KR20200021294A - Substrate processing apparatus - Google Patents

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박주성
류동호
김재현
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주식회사 원익아이피에스
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Abstract

The present invention relates to a substrate processing apparatus capable of forming a thin film on a substrate or etching a thin film. The substrate processing apparatus includes: a process chamber comprising a substrate supporter supporting a substrate in an internal space, in which the substrate can be processed, and a shower head spraying processing gas to the substrate supporter; a cleaning gas supply pipe installed to connect the shower head to a remote plasma unit for the activation of cleaning gas, supplying the cleaning gas or inert gas to the process chamber; a valve unit installed on the cleaning gas supply pipe to control an opening degree of the cleaning gas supply pipe depending on a position of a valve flapper; and a control part controlling the valve unit to be operated on a first open position having a first opening degree or a second open position having a second opening degree between the valve flapper and the cleaning gas supply pipe in order to change a flow rate of the inert gas supplied from the remote plasma unit to the process chamber through the cleaning gas supply pipe in accordance with the progression of processes in the process chamber.

Description

기판 처리 장치{Substrate processing apparatus}Substrate processing apparatus

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판에 박막을 형성하거나 박막을 식각할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus capable of forming a thin film on a substrate or etching the thin film.

일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 소자 혹은 태양전지를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 공정 챔버를 포함하는 기판 처리 장치에서 각종 공정이 수행된다. 이러한 기판 처리 장치는, 최근 반도체 소자의 고집적화 및 미세화에 따라 파티클 스펙 감소 개선이 지속적으로 이루어져 왔다. 특히, 건식 세정 장치로부터 세정 가스가 주입되는 세정 가스 공급관(RPG Line)에 의한 파티클이 많이 발생하여 이에 대한 개선이 지속적으로 이루어지고 있다.In general, in order to manufacture a semiconductor device, a display device, or a solar cell, various processes are performed in a substrate processing apparatus including a process chamber in a vacuum atmosphere. In such a substrate processing apparatus, particle specification reduction and improvement have been continuously made in accordance with high integration and miniaturization of semiconductor devices in recent years. In particular, many particles are generated by a cleaning gas supply pipe (RPG Line) through which a cleaning gas is injected from a dry cleaning device, and improvements are continuously made.

이에 따라, 세정 가스 공급관의 파티클 개선을 위해, 건식 세정 장치의 리모트 플라즈마 유닛으로부터 공정 챔버 까지의 세정 가스 공급관에 대한 데드 볼륨(Dead Volume)에 대하여 밸브 유닛을 장착하여 공정 챔버에서 기판의 처리 공정 진행 시 공정 챔버와 세정 가스 공급관을 하드웨어적으로 분리하여 세정 가스 공급관이 공정 챔버에 미치는 영향을 최소화하거나, 세정 가스 공급관에 대한 데드 볼륨에 대하여 불활성 가스를 사용하여 데드 볼륨의 영향성을 최소화하고 있다.Accordingly, in order to improve the particles of the cleaning gas supply pipe, a valve unit is mounted to a dead volume of the cleaning gas supply pipe from the remote plasma unit of the dry cleaning device to the process chamber, thereby processing the substrate in the process chamber. By separating the process chamber and the cleaning gas supply pipe in hardware, the effect of the cleaning gas supply pipe on the process chamber is minimized, or the influence of the dead volume is minimized by using an inert gas on the dead volume of the cleaning gas supply pipe.

그러나, 이러한 종래의 기판 처리 장치는, 밸브 유닛을 사용하여 공정 챔버와 세정 가스 공급관을 하드웨어적으로 분리할 경우에는, 세정 가스의 불소 라디칼(Fluorine Radical)에 의한 게이트 밸브 오링의 열화 발생으로 추가적인 파티클 이슈가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 불활성 가스를 사용할 경우에는, 데드 볼륨의 영향성을 최소화 하기 위해 많은 양의 불활성 가스가 필요하여 기판의 처리 공정에 영향을 미치는 문제점이 있었다.However, such a conventional substrate processing apparatus, in the case of separating the process chamber and the cleaning gas supply pipe in hardware using a valve unit, additional particles due to deterioration of the gate valve O-ring by fluorine radicals of the cleaning gas. There was a problem with the issue. In addition, when using an inert gas, a large amount of inert gas is required in order to minimize the impact of the dead volume, there was a problem that affects the processing process of the substrate.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 세정 공정 진행에 따른 오링의 열화 문제를 해결하고, 기판의 처리 공정에 영향을 미치는 공정 변화를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve the various problems including the above problems, to solve the deterioration problem of the O-ring according to the progress of the cleaning process, and to minimize the process change affecting the processing process of the substrate It aims to provide. However, these problems are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 처리할 수 있는 내부 공간에 기판을 지지하는 기판 지지대 및 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드가 형성되는 공정 챔버; 세정 가스를 활성화시키기 위한 리모트 플라즈마 유닛과 상기 샤워 헤드를 연결하도록 구비되어 상기 공정 챔버를 향해 세정 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 세정 가스 공급관; 상기 세정 가스 공급관에 설치되어 밸브 플래퍼의 위치에 따라 상기 세정 가스 공급관의 개도량을 조절하는 밸브 유닛; 및 상기 공정 챔버의 공정 진행에 따라 상기 리모트 플라즈마 유닛에서 상기 세정 가스 공급관을 통해 상기 공정 챔버로 공급되는 상기 불활성 가스의 유량을 가변시키기 위해, 상기 밸브 플래퍼와 상기 세정 가스 공급관 간에 제 1 개도를 갖는 제 1 개방 위치 또는 제 2 개도를 갖는 제 2 개방 위치로 구동할 수 있도록, 상기 밸브 유닛을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a substrate processing apparatus is provided. The substrate processing apparatus includes a process chamber in which a substrate support for supporting a substrate is formed in an internal space capable of processing the substrate and a shower head for injecting a processing gas toward the substrate support; A cleaning gas supply pipe provided to connect a remote plasma unit for activating a cleaning gas and the shower head to supply a cleaning gas or an inert gas toward the process chamber; A valve unit installed in the cleaning gas supply pipe to adjust an opening amount of the cleaning gas supply pipe according to a position of the valve flapper; And a first opening degree between the valve flapper and the cleaning gas supply pipe to vary the flow rate of the inert gas supplied from the remote plasma unit to the process chamber through the cleaning gas supply pipe as the process chamber proceeds. And a control unit for controlling the valve unit to be driven to a first open position or a second open position having a second opening degree.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 제어부는, 상기 밸브 유닛을 제어하여, 상기 공정 챔버에서 상기 기판의 처리 공정 시 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 1 개도로 개방되어 상기 리모트 플라즈마 유닛을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 제 1 유량으로 공급될 수 있도록 상기 밸브 플래퍼를 상기 제 1 개방 위치로 구동하고, 상기 공정 챔버의 세정 공정 시 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 2 개도로 개방되어 상기 리모트 플라즈마 유닛을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 제 2 유량으로 공급될 수 있도록 상기 밸브 플래퍼를 상기 제 2 개방 위치로 구동할 수 있다.In the substrate processing apparatus, the control unit controls the valve unit so that the cleaning gas supply pipe is opened in the first opening and supplied through the remote plasma unit during the processing of the substrate in the process chamber. The valve flapper is driven to the first open position so that the gas can be supplied at a first flow rate, and the cleaning gas supply pipe is opened through the second opening to be supplied through the remote plasma unit during the cleaning process of the process chamber. The valve flapper can be driven to the second open position so that an inert gas can be supplied at a second flow rate.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 불활성 가스의 상기 제 1 유량은, 상기 제 2 유량 보다 적은 유량일 수 있다.In the substrate processing apparatus, the first flow rate of the inert gas may be a flow rate smaller than the second flow rate.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 밸브 플래퍼의 상기 제 1 개방 위치는, 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 1 개도로 최소 개방되는 최소 개방 위치이고, 상기 제 2 개방 위치는, 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 2 개도로 최대 개방되는 최대 개방 위치일 수 있다.In the substrate processing apparatus, the first opening position of the valve flapper is a minimum opening position in which the cleaning gas supply pipe is minimally opened in the first opening degree, and in the second opening position, the cleaning gas supply pipe is the second opening position. It may be the maximum open position that is maximum open in the opening degree.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 밸브 유닛의 후단에 상기 샤워 헤드와 인접한 상기 세정 가스 공급관에 연결되도록 구비되어 상기 공정 챔버를 향해 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급관;을 포함할 수 있다.The substrate processing apparatus may include a process gas supply pipe provided at a rear end of the valve unit to be connected to the cleaning gas supply pipe adjacent to the shower head and supplying a process gas toward the process chamber.

상기 기판 처리 장치에서, 상기 밸브 유닛은, 상기 밸브 플래퍼가 상기 세정 가스 공급관의 중심선을 기준으로 회전되어, 상기 제 1 개방 위치 또는 상기 제 2 개방 위치로 구동되는 것을 특징으로할 수 있다.In the substrate processing apparatus, the valve unit may be characterized in that the valve flapper is rotated with respect to the center line of the cleaning gas supply pipe so as to be driven to the first open position or the second open position.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 오링이 형성되지 않은 밸브를 사용하여, 세정 공정 진행에 따른 오링의 열화 문제를 해결할 수 있으며, 공정 챔버에서 기판의 처리 공정 진행 시 공정 가스의 역류를 방지하는 불활성 가스를 미량으로 사용할 수 있으므로, 기판의 처리 공정에 영향을 미치는 공정 변화를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention made as described above, by using a valve without the O-ring, it is possible to solve the problem of deterioration of the O-ring due to the progress of the cleaning process, the process of processing the substrate in the process chamber Since a small amount of an inert gas that prevents backflow of the process gas may be used during the process, a substrate processing apparatus capable of minimizing a process change affecting a processing process of a substrate may be implemented. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치의 밸브 유닛을 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a valve unit of the substrate processing apparatus of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view schematically showing a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a valve unit of the substrate processing apparatus of FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of description.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings, which schematically illustrate ideal embodiments of the present invention. In the drawings, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacture.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치(100)의 밸브 유닛(30)을 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a substrate processing apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a valve unit 30 of the substrate processing apparatus 100 of FIG. 1.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 공정 챔버(10)와, 세정 가스 공급관(20)과, 밸브 유닛(30) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a process chamber 10, a cleaning gas supply pipe 20, a valve unit 30, and a controller (not shown). May include).

도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(10)는, 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간(A)에 기판(S)을 지지하는 기판 지지대(11) 및 기판 지지대(11)를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드(12)가 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 공정 챔버(10)는, 내부에 원형 형상 또는 사각 형상으로 형성되는 내부 공간(A)이 형성되어, 내부 공간(A)에 설치된 기판 지지대(11)에 지지되는 기판(S) 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 또한, 공정 챔버(10)의 일측면에는 기판(S)을 내부 공간(A)으로 로딩 또는 언로딩할 수 있는 게이트(G)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the process chamber 10 is directed toward a substrate support 11 and a substrate support 11 that support the substrate S in an internal space A capable of processing the substrate S. As shown in FIG. A shower head 12 may be formed that injects the process gas. More specifically, the process chamber 10 has an internal space A formed therein in a circular shape or a square shape, and is formed on the substrate S supported by the substrate support 11 provided in the internal space A. A process such as depositing a thin film or etching the thin film may be performed. In addition, a gate G for loading or unloading the substrate S into the internal space A may be formed on one side of the process chamber 10.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(11)는, 기판(S)을 지지할 수 있도록 공정 챔버(10)의 내부 공간(A)에 구비되어 공정 챔버(10)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판 지지대(11)는, 기판(S)을 지지할 수 있는 서셉터나 테이블 등의 기판 지지 구조체일 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, the substrate support 11 is provided in the internal space A of the process chamber 10 to support the substrate S, based on the central axis of the process chamber 10. It can be installed rotatably. More specifically, the substrate support 11 may be a substrate support structure such as a susceptor or a table capable of supporting the substrate S.

이때, 기판 지지대(11)는, 공정 온도로 가열되어 기판 지지대(11)에 지지되는 기판(S)을 가열시키는 히터를 구비하여, 그 상면에 안착되는 기판(S)을 박막을 증착하는 공정 또는 박막을 식각하는 공정이 가능한 일정온도로 가열시킬 수 있다. 또한, 기판 지지대(11)는, 공정 가스를 플라즈마화 하기 위한 하부 전극으로의 기능을 할 수도 있다. 또한, 샤워 헤드(12)는, 기판 지지대(11)와 대향되도록 공정 챔버(10)의 상부에 구비되어 기판 지지대(11)를 향해 공정 가스 및 세정 가스 등 각종 처리 가스를 분사할 수 있다.At this time, the substrate support 11 includes a heater for heating the substrate S supported by the substrate support 11 by heating to a process temperature, and depositing a thin film on the substrate S seated on the upper surface thereof, or The thin film may be heated to a constant temperature possible for etching. The substrate support 11 may also function as a lower electrode for plasmalizing the process gas. In addition, the shower head 12 may be provided in the upper portion of the process chamber 10 so as to face the substrate support 11, and may spray various processing gases such as a process gas and a cleaning gas toward the substrate support 11.

또한, 세정 가스 공급관(20)은, 세정 가스를 활성화시키기 위한 리모트 플라즈마 유닛(R)과 샤워 헤드(12)를 연결하도록 구비되어 공정 챔버(10)를 향해 세정 가스 또는 불활성 가스를 공급할 수 있다. 예컨대, 세정 가스 공급관(20)은, 리모트 플라즈마 유닛(R)과 샤워 헤드(12)를 연결하는 중공형의 가스 공급관일 수 있다. 이에 따라, 세정 가스 공급관(20)은, 샤워 헤드(12)와 연결되어 공정 챔버(10)의 내부 공간(A)에 적어도 하나의 세정 가스를 제공할 수 있다. 이때, 상기 세정 가스로는 불활성 가스, 예컨대, 질소, 헬륨, 네온 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있으며, 리모트 플라즈마 유닛(R)은, 상기 세정 가스를 활성화 시킬 수 있다.In addition, the cleaning gas supply pipe 20 is provided to connect the remote plasma unit R and the shower head 12 for activating the cleaning gas to supply the cleaning gas or the inert gas toward the process chamber 10. For example, the cleaning gas supply pipe 20 may be a hollow gas supply pipe connecting the remote plasma unit R and the shower head 12. Accordingly, the cleaning gas supply pipe 20 may be connected to the shower head 12 to provide at least one cleaning gas to the internal space A of the process chamber 10. In this case, an inert gas, for example, nitrogen, helium, neon or argon gas may be used as the cleaning gas, and the remote plasma unit R may activate the cleaning gas.

더불어, 공정 가스 공급원으로부터 공정 챔버(10)의 샤워 헤드(12)로 공정 가스를 공급할 수 있도록, 세정 가스 공급관(20)에 공정 가스 공급관(40)이 연결될 수 있다. 더욱 구체적으로, 공정 가스 공급관(40)은, 밸브 유닛(30)의 후단에 샤워 헤드(12)와 인접한 세정 가스 공급관(20)에 연결되도록 구비되어 샤워 헤드(12)를 통해 공정 챔버(10)를 향해 상기 공정 가스를 공급할 수 있다. 예컨대, 공정 가스 공급관(40)은, 상기 공정 가스 공급원과 샤워 헤드(12)를 연결하는 중공형의 가스 공급관일 수 있다.In addition, the process gas supply pipe 40 may be connected to the cleaning gas supply pipe 20 so that the process gas may be supplied from the process gas source to the shower head 12 of the process chamber 10. More specifically, the process gas supply pipe 40 is provided at the rear end of the valve unit 30 so as to be connected to the cleaning gas supply pipe 20 adjacent to the shower head 12 and through the shower head 12. The process gas may be supplied toward. For example, the process gas supply pipe 40 may be a hollow gas supply pipe connecting the process gas supply source and the shower head 12.

또한, 밸브 유닛(30)은, 세정 가스 공급관(20)에 설치되어 밸브 플래퍼(F)의 위치에 따라 세정 가스 공급관(20)의 개도량을 조절할 수 있다. 이때, 공정 챔버(10)의 공정 진행에 따라 리모트 플라즈마 유닛(R)에서 세정 가스 공급관(20)을 통해 공정 챔버(10)로 공급되는 상기 불활성 가스의 유량을 가변시키기 위해, 밸브 플래퍼(F)와 세정 가스 공급관(20) 간에 제 1 개도를 갖는 제 1 개방 위치 또는 제 2 개도를 갖는 제 2 개방 위치로 구동할 수 있도록 제어부(미도시)가 밸브 유닛(30)을 제어할 수 있다. In addition, the valve unit 30 is provided in the cleaning gas supply pipe 20, and can adjust the opening amount of the cleaning gas supply pipe 20 according to the position of the valve flapper F. At this time, in order to vary the flow rate of the inert gas supplied to the process chamber 10 from the remote plasma unit R through the cleaning gas supply pipe 20 in accordance with the process of the process chamber 10, the valve flapper (F) The control unit (not shown) may control the valve unit 30 so as to be driven between the cleaning gas supply pipe 20 and the first opening position having the first opening degree or the second opening position having the second opening degree.

더욱 구체적으로, 상기 제어부는, 밸브 유닛(30)을 제어하여, 공정 챔버(10)에서 기판(S)의 처리 공정 시 세정 가스 공급관(20)이 상기 제 1 개도로 개방되어 리모트 플라즈마 유닛(R)을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 제 1 유량으로 공급될 수 있도록 밸브 플래퍼(F)를 상기 제 1 개방 위치로 구동하고, 공정 챔버(10)의 세정 공정 시 세정 가스 공급관(20)이 상기 제 2 개도로 개방되어 리모트 플라즈마 유닛(R)을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 제 2 유량으로 공급될 수 있도록 밸브 플래퍼(F)를 제 2 개방 위치로 구동할 수 있다.More specifically, the controller controls the valve unit 30 so that the cleaning gas supply pipe 20 is opened in the first opening degree in the process of processing the substrate S in the process chamber 10, thereby controlling the remote plasma unit R. The valve flapper (F) is driven to the first open position so that the inert gas supplied through the pump can be supplied at a first flow rate, and the cleaning gas supply pipe (20) is provided at the cleaning process of the process chamber (10). The valve flapper F may be driven to the second open position so that the inert gas supplied through the remote plasma unit R may be supplied at a second flow rate.

여기서, 상기 불활성 가스의 상기 제 1 유량은, 상기 제 2 유량 보다 적은 유량일 수 있으며, 이에 따라, 밸브 플래퍼(F)의 상기 제 1 개방 위치는 세정 가스 공급관(20)이 상기 제 1 개도로 최소 개방되는 최소 개방 위치이고, 상기 제 2 개방 위치는 세정 가스 공급관(20)이 상기 제 2 개도로 최대 개방되는 최대 개방 위치일 수 있다.Here, the first flow rate of the inert gas may be a flow rate less than the second flow rate, so that the first open position of the valve flapper (F) is the cleaning gas supply pipe 20 is the first opening degree The minimum opening position is the minimum opening, and the second opening position may be the maximum opening position in which the cleaning gas supply pipe 20 is opened maximum in the second opening degree.

더욱 구체적으로, 밸브 유닛(30)은, 밸브 플래퍼(F)가 세정 가스 공급관(20)의 중심선을 기준으로 회전할 수 있도록 구비되어, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 최소 개방 위치 또는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 최대 개방 위치로 구동되는 것을 특징으로 하는 회전식 밸브 유닛(31)일 수 있다.More specifically, the valve unit 30 is provided so that the valve flapper F can rotate about the center line of the cleaning gas supply pipe 20, so that the minimum open position as shown in FIG. Or it may be a rotary valve unit 31, characterized in that driven to the maximum open position as shown in (b) of FIG.

또한, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 회전식 밸브 유닛(31)의 밸브 플래퍼(F)는, 상기 최소 개방 위치로 구동 시, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면이 접촉하지 않도록, 세정 가스 공급관(20)의 제 2 지름(D2) 보다 작은 제 1 지름(D1)으로 형성될 수 있다. In addition, as shown in Fig. 2A, the valve flapper F of the rotary valve unit 31, when driven to the minimum open position, the outer surface of the valve flapper F and the cleaning gas supply pipe 20 In order not to contact the inner diameter surface of the) may be formed to a first diameter (D1) smaller than the second diameter (D2) of the cleaning gas supply pipe (20).

더욱 구체적으로, 밸브 플래퍼(F)의 제 1 지름(D1)은 제 2 지름(D2)을 가지는 세정 가스 공급관(20)의 내경면과 간섭이 없을 정도의 최대 반경을 가질 수 있다. 이에 따라, 회전식 밸브 유닛(31)의 밸브 플래퍼(F)가 상기 최소 개방 위치로 구동 시, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이에 일정량의 갭 공간(G)이 형성되어, 갭 공간(G)을 통해서 미량의 가스가 유동될 수 있다.More specifically, the first diameter D1 of the valve flapper F may have a maximum radius such that there is no interference with the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe 20 having the second diameter D2. Accordingly, when the valve flapper F of the rotary valve unit 31 is driven to the minimum open position, a predetermined amount of gap space G is formed between the outer surface of the valve flapper F and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe 20. ) Is formed so that a small amount of gas can flow through the gap space (G).

이때, 상기 제어부는, 공정 챔버(10)에서 기판(S)의 처리 공정 시, 밸브 플래퍼(F)가 상기 최소 개방 위치로 구동하고, 공정 챔버(10)의 세정 공정 시, 밸브 플래퍼(F)가 상기 최대 개방 위치로 구동할 수 있도록, 밸브 플래퍼(F)의 위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 밸브 플래퍼(F)를 상기 최소 개방 위치로 구동 시 리모트 플라즈마 유닛(R)을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 상기 제 1 유량으로 제어되고, 밸브 플래퍼(F)를 상기 최대 개방 위치로 구동 시 리모트 플라즈마 유닛(R)을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 상기 제 2 유량으로 제어될 수 있다. At this time, the control unit, the valve flapper (F) is driven to the minimum open position during the processing process of the substrate (S) in the process chamber 10, the valve flapper (F) during the cleaning process of the process chamber 10 It is possible to control the position of the valve flapper (F) so that the drive to the maximum open position. Accordingly, when the valve flapper F is driven to the minimum open position, the inert gas supplied through the remote plasma unit R is controlled at the first flow rate, and the valve flapper F is driven to the maximum open position. The inert gas supplied through the remote plasma unit R may be controlled at the second flow rate.

여기서, 상기 불활성 가스의 상기 제 1 유량은, 상기 제 2 유량 보다 적은 유량으로서, 공정 챔버(10)에서 기판(S)의 공정 진행 중에는 밸브 플래퍼(F)를 상기 최소 개방 위치로 구동함으로써 상기 불활성 가스를 상기 제 1 유량으로 소량 공급하고, 공정 챔버(10)의 세정 공정 진행 중에는 밸브 플래퍼(F)를 상기 최대 개방 위치로 구동함으로써 상기 불활성 가스를 상기 제 2 유량으로 대량 공급할 수 있다.The first flow rate of the inert gas is a flow rate less than the second flow rate, and the valve flapper F is driven to the minimum open position during the process of the substrate S in the process chamber 10. A small amount of gas is supplied at the first flow rate, and the inert gas can be supplied in a large amount at the second flow rate by driving the valve flapper F to the maximum open position during the cleaning process of the process chamber 10.

따라서, 리모트 플라즈마 유닛(R)으로부터 공정 챔버(10)까지의 세정 가스 공급관(20)에 대한 데드 볼륨(Dead Volume)에 대하여 밸브 유닛(30)을 장착하고, 공정 챔버(10)에서 기판(S)의 처리 공정 진행 시, 상기 제어부가 밸브 유닛(30)의 밸브 플래퍼(F)를 상기 최소 개방 위치로 구동하여 공정 챔버(10)와 세정 가스 공급관(20)을 하드웨어적으로 분리할 수 있다. 이때, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이의 갭 공간(G)을 통해서 상기 공정 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있도록, 갭 공간(G)을 통해서 소량의 상기 불활성 가스를 상기 제 1 유량으로 리모트 플라즈마 유닛(R)을 통해서 유동할 수 있다.Accordingly, the valve unit 30 is mounted to the dead volume of the cleaning gas supply pipe 20 from the remote plasma unit R to the process chamber 10, and the substrate S is disposed in the process chamber 10. ), The control unit may drive the valve flapper (F) of the valve unit 30 to the minimum open position to hardware separation between the process chamber 10 and the cleaning gas supply pipe (20). At this time, a small amount of the gas through the gap space (G) to prevent the process gas from flowing back through the gap space (G) between the outer surface of the valve flapper (F) and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe (20). The inert gas may flow through the remote plasma unit R at the first flow rate.

이에 따라, 상기 불활성 가스는, 공정 챔버(10)에서 기판(S)의 처리 공정 진행 시, 상기 최소 개방 위치로 구동한 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이의 갭 공간(G)을 통해서 상기 제 1 유량으로 유동되어, 상기 공정 가스가 세정 가스 공급관(20)을 통하여 밸브 유닛(30) 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the inert gas is formed between the outer surface of the valve flapper F driven to the minimum open position and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe 20 when the substrate S is processed in the process chamber 10. Flows through the gap space G at the first flow rate to prevent the process gas from flowing back toward the valve unit 30 through the cleaning gas supply pipe 20.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기판 처리 장치(100)는, 오링이 형성되지 않는 밸브 플래퍼(F)를 사용하는 밸브 유닛(30)을 세정 가스 공급관(20)에 설치하여, 세정 공정 진행 시 상기 세정 가스에 의한 상기 오링의 열화 문제를 해결하고, 계속되는 상기 오링과 세정 가스 공급관(20)의 내경면의 접촉으로 인한 상기 오링의 손상으로 인해 발생하는 파티클을 예방할 수 있다.Therefore, the substrate processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention installs the valve unit 30 using the valve flapper F in which the O-ring is not formed in the cleaning gas supply pipe 20, thereby cleaning the process. In this case, the problem of deterioration of the O-ring caused by the cleaning gas may be solved, and particles generated due to damage of the O-ring due to continuous contact between the O-ring and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe 20 may be prevented.

또한, 밸브 유닛(30)의 밸브 플래퍼(F)가 상기 최소 개방위치에 위치 시, 세정 가스 공급관(20)을 통하여 상기 불활성 가스가 미량으로 유동됨으로써, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이의 갭 공간(G)을 통해서 상기 공정 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 상기 불활성 가스가 세정 가스 공급관(20)을 통해 미량으로 공급되어, 공정 챔버(10)에서 진행되는 기판(S)의 처리 공정에 영향을 미치는 것을 최소화하는 효과를 가질 수 있다.In addition, when the valve flapper F of the valve unit 30 is positioned at the minimum open position, the inert gas flows in a small amount through the cleaning gas supply pipe 20, whereby the outer surface of the valve flapper F and the cleaning gas are provided. It is possible to prevent the process gas from flowing back through the gap space G between the inner diameter surfaces of the supply pipe 20. In addition, the inert gas is supplied in a small amount through the cleaning gas supply pipe 20, and may have an effect of minimizing the influence on the processing of the substrate S that is performed in the process chamber 10.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 기판 처리 장치(200)의 밸브 유닛(30)을 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a substrate processing apparatus 200 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the valve unit 30 of the substrate processing apparatus 200 of FIG. 3.

도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 유닛(30)은, 밸브 플래퍼(F)가 리니어 액추에이터(L)에 의해 세정 가스 공급관(20) 내에서 슬라이딩할 수 있도록 구비되어, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 최소 개방 위치 또는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 최대 개방 위치로 구동하는 슬라이딩식 밸브 유닛(32)일 수 있다.As shown in FIG. 3, the valve unit 30 is provided so that the valve flapper F can slide in the cleaning gas supply pipe 20 by the linear actuator L. It may be a sliding valve unit 32 that drives to a minimum open position as shown or to a maximum open position as shown in FIG. 4 (b).

또한, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬라이딩식 밸브 유닛(32)의 밸브 플래퍼(F)는, 상기 최소 개방 위치로 구동 시, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면이 접촉하지 않도록, 세정 가스 공급관(20)의 제 2 지름(D2) 보다 작은 제 1 지름(D1)으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브 플래퍼(F)가 상기 최소 개방 위치로 구동 시, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이에 일정량의 갭 공간(G)이 형성되어, 갭 공간(G)을 통해서 미량의 가스가 유동될 수 있다.In addition, as shown in Fig. 4A, the valve flapper F of the sliding valve unit 32, when driven to the minimum open position, the outer surface of the valve flapper F and the cleaning gas supply pipe ( The inner diameter surface of 20 may be formed to have a first diameter D1 smaller than the second diameter D2 of the cleaning gas supply pipe 20. Accordingly, when the valve flapper F is driven to the minimum open position, a predetermined amount of gap space G is formed between the outer surface of the valve flapper F and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe 20, thereby providing a gap space. Traces of gas can flow through (G).

따라서, 리모트 플라즈마 유닛(R)으로부터 공정 챔버(10)까지의 세정 가스 공급관(20)에 대한 데드 볼륨(Dead Volume)에 대하여 밸브 유닛(30)을 장착하고, 공정 챔버(10)에서 기판(S)의 처리 공정 진행 시, 상기 제어부가 밸브 유닛(30)의 밸브 플래퍼(F)를 상기 최소 개방 위치로 구동하여 공정 챔버(10)와 세정 가스 공급관(20)을 하드웨어적으로 분리할 수 있다. 이때, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이의 갭 공간(G)을 통해서 상기 공정 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있도록, 갭 공간(G)을 통해서 소량의 상기 불활성 가스를 상기 제 1 유량으로 리모트 플라즈마 유닛(R)을 통해서 유동할 수 있다.Accordingly, the valve unit 30 is mounted to the dead volume of the cleaning gas supply pipe 20 from the remote plasma unit R to the process chamber 10, and the substrate S is disposed in the process chamber 10. ), The control unit may drive the valve flapper (F) of the valve unit 30 to the minimum open position to hardware separation between the process chamber 10 and the cleaning gas supply pipe (20). At this time, a small amount of the gas through the gap space (G) to prevent the process gas from flowing back through the gap space (G) between the outer surface of the valve flapper (F) and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe (20). The inert gas may flow through the remote plasma unit R at the first flow rate.

그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 기판 처리 장치(200)는, 오링이 형성되지 않은 밸브 플래퍼(F)를 사용하는 밸브 유닛(30)을 세정 가스 공급관(20)에 설치하여, 세정 공정 진행 시 상기 세정 가스에 의한 상기 오링의 열화 문제를 해결하고, 계속되는 상기 오링과 세정 가스 공급관(20)의 내경면의 접촉으로 인한 상기 오링의 손상으로 인해 발생하는 파티클을 예방할 수 있다.Therefore, in the substrate processing apparatus 200 according to another embodiment of the present invention, the valve unit 30 using the valve flapper F having no O-ring is provided in the cleaning gas supply pipe 20, thereby providing a cleaning process. In this case, the problem of deterioration of the O-ring caused by the cleaning gas may be solved, and particles generated due to damage of the O-ring due to continuous contact between the O-ring and the inner diameter surface of the cleaning gas supply pipe 20 may be prevented.

또한, 밸브 유닛(30)의 밸브 플래퍼(F)가 상기 최소 개방위치에 위치 시, 세정 가스 공급관(20)을 통하여 상기 불활성 가스가 미량으로 유동됨으로써, 밸브 플래퍼(F)의 외측면과 세정 가스 공급관(20)의 내경면 사이의 갭 공간(G)을 통해서 상기 공정 가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 상기 불활성 가스가 세정 가스 공급관(20)을 통해 미량으로 공급되어, 공정 챔버(10)에서 진행되는 기판(S)의 처리 공정에 영향을 미치는 것을 최소화하는 효과를 가질 수 있다.In addition, when the valve flapper F of the valve unit 30 is positioned at the minimum open position, the inert gas flows in a small amount through the cleaning gas supply pipe 20, whereby the outer surface of the valve flapper F and the cleaning gas are provided. It is possible to prevent the process gas from flowing back through the gap space G between the inner diameter surfaces of the supply pipe 20. In addition, the inert gas is supplied in a small amount through the cleaning gas supply pipe 20, and may have an effect of minimizing the influence on the processing of the substrate S that is performed in the process chamber 10.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

10: 공정 챔버
20: 세정 가스 공급관
30: 밸브 유닛
40: 공정 가스 공급관
F: 밸브 플래퍼
R: 리모트 플라즈마 유닛
S: 기판
100, 200: 기판 처리 장치10: process chamber
20: cleaning gas supply pipe
30: valve unit
40: process gas supply pipe
F: valve flapper
R: remote plasma unit
S: Substrate
100, 200: substrate processing apparatus

Claims (6)

기판을 처리할 수 있는 내부 공간에 기판을 지지하는 기판 지지대 및 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드가 형성되는 공정 챔버;
세정 가스를 활성화시키기 위한 리모트 플라즈마 유닛과 상기 샤워 헤드를 연결하도록 구비되어 상기 공정 챔버를 향해 세정 가스 또는 불활성 가스를 공급하는 세정 가스 공급관;
상기 세정 가스 공급관에 설치되어 밸브 플래퍼의 위치에 따라 상기 세정 가스 공급관의 개도량을 조절하는 밸브 유닛; 및
상기 공정 챔버의 공정 진행에 따라 상기 리모트 플라즈마 유닛에서 상기 세정 가스 공급관을 통해 상기 공정 챔버로 공급되는 상기 불활성 가스의 유량을 가변시키기 위해, 상기 밸브 플래퍼와 상기 세정 가스 공급관 간에 제 1 개도를 갖는 제 1 개방 위치 또는 제 2 개도를 갖는 제 2 개방 위치로 구동할 수 있도록, 상기 밸브 유닛을 제어하는 제어부;
를 포함하는, 기판 처리 장치.A process chamber in which a substrate support for supporting the substrate and a shower head for injecting a processing gas toward the substrate support are formed in an internal space capable of processing the substrate;
A cleaning gas supply pipe provided to connect a remote plasma unit for activating a cleaning gas and the shower head to supply a cleaning gas or an inert gas toward the process chamber;
A valve unit installed in the cleaning gas supply pipe to adjust an opening amount of the cleaning gas supply pipe according to a position of the valve flapper; And
A first opening degree between the valve flapper and the cleaning gas supply pipe to vary the flow rate of the inert gas supplied from the remote plasma unit to the process chamber through the cleaning gas supply pipe as the process progresses in the process chamber. A control unit for controlling the valve unit to drive to a second open position having a first open position or a second opening degree;
Substrate processing apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 밸브 유닛을 제어하여, 상기 공정 챔버에서 상기 기판의 처리 공정 시 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 1 개도로 개방되어 상기 리모트 플라즈마 유닛을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 제 1 유량으로 공급될 수 있도록 상기 밸브 플래퍼를 상기 제 1 개방 위치로 구동하고, 상기 공정 챔버의 세정 공정 시 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 2 개도로 개방되어 상기 리모트 플라즈마 유닛을 통해 공급되는 상기 불활성 가스가 제 2 유량으로 공급될 수 있도록 상기 밸브 플래퍼를 상기 제 2 개방 위치로 구동하는, 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The control unit,
The valve unit is controlled so that the cleaning gas supply pipe is opened to the first opening in the process chamber so that the inert gas supplied through the remote plasma unit can be supplied at a first flow rate. The valve flapper may be driven to the first open position, and in the cleaning process of the process chamber, the cleaning gas supply pipe may be opened to the second opening so that the inert gas supplied through the remote plasma unit may be supplied at a second flow rate. And drive the valve flapper to the second open position. 제 2 항에 있어서,
상기 불활성 가스의 상기 제 1 유량은, 상기 제 2 유량 보다 적은 유량인, 기판 처리 장치.The method of claim 2,
The said 1st flow volume of the said inert gas is a flow volume less than the said 2nd flow volume. 제 2 항에 있어서,
상기 밸브 플래퍼의 상기 제 1 개방 위치는, 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 1 개도로 최소 개방되는 최소 개방 위치이고, 상기 제 2 개방 위치는, 상기 세정 가스 공급관이 상기 제 2 개도로 최대 개방되는 최대 개방 위치인, 기판 처리 장치.The method of claim 2,
The first open position of the valve flapper is a minimum open position in which the cleaning gas supply pipe is minimally opened in the first opening degree, and the second open position is a maximum in which the cleaning gas supply pipe is maximum open in the second opening degree. The substrate processing apparatus which is an open position. 제 1 항에 있어서,
상기 밸브 유닛의 후단에 상기 샤워 헤드와 인접한 상기 세정 가스 공급관에 연결되도록 구비되어 상기 공정 챔버를 향해 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급관;
을 포함하는, 기판 처리 장치.The method of claim 1,
A process gas supply pipe provided at a rear end of the valve unit to be connected to the cleaning gas supply pipe adjacent to the shower head and supplying a process gas toward the process chamber;
Substrate processing apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 밸브 유닛은,
상기 밸브 플래퍼가 상기 세정 가스 공급관의 중심선을 기준으로 회전되어, 상기 제 1 개방 위치 또는 상기 제 2 개방 위치로 구동되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The valve unit,
And the valve flapper is rotated about the center line of the cleaning gas supply pipe and driven to the first open position or the second open position.
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