153A KR 20190053153 A KR20190053153 A KR 20190053153A KR 1020190052106 A KR1020190052106 A KR 1020190052106A KR 20190052106 A KR20190052106 A KR 20190052106A KR 20190053153 A KR20190053153 A KR 20190053153A
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김영록
황철주
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Abstract

본 발명은 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되도록 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치되고 가스 분사 공간이 형성된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Cell), 반도체 소자, 평판 디스플레이 등을 제조하기 위해서는 기판 표면에 소정의 박막층, 박막 회로 패턴, 또는 광학적 패턴을 형성하여야 하며, 이를 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 부분의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 반도체 제조 공정을 수행하게 된다.
이러한 반도체 제조 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판 처리 장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 많이 사용되고 있다.
플라즈마를 이용한 기판 처리 장치에는 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치, 및 박막을 식각하여 패터닝하는 플라즈마 식각 장치 등이 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치는 챔버(10), 플라즈마 전극(20), 서셉터(30), 및 가스 분사 수단(40)을 구비한다.
챔버(10)는 기판 처리 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 이때, 챔버(10)의 일측 바닥면은 반응 공간을 배기시키기 위한 배기구(12)에 연통된다.
플라즈마 전극(20)은 반응 공간을 밀폐하도록 챔버(10)의 상부에 설치된다.
플라즈마 전극(20)의 일측은 정합 부재(22)를 통해 RF(Radio Frequency) 전원(24)에 전기적으로 접속된다. 이때, RF 전원(24)은 RF 전력을 생성하여 플라즈마 전극(20)에 공급한다.
또한, 플라즈마 전극(20)의 중앙 부분은 기판 처리 공정을 위한 소스 가스를 공급하는 가스 공급관(26)에 연통된다.
정합 부재(22)는 플라즈마 전극(20)과 RF 전원(24) 간에 접속되어 RF 전원(24)으로부터 플라즈마 전극(20)에 공급되는 RF 전력의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
서셉터(30)는 챔버(10)의 내부에 설치되어 외부로부터 로딩되는 복수의 기판(W)을 지지한다. 이러한 서셉터(30)는 플라즈마 전극(20)에 대향되는 대향 전극으로써, 서셉터(30)를 승강시키는 승강축(32)을 통해 전기적으로 접지된다.
승강축(32)은 승강 장치(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강된다. 이때, 승강축(32)은 승강축(32)과 챔버(10)의 바닥면을 밀봉하는 벨로우즈(34)에 의해 감싸여진다.
가스 분사 수단(40)은 서셉터(30)에 대향되도록 플라즈마 전극(20)의 하부에 설치된다. 이때, 가스 분사 수단(40)과 플라즈마 전극(20) 사이에는 플라즈마 전극(20)을 관통하는 가스 공급관(26)으로부터 공급되는 소스 가스가 확산되는 가스 확산 공간(42)이 형성된다. 이러한, 가스 분사 수단(40)은 가스 확산 공간(42)에 연통된 복수의 가스 분사홀(44)을 통해 소스 가스를 반응 공간의 전 부분에 균일하게 분사한다.
이와 같은, 일반적인 기판 처리 장치는 기판(W)을 서셉터(30)에 로딩시킨 다음, 챔버(10)의 반응 공간에 소정의 소스 가스를 분사함과 아울러 플라즈마 전극(20)에 RF 전력을 공급해 서셉터(30)와 가스 분사 수단(40) 사이의 반응 공간에 플라즈마를 형성함으로써 플라즈마를 이용해 소스 가스의 소스 물질을 기판(W) 상에 증착하게 된다.
그러나, 일반적인 기판 처리 장치는 상기 소스 가스가 분사되는 공간과 상기 플라즈마가 형성되는 공간이 동일하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 기판(W) 상에 플라즈마가 형성되기 때문에 플라즈마에 의해 기판(W)이 손상될 수 있다.
둘째, 서셉터의 상부 전영역에 형성되는 플라즈마 밀도의 불균일로 인하여 기판(W)에 증착되는 박막 물질의 균일도가 불균일하고, 박막 물질의 막질 제어에 어려움이 있다.
셋째, 서셉터의 상부 전영역에 플라즈마가 형성되기 때문에 기판(W)이 아닌 공정 챔버 내에 증착되는 소스 물질의 누적 두께가 빠르게 증가함으로써 공정 챔버의 세정 주기가 짧아지게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 분사되는 소스 가스와 반응 가스를 공간적으로 분리하여 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시킬 수 있도록 한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치되어 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되며, 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 상기 적어도 한 종류의 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 상기 가스를 분사하는 가스 분사 공간; 및 상기 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 가스 분사 공간에 공급되는 가스를 활성화시켜 분사하는 플라즈마 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 챔버 리드와 상기 기판 지지부 사이에 국부적으로 정의된 복수의 분할 공간 각각에 제 1 및 제 2 가스를 분사하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 챔버 리드와 상기 기판 지지부 사이에 국부적으로 정의된 복수의 분할 공간 각각에 제 1 및 제 2 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 분사하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 제 2 가스를 분사하는 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 상기 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 챔버 리드와 상기 기판 지지부 사이에 공간적으로 분리되어 정의된 복수의 분할 공간 각각에 대향되도록 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하여 구성되며, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 제 1 및 제 2 가스 중에서 선택된 적어도 한 종류의 가스를 공간적으로 분리하여 상기 각 분할 공간에 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 제 2 가스를 활성화시켜 분할 공간에 분사하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스 중에서 선택된 가스를 분할 공간에 비활성화 상태 또는 활성화 상태로 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및 상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되도록 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 공간과 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간 중 적어도 하나의 가스 분사 공간을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 제 2 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 제 2 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 제 2 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 플라즈마 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 제 1 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 제 1 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 제 1 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 활성화시켜 분사하는 제 1 플라즈마 전극; 및 상기 제 2 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 제 2 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 제 2 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 제 2 플라즈마 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되어 퍼지 가스를 분할 공간에 비활성화 상태 또는 활성화 상태로 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 복수의 기판들을 일정한 간격으로 안착시키는 단계; 상기 복수의 기판들이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계; 및 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드에 방사 형태로 배치된 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈을 통해 적어도 한 종류의 가스를 활성화시켜 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 챔버 리드와 상기 기판 지지부 사이에 국부적으로 정의된 복수의 분할 공간 각각에 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 분사하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 각각은 상기 챔버 리드와 상기 기판 지지부 사이에 국부적으로 정의된 복수의 분할 공간 각각에 제 1 및 제 2 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 분사하고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 상기 제 2 가스를 분사하는 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 상기 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 복수의 기판들을 일정한 간격으로 안착시키는 단계(A); 상기 복수의 기판들이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 및 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드에 방사 형태로 배치된 복수의 가스 분사 모듈을 통해, 제 1 및 제 2 가스 중에서 선택된 적어도 한 종류의 가스를 공간적으로 분리하여 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하여 이루어지며, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 선택된 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스 중에서 선택된 가스를 비활성화 상태 또는 활성화 상태로 분사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 복수의 기판들을 일정한 간격으로 안착시키는 단계(A); 상기 복수의 기판들이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 통해 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하여 이루어지며, 상기 단계(C)에서, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 공간과 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 분사 공간 내에 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간 중 적어도 하나의 가스 분사 공간을 가지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되도록 상기 가스 분사 공간에 설치된 플라즈마 전극에 인가되는 플라즈마 전원에 따라 상기 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버에 설치된 기판 지지부에 복수의 기판들을 일정한 간격으로 안착시키는 단계(A); 상기 복수의 기판들이 안착된 기판 지지부를 회전시키는 단계(B); 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치된 복수의 가스 분사 모듈을 통해 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계(C)를 포함하여 이루어지고, 상기 단계(C)는 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈을 통해 제 1 및 제 2 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계; 및 상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈을 통해 퍼지 가스를 상기 기판 지지부 상에 국부적으로 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은 상기 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 공간과 상기 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 공간을 가지며, 상기 제 2 가스 분사 공간 내에 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 가스 분사 모듈 중 나머지 가스 분사 모듈은 상기 일부의 가스 분사 모듈과 교대로 배치되고, 퍼지 가스 분사 공간에 공급되는 상기 퍼지 가스를 그대로 분사하거나, 상기 퍼지 가스 분사 공간에 플라즈마를 형성해 상기 퍼지 가스를 활성화시켜 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판 지지부 상에 공간적으로 분리되어 배치된 복수의 가스 분사 모듈 각각의 내부에 플라즈마를 형성하여 플라즈마에 의해 활성화되는 가스를 기판 상에 분사함으로써 플라즈마에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있다.
둘째, 복수의 가스 분사 모듈 각각을 통해 소스 가스와 반응 가스를 공간적으로 분리하여 복수의 기판 상에 국부적으로 분사함으로써 각 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 박막의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 공정 챔버 내에 증착되는 누적 두께를 최소화하여 파티클을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 복수의 가스 분사 모듈 각각을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a는 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈의 동작 순서를 설명하기 위한 파형도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 2에 도시된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 통한 기판 처리 방법의 변형 예들을 설명하기 위한 파형도들이다.
도 6은 도 2에 도시된 복수의 가스 분사 모듈 각각의 변형 실시 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 복수의 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 복수의 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 제어 모듈의 제어 모드에 따른 각 가스 분사 모듈의 동작에 대한 다양한 실시 예를 나태는 표이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 전술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 각 가스 분사 모듈을 배치 구조를 나타내는 평면도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 복수의 가스 분사 모듈 각각을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 챔버 리드(Chamber Lid; 115), 기판 지지부(120), 및 가스 분사부(130)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(110)는 기판 처리 공정, 예를 들어 박막 증착 공정을 위한 반응 공간을 제공한다. 상기의 공정 챔버(110)의 바닥면 및/또는 측면은 반응 공간의 가스 등을 배기시키기 위한 배기관(미도시)에 연통될 수 있다.
챔버 리드(115)는 공정 챔버(110)의 상부를 덮도록 공정 챔버(110)의 상부에 설치된다. 이러한 챔버 리드(115)는 가스 분사부(130)를 지지하는 것으로, 가스 분사부(130)가 일정한 간격, 예를 들어 방사 형태를 가지도록 삽입 설치되는 복수의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 포함하여 이루어진다. 이때, 복수의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)는 챔버 리드(115)의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 대칭되도록 90도 단위로 이격될 수 있다.
도 2에서는 챔버 리드(115)가 4개의 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 구비하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 챔버 리드(115)는 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 2N(단, N은 자연수)개의 모듈 설치부를 구비할 수 있다. 이때, 복수의 모듈 설치부 각각은 챔버 리드(115)의 중심점을 기준으로 대각선 방향으로 상호 대칭되도록 구비된다. 이하, 챔버 리드(115)는 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d)를 구비하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
기판 지지부(120)는 공정 챔버(110) 내부에 회전 가능하게 설치되어 전기적으로 플로팅(Floating) 된다. 이러한 기판 지지부(120)는 공정 챔버(110)의 중앙 바닥면을 관통하는 회전축(미도시)에 의해 지지된다. 상기 회전축은 축 구동 부재(미도시)의 구동에 따라 회전됨으로써 기판 지지부(120)를 소정 방향으로 회전시킨다. 그리고, 공정 챔버(110)의 하면 외부로 노출되는 상기의 회전축은 공정 챔버(110)의 하면에 설치되는 벨로우즈(미도시)에 의해 밀폐된다.
상기 기판 지지부(120)는 외부의 기판 로딩 장치(미도시)로부터 로딩되는 적어도 하나의 기판(W)을 지지한다. 이때, 기판 지지부(120)는 원판 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 기판(W)은 반도체 기판 또는 웨이퍼가 될 수 있다. 이 경우, 기판 처리 공정의 생산성 향상을 위해 기판 지지부(120)에는 복수의 기판(W)이 일정한 간격을 가지도록 원 형태로 배치되는 것이 바람직하다.
가스 분사부(130)는 기판 지지부(120)에 국부적으로 대향되는 복수의 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각에 중첩되도록 챔버 리드(115)의 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d) 각각에 삽입 설치된다. 이러한 가스 분사부(130)는 적어도 한 종류의 가스를 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사함과 아울러 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사되는 가스를 선택적으로 활성화시킨다. 즉, 가스 분사부(130)는 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사하되, 제 1 및 제 2 가스 중 적어도 한 종류의 가스를 활성화시켜 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사한다.
상기 분할 공간(DS)은 대향되는 챔버 리드(115)와 기판 지지부(120) 사이의 전체 대향 영역(또는 전체 반응 공간) 중에서 국부적으로 대향되는 일부의 대향 영역으로 정의된다. 그리고, 상기 복수의 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)은 각기 공간적으로 분리되도록 일정한 간격으로 이격된다.
상기 제 1 가스는 기판(W) 상에 증착될 박막 물질을 포함하는 소스 가스(Source Gas)가 될 수 있다. 상기 소스 가스는 실리콘(Si), 티탄족 원소(Ti, Zr, Hf 등), 알루미늄(Al) 등을 함유하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si)을 함유하여 이루어진 소스 가스는 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine) 등이 될 수 있다.
상기 제 2 가스는 전술한 소스 가스와 반응하여 소스 가스에 함유된 박막 물질이 기판(W) 상에 증착되도록 하는 반응 가스(Reactant Gas)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 가스는 질소(N2), 산소(O2), 이산화질소(N2O), 및 오존(O3) 중 적어도 어느 한 종류의 가스로 이루어질 수 있다.
가스 분사부(130)는 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 포함하여 구성된다. 상기 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 공간적으로 분리되도록 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d) 각각에 삽입 설치되어 상기 복수의 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각에 가스 공급 수단(미도시)으로부터 공급되는 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 분사한다. 이때, 상기 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 중 적어도 하나의 가스 분사 모듈은 제 2 가스를 활성화시켜 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사한다.
제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각은 챔버 리드(115)의 제 1 내지 제 4 모듈 설치부(115a, 115b, 115c, 115d) 각각에 삽입 설치되어 기판 지지부(120)의 중심점을 기준으로 X축 및 Y축 방향, 또는 대각선 방향으로 서로 대칭된다.
제 1 가스 분사 모듈(130a)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 1 분할 공간(DS1)에 중첩되는 제 1 모듈 설치부(115a)에 삽입 설치되어 제 1 분할 공간(DS1)에 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 1 분할 공간(DS1)에 분사한다. 이때, 제 2 가스는 플라즈마, 극초단파, 열원, 레이저 등에 의해 활성화될 수 있으며, 이하 본 발명에서는 플라즈마에 의해 활성화되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
상기 제 1 가스 분사 모듈(130a)은 지지 프레임(131), 커버 플레이트(132), 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트(133, 134)를 포함하여 구성된다.
지지 프레임(131)은 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(S1, S2)을 포함하도록 형성되어 커버 플레이트(132)와 가스 분사 플레이트(133, 134)를 지지한다. 상기 지지 프레임(131)은 절연 물질(예를 들어, 세라믹 재질)로 이루어져 커버 플레이트(132)와 가스 분사 플레이트(133, 134)를 전기적으로 절연시킨다. 이러한 지지 프레임(131)은 제 1 모듈 설치부(115a)에 삽입 설치되거나, 제 1 모듈 설치부(115a)에 중첩되도록 챔버 리드(115)의 상면에 설치된다. 이에 따라, 상기 지지 프레임(131)의 하부면은 챔버 리드(115)의 하부면과 동일하게 위치하거나, 챔버 리드(115)의 하부면으로부터 상기 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출될 수 있다.
상기 지지 프레임(131)은 커버 플레이트(132)를 지지하는 상부면(131a), 상부면(131a)으로부터 수직하게 절곡되어 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(S1, S2)을 마련하는 측벽(131b), 제 1 및 제 2 개구부를 가지도록 측벽(131b)의 하면으로부터 절곡되어 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트(133, 134) 각각을 지지하는 하부면(131c), 및 하부면(131c)으로부터 소정 높이로 돌출되어 커버 플레이트(132)에 결합되어 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스 분사 공간(S2)을 공간적으로 분리하는 격벽 부재(131d)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간(S1, S2) 각각은 지지 프레임(131)의 측벽(131b)에 의해 정의되되 격벽 부재(131d)에 의해 공간적으로 분리된다. 상기 제 1 가스 분사 공간(S1)과 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)은 서로 같거나 상이한 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 가스 분사 공간(S1)의 면적은 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)보다 크거나 작을 수 있다.
커버 플레이트(132)는 평판 형태로 형성되어 전술한 지지 프레임(131)의 상면을 덮는다. 이때, 커버 플레이트(132)는 나사 또는 볼트 등의 체결 부재에 의해 지지 프레임(131)의 상부면(131a) 및 격벽 부재(131d)의 상면 각각에 결합된다. 이러한 커버 플레이트(132)는 챔버 리드(115)에 전기적으로 접속되어 전기적으로 접지되거나, 별도의 접지 스트랩(미도시)을 통해 전기적으로 접지됨으로써 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트(133, 134) 각각에 대향되는 접지 전극의 역할을 한다.
상기 커버 플레이트(132)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 연통되도록 형성된 제 1 가스 공급 홀(131e), 및 제 2 가스 분사 공간(S2)에 연통되도록 형성된 제 2 가스 공급 홀(131f)을 더 포함하여 구성된다.
상기 제 1 가스 분사 공간(S1)은 상기 제 1 가스 공급 홀(131e)에 연통되도록 커버 플레이트(132)에 설치된 제 1 가스 공급관(142)을 통해 가스 공급 수단(미도시)에 연결된다. 이에 따라, 상기 제 1 가스(G1)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에서 확산되어 제 1 가스 분사 플레이트(133)에 공급된다.
상기 제 2 가스 분사 공간(S2)은 상기 제 2 가스 공급 홀(131f)에 연통되도록 커버 플레이트(132)에 설치된 제 2 가스 공급관(144)을 통해 가스 공급 수단(미도시)에 연결된다. 이에 따라, 상기 제 2 가스(G2)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에서 확산되어 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 공급된다.
제 1 가스 분사 플레이트(133)는 제 1 가스 분사 공간(S1)으로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 하향 분사한다.
상기 제 1 가스 분사 플레이트(133)는 상기 지지 프레임(131)의 하부면(131c)에 마련된 제 1 개구부에 중첩되도록 상기 지지 프레임(131)의 하부면(131c)에 지지된다. 이에 따라, 제 1 가스 분사 플레이트(133)의 상부면은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 사이에 두고 커버 플레이트(132)의 하부면에 대향된다. 그리고, 제 1 가스 분사 플레이트(133)의 하부면은 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 대응되는 기판 지지부(120)의 상면에 국부적으로 대향된다.
상기 제 1 가스 분사 플레이트(133)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공통적으로 연통되도록 소정 간격으로 형성된 복수의 제 1 가스 분사 홀(133h)을 포함하여 이루어진다. 이러한 제 1 가스 분사 플레이트(133)는 제 1 가스 분사 공간(S1)으로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 복수의 제 1 가스 분사 홀(133h) 각각을 통해 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 하향 분사한다.
제 2 가스 분사 플레이트(134)는 상기 제 1 가스 분사 플레이트(133)와 같거나 상이한 제 2 면적을 가지도록 형성되어 상기 지지 프레임(131)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 삽입 설치된다. 이때, 제 2 가스 분사 플레이트(134)의 제 2 면적은 전술한 제 1 가스 분사 플레이트(133)의 제 1 면적보다 크거나 작을 수 있다. 이러한 제 2 가스 분사 플레이트(134)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 공급되는 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 타측 영역에 하향 분사한다.
상기 제 2 가스 분사 플레이트(134)는 상기 지지 프레임(131)의 하부면(131c)에 마련된 제 2 개구부에 중첩되도록 상기 지지 프레임(131)의 하부면(131c)에 지지된다. 이에 따라, 제 2 가스 분사 플레이트(134)의 상부면은 제 2 가스 분사 공간(S2)을 사이에 두고 커버 플레이트(132)의 하부면에 대향된다. 그리고, 제 2 가스 분사 플레이트(134)의 하부면은 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 타측 영역에 대응되는 기판 지지부(120)의 상면에 국부적으로 대향된다.
상기 제 2 가스 분사 플레이트(134)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 공통적으로 연통되도록 소정 간격으로 형성된 복수의 제 2 가스 분사 홀(134h)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 제 2 가스 분사 플레이트(134)는 급전 케이블(152)을 통해 전원 공급 수단(150)에 전기적으로 접속된다. 이러한 제 2 가스 분사 플레이트(134)는 급전 케이블(152)을 통해 전원 공급 수단(150)으로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 전극의 역할을 한다.
상기 전원 공급 수단(150)은 소정의 주파수를 가지는 플라즈마 전원을 발생하고, 급전 케이블(152)을 통해 플라즈마 전원을 상기 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 공급함으로써 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마가 형성되도록 한다. 이에 따라, 제 2 가스(G2)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 형성되는 플라즈마에 의해 플라즈마화되어 활성화된다. 그리고, 플라즈마에 의해 활성화된 제 2 가스(PG2)는 복수의 제 2 가스 분사 홀(134h)을 통해 제 1 가스 분사 공간(S1)에 분사되는 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되어 기판(W) 상에 하향 분사됨으로써 기판(W) 상에 분사되어 있는 상기 제 1 가스(G1)와 반응해 기판(W) 상에 소정의 박막 물질이 증착되도록 한다.
상기 플라즈마 전원은 고주파 전력, 예를 들어, 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가지는 HF(High Frequency) 전력이거나, 30㎒ ~ 300㎒ 범위의 주파수를 가지는 VHF(Very High Frequency)) 전력일 수 있다.
한편, 상기 급전 케이블(152)에는 임피던스 매칭 회로(154)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(154)는 전원 공급 수단(150)으로부터 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다. 이러한 임피던스 매칭 회로(154)는 가변 커패시터 및 가변 인덕터 중 적어도 하나로 구성되는 적어도 2개의 임피던스 소자(미도시)로 이루어질 수 있다.
이상과 같은 제 1 가스 분사 모듈(130a)은 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스(G1, G2)를 상기 제 1 분할 공간(DS1)에 공간적으로 분리하여 하향 분사하되, 상기 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 분할 공간(DS1)에 하향 분사한다.
다시 도 2에서, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 2 분할 공간(DS2)에 중첩되는 제 2 모듈 설치부(115b)에 삽입 설치되어 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 제 2 분할 공간(DS2)에 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 2 분할 공간(DS2)에 분사한다. 이와 같은 제 2 가스 분사 모듈(130b)은, 전술한 도 3에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통해 제 2 분할 공간(DS2)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사하고, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되도록 제 2 분할 공간(DS2)의 타측 영역에 하향 분사한다.
제 3 가스 분사 모듈(130c)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 3 분할 공간(DS3)에 중첩되는 제 3 모듈 설치부(115c)에 삽입 설치되어 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 제 3 분할 공간(DS3)에 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 3 분할 공간(DS3)에 분사한다. 이와 같은 제 3 가스 분사 모듈(130c)은, 전술한 도 3에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 3 가스 분사 모듈(130c)은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통해 제 3 분할 공간(DS3)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사하고, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되도록 제 3 분할 공간(DS3)의 타측 영역에 하향 분사한다.
제 4 가스 분사 모듈(130d)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 4 분할 공간(DS4)에 중첩되는 제 4 모듈 설치부(115d)에 삽입 설치되어 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 제 4 분할 공간(DS4)에 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 4 분할 공간(DS4)에 분사한다. 이와 같은 제 4 가스 분사 모듈(130d)은, 전술한 도 3에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통해 제 4 분할 공간(DS4)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사하고, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되도록 제 4 분할 공간(DS4)의 타측 영역에 하향 분사한다.
이상과 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 기판 지지부(120) 상에 공간적으로 분리되어 배치된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성하여 플라즈마에 의해 활성화되는 제 2 가스(PG2)를 기판(W) 상에 분사함으로써 플라즈마에 의한 기판(W)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(100)는 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 통해 제 1 및 제 2 가스(G1, G2)를 공간적으로 분리하여 회전되는 기판 지지부(120) 상에 분사함으로써 각 기판(W)에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 박막의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 공정 챔버(110) 내에 증착되는 누적 두께를 최소화하여 파티클을 개선할 수 있다.
도 4a는 전술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈의 동작 순서를 설명하기 위한 파형도이다.
도 4a 및 도 4b를 도 3과 결부하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(120)에 일정한 간격으로 로딩시켜 안착시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 로딩되어 안착된 기판 지지부(120)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 통해 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 하향 분사한다.
구체적으로, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 제 1 가스(G1)를 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 일측 영역에 하향 분사한다. 이와 동시에, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 각 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성함으로써 플라즈마를 통해 상기 제 2 가스(G2)를 활성화시키고, 활성화된 제 2 가스(PG2)를 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 타측 영역에 하향 분사한다.
이에 따라, 기판 지지부(120) 상에 안착된 복수의 기판(W) 각각은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각을 순차적으로 통과하게 되고, 이로 인해, 복수의 기판(W) 각각 상에는 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 소정의 박막 물질이 증착되게 된다.
전술한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서는 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각이 전술한 바와 같이 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 동시에 분사하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2) 각각의 분사 순서는 제어 모듈(미도시)의 제어에 따른 공정 순서에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 2에 도시된 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈을 통한 기판 처리 방법의 변형 예들을 설명하기 위한 파형도들이다.
도 5a에서 알 수 있듯이, 제 1 변형 예에 따른 기판 처리 방법은 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 통해 전술한 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 교대로 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사한다. 이러한 제 1 변형 예에 따른 기판 처리 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다.
그런 다음, 전술한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 중단하고, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 각 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 활성화된 제 2 가스(PG2)를 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 타측 영역에 하향 분사한다.
이와 같은 제 1 변형 예에 따른 기판 처리 방법은 전술한 제 1 가스(G1)의 분사 공정과 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정을 교대로 반복함으로써 회전되는 기판 지지부(120) 상에 안착된 각 기판(W) 상에 박막을 증착하게 된다.
도 5b에서 알 수 있듯이, 제 2 변형 예에 따른 기판 처리 방법은 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 통해 전술한 제 1 가스(G1)를 지속적으로 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 일측 영역에 분사하고, 활성화된 제 2 가스(PG2)를 소정 주기마다 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 타측 영역에 분사한다. 이러한 제 2 변형 예에 따른 기판 처리 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 지속적으로 하향 분사한다.
그런 다음, 전술한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 지속적으로 수행하면서, 소정 주기마다 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 각 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 활성화된 제 2 가스(PG2)를 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각의 타측 영역에 소정 주기마다 하향 분사한다.
이와 같은 제 2 변형 예에 따른 기판 처리 방법은 전술한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 지속적으로 수행하고, 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정을 소정 주기마다 반복함으로써 회전되는 기판 지지부(120) 상에 안착된 각 기판(W) 상에 박막을 증착하게 된다.
한편, 전술한 제 2 변형 예에 따른 기판 처리 방법에서는 전술한 바와 같이 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 지속적으로 수행하고, 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정을 소정 주기마다 반복적으로 수행하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정을 지속적으로 수행하고, 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 소정 주기마다 반복적으로 수행할 수도 있다.
도 5c에서 알 수 있듯이, 제 3 변형 예에 따른 기판 처리 방법은 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 통해 전술한 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 순차적으로 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사하되, 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 순차적으로 동작시킨다. 이러한 제 3 변형 예에 따른 기판 처리 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다.
그런 다음, 전술한 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 중단하고, 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 활성화된 제 2 가스(PG2)를 제 1 분할 공간(DS1) 각각의 타측 영역에 하향 분사한다. 이와 동시에, 제 2 가스 분사 모듈(130b)의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 제 2 분할 공간(DS2)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다.
그런 다음, 전술한 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 2 가스 분사 공간(S2)을 통한 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정과 전술한 제 2 가스 분사 모듈(130b)의 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 중단하고, 제 2 가스 분사 모듈(130b)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 2 가스 분사 모듈(130b)의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 제 2 가스 분사 모듈(130b)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 활성화된 제 2 가스(PG2)를 제 2 분할 공간(DS2) 각각의 타측 영역에 하향 분사한다. 이와 동시에, 제 3 가스 분사 모듈(130c)의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 제 3 분할 공간(DS3)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다.
그런 다음, 전술한 제 2 가스 분사 모듈(130b)의 제 2 가스 분사 공간(S2)을 통한 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정과 전술한 제 3 가스 분사 모듈(130c)의 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 중단하고, 제 3 가스 분사 모듈(130c)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 3 가스 분사 모듈(130c)의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 제 3 가스 분사 모듈(130c)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 활성화된 제 2 가스(PG2)를 제 3 분할 공간(DS3) 각각의 타측 영역에 하향 분사한다. 이와 동시에, 제 4 가스 분사 모듈(130d)의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 제 4 분할 공간(DS4)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다.
그런 다음, 전술한 제 3 가스 분사 모듈(130c)의 제 2 가스 분사 공간(S2)을 통한 활성화된 제 2 가스(PG2)의 분사 공정과 전술한 제 4 가스 분사 모듈(130d)의 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통한 제 1 가스(G1)의 분사 공정을 중단하고, 제 4 가스 분사 모듈(130d)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 2 가스(G2)를 공급함과 아울러 제 4 가스 분사 모듈(130d)의 제 2 가스 분사 플레이트(134)에 플라즈마 전원을 공급하여 제 4 가스 분사 모듈(130d)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 활성화된 제 2 가스(PG2)를 제 4 분할 공간(DS4) 각각의 타측 영역에 하향 분사한다. 이와 동시에, 제 1 가스 분사 모듈(130a)의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 1 가스(G1)를 공급하여 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사한다.
전술한 과정을 반복적으로 수행함으로써 회전되는 기판 지지부(120) 상에 안착된 각 기판(W) 상에 박막을 증착하게 된다.
이와 같은 제 3 변형 예에 따른 기판 처리 방법은 각 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 통해 전술한 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 순차적으로 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 분사하되, 각 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)를 순차적으로 동작시킴으로써 회전되는 기판 지지부(120) 상에 안착된 각 기판(W) 상에 박막을 증착하게 된다.
도 6은 도 2에 도시된 복수의 가스 분사 모듈 각각의 변형 실시 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 도 2와 결부하면, 변형 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(130a)은 지지 프레임(135), 격벽 부재(135d), 제 1 및 제 2 커버 플레이트(136, 137), 절연 부재(138), 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트(139a, 139b)를 포함하여 구성된다.
지지 프레임(135)은 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스 분사 공간(S2)을 포함하도록 형성되어 커버 플레이트(136, 137) 및 가스 분사 플레이트(139a, 139b)를 지지한다. 상기 지지 프레임(135)은 금속 재질로 이루어져 챔버 리드(115)에 전기적으로 접속된다. 이때, 지지 프레임(135)은 제 1 모듈 설치부(115a)에 삽입 설치되거나, 제 1 모듈 설치부(115a)에 중첩되도록 챔버 리드(115)의 상면에 설치된다. 이에 따라, 상기 지지 프레임(135)의 하부면은 챔버 리드(115)의 하부면과 동일하게 위치하거나, 챔버 리드(115)의 하부면으로부터 상기 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출될 수 있다.
상기 지지 프레임(135)은 커버 플레이트(136, 137)를 지지하는 상부면(135a), 상부면으로부터 수직하게 절곡되어 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스 분사 공간(S2)을 마련하는 측벽(135b), 및 개구부를 가지도록 측벽(135b)의 하면으로부터 절곡되어 격벽 부재(135d)와 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트(139a, 139b) 각각을 지지하는 하부면(135c)을 포함하여 구성된다.
격벽 부재(135d)는 절연 물질(예를 들어, 세라믹 재질)로 이루어져 상기 지지 프레임(135)의 중앙부에 수직하게 설치되어 지지 프레임(135)의 내부를 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스 분사 공간(S2)을 정의함과 아울러 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스 분사 공간(S2)을 공간적으로 분리한다. 또한, 격벽 부재(135d)는 제 1 및 제 2 커버 플레이트(136, 137)와 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트(139a, 139b) 각각을 지지한다.
상기 제 1 가스 분사 공간(S1)과 상기 제 2 가스 분사 공간(S2) 각각은 지지 프레임(135)의 측벽(135b)에 의해 정의되되 격벽 부재(135d)에 의해 공간적으로 분리된다. 상기 제 1 가스 분사 공간(S1)과 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)은 동일하거나 상이한 면적으로 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 가스 분사 공간(S1)의 면적은 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)보다 크거나 작을 수 있다.
제 1 커버 플레이트(136)는 제 1 면적을 가지도록 평판 형태로 형성되어 전술한 지지 프레임(135)에 정의된 제 1 가스 분사 공간(S1)의 상부를 덮는다. 이때, 제 1 커버 플레이트(136)는 나사 또는 볼트 등의 체결 부재에 의해 지지 프레임(135)의 상부면(135a) 및 격벽 부재(135d) 각각에 결합된다. 이러한 제 1 커버 플레이트(136)는 전기적으로 플로팅 상태를 갖는다.
상기 제 1 커버 플레이트(136)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 연통되도록 형성된 제 1 가스 공급 홀(136h)을 더 포함하여 구성된다.
상기 제 1 가스 분사 공간(S1)은 상기 제 1 가스 공급 홀(136h)에 연통되도록 제 1 커버 플레이트(136)에 설치된 제 1 가스 공급관(142)을 통해 가스 공급 수단(미도시)에 연결된다. 이에 따라, 상기 제 1 가스(G1)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에서 확산되어 제 1 가스 분사 플레이트(139a)에 공급된다.
제 2 커버 플레이트(137)는 제 1 면적과 같거나 상이한 제 2 면적을 가지도록 평판 형태로 형성되어 격벽 부재(135d)에 의해 제 1 커버 플레이트(136)와 전기적으로 절연되도록 전술한 지지 프레임(135)에 정의된 제 2 가스 분사 공간(S2)의 상부를 덮도록 설치된다. 이때, 제 2 커버 플레이트(137)는 나사 또는 볼트 등의 체결 부재에 의해 지지 프레임(135)의 상부면(135a) 및 격벽 부재(135d) 각각에 결합된다. 이러한 제 2 커버 플레이트(137)는 급전 케이블(152)을 통해 전술한 전원 공급 수단에 전기적으로 접속되어 전원 공급 수단으로부터 전술한 플라즈마 전원을 공급받는다.
상기 제 2 커버 플레이트(137)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 연통되도록 형성된 제 2 가스 공급 홀(137h)을 더 포함하여 구성된다.
상기 제 2 가스 분사 공간(S2)은 상기 제 2 가스 공급 홀(137h)에 연통되도록 제 2 커버 플레이트(137)에 설치된 제 2 가스 공급관(144)을 통해 가스 공급 수단(미도시)에 연결된다. 이에 따라, 제 2 가스(G2)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에서 확산되어 제 2 가스 분사 플레이트(139b)에 공급된다.
한편, 전술한 급전 케이블(152)은 상기 제 2 커버 플레이트(137)에 직접적으로 접속되지 않고, 제 2 가스 공급관(144)을 통해 제 2 커버 플레이트(137)에 전기적으로 접속될 수도 있다.
절연 부재(138)는 제 1 커버 플레이트(136)와 지지 프레임(135) 사이에 설치됨과 아울러 제 2 커버 플레이트(137)와 지지 프레임(135) 사이에 설치되어 제 1 및 제 2 커버 플레이트(136, 137) 각각과 지지 프레임(135)을 전기적으로 절연한다. 이러한 절연 부재(138)는 나사 또는 볼트 등과 같은 체결 부재에 의해 제 1 및 제 2 커버 플레이트(136, 137) 각각과 지지 프레임(135) 사이에 설치될 수 있다.
제 1 가스 분사 플레이트(139a)는 제 1 면적을 가지도록 형성되어 상기 지지 프레임(135)의 제 1 가스 분사 공간(S1)에 삽입 설치된다. 이러한 제 1 가스 분사 플레이트(139a)는 제 1 가스 분사 공간(S1)으로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 하향 분사한다.
상기 제 1 가스 분사 플레이트(139a)는 상기 지지 프레임(131)의 일측 하부면(131c)과 격벽 부재(135d)에 의해 지지되어 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 중첩된다. 이에 따라, 제 1 가스 분사 플레이트(139a)의 상부면은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 사이에 두고 제 1 커버 플레이트(136)의 하부면에 대향된다. 그리고, 제 1 가스 분사 플레이트(139a)의 하부면은 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 대응되는 기판 지지부(120)의 상면 소정 영역에 국부적으로 대향된다.
상기 제 1 가스 분사 플레이트(139a)는 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공통적으로 연통되도록 소정 간격으로 형성된 복수의 제 1 가스 분사 홀(139h1)을 포함하여 이루어진다. 이러한 제 1 가스 분사 플레이트(139a)는 제 1 가스 분사 공간(S1)으로부터 공급되는 제 1 가스(G1)를 복수의 제 1 가스 분사 홀(139h1) 각각을 통해 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 일측 영역에 하향 분사한다.
제 2 가스 분사 플레이트(139b)는 상기 제 1 가스 분사 플레이트(139a)와 같거나 상이한 제 2 면적을 가지도록 형성되어 상기 지지 프레임(131)의 제 2 가스 분사 공간(S2)에 삽입 설치된다. 이러한 제 2 가스 분사 플레이트(139b)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 공급되는 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 타측 영역에 하향 분사한다.
상기 제 2 가스 분사 플레이트(139b)는 상기 지지 프레임(131)의 일측 하부면(131c)과 격벽 부재(135d)에 의해 지지되어 제 1 분할 공간(DS1)의 타측 영역에 중첩된다. 이에 따라, 제 2 가스 분사 플레이트(139b)의 상부면은 제 2 가스 분사 공간(S2)을 사이에 두고 제 2 커버 플레이트(137)의 하부면에 대향된다. 그리고, 제 2 가스 분사 플레이트(139b)의 하부면은 상기 제 1 분할 공간(DS1)의 타측 영역에 대응되는 기판 지지부(120)의 상면 소정 영역에 국부적으로 대향된다.
상기 제 2 가스 분사 플레이트(139b)는 제 2 가스 분사 공간(S2)에 공통적으로 연통되도록 소정 간격으로 형성된 복수의 제 2 가스 분사 홀(139h2)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 제 2 가스 분사 플레이트(139b)는 지지 프레임(135)을 통해 챔버 리드(115)에 접속되어 전기적으로 접지된다. 이에 따라, 제 1 가스 분사 플레이트(139a)는 플라즈마 전원이 공급되는 상기 제 2 커버 플레이트(137)에 대향되어 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성하기 위한 접지 전극의 역할을 한다. 한편, 상기 제 2 가스 분사 플레이트(139a)는 접지 스트랩(미도시)을 통해 직접적으로 접지 전원에 접속될 수도 있다.
이상과 같은 변형 실시 예에 따른 제 1 가스 분사 모듈(130a)은 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스(G1, G2)를 상기 제 1 분할 공간(DS1)에 공간적으로 분리하여 하향 분사하되, 상기 제 2 커버 플레이트(137)에 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 분할 공간(DS1)에 하향 분사한다.
제 2 가스 분사 모듈(130b)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 2 분할 공간(DS2)에 중첩되는 제 2 모듈 설치부(115b)에 삽입 설치되어 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 제 2 분할 공간(DS2)에 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 2 분할 공간(DS2)에 분사한다. 이와 같은 제 2 가스 분사 모듈(130b)은, 전술한 도 6에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통해 제 2 분할 공간(DS2)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사하고, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되도록 제 2 분할 공간(DS2)의 타측 영역에 하향 분사한다.
제 3 가스 분사 모듈(130c)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 3 분할 공간(DS3)에 중첩되는 제 3 모듈 설치부(115c)에 삽입 설치되어 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 제 3 분할 공간(DS3)에 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 3 분할 공간(DS3)에 분사한다. 이와 같은 제 3 가스 분사 모듈(130c)은, 전술한 도 6에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 3 가스 분사 모듈(130c)은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통해 제 3 분할 공간(DS3)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사하고, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되도록 제 3 분할 공간(DS3)의 타측 영역에 하향 분사한다.
제 4 가스 분사 모듈(130d)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 4 분할 공간(DS4)에 중첩되는 제 4 모듈 설치부(115d)에 삽입 설치되어 서로 상이한 제 1 및 제 2 가스를 공간적으로 분리하여 제 4 분할 공간(DS4)에 분사하되 제 2 가스를 활성화시켜 제 4 분할 공간(DS4)에 분사한다. 이와 같은 제 4 가스 분사 모듈(130d)은, 전술한 도 6에 도시된 제 1 가스 분사 모듈(130a)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 제 1 가스 분사 공간(S1)을 통해 제 4 분할 공간(DS4)의 일측 영역에 제 1 가스(G1)를 하향 분사하고, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 플라즈마를 형성해 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 제 1 가스(G1)와 공간적으로 분리되도록 제 4 분할 공간(DS4)의 타측 영역에 하향 분사한다.
이와 같은, 변형 예에 따른 각 가스 분사 모듈을 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법은 제 2 가스(G2)를 활성화시키기 위한 플라즈마 전원을 전술한 제 2 커버 플레이트(137)에 공급하는 것을 제외하고는 전술한 도 4a 및 도 4b, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 전술한 기판 처리 방법과 동일하게 이루어지므로 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
전술한 바와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에서는 제 2 가스만을 활성화시켜 각 분할 공간에 분사하는 것으로 설명하였지만, 제 1 가스도 활성화시켜 각 분할 공간에 분사할 수도 있다. 이 경우, 제 1 가스는 플라즈마, 극초단파, 열원, 레이저 등에 의해 활성화될 수 있으며, 이하 제 1 가스는 플라즈마에 의해 활성화되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 복수의 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 도 2와 결부하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 활성화시켜 각 분할 영역(DS1, DS2, DS3, DS4)의 일측 영역에 분사하고, 제 2 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공급되는 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 각 분할 영역(DS1, DS2, DS3, DS4)의 타측 영역에 분사하는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)과 동일하게 구성되므로 제 1 가스(G1)를 활성화시키기 위한 구성만을 설명하기로 한다.
상기 제 1 가스(G1)를 활성화시키기 위해, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 제 1 가스 분사 플레이트(133)는 급전 케이블(162)을 통해 전원 공급 수단(160)에 전기적으로 접속된다. 그리고, 상기 급전 케이블(162)에는 전술한 임피던스 매칭 회로(164)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(164)는 전원 공급 수단(160)으로부터 제 1 가스 분사 플레이트(133)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
상기 전원 공급 수단(160)에 접속된 상기 제 1 가스 분사 플레이트(133)는 제 1 가스 분사 공간(S1)을 사이에 두고 커버 플레이트(132)와 대향됨으로써 플라즈마 전원에 따라 제 1 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 전극의 역할을 한다. 이에 따라, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 상기 전원 공급 수단(160)으로부터 제 1 가스 분사 플레이트(133)에 공급되는 플라즈마 전원을 이용해 제 1 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 제 2 가스(G2)를 활성화시키고, 활성화된 제 2 가스(PG2)를 각 분할 영역(DS1, DS2, DS3, DS4)의 일측 영역에 분사하게 된다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 복수의 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 도 2와 결부하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공급되는 제 1 가스(G1)를 활성화시켜 각 분할 영역(DS1, DS2, DS3, DS4)의 일측 영역에 분사하고, 제 2 제 1 가스 분사 공간(S1)에 공급되는 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 각 분할 영역(DS1, DS2, DS3, DS4)의 타측 영역에 분사하는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)과 동일하게 구성되므로 제 1 가스(G1)를 활성화시키기 위한 구성만을 설명하기로 한다.
상기 제 1 가스(G1)를 활성화시키기 위해, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 제 1 커버 플레이트(136)는 급전 케이블(162)을 통해 전원 공급 수단(160)에 전기적으로 접속된다. 그리고, 상기 급전 케이블(162)에는 전술한 임피던스 매칭 회로(164)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(164)는 전원 공급 수단(160)으로부터 제 1 커버 플레이트(136)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
상기 전원 공급 수단(160)에 접속된 상기 제 1 커버 플레이트(136)는 제 1 가스 분사 공간(S1)을 사이에 두고 제 1 가스 분사 플레이트(139a)와 대향됨으로써 플라즈마 전원에 따라 제 1 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 전극의 역할을 한다. 이에 따라, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 상기 전원 공급 수단(160)으로부터 상기 제 1 커버 플레이트(136)에 공급되는 플라즈마 전원을 이용해 제 1 가스 분사 공간(S1)에 플라즈마를 형성함으로써 제 2 가스(G2)를 활성화시키고, 활성화된 제 2 가스(PG2)를 각 분할 영역(DS1, DS2, DS3, DS4)의 일측 영역에 분사하게 된다.
전술한 바와 같은, 본 발명의 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 플라즈마를 이용해 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 각각을 활성화시키고, 활성화된 제 1 및 제 2 가스(PG1, PG2)를 공간적으로 분리하여 회전되는 기판 지지부(120) 상에 분사하는 것을 제외하고는 전술한 도 4a 및 도 4b, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 전술한 기판 처리 방법과 동일하게 이루어지므로 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다.
이상과 같은, 본 발명의 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법은 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 제 1 가스 분사 공간(S1)과 제 2 가스 분사 공간(S2) 각각에 플라즈마를 형성해 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 각각을 활성화시켜 회전되는 기판 지지부(120) 상에 공간적으로 분리하여 분사함으로써 각 기판(W)에 증착되는 박막의 증착 균일도를 증가시키고, 박막의 막질 제어를 용이하게 할 수 있으며, 공정 챔버(110) 내에 증착되는 누적 두께를 최소화하여 파티클을 개선할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 제어 모듈의 제어 모드에 따른 각 가스 분사 모듈의 동작에 대한 다양한 실시 예를 나태는 표이다.
도 9를 참조하여 제어 모듈의 제어 모드에 기초한 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 동작만을 설명하면 다음과 같다.
제어 모드 1은 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 통해 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 각각을 활성화시켜 분사한다. 이때, 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 각각은 전술한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 제어 모드 1의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 구성된다.
제어 모드 2는 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)을 통해 제 1 가스(G1)를 비활성화 상태로 분사하는 반면, 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 분사한다. 이때, 제 2 가스(G2)는 전술한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 제어 모드 2의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 3 또는 도 6에 도시된 바와 같이 구성된다. 한편, 제어 모드 2의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 전원 공급 수단(160) 없이 구성되거나, 제어 모듈의 제어에 따라 전원 공급 수단(160)이 동작하지 않도록 구성될 수 있다.
제어 모드 3은 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 통해 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 각각을 활성화시켜 분사하고, 제 2 가스 분사 모듈(130b)을 통해 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하며, 제 4 가스 분사 모듈(130d)을 통해 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다. 이때, 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 각각은 전술한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 제어 모드 3의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 구성되되, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하고, 제 4 가스 분사 모듈(130d) 역시 제어 모듈의 제어에 따라 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다.
한편, 상기 제어 모드 3의 경우, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 제 2 가스(G2)를 분사하지 않고, 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하므로 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 제 2 가스 분사 공간(S2) 없이 구성되거나, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 1 가스(G1)가 공급되도록 구성될 수 있다.
이와 동일하게, 상기 제어 모드 3의 경우, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 제 1 가스(G1)를 분사하지 않고, 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하므로 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1) 없이 구성되거나, 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 2 가스(G2)가 공급되도록 구성될 수 있다.
제어 모드 4는 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 통해 제 1 가스(G1)를 비활성화 상태로 분사하고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 통해 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다. 이때, 제 2 가스(G2)는 전술한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 제어 모드 4의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 3 또는 도 6에 도시된 바와 같이 구성되되, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 1 가스(G1)만을 비활성화 상태로 분사하고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다.
한편, 상기 제어 모드 4의 경우, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은 제 2 가스(G2)를 분사하지 않고, 제 1 가스(G1)만을 비활성화 상태로 분사하므로 제 1 가스(G1)만을 비활성화 상태로 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은, 도 3 또는 도 6에 도시된 구성에서 제 2 가스 분사 공간(S2) 없이 구성되거나, 전원 공급 수단(150) 없이 구성되되 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 1 가스(G1)가 공급되도록 구성될 수 있다.
이와 동일하게, 상기 제어 모드 4의 경우, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)은 제 1 가스(G1)를 분사하지 않고, 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하므로 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)은, 도 3 또는 도 6에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1) 없이 구성되거나, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 2 가스(G2)가 공급되도록 구성될 수 있다.
제어 모드 5는 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 통해 제 1 가스(G1)를 활성화시켜 분사하고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)을 통해 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다. 이때, 제 1 및 제 2 가스(G1, G2)는 전술한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 제어 모드 5의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 구성되되, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다.
한편, 상기 제어 모드 5의 경우, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은 제 2 가스(G2)를 분사하지 않고, 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하므로 제 1 가스(G1)만을 활성화시켜 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 제 2 가스 분사 공간(S2) 없이 구성되거나, 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 1 가스(G1)가 공급되도록 구성될 수 있다.
이와 동일하게, 상기 제어 모드 5의 경우, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)은 제 1 가스(G1)를 분사하지 않고, 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하므로 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d)은, 도 3 또는 도 6에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1) 없이 구성되거나, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 2 가스(G2)가 공급되도록 구성될 수 있다.
제어 모드 6은 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)을 통해 제 1 가스(G1)를 비활성화 상태로 분사함과 아울러 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 분사하고, 제 2 가스 분사 모듈(130b)을 통해 제 1 가스(G1)만을 비활성화 상태로 분사하며, 제 4 가스 분사 모듈(130d)을 통해 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다. 이때, 제 2 가스(G2)는 전술한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된다. 이러한 제어 모드 6의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은 전술한 도 3 또는 도 6에 도시된 바와 같이 구성되되, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 1 가스(G1)만을 비활성화 상태로 분사하고, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 제어 모듈의 제어에 따라 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사한다.
한편, 상기 제어 모드 6의 경우, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c)은, 전술한 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 전원 공급 수단(160) 없이 구성되거나, 제어 모듈의 제어에 따라 전원 공급 수단(160)이 동작하지 않도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어 모드 6의 경우, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은 제 2 가스(G2)를 분사하지 않고, 제 1 가스(G1)만을 비활성화 상태로 분사하므로 제 1 가스(G1)만을 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 가스 분사 모듈(130b)은, 도 3 또는 도 6에 도시된 구성에서 제 2 가스 분사 공간(S2) 없이 구성되거나, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 전원 공급 수단(150, 160) 없이 제 2 가스 분사 공간(S2)에 제 1 가스(G1)가 공급되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제어 모드 6의 경우, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은 제 1 가스(G1)를 분사하지 않고, 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하므로 제 2 가스(G2)만을 활성화시켜 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 4 가스 분사 모듈(130d)은, 도 3 또는 도 6에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1) 없이 구성되거나, 도 7 또는 도 8에 도시된 구성에서 제 1 가스 분사 공간(S1)에 제 2 가스(G2)가 공급되도록 구성될 수 있다.
전술한 제어 모드 1 내지 6 각각의 경우, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은, 도 4b, 도 5a, 도 5b 및 도 5c 중 어느 하나에 도시된 파형도에 따라 동작할 수 있다.
한편, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)의 구성 및 제어는 전술한 제어 모드 1 내지 6 각각의 경우에 한정되지 않고, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 중 최소한 하나의 가스 분사 모듈은 제 2 가스(G2)를 활성화시켜 분사하도록 제어되거나 구성됨과 아울러 나머지 가스 분사 모듈은 상기 제 1 및 제 2 가스(G1, G2) 중 적어도 한 종류의 가스를 활성화 상태 또는 비활성화 상태로 분사하도록 제어되거나 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10에 도시된 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치(400)는 공정 챔버(110), 챔버 리드(115), 기판 지지부(120), 및 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 430b, 130c, 430d)을 가지는 가스 분사부(130)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 기판 처리 장치(400)는 가스 분사부(130)의 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d)에서 퍼지 가스(Purge Gas)(G3)를 활성화하여 분사하는 것을 제외하고는, 전술한 도 2에 도시된 기판 처리 장치(100)와 동일하므로 동일한 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 하고, 이하 동일 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
제 2 가스 분사 모듈(430b)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 2 분할 공간(DS2)에 중첩되는 제 2 모듈 설치부(115b)에 삽입 설치되어 제 2 분할 공간(DS2)에 퍼지 가스(G3)를 활성화시켜 제 2 분할 공간(DS2)에 분사한다. 이때, 제 2 가스는 플라즈마, 극초단파, 열원, 레이저 등에 의해 활성화될 수 있으며, 이하 본 발명에서는 플라즈마에 의해 활성화되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
상기 제 2 가스 분사 모듈(430a)은 지지 프레임(431), 커버 플레이트(432), 퍼지 가스 분사 플레이트(433)를 포함하여 구성된다.
지지 프레임(431)은 퍼지 가스 분사 공간(S3)을 포함하도록 형성되어 커버 플레이트(432)와 퍼지 가스 분사 플레이트(433)를 지지한다. 상기 지지 프레임(431)은 절연 물질(예를 들어, 세라믹 재질)로 이루어져 커버 플레이트(432)와 퍼지 가스 분사 플레이트(433)를 전기적으로 절연시킨다. 이러한 지지 프레임(431)은 제 2 모듈 설치부(115b)에 삽입 설치되거나, 제 2 모듈 설치부(115b)에 중첩되도록 챔버 리드(115)의 상면에 설치된다. 이에 따라, 상기 지지 프레임(431)의 하부면은 챔버 리드(115)의 하부면과 동일하게 위치하거나, 챔버 리드(115)의 하부면으로부터 상기 기판 지지부(120) 쪽으로 돌출될 수 있다.
상기 지지 프레임(431)은 커버 플레이트(432)를 지지하는 상부면(431a), 상부면(431a)으로부터 수직하게 절곡되어 퍼지 가스 분사 공간(S3)을 마련하는 측벽(431b), 및 개구부를 가지도록 측벽(431b)의 하면으로부터 절곡되어 퍼지 가스 분사 플레이트(433)를 지지하는 하부면(431c)을 포함하여 구성된다.
상기 퍼지 가스 분사 공간(S3)은 전술한 실시 예들의 제 1 가스 분사 공간(S1) 또는 제 2 가스 분사 공간(S2)과 같거나 작은 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
커버 플레이트(432)는 평판 형태로 형성되어 전술한 지지 프레임(431)의 상면을 덮는다. 이때, 커버 플레이트(432)는 나사 또는 볼트 등의 체결 부재에 의해 지지 프레임(431)의 상부면(431a)에 결합된다. 이러한 커버 플레이트(432)는 챔버 리드(115)에 전기적으로 접속되어 전기적으로 접지되거나, 별도의 접지 스트랩(미도시)을 통해 전기적으로 접지됨으로써 퍼지 가스 분사 플레이트(433)에 대향되는 접지 전극의 역할을 한다.
상기 커버 플레이트(432)는 퍼지 가스 분사 공간(S3)에 연통되도록 형성된 퍼지 가스 공급 홀(431e)을 더 포함하여 구성된다.
상기 퍼지 가스 분사 공간(S3)은 상기 퍼지 가스 공급 홀(431e)에 연통되도록 커버 플레이트(432)에 설치된 퍼지 가스 공급관(442)을 통해 가스 공급 수단(미도시)에 연결된다. 이에 따라, 상기 퍼지 가스(G3)는 퍼지 가스 분사 공간(S3)에서 확산되어 퍼지 가스 분사 플레이트(433)에 공급된다.
퍼지 가스 분사 플레이트(433)는 퍼지 가스 분사 공간(S3)으로부터 공급되는 퍼지 가스(G3)를 상기 제 2 분할 공간(DS2)의 일측 영역에 하향 분사한다.
상기 퍼지 가스 분사 플레이트(433)는 상기 지지 프레임(431)의 하부면(431c)에 마련된 개구부에 중첩되도록 상기 지지 프레임(431)의 하부면(431c)에 지지된다. 이에 따라, 퍼지 가스 분사 플레이트(433)의 상부면은 퍼지 가스 분사 공간(S3)을 사이에 두고 커버 플레이트(432)의 하부면에 대향된다. 그리고, 퍼지 가스 분사 플레이트(433)의 하부면은 상기 제 2 분할 공간(DS2)의 일측 영역에 대응되는 기판 지지부(120)의 상면 소정 영역에 국부적으로 대향된다.
상기 퍼지 가스 분사 플레이트(433)는 퍼지 가스 분사 공간(S3)에 공통적으로 연통되도록 소정 간격으로 형성된 복수의 퍼지 가스 분사 홀(433h)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 퍼지 가스 분사 플레이트(433)는 급전 케이블(172)을 통해 전원 공급 수단(170)에 전기적으로 접속된다. 상기 급전 케이블(172)에는 임피던스 매칭 회로(174)가 접속될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(174)는 전원 공급 수단(170)으로부터 퍼지 가스 분사 플레이트(433)에 공급되는 플라즈마 전원의 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시킨다.
제 4 가스 분사 모듈(430d)은 기판 지지부(120) 상에 국부적으로 정의된 제 4 분할 공간(DS4)에 중첩되는 제 4 모듈 설치부(115d)에 삽입 설치되어 제 4 분할 공간(DS4)에 퍼지 가스(G3)를 활성화시켜 제 4 분할 공간(DS4)에 분사한다. 이와 같은 제 4 가스 분사 모듈(430d)은, 전술한 도 11에 도시된 제 2 가스 분사 모듈(430b)과 동일하게 구성되기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 전술한 설명으로 대신하기로 한다. 이와 같은, 제 4 가스 분사 모듈(430d)은 퍼지 가스(G3)가 공급되는 퍼지 가스 분사 공간(S3)에 플라즈마를 형성해 퍼지 가스(G3)를 활성화시켜 제 4 분할 공간(DS4)에 하향 분사한다.
전술한 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(130b, 130d) 각각에서는 퍼지 가스 분사 홀(433h)이 형성된 퍼지 가스 분사 플레이트(433)에 플라즈마 전원을 인가하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 플라즈마 전원은 커버 플레이트(432)에 인가될 수도 있다. 이 경우, 커버 플레이트(432)는 절연 부재(미도시)에 의해 지지 프레임(431)과 전기적으로 절연된다. 또한, 지지 프레임(431)은 금속 재질로 이루어져 퍼지 가스 분사 플레이트(433)를 전기적으로 접지시킨다.
도 12는 전술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 도 10 및 도 11과 결부하여 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(120)에 일정한 간격으로 로딩시켜 안착시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 로딩되어 안착된 기판 지지부(120)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c) 각각을 통해 비활성화된 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 제 1 및 제 3 분할 공간(DS1, DS3) 각각에 하향 분사한다. 이러한 제 1 및 제 3 가스 분사 모듈(130a, 130c) 각각은 도 4b, 도 5a, 도 5b 및 도 5c 중 어느 하나에 도시된 파형도에 따라 동작할 수 있다.
이와 동시에, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각을 통해 활성화된 퍼지 가스(PG3)를 제 2 및 제 4 분할 공간(DS2, DS4) 각각에 하향 분사한다. 구체적으로, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각의 퍼지 가스 분사 공간(S3)에 퍼지 가스(G3)를 공급함과 아울러 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각에 플라즈마 전원을 인가하여 퍼지 가스 분사 공간(S3) 내부에 플라즈마를 형성함으로써 플라즈마를 통해 상기 퍼지 가스(G3)를 활성화시키고, 활성화된 퍼지 가스(PG3)를 제 2 및 제 4 분할 공간(DS2, DS4)에 하향 분사한다. 이러한 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각은 전술한 활성화된 퍼지 가스(G3)를 지속적으로 분사하거나 소정 주기 마다 분사할 수 있으며, 또는, 순차적으로 분사할 수 있다.
이에 따라, 기판 지지부(120) 상에 안착된 복수의 기판(W) 각각은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각을 순차적으로 통과하게 되고, 이로 인해, 복수의 기판(W) 각각 상에는 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 소정의 박막 물질이 증착되게 된다. 이때, 복수의 기판(W)에 분사되는 활성화된 퍼지 가스(PG3)는 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(G2)를 퍼지하게 된다.
한편, 전술한 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에서, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각이 활성화된 퍼지 가스(PG3)를 분사하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각은 비활성화된 퍼지 가스(G3), 즉 퍼지 가스 분사 공간(S3)에 공급되는 퍼지 가스(G3)를 그대로 기판(W) 상에 분사할 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 전술한 전원 공급 수단(170) 없이 구성되거나, 제어 모듈을 통해 제 2 및 제 4 가스 분사 모듈(430b, 430d) 각각의 퍼지 가스 분사 플레이트(433) 또는 커버 플레이트(432)에 플라즈마 전원을 인가되지 않도록 전원 공급 수단(170)을 제어한다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14는 도 13에 도시된 각 가스 분사 모듈을 배치 구조를 나타내는 평면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 기판 처리 장치(500)는 공정 챔버(110), 챔버 리드(115), 기판 지지부(120), 및 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)과 퍼지 가스 분사 모듈(130e)을 가지는 가스 분사부(130)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 기판 처리 장치(500)는 가스 분사부(130)가 퍼지 가스 분사 모듈(130e)을 더 포함하여 구성되는 것을 제외하고는, 전술한 도 2에 도시된 기판 처리 장치(100)와 동일하므로 동일한 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 하고, 이하 동일 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
상기 퍼지 가스 분사 모듈(130e)은 챔버 리드(115)와 기판 지지부(120) 사이에 공간적으로 분리된 복수의 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 사이사이에 정의된 복수의 퍼지 가스 분사 공간(PGS)에 중첩되도록 챔버 리드(115)에 설치된다. 이에 따라, 기판 지지부(120) 상에는 복수의 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)과 퍼지 가스 분사 모듈(130e)이 공간적으로 분리되도록 교대로 배치된다.
상기 퍼지 가스 분사 모듈(130e)은 "+"자 형태를 가지도록 형성되어 챔버 리드(115)에 형성된 퍼지 가스 분사 모듈 설치부(115e)에 삽입 설치된다. 이러한 퍼지 가스 분사 모듈(130e)은 퍼지 가스 공급 수단(미도시)으로부터 공급되는 퍼지 가스(Purge Gas)(G3)를 복수의 퍼지 가스 분사 공간(PGS) 각각에 분사한다.
상기 퍼지 가스(G3)는 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(G2)를 퍼지(Purge)한다. 또한, 상기 퍼지 가스(G3)는 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)에 중첩되는 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 사이사이에 분사되기 때문에 인접한 가스 분사 모듈에서 분사되는 가스를 분리하는 역할도 수행한다. 이를 위해, 상기 퍼지 가스(G3)는 질소(N2), 아르곤(Ar), 제논(Ze), 및 헬륨(He) 중 적어도 한 종류의 가스로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 기판(W)을 기판 지지부(120)에 일정한 간격으로 로딩시켜 안착시킨다.
그런 다음, 복수의 기판(W)이 로딩되어 안착된 기판 지지부(120)를 소정 방향으로 회전시킨다.
이어서, 전술한 제 1 내지 제 4 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d) 각각을 통해 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)를 공간적으로 분리하여 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4)에 하향 분사한다. 이때, 각 가스 분사 모듈(130a, 130b, 130c, 130d)은, 도 4b, 도 5a, 도 5b 및 도 5c 중 어느 하나에 도시된 파형도에 따라 동작하거나, 도 9에 도시된 제어 모드 1 내지 6 중 어느 하나의 제어 모드에 따라 동작할 수 있다.
이어서, 퍼지 가스 분사 모듈(130e)을 통해 퍼지 가스(G3)를 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 사이사이인 각 퍼지 가스 분사 공간(PGS)에 하향 분사한다.
이에 따라, 기판 지지부(120) 상에 안착된 복수의 기판(W) 각각은 기판 지지부(120)의 회전에 따라 상기 각 분할 공간(DS1, DS2, DS3, DS4) 각각을 순차적으로 통과하게 되고, 이로 인해, 복수의 기판(W) 각각 상에는 제 1 가스(G1)와 활성화된 제 2 가스(PG2)의 상호 반응에 의해 소정의 박막 물질이 증착되게 된다. 이때, 복수의 기판(W)에 분사되는 퍼지 가스(G3)는 기판(W)에 증착되지 않은 제 1 가스(G1) 및/또는 제 1 가스(G1)와 반응하지 않고 잔존하는 제 2 가스(G2)를 퍼지하게 된다.
한편, 전술한 퍼지 가스 분사 모듈(130e)은 퍼지 가스(G3)를 활성화시켜 분사할 수도 있다. 이 경우, 퍼지 가스(G3)는 플라즈마, 극초단파, 열원, 레이저 등에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 전술한 퍼지 가스 분사 모듈(130e)은 플라즈마를 이용하여 퍼지 가스(G3)를 활성화시켜 분사할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 공정 챔버 115: 챔버 리드
120: 기판 지지부 130: 가스 분사부
130a: 제 1 가스 분사 모듈 130b: 제 2 가스 분사 모듈
130c: 제 3 가스 분사 모듈 130d: 제 4 가스 분사 모듈
150: 전원 공급 수단

Claims (5)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 설치되어 적어도 하나의 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드; 및
    상기 기판 지지부에 국부적으로 대향되도록 상기 챔버 리드에 방사 형태로 설치되고 가스 분사 공간이 형성된 복수의 가스 분사 모듈을 가지는 가스 분사부를 포함하며,
    상기 가스 분사 모듈은 상기 챔버 리드에 설치되며 상기 가스 분사 공간을 형성하는 절연재의 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 상면을 덮는 커버 플레이트, 및 상기 지지 프레임의 하면에 설치되며 가스를 분사하거나 가스를 활성화시켜 분사하는 가스 분사 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 제 1 가스를 분사하는 제 1 가스 분사 공간과 제 2 가스를 분사하는 제 2 가스 분사 공간을 공간적으로 분리하도록 상기 제 1 가스 분사 공간과 상기 제 2 가스 분사 공간의 사이에 배치된 격벽 부재를 포함하며,
    상기 가스 분사 플레이트는 상기 지지 프레임의 하면 일측에 설치되며 상기 제 1 가스 분사 공간으로부터 공급되는 제 1 가스를 하향 분사하는 제 1 가스 분사 플레이트, 및 상기 지지 프레임의 하면 타측에 설치되며 상기 제 2 가스 분사 공간의 제 2 가스를 활성화시켜서 하향 분사하는 제 2 가스 분사 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은, 상기 제 2 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 제 2 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 제 2 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 플라즈마 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 가스 분사 모듈 중 일부의 가스 분사 모듈은,
    상기 제 1 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 제 1 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 제 1 가스 분사 공간에 공급되는 제 1 가스를 활성화시켜 분사하는 제 1 플라즈마 전극; 및
    상기 제 2 가스 분사 공간에 설치되어 상기 기판 지지부의 국부적으로 대향되며, 플라즈마 전원에 따라 상기 제 2 가스 분사 공간 내부에 플라즈마를 형성해 상기 제 2 가스 분사 공간에 공급되는 제 2 가스를 활성화시켜 분사하는 제 2 플라즈마 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제 2 가스 분사 플레이트에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 전원이 공급되도록 상기 제 2 가스 분사 플레이트와 전원 공급 수단 각각에 전기적으로 접속된 급전 케이블을 포함하고,
    상기 지지 프레임은 상기 커버 플레이트를 지지하는 상부면, 상기 상부면으로부터 수직하게 절곡되어 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 공간을 마련하는 측벽, 및 상기 측벽의 하면으로부터 절곡되어 상기 제 1 및 제 2 가스 분사 플레이트 각각을 지지하는 하부면을 포함하며,
    상기 격벽 부재는 상기 하부면으로부터 소정 높이로 돌출되어 상기 커버 플레이트에 결합되되, 절연 물질로 이루어져 상기 제 1 가스 분사 플레이트와 상기 제 2 가스 분사 플레이트를 전기적으로 절연하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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