KR20210085321A - 기판처리방법 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 챔버에 대해 단일의 가스공급부를 통해 가스를 공급하되, 같은 시각에 서로 다른 가스를 공급하여 복수 개의 챔버에서 각각 증착되는 박막의 두께의 균일도를 향상시킬 수 있도록 구현된 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다
본 발명에 따른 기판처리방법 및 기판처리장치에 의하면, 동일한 시각에 어느 하나의 챔버에만 가스를 공급하여 하나의 챔버에서만 공정을 수행하도록 하거나 각각의 챔버에 서로 다른 가스를 공급하여 각각의 챔버에서 다른 공정을 수행하도록 함으로써 각각의 공정 챔버에서 두께가 균일한 박막을 증착할 수 있으며 가스 공급 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기판처리방법 및 기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수 개의 공정 챔버에 대해 단일의 가스 공급시스템을 통해 가스를 공급하되, 같은 시각에 서로 다른 가스를 공급하여 복수 개의 챔버에서 각각 증착되는 박막의 두께의 균일도를 향상시킬 수 있도록 구현된 기판처리방법 및 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자를 제조하기 위해서는 실리콘 웨이퍼에 원료물질을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝(patterning)하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 챔버의 내부에서 진행된다.
실리콘 웨이퍼에 소정의 박막을 형성하기 위한 박막증착장치로는 CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition) 등 여러 방식이 있으며, 반도체를 제조하기 위한 다양한 분야에서 응용되고 있다.
이 중에서 ALD 박막증착장치는 뛰어난 균일도를 갖는 나노 두께의 박막 증착이 가능하기 때문에 나노급 반도체 소자 제조의 필수적인 증착기술로 주목받고 있다. 특히 ALD 박막증착장치는 박막의 두께를 수 옹스트롬 단위로 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서 ALD 박막증착장치는 단차 피복성(step coverage)이 우수하여 복잡한 3차원 구조도 균일하게 증착 가능하고, 박막의 두께와 조성을 정밀하게 조절 가능하며, 대면적을 균일한 속도록 증착할 수 있는 장점이 있다.
한편, 최근에는 생산성을 높이기 위하여 다수의 공정모듈과 기판이송을 담당하는 이송모듈 및 로드락모듈 등을 서로 긴밀하게 결합시킨 클러스터(cluster)형 기판처리장치가 사용되고 있다. 또한, 기존의 ALD 장치의 생산성을 개선하기 위하여 복수 개의 기판을 동시에 처리하는 다중 챔버 방식의 기판처리장치가 사용되고 있다.
도 1은 종래의 다중 챔버 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 평면도로서, 이송모듈(110)의 주위에 다수의 공정모듈(121, 122, 123)과 로드락모듈(130)이 결합된 구조를 가진다.
이송모듈(110)은 기판(s)의 이송을 담당하는 이송로봇(111)을 내부에 구비하며, 기판(s)은 이송로봇(111)에 의해 다수의 공정모듈(121, 122, 123)과 로드락모듈(130)의 사이를 이동한다. 이송모듈(110)은 세팅이나 유지보수에 필요한 경우를 제외하고는 항상 진공상태를 유지한다.
다수의 공정모듈(121, 122, 123)은 각각 하나 이상의 공정 챔버(121a, 121b, 122a, 122b, 123a, 123b) 내에서 기판(s)에 대하여 박막 증착 및 식각 등의 실제 공정을 진행하는 영역이다.
로드락모듈(130)은 내부가 진공상태인 다수의 공정모듈(121, 122, 123)의 내부로 기판(S)을 반입하거나 외부로 기판을 반출할 때 기판(s)이 일시 머무는 완충공간이며, 생산성을 고려하여 통상 2개의 챔버가 상하로 적층된 구조가 많이 이용된다.
따라서 이러한 로드락모듈(130)은 외부에서 다수의 공정모듈(121, 122, 123)의 내부로 기판(s)을 반입할 때는 진공상태로 전환되고 다수의 공정모듈(121, 122, 123)로부터 기판(s)을 외부로 반출할 때는 대기압상태로 전환된다.
도 2는 종래의 다중 챔버 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 다중 챔버 기판처리장치(200)는 제1 공정챔버(210)와 제2 공정챔버(220)를 포함하며, 제1 공정챔버(210)에는 제1 기판(S1)이 안착되는 제1 기판안착부(210a)와 공정가스가 분사되는 제1 샤워헤드(210b)가 형성되어 있고, 제2 공정챔버(220)에는 제2 기판(S2)이 안착되는 제2 기판안착부(220a)와 공정가스가 분사되는 제2 샤워헤드(220b)가 형성되어 있다.
제1 공정챔버(210)에는 가스공급부(230)로부터 공정가스가 공급되는 제1 공정가스 공급라인(211)이 연결되고, 제1 공정가스 공급라인(211)은 제1밸브(212)에 의해 개폐된다. 제2 공정챔버(220)에는 가스공급부(230)로부터 공정가스가 공급되는 제2 공정가스 공급라인(221)이 연결되고, 제2 공정가스 공급라인(221)은 제2밸브(222)에 의해 개폐된다.
도 2에서는 설명의 편의상 제1 공정가스 공급라인(211)과 제2 공정가스 공급라인(221)을 하나의 라인으로 도시하였고, 제1밸브(212)와 제2밸브(222) 역시 하나의 밸브로 도시하였다.
그러나 제1 공정가스 공급라인(211)은 각각 소스가스 공급라인(211a), 소스퍼지가스 공급라인(211b), 반응가스 공급라인(211c) 및 반응퍼지가스 공급라인(211d)의 4개의 라인으로 구성될 수 있고, 제2 공정가스 공급라인(221)은 각각 소스가스 공급라인(221a), 소스퍼지가스 공급라인(221b), 반응가스 공급라인(221c) 및 반응퍼지가스 공급라인(221d)의 4개의 라인으로 구성될 수 있다.
또한, 제1밸브(212)는 각각 소스가스 공급라인 밸브(212a), 소스퍼지가스 공급라인 밸브(212b), 반응가스 공급라인 밸브(212c) 및 반응퍼지가스 공급라인 밸브(212d)의 4개의 밸브로 구성될 수 있고, 제2밸브(222)는 각각 소스가스 공급라인 밸브(222a), 소스퍼지가스 공급라인 밸브(222b), 반응가스 공급라인 밸브(222c) 및 반응퍼지가스 공급라인 밸브(222d)의 4개의 밸브로 구성될 수 있다.
제1밸브(212)와 제2밸브(222)는 동시에 개폐되도록 제어되므로 제1 공정챔버(210)와 제2 공정챔버(220)에서는 각각 동일한 처리조건으로 박막이 증착된다.
도 3은 종래의 다중 챔버 기판처리장치의 증착 공정의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 종래의 다중 챔버 기판처리장치에서는 제1 공정챔버(210)와 제2 공정챔버(220)에서 각각 동일한 처리 조건으로 박막이 증착되도록 제1밸브와 제2밸브의 온오프가 동일하게 제어된다.
즉, 하나의 가스공급부(230)에서 가스 공급라인이 제1 공정가스 공급라인(211)과 제2 공정가스 공급라인(221)으로 분기되어 제1 공정챔버(210)와 제2 공정챔버(220)에 공정가스가 공급된다. 이때 제1 공정챔버(210)와 제2 공정챔버(220)에는 동일한 시각에 동일한 가스가 공급되어 제1기판(S1)과 제2기판(S2)에 동일한 박막이 증착된다.
그러나 제1밸브와 제2밸브의 온오프를 동일하게 제어하더라도 하드웨어적인 문제로 인해 제1밸브와 제2밸브가 실제로 개폐되는 시간의 차이가 발생하거나 제1 공정가스 공급라인(211)과 제2 공정가스 공급라인(221)에서 공급되는 공정가스의 속도나 흐름에 차이가 발생할 수 있다.
이러한 차이가 발생하는 경우 제1 공정챔버(210)의 제1기판(S1)에 증착되는 제1박막과 제2 공정챔버(220)의 제2기판(S2)에 증착되는 제2박막 간의 두께 편차가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 복수의 공정 챔버를 구비하는 기판처리장치에서 가스공급부, 공정가스 공급라인 및 공정가스 공급라인 밸브의 구성은 동일하게 유지하되, 동일한 시각에 각각의 공정 챔버에 서로 다른 가스를 공급하여 다른 공정을 수행하도록 함으로써 각각의 공정 챔버에서 증착되는 박막의 두께의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 기판처리방법 및 기판처리장치를 제공함을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은, 공정가스를 공급하는 가스공급부, 상기 공정가스를 내부에 제1 기판을 안치하는 제1 챔버에 공급하는 제1 가스라인, 상기 공정가스를 내부에 제2 기판을 안치하는 제2 챔버에 공급하는 제2 가스라인, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인 및 각각의 가스라인을 제어하는 제어부를 포함하는 기판처리장치의 기판처리방법에 있어서, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급되도록 제어하고, 상기 공정가스로 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 각각 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리방법은, 공정가스를 공급하는 가스공급부, 제1 챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제1 가스라인, 상기 제1 가스라인을 개폐하는 제1 밸브, 제2 챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제2 가스라인, 상기 제2 가스라인을 개폐하는 제2 밸브 및 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인을 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법에 있어서, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스는 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 공급되고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 동작을 통해 상기 공정가스의 공급이 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는, 공정가스를 공급하는 가스공급부; 상기 공정가스를 내부에 제1 기판을 안치하는 제1 챔버에 공급하는 제1 가스라인; 상기 공정가스를 내부에 제2 기판을 안치하는 제2 챔버에 공급하는 제2 가스라인; 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인; 및 상기 제1 가스라인, 상기 제2 가스라인 및 상기 제3 가스라인을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스는 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판처리방법 및 기판처리장치에 의하면, 복수의 챔버를 구비하는 기판처리장치에서 공통의 가스공급부와 유량조절기를 통해 복수의 챔버에 대한 가스라인으로 가스를 공급하되 각각의 챔버에 가스가 순차적으로 공급되도록 하여 각각의 챔버에서 서로 다른 공정을 수행하도록 함으로써 각각의 챔버에서 두께가 균일한 박막을 증착할 수 있으며 가스 공급 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 다중 챔버 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 평면도이다.
도 2는 종래의 다중 챔버 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 측단면도이다.
도 3은 종래의 다중 챔버 기판처리장치의 증착 공정의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리방법의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리방법의 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 예시한 측단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(400)는,
공정가스를 공급하는 가스공급부(430) 제1 챔버(410)에 상기 공정가스를 공급하는 제1 가스라인(411), 상기 제1 가스라인(411)을 개폐하는 제1 밸브(412), 제2 챔버(420)에 상기 공정가스를 공급하는 제2 가스라인(421), 상기 제2 가스라인(421)을 개폐하는 제2 밸브(422), 상기 가스공급부(430)에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인(411)과 상기 제2 가스라인(421) 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급하는 제3 가스라인(431) 및 상기 제1 가스라인(411)과 상기 제2 가스라인(421) 및 제3 가스라인(431)을 제어하는 제어부(480)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 가스공급부(430)에서 공급되는 상기 공정가스는 상기 제3 가스라인(431)을 통해 상기 제1 가스라인(411)과 상기 제2 가스라인(421) 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급되고, 상기 제어부(480)에 의해 상기 제1 밸브(412)와 상기 제2 밸브(422)의 동작이 제어되어 어느 하나의 가스라인으로 공정가스가 공급된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(400)는, 제1 챔버(410)와 제2 챔버(420)를 포함하며, 제1 챔버(410)에는 제1 기판(S1)이 안착되는 제1 기판안착부(410a)와 공정가스가 분사되는 제1 샤워헤드(410b)가 형성되어 있고, 제2 챔버(420)에는 제2 기판(S2)이 안착되는 제2 기판안착부(420a)와 공정가스가 분사되는 제2 샤워헤드(420b)가 형성되어 있다.
제1 챔버(410)에는 가스공급부(430)로부터 공정가스가 공급되는 제1 가스라인(411)이 연결되고, 제1 가스라인 (411)은 제1밸브(412)에 의해 개폐된다. 제2 챔버(420)에는 가스공급부(430)로부터 공정가스가 공급되는 제2 가스라인 (421)이 연결되고, 제2 가스라인(421)은 제2밸브(422)에 의해 개폐된다.
본 발명에 따른 기판처리장치(400)는 가스공급부(430)로부터 상기 제3 가스라인(431)을 통해 상기 제1 가스라인(411)과 상기 제2 가스라인(421) 중 어느 하나의 가스라인으로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 공통의 유량조절기(440)를 포함하여 구성된다. 상기 가스공급부(430)에서 공급된 상기 가스가 상기 제1 가스라인(411)과 상기 제2 가스라인(421)을 통해 상기 제1 챔버(410) 및 상기 제2 챔버(420)에 각각 전달되어 상기 제1 기판(S1)에는 제1 박막이 형성되고, 상기 제2 기판(S2)에는 제2 박막이 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치(400)는 상기 가스공급부(430)에서 공급된 상기 공정가스를 저장하여 상기 제1 가스라인(411) 또는 상기 제2 가스라인(421)에 공급하기 위해 상기 제3 가스라인(431)에 설치되는 가스저장공간(450)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치(400)는 상기 가스공급부(430)로부터 상기 제1 가스라인(411) 또는 상기 제2 가스라인(421)으로 상기 공정가스를 공급하거나 또는 차단하기 위해 상기 제3 가스라인(431)에 설치되는 제3 밸브(432)를 더 포함할 수 있다.
도 4에서는 설명의 편의상 제1 가스라인(411)과 제2 가스라인(421)을 하나의 라인으로 표시하였고, 제1밸브(412)와 제2밸브(422) 역시 하나의 밸브로 표시하였다.
그러나 제1 가스라인(411)은 각각 소스가스 공급라인, 소스퍼지가스 공급라인, 반응가스 공급라인 및 반응퍼지가스 공급라인의 4개의 라인으로 구성될 수 있고, 제2 가스라인(421)은 각각 소스가스 공급라인, 소스퍼지가스 공급라인, 반응가스 공급라인 및 반응퍼지가스 공급라인의 4개의 라인으로 구성될 수 있다.
또한, 제1밸브(412)는 각각 소스가스 공급라인 밸브, 소스퍼지가스 공급라인 밸브, 반응가스 공급라인 밸브 및 반응퍼지가스 공급라인 밸브의 4개의 밸브로 구성될 수 있고, 제2밸브(422)는 각각 소스가스 공급라인 밸브, 소스퍼지가스 공급라인 밸브, 반응가스 공급라인 밸브 및 반응퍼지가스 공급라인 밸브의 4개의 밸브로 구성될 수 있다.
상기 제1 챔버(410)의 하단에는 제1 배기라인(461a)과 제1 배기밸브(461b)가 형성되어 있고, 상기 제2 챔버(420)의 하단에는 제2 배기라인(462a)과 제2 배기밸브(462b)가 형성되어 있으며, 상기 제1 배기라인(461a)과 제2 배기라인(462a)은 공통의 배기펌프(470)에 연결되어 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치(400)는 상기 제1 챔버에 소스가스, 소스퍼지가스, 반응가스 및 반응퍼지가스가 순차적으로 공급되어 상기 제1기판(S1)에 제1 박막이 증착되는 제1 단계 동안 상기 제2 챔버에는 상기 공정가스가 공급되지 않는다.
한편, 상기 제2 챔버에 소스가스, 소스퍼지가스, 반응가스 및 반응퍼지가스가 순차적으로 공급되어 상기 제2 기판(S2)에 제2 박막이 증착되는 제2 단계 동안 상기 제1 챔버에는 상기 공정가스가 공급되지 않는다.
도 5에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치(500)는, 다른 구성은 모두 도 4와 동일하며, 상기 제1 챔버(510)의 하단에 형성된 상기 제1 배기라인(561a)과 제1 배기밸브(561b)는 제1 배기펌프(571)에 연결되고, 상기 제2 챔버(520)의 하단에 형성된 상기 제2 배기라인(562a) 과 제2 배기밸브(562b)는 별도의 제2 배기펌프(572)에 연결된 것이라는 점에서 차이가 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리장치(500)는, 공정가스를 공급하는 가스공급부(530) 제1 챔버(510)에 상기 공정가스를 공급하는 제1 가스라인(511), 상기 제1 가스라인(511)을 개폐하는 제1 밸브(512), 제2 챔버(520)에 상기 공정가스를 공급하는 제2 가스라인(521), 상기 제2 가스라인(521)을 개폐하는 제2 밸브(522), 상기 가스공급부(530)에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인(511)과 상기 제2 가스라인(521)으로 공급하는 제3 가스라인(531), 상기 제3 가스라인(531)을 개폐하는 제3 밸브(532) 및 상기 제1 가스라인(511)과 상기 제2 가스라인(521) 및 제3 가스라인(531)을 제어하는 제어부(580)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(500)는, 제1 챔버(510)와 제2 챔버(520)를 포함하며, 제1 챔버(510)에는 제1 기판(S1)이 안착되는 제1 기판안착부(510a)와 공정가스가 분사되는 제1 샤워헤드(510b)가 형성되어 있고, 제2 챔버(520)에는 제2 기판(S2)이 안착되는 제2 기판안착부(520a)와 공정가스가 분사되는 제2 샤워헤드(520b)가 형성되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치(500)는 가스공급부(530)로부터 상기 제3 가스라인(531)을 통해 상기 제1 가스라인(511)과 상기 제2 가스라인(521)으로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 공통의 유량조절기(540)를 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치(500)는 상기 가스공급부(530)에서 공급된 상기 공정가스를 저장하여 상기 제1 가스라인(511) 또는 상기 제2 가스라인(521)에 공급하기 위해 상기 제3 가스라인(531)에 설치되는 가스저장공간(550)을 더 포함할 수 있다. 도 5에 따른 기판처리장치(500)의 경우, 상기 제1 챔버(510)에 소스가스, 소스퍼지가스, 반응가스 및 반응퍼지가스가 순차적으로 공급되어 상기 제1 기판(S1)에 제1박막이 증착되는 제1 단계 동안 상기 제2 공정챔버(520)에는 상기 반응가스, 반응퍼지가스, 소스가스 및 소스퍼지가스가 순차적으로 공급되어 상기 제2 기판(S2)에 제2 박막이 증착된다.
도 5에 따른 기판처리장치(500)는 도 4에 따른 기판처리장치(400)와 비교하여 공정 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은 제1 단계(S610)와 제2 단계(S620)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은, 공정가스를 공급하는 가스공급부, 상기 공정가스를 내부에 제1 기판을 안치하는 제1 챔버에 공급하는 제1 가스라인, 상기 공정가스를 내부에 제2 기판을 안치하는 제2 챔버에 공급하는 제2 가스라인, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인 및 각각의 가스라인을 제어하는 제어부를 포함하는 기판처리장치의 기판처리방법에 있어서, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급되도록 제어하고, 상기 공정가스로 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 각각 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 단계(S610)에서는 상기 제1 챔버에는 공정가스가 공급되고 상기 제2 챔버에는 공정가스가 공급되지 않는다. 상기 제1 단계 (S610)는 제1 챔버에 소스가스를 분사하는 제1 소스공정(S_1), 소스퍼지가스를 분사하는 제1 소스퍼지공정(SP_1), 반응가스를 분사하는 제1 반응공정(R_1) 및 반응퍼지가스를 분사하는 제1 반응퍼지공정(RP_1)을 순차적으로 반복하여 상기 제1 기판(S1)에 상기 제1 박막을 형성한다.
상기 제2 단계(S620)에서는 상기 제2 챔버에는 공정가스가 공급되고 상기 제1 챔버에는 공정가스가 공급되지 않는다. 상기 제2 단계 (S620)는 상기 제2 챔버에 소스가스를 분사하는 제2 소스공정(S_2), 소스퍼지가스를 분사하는 제2 소스퍼지공정(SP_2), 반응가스를 분사하는 제2 반응공정(R_2) 및 반응퍼지가스를 분사하는 제2 반응퍼지공정(RP_2)을 순차적으로 반복하여 상기 제2 기판(S1)에 상기 제2 박막을 형성한다.
상기 제1 단계(S610)와 상기 제2 단계(S620)는 순차적으로 진행된다. 이때 상기 제1 단계(S610)와 상기 제2 단계(S620)가 하나의 사이클로 구성되며, 상기 사이클을 반복하면서 상기 제1 기판(S1)과 상기 제2 기판(S1)에 각각 상기 제1 박막과 상기 제2 박막을 형성한다.
한편, 상기 제1 단계(S610)에서는 상기 제2 챔버에는 상기 공정가스가 공급되지 아니하여 박막의 증착은 진행되지 않으며, 상기 제2 단계(S620)에서는 에서는 상기 제1 챔버에는 상기 공정가스가 공급되지 아니하여 박막의 증착은 진행되지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판처리방법의 흐름을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은 제1 단계(S710)와 제2 단계(S720)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은, 공정가스를 공급하는 가스공급부, 제1 챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제1 가스라인, 상기 제1 가스라인을 개폐하는 제1 밸브, 제2 챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제2 가스라인, 상기 제2 가스라인을 개폐하는 제2 밸브 및 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인을 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법에 있어서, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스는 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 공급되고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 동작을 통해 상기 공정가스의 공급이 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 단계(S710)에서는 상기 제1 챔버에 소스가스를 분사하는 제1 소스공정(S_1), 소스퍼지가스를 분사하는 제1 소스퍼지공정(SP_1)이 진행되고, 상기 제2 챔버에 소스가스를 분사하는 제2 소스공정(S_2), 소스퍼지가스를 분사하는 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행된다.
상기 제2 단계(S720)에서는 상기 제1 챔버에 반응가스를 분사하는 제1 반응공정(S_1), 반응퍼지가스를 분사하는 제1 반응퍼지공정(SP_1)이 진행되고 상기 제2 챔버에 소스가스를 분사하는 제2 소스공정(S_2), 소스퍼지가스를 분사하는 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법은 상기 제1 단계(S710)를 실시한 후 상기 제2 단계(S720)를 실시하는 것을 하나의 사이클(cylcle)로 하고 상기 사이클을 반복하면서 상기 제1 기판(S1)과 상기 제2 기판(S2)에 각각 박막을 증착한다.
상기 제1 단계(S710)의 제1 소스공정(S_1)과 상기 제2 단계(S720)의 상기 제2 반응공정(RP_2)이 동시에 진행되며, 상기 제1 단계(S710)의 상기 제1 반응공정(R_1)과 상기 제2 단계(S720)의 상기 제2 소스공정(S_2)이 동시에 진행된다.
즉, 상기 제1 챔버에 소스가스가 공급되어 제1 소스공정(S_1)이 진행되는 동안 상기 제2 챔버에는 반응가스가 공급되어 제2 반응공정(R_2)이 진행되고, 상기 제1 챔버에 반응가스가 공급되어 제1 반응공정(R_1)이 진행되는 동안 상기 제2 챔버에는 소스가스가 공급되어 제2 소스공정(S_2)이 진행된다.
이와 같이 1사이클 내에서 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버에서 각각 박막증착이 진행되도록 함으로써 박막증착 공정의 전체적인 시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 8은 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리방법의 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 상기 제1 단계(S610)의 전체 공정시간과 상기 제2 단계(S620)의 전체 공정시간은 동일하지만, 상기 제1 단계(S710)와 상기 제2 단계(S620)를 구성하는 각 공정들의 시간은 각각 변동 가능함을 알 수 있다.
즉, 상기 제1 단계(S610)의 상기 제1 소스공정(S_1), 상기 제1 소스퍼지공정(SP_1), 상기 제1 반응공정(R_1) 및 상기 제1 반응퍼지공정(R_1)이 진행되는 시간과, 상기 제2 단계(S620)의 상기 제2 반응공정(R_2), 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2), 상기 제2 소스공정(S_2) 및 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행되는 시간은 각각 변동 가능하다.
이는 상기 제1 단계(S610)에서 상기 제1 기판(S1)에 형성된 제1 박막과 상기 제2 단계(S620)에서 상기 제2 기판(S2)에 형성된 제2 박막의 두께가 균일하지 아니한 경우에 상기 제1 단계(S610)와 상기 제2 단계(S620)의 세부 공정 시간을 조정함으로써 박막 두께의 균일도를 향상시킬 수 있음을 의미한다.
도 8의 (a)는 본 발명에 따른 기판처리방법이 정상적인 상태로 진행되는 과정을 나타낸다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기판처리방법에 의하면 상기 제1 단계(S610)의 상기 제1 소스공정(S_1), 상기 제1 소스퍼지공정(SP_1), 상기 제1 반응공정(R_1) 및 상기 제1 반응퍼지공정(R_1)이 진행되는 시간과 상기 제2 단계(S620)의 상기 제2 반응공정(R_2), 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2), 상기 제2 소스공정(S_2) 및 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행되는 시간을 모두 동일하게, 예를 들어 0.4sec(초)로 설정하면 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.
그러나 여러 원인으로 인해 제1 박막과 제2 박막의 두께가 달라질 수 있으며 이와 같이 제1박막과 제2박막의 두께가 균일하지 아니한 경우 상기 제1 단계(S610)와 상기 제2 단계(S620)의 세부공정 시간을 조정하여 박막 두께의 균일도를 조정할 수 있다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단계(S610)에서의 각각의 공정시간은 그대로 0.4sec(초)를 유지한 채, 상기 제2 단계(S620)에서 상기 제2 반응공정(R_2)의 진행 시간을 0.3sec(초)로 줄이고 상기 제2 소스공정(S_2)의 진행 시간을 0.5sec(초)로 조정하여 박막 두께의 균일도를 조정할 수 있다. 이때 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2)과 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행되는 시간은 상기 제1 소스퍼지공정(SP_1)과 상기 제1 반응퍼지공정(RP_1) 이 진행되는 시간과 동일하게 0.4sec(초)를 유지하였다. 따라서 상기 제1 소스공정(S_1)이 진행되는 시간과 상기 제1 반응공정(P_1)이 진행되는 시간을 더한 시간은 상기 제2 반응공정(P_2)이 진행되는 시간과 상기 제2 소스공정(S_2)이 진행되는 시간을 더한 시간과 동일하다.
도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단계(S610)에서의 공정시간은 그대로 0.4sec(초)를 유지한 채, 상기 제2 단계(S620)에서 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2)의 진행 시간을 0.3sec(초)로 줄이고 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)의 진행 시간을 0.5sec(초)로 조정하여 박막 두께의 균일도를 조정할 수도 있다. 이때 상기 제2 반응공정(R_2)과 상기 제2 소스공정(S_2)이 진행되는 시간은 상기 제1 소스공정(S_1)과 상기 제1 반응공정(R_1) 이 진행되는 시간과 동일하게 0.4sec(초)를 유지하였다. 따라서 상기 제1 소스퍼지공정(SP_1)이 진행되는 시간과 상기 제1 반응퍼지공정(RP_1)이 진행되는 시간을 더한 시간은 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2)이 진행되는 시간과 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행되는 시간을 더한 시간과 동일하다.
한편, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단계(S610)의 상기 제1 소스공정(S_1), 상기 제1 소스퍼지공정(SP_1), 상기 제1 반응공정(R_1) 및 상기 제1 반응퍼지공정(R_1)이 진행되는 시간과 상기 제2 단계(S720)의 상기 제2 반응공정(R_2), 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2), 상기 제2 소스공정(S_2) 및 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행되는 시간을 모두 변경하여 박막 두께의 균일도를 조정할 수도 있다.
이때, 상기 제1 소스공정(S_1)이 진행되는 시간, 상기 제1 소스퍼지공정(SP_1)이 진행되는 시간, 상기 제1 반응공정(R_1)이 진행되는 시간 및 상기 제1 반응퍼지공정(RP_1)이 진행되는 시간을 모두 더한 시간은, 상기 제2 반응공정(R_2)이 진행되는 시간, 상기 제2 반응퍼지공정(RP_2)이 진행되는 시간, 상기 제2 소스공정(S_2)이 진행되는 시간 및 상기 제2 소스퍼지공정(SP_2)이 진행되는 시간을 모두 더한 시간과 동일하다.
즉, 본 발명에 따른 기판처리방법에 의하면 각 챔버 별로 퍼지공정의 시간을 동일하게 유지한 채 소스공정과 반응공정의 시간을 변경하거나, 소스공정과 반응공정의 시간은 동일하게 유지한 채 퍼지공정의 시간을 변경하거나, 소스공정과 반응공정 및 퍼지공정의 시간을 모두 변경하여 박막 두께의 균일도를 조정할 수도 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 기판처리방법에 의하면 복수의 챔버를 구비하는 기판처리장치에서 공통의 가스공급부와 유량조절기를 통해 공정가스 공급라인으로 가스를 공급하되 동일한 시각에 어느 하나의 챔버에만 가스를 공급하여 하나의 챔버에서만 공정을 수행하도록 하거나 각각의 챔버에 서로 다른 가스를 공급하여 각각의 챔버에서 다른 공정을 수행하도록 함으로써 각각의 공정 챔버에서 두께가 균일한 박막을 증착할 수 있으며 가스 공급 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 공정가스를 공급하는 가스공급부, 상기 공정가스를 내부에 제1 기판을 안치하는 제1 챔버에 공급하는 제1 가스라인, 상기 공정가스를 내부에 제2 기판을 안치하는 제2 챔버에 공급하는 제2 가스라인, 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인 및 각각의 가스라인을 제어하는 제어부를 포함하는 기판처리장치의 기판처리방법에 있어서,
    상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급되도록 제어하고, 상기 공정가스로 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 각각 처리하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 공정가스는 소스가스 또는 반응가스 중 어느 하나를 포함하고
    상기 제1 챔버는 상기 공정가스가 공급되고 상기 제2 챔버는 상기 공정가스가 공급되지 않는 제1 단계; 및
    상기 제1 챔버는 상기 공정가스가 공급되지 않고 상기 제2 챔버는 상기 공정가스가 공급되는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 단계를 실시하고 상기 제2 단계를 실시하는 것을 1 사이클(cycle)로 하고, 상기 1 사이클(cycle)을 반복 실시하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 가스라인에는 제1 밸브가 설치되고, 상기 제2 가스라인에는 제2 밸브가 설치되는 것을 포함하고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브는 동시에 동일한 상기 공정가스가 공급되지 않는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    유량조절기를 포함하고, 상기 가스공급부로부터 상기 제1 가스라인을 통해 상기 제1 챔버에 공급되는 공정가스의 유량과 상기 제2 가스라인을 통해 상기 제2 챔버에 공급되는 공정가스의 유량은 동일한 상기 유량조절기에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 공정가스를 공급하는 가스공급부, 제1 챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제1 가스라인, 상기 제1 가스라인을 개폐하는 제1 밸브, 제2 챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제2 가스라인, 상기 제2 가스라인을 개폐하는 제2 밸브 및 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인을 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법에 있어서,
    상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스는 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 공급되고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 동작을 통해 상기 공정가스의 공급이 제어되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 공정가스는 소스가스 또는 반응가스 중 어느 하나를 포함하고
    상기 제1 챔버는 상기 공정가스 중 소스가스가 공급되고, 상기 제2 챔버는 상기 공정가스 중 반응가스가 공급되는 제1 단계; 및
    상기 제1 챔버는 상기 공정가스 중 상기 반응가스가 공급되고, 상기 제2 챔버는 상기 공정가스 중 상기 소스가스가 공급되는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 단계를 실시하고 상기 제2 단계를 실시하는 것을 1 사이클(cycle)로 하고 상기 1 사이클(cycle)을 반복 실시하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 제1 단계와 상기 제2 단계 이후에 퍼지가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 소스가스 및 상기 반응가스의 공급시간이 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 공정가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 공정가스를 내부에 제1 기판을 안치하는 제1 챔버에 공급하는 제1 가스라인;
    상기 공정가스를 내부에 제2 기판을 안치하는 제2 챔버에 공급하는 제2 가스라인;
    상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스를 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인으로 각각 공급하는 제3 가스라인; 및
    상기 제1 가스라인, 상기 제2 가스라인 및 상기 제3 가스라인을 제어하는 제어부;를 포함하고
    상기 가스공급부에서 공급되는 상기 공정가스는 상기 제3 가스라인을 통해 상기 제1 가스라인과 상기 제2 가스라인 중 어느 하나의 가스라인으로만 공급되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 가스공급부에서 공급된 상기 공정가스를 저장하여 상기 제1 가스라인 또는 상기 제2 가스라인에 공급하기 위해 상기 제3 가스라인에 설치되는 가스저장공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 가스공급부로부터 상기 제1 가스라인 또는 상기 제2 가스라인에 공급되는 상기 공정가스의 유량을 조절하기 위해 상기 제3 가스라인에 설치되는 유량조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 가스라인을 개폐하는 제1 밸브;
    상기 제2 가스라인을 개폐하는 제2 밸브; 및
    상기 가스공급부로부터 상기 제1 가스라인 또는 상기 제2 가스라인으로 상기 공정가스를 공급하거나 또는 차단하기 위해 상기 제3 가스라인에 설치되는 제3 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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