KR20230166386A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230166386A
KR20230166386A KR1020220066304A KR20220066304A KR20230166386A KR 20230166386 A KR20230166386 A KR 20230166386A KR 1020220066304 A KR1020220066304 A KR 1020220066304A KR 20220066304 A KR20220066304 A KR 20220066304A KR 20230166386 A KR20230166386 A KR 20230166386A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
substrate
gas
supplying
injector
Prior art date
Application number
KR1020220066304A
Other languages
English (en)
Inventor
소재욱
김주성
박창균
윤홍민
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
Priority to KR1020220066304A priority Critical patent/KR20230166386A/ko
Publication of KR20230166386A publication Critical patent/KR20230166386A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버의 내부 압력을 조절하며 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 상부 돔과 하부 돔을 포함하는 챔버; 상기 챔버의 내부 공간으로 기판을 반입하기 위하여, 상기 챔버의 일측에 마련되는 기판 출입구; 상기 챔버의 내부 공간을 배기하기 위하여, 상기 챔버의 일측과 반대측인 상기 챔버의 타측에 마련되는 배기 포트; 상기 챔버의 타측보다 일측에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제1 공정 가스를 공급하기 위한 제1 인젝터; 및 상기 챔버의 타측보다 일측에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제2 공정 가스를 공급하기 위한 제2 인젝터;를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버의 내부 압력을 조절하며 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 또는 디스플레이 장치는 기판 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정, 및 건조 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 수행된다.
여기서, 증착 공정은 기판 상에 반도체 소자 또는 디스플레이 장치에서 요구되는 성질을 가지는 박막을 형성하기 위한 것이다. 이와 같은 증착 공정은 대부분 다수의 미세 홀이 형성된 샤워 헤드(Shower head)를 이용하여 공정 가스를 분사시켜 화학 반응을 통해 기판 상에 박막을 형성하는 기판 처리 장치에 의하여 수행되었다.
그러나, 이와 같은 샤워 헤드 타입의 기판 처리 장치는 공정 가스에 의하여 생성되는 이물 또는 부산물에 의하여 샤워 헤드의 미세 홀이 막히거나, 미세 홀을 막고 있던 이물 또는 부산물이 기판 상으로 방출되어 박막의 불순물로 작용하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 보완하기 위하여, 최근에는 석영으로 이루어진 상부 돔과 하부 돔을 가지는 챔버에, 샤워 헤드의 미세 홀보다 상대적으로 큰 구경의 분사 홀이 단부에 형성된 인젝터(inject)를 사용하여 기판 상에 박막을 증착하는 기판 처리 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 반도체 소자의 고집적화에 따라 점차 얇은 두께의 박막을 요구하거나, 디스플레이 장치에서 기판의 크기가 점점 커지는 추세에서 기존의 장치로는 박막 두께의 균일성을 유지하기가 점점 어려워지고 있다.
KR 10-2007-0044178 A
본 발명은 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 상부 돔과 하부 돔을 포함하는 챔버; 상기 챔버의 내부 공간으로 기판을 반입하기 위하여, 상기 챔버의 일측에 마련되는 기판 출입구; 상기 챔버의 내부 공간을 배기하기 위하여, 상기 챔버의 일측과 반대측인 상기 챔버의 타측에 마련되는 배기 포트; 상기 챔버의 타측보다 일측에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제1 공정 가스를 공급하기 위한 제1 인젝터; 및 상기 챔버의 타측보다 일측에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제2 공정 가스를 공급하기 위한 제2 인젝터;를 포함한다.
상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 기판 출입구의 일측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급하도록 상기 챔버에 설치될 수 있다.
상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 기판 출입구의 양측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급하도록 상기 챔버에 설치될 수 있다.
상기 배기 포트보다 상기 기판 출입구에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제3 공정 가스를 공급하기 위한 제3 인젝터;를 더 포함할 수 있다.
상기 배기 포트에 연결되는 터보 분자 펌프(Turbomolecular Pump);를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버의 내부에 설치되는 기판 지지대; 상기 기판 지지대를 회전시키기 위한 구동부; 및 상기 구동부를 제어하여, 상기 기판 지지대의 회전 속도를 조절하기 위한 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 기판 지지대의 회전 주기가 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스 중 적어도 하나의 공급 주기와 상이하게 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 기판 지지대의 회전 속도를 공정 가스에 따라 상이하게 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 챔버의 일측에서 상기 챔버의 내부 공간으로 기판을 반입하는 단계; 및 상기 챔버의 일측과 반대측인 상기 챔버의 타측에서 상기 챔버의 내부 공간을 배기하면서, 상기 챔버의 타측보다 상기 챔버의 일측에 인접한 위치에서 상기 챔버의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 단계;를 포함한다.
상기 기판을 반입하는 단계 이후에, 상기 챔버의 내부 공간을 10-3 내지 10-9 torr의 압력으로 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는, 상기 챔버의 내부 공간으로 원료 가스를 공급하는 단계; 및 상기 챔버의 내부 공간으로 반응 가스를 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 원료 가스를 공급하는 단계는, 상기 챔버의 내부 공간으로 원료 가스와 비활성 가스를 함께 공급할 수 있다.
상기 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 동시에 수행되고, 상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는, 상기 원료 가스와 반응 가스를 상기 챔버의 일측과 타측을 연결하는 선의 양측에서 각각 공급할 수 있다.
상기 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 교대로 수행되고, 상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는, 상기 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나의 공급 주기와 상이한 회전 주기로 상기 기판을 회전시키면서 공정 가스를 공급할 수 있다.
상기 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 교대로 수행되고, 상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는, 상기 챔버의 내부 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 단계;를 더 포함하고, 상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서는, 상기 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나를 공급할 때와 다른 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서 퍼지 가스를 공급할 수 있다.
상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서는, 상기 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나를 공급할 때보다 빠른 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서 퍼지 가스를 공급할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 챔버의 내부 공간을 배기하는 배기 포트의 반대측에 마련된 밸브 측에서 공정 가스를 공급함으로써, 공정 가스가 기판의 표면을 따라 이동하게 되어 균일한 두께 분포를 가지는 박막을 증착할 수 있다.
또한, 화학적 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에 원료 가스 및 반응 가스가 증착 전에 미리 반응하는 것을 방지할 수 있으며, 원자층 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에 원료 가스 또는 반응 가스가 기판 상의 국부 영역에 집중되어 박막 두께가 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 복수 개의 인젝터가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 원료 가스와 반응 가스를 교대로 공급하는 경우 원료 가스 및 반응 가스의 공급 주기를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 복수 개의 인젝터가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 상부 돔(120)과 하부 돔(130)을 포함하는 챔버(100), 상기 챔버(100)의 내부 공간으로 기판(S)을 반입하기 위하여, 상기 챔버(100)의 일측에 마련되는 기판 출입구(200), 상기 챔버(100)의 내부 공간을 배기하기 위하여, 상기 챔버(100)의 일측과 반대측인 상기 챔버(100)의 타측에 마련되는 배기 포트(300) 및 상기 배기 포트(300)보다 상기 기판 출입구(200)에 인접한 위치에서, 상기 챔버(100)의 내부 공간에 공정 가스를 공급하기 위한 인젝터(400)를 포함한다.
챔버(100)는 챔버 몸체(110)와, 챔버 몸체(110)의 상측에 마련된 상부 돔(upper dome)(120)과, 챔버 몸체(110)의 하측에 마련된 하부 돔(lower dome)(130)을 포함할 수 있다. 챔버 몸체(110)의 상부에는 상부 돔(120)이 설치되고, 챔버 몸체(110)의 하부에는 하부 돔(130)이 설치된다. 따라서, 챔버(100)는 내부에는 내부 공간, 즉 소정의 반응 공간이 마련될 수 있다. 챔버 몸체(110)는 상부 및 하부가 개방된 통 형상으로 제작될 수 있고, 챔버(100) 내 반응 공간의 측면을 형성한다. 이러한 챔버 몸체(110)는 적어도 일부가 금속 재질, 예를 들어 알루미늄, 스테인레스 등의 재질을 가질 수 있다.
챔버 몸체(110)의 일측에는 챔버(100)의 내부 공간으로 기판(S)을 반입하기 위하여 기판 출입구(200)가 마련될 수 있다. 기판(S)은 기판 출입구(200)를 통하여 챔버(100)의 내부 공간으로 반입되고, 처리가 끝난 기판(S)은 다시 기판 출입구(200)를 통하여 챔버(100)의 외부로 반출될 수 있다. 이와 같은 기판 출입구(200)는 챔버 몸체(110)의 일측에 기판(S)이 통과할 수 있는 크기로 형성될 수 있으며, 기판(S)의 단면을 따라 연장되는 슬릿 밸브(slit valve)를 포함할 수 있다.
챔버 몸체(110)의 일측과 반대측인 타측에는 챔버(100)의 내부 공간을 배기하기 위한 배기 포트(300)가 마련될 수 있다. 배기 포트(300)는 배기관(미도시) 등을 통하여 배기 장치와 연결되어, 배기 포트(300)를 통해 챔버(100)의 내부 공간을 진공 상태로 조절하고, 챔버(100) 내부의 불순물 및 미반응 물질을 배출할 수 있다. 배기 포트(300)와 연결되는 배기 장치는 터보 분자 펌프(TMP; Turbo Molecular Pump)를 포함할 수 있으며, 이와 같은 터보 분자 펌프를 이용하여 챔버(100)의 내부 공간을 10-3torr 이하, 예를 들어 10-3torr 내지 10-9torr의 압력을 가지는 고진공 상태로 조절할 수 있다. 또한, 배기 효율을 증가시키기 위하여 터보 분자 펌프에 추가하여 다른 배기 장치가 더 설치될 수 있음은 물론이다.
상부 돔(120)은 상부로 볼록한 형상을 가지며, 챔버 몸체(110)의 상측에 마련된다. 예를 들어, 상부 돔(120)은 챔버 몸체(110)의 상측에 곡면을 가지도록 마련될 수 있으며, 이에 의하여 상부 돔(120)은 챔버(100)의 상부 벽을 형성할 수 있다. 상부 돔(120)은 하부 영역, 즉 상부 돔(120)의 가장자리가 챔버 몸체(110)의 상부 면에 부착되어 반응 공간의 상부 영역을 밀폐시킨다. 이때, 상부 돔(120)은 탈착 가능하게 챔버 몸체(110)에 부착될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상부 돔(120)의 상측에는 가열 수단이 설치될 수 있으며, 상부 돔(120)은 상측의 가열 수단으로부터 방출되는 열이 반응 공간에 효과적으로 전달될 수 있도록 열 전도성이 우수한 물질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 상부 돔(120)은 상측의 가열 수단으로부터 방출되는 복사 열을 반응 공간에 효과적으로 전달할 수 있는 석영(quartz) 등의 광 투과성 재질로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상부 돔(120)을 석영 등의 광 투과성 재질로 형성하게 되면, 챔버(100)의 반응 공간에서 발생하는 열이 상부 돔(120)을 투과하는 경우, 투과한 복사 열이 상측의 가열 수단에 의해 반사되어 다시 챔버(100) 내의 반응 공간으로 전도될 수 있다. 한편, 상부 돔(120)은 이에 한정되지 않고 다양한 물질로 제작될 수 있는데, 예를 들어 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3) 및 세라믹 재질 중 적어도 하나로 제작될 수도 있다.
하부 돔(130)은 하부로 볼록한 형상을 가지며, 챔버 몸체(110)의 하측에 마련된다. 즉, 하부 돔(130)은 상부 영역, 즉 하부 돔(130)의 가장자리가 챔버 몸체(110)의 하부 면에 부착되어 반응 공간의 하부 영역을 밀폐시킨다. 이러한 하부 돔(130)은 예를 들어 석영 등의 광 투과성 물질로 제작할 수 있다. 따라서, 하부돔(130)은 챔버(100) 하부에 마련된 가열기(600)의 복사 열이 챔버(100) 내부의 반응 공간으로 전달되도록 한다. 또한, 하부 돔(130)은 일부 영역만이 광 투과성 물질로 제작될 수 있고, 나머지 영역은 우수한 열 전도성을 갖는 광 불투과성 물질로 제작될 수도 있다. 한편, 하부 돔(130)은 하향 경사진 바닥 판과 바닥 판의 중심에서 하측 방향으로 연장된 연장 관을 포함하는 형상으로 제작될 수도 있다. 이때, 바닥 판은 상부와 하부가 개방된 역상의 원뿔 형상으로 제작되고, 연장 관은 바닥 판의 중심으로부터 하측으로 연장 형성될 수 있다. 이에, 연장 관을 통해 기판 지지대(510)의 구동 축(520)이 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이렇게, 챔버 몸체(110), 상부 돔(120) 및 하부 돔(130)의 결합에 의해 반응 공간을 갖는 챔버(100)가 제작될 수 있다.
또한, 챔버(100)에는 챔버(100) 내부를 점검하기 위한 각종 장치들이 설치될 수 있다. 예를 들어, 챔버(100) 외부에서 내부 반응 공간을 들여다 볼 수 있는 뷰포트(view port)가 설치될 수도 있고, 챔버(100) 내의 기판 지지대(510)의 외주연을 따라 에지 링(미도시)이 마련될 수도 있다. 에지 링은 인젝터(400)로부터 챔버(100)의 내부로 공급되는 공정 가스가 기판 지지대(510)의 하측으로 유출되는 것을 방지하기 위해 설치될 수 있다.
인젝터(400)는 챔버(100)의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하기 위한 분사 홀(410)을 가지며, 챔버(100)에 설치되어 기판(S) 상에 박막을 형성하기 위한 공정 가스를 분사한다. 인젝터(400)는 적어도 하나로 마련될 수 있으며, 하나의 인젝터(400)에서 복수의 공정 가스를 혼합하여 공급하거나, 기판(S) 상에 형성되는 박막에 따라 복수의 인젝터(400)에서 각각 서로 다른 공정 가스를 공급할 수도 있다. 예를 들어, 인젝터(400)는 챔버(100)의 내부 공간에 제1 공정 가스를 공급하기 위한 제1 인젝터(400a), 챔버(100)의 내부 공간에 제2 공정 가스를 공급하기 위한 제2 인젝터(400b)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 인젝터(400a)가 공급하는 제1 공정 가스는 원료 가스일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 인젝터(400a)가 공급하는 제1 공정 가스는 반응 가스 또는 퍼지 가스일 수도 있음은 물론이다. 제2 인젝터(400b)가 공급하는 제2 공정 가스는 반응 가스일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 제2 인젝터(400b)가 공급하는 제2 공정 가스는 원료 가스 또는 퍼지 가스일 수도 있음은 물론이다. 또한, 제1 인젝터(400a)가 제1 공정 가스로 원료 가스를 공급하는 경우, 제2 인젝터(400b)가 공급하는 제2 공정 가스는 제1 공정 가스와 상이한 원료 가스일 수도 있으며, 이 경우 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)로부터 챔버(100)의 내부 공간에 서로 다른 원료 가스가 공급될 수 있다. 또한, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 원료 가스 또는 반응 가스를 공급하지 않을 때에는 불활성 가스를 공급할 수도 있음은 물론이다.
이때, 제1 인젝터(400a)가 공급하는 제1 공정 가스 및 제2 인젝터(400b)가 공급하는 제2 공정 가스로부터 화학적 증착 방식 또는 원자층 증착 방식으로 기판을 처리할 수 있다. 즉, 제1 인젝터(400a)는 원료 가스 또는 반응 가스를 공급하거나, 원료 가스와 반응 가스를 함께 공급할 수 있고, 제2 인젝터(400b)는 반응 가스 또는 원료 가스를 공급하거나, 원료 가스와 반응 가스를 함께 공급하여 화학적 증착 방식으로 박막을 형성할 수 있다. 또한, 제1 인젝터(400a)는 제1 원료 가스를 공급하고, 제2 인젝터(400b)는 제1 원료 가스와 상이한 제2 원료 가스를 공급하여 복합막을 형성할 수 있다. 한편, 제1 인젝터(400a)는 원료 가스 또는 반응 가스를 공급하고, 제2 인젝터(400b)는 반응 가스 또는 원료 가스를 공급하여 원자층 증착 방식으로 박막을 형성할 수 있다. 이때, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b) 중 적어도 하나는 원료 가스 또는 반응 가스를 공급하지 않을 때 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 서로 다른 원료 가스를 공급하거나, 서로 다른 반응 가스를 공급할 수도 있다. 이외에도, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)가 각각 원료 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스를 공급하는 다양한 방식으로 박막을 형성할 수도 있음은 물론이다.
한편, 인젝터(400)는 챔버(100)의 내부 공간에 제3 공정 가스를 공급하기 위한 제3 인젝터(400c)를 더 포함할 수 있으며, 이때 제3 공정 가스는 퍼지 가스일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 제3 인젝터(400c)가 공급하는 제1 공정 가스는 원료 가스 또는 반응 가스일 수도 있음은 물론이며, 이 경우 제1 인젝터(400a), 제2 인젝터(400b) 및 제3 인젝터(400c)가 각각 원료 가스, 반응 가스 또는 퍼지 가스를 공급하는 다양한 방식으로 박막을 형성할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
이와 같은, 인젝터(400)는 챔버(100)의 내부 공간으로 공정 가스를 분사하기 위한 분사 홀(410)을 가지며, 상기 분사 홀(410)이 배기 포트(300)보다 기판 출입구(200)에 인접하게 배치되도록 챔버(100)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 인젝터(400)는 기판 출입구(200)의 적어도 일측에서 챔버(100)의 내부 공간을 향하여 연장되도록 형성되고, 연장된 단부에 형성되는 분사 홀(410)이 배기 포트(300)보다 기판 출입구(200)에 인접하게 배치되도록 설치될 수 있다. 이에 의하여, 인젝터(400)는 배기 포트(300)보다 기판 출입구(200)에 인접한 위치에서, 상기 챔버(100)의 내부 공간에 공정 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 인젝터(400)가 챔버(100)의 내부 공간을 배기하는 배기 포트(300)의 반대측에 마련된 기판 출입구(200) 측에서 공정 가스를 공급함으로써, 공정 가스가 기판(S)의 표면을 따라 이동하게 되어 균일한 두께 분포를 가지는 박막을 증착할 수 있다.
전술한 바와 같이, 인젝터(400)가 제1 공정 가스를 공급하기 위한 제1 인젝터(400a) 및 제2 공정 가스를 공급하기 위한 제2 인젝터(400b)를 포함하는 경우, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 기판 출입구(200)의 적어도 일측에서 공정 가스를 공급할 수 있다. 즉, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 기판 출입구(200)의 일측에서 원료 가스 및 반응 가스를 공급할 수 있으며, 기판 출입구(200)의 일측에서 원료 가스를 공급하고, 기판 출입구의 타측에서 반응 가스를 공급할 수 있다.
이때, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 선(C)의 양측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급하도록 챔버(100)에 설치될 수 있다. 즉, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 선(C)의 양측에 제1 인젝터(400a)의 분사 홀(410a)과 제2 인젝터(400b)의 분사 홀(410b)이 배치되도록 챔버(100)에 설치될 수 있다. 이와 같이, 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 가상 선, 즉 선(C)의 양측으로 제1 인젝터(400a)의 분사 홀(410a)과 제2 인젝터(400b)의 분사 홀(410b)이 배치되도록 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)를 배치함으로써, 화학적 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에 원료 가스 및 반응 가스가 증착 전에 미리 반응하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 선(C)의 일측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급하도록 챔버(100)에 설치될 수도 있음은 물론이다. 즉, 원자층 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에는 원료 가스의 공급과 반응 가스의 공급이 시간적으로 분리되기 때문에 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b)는 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 선(C)의 일측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급할 수 있다.
또한, 인젝터(400)는 제1 인젝터(400a) 및 제2 인젝터(400b) 외에 제3 공정 가스를 공급하는 제3 인젝터(400c)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 제3 인젝터(400c)는 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 선(C)의 일측 또는 타측에서 제3 공정 가스를 공급할 수 있다. 즉, 제3 인젝터(400c)는 분사 홀(410c)이 선(C)의 일측 또는 타측에 배치되도록 설치될 수 있으며, 선(C)의 일측 또는 타측에는 챔버(100) 내의 온도를 측정하기 위한 열전대(700)가 설치될 수도 있음은 물론이다.
인젝터(400)의 단부에는 분사 홀(410)이 형성된다. 분사 홀(410)은 인젝터(400)의 연장 방향을 따라 개구되도록 인젝터(400)의 일 단에 형성될 수도 있으며, 인젝터(400)의 연장 방향의 하측, 연장 방향의 측면, 연장 방향의 상측으로 개구되도록 인젝터(400)의 일 단에 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한, 인젝터(400)는 챔버 몸체(110)에 설치되어 챔버(100)의 내부 공간을 향하여 연장되다가, 후단부가 상부 돔(410)을 향하도록 절곡되어 인젝터(400)의 일 단, 즉 후단에 형성된 분사 홀(410)이 상부 돔(410)을 향하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 인젝터(400)가 분사 홀(410)이 상부 돔(120)을 향하도록 절곡되어 형성되는 경우, 인젝터(400)로부터 공급되는 공정 가스가 상부 돔(120)의 하면에 충돌하여 상부 돔(120)의 하면을 따라 확산되어 하측으로 이동함으로써 기판(S) 상에 균일하게 공급될 수 있다.
기판 지지대(510)는 챔버(100) 내부에 설치되어, 챔버(100) 내의 반응 공간에 반입되는 적어도 하나의 기판(S)을 지지할 수 있다. 기판 지지대(510)의 하측에는 기판 지지대(510)을 승강시키는 구동 축(520)이 설치될 수 있으며, 도시되지 않았지만, 기판(S)의 로딩 및 언로딩을 위한 복수의 리프트 핀을 더 포함할 수도 있다. 한편, 기판 지지대(510)는 구동 축(520)에 연결된 구동부(530)에 의해 상승 및 하강하고, 또는 회전할 수 있다. 이를 통해 기판(S)의 공정 위치를 설정할 수 있고, 기판(10)의 로딩 및 언로딩을 용이하게 수행할 수도 있다. 이때, 구동부(530)는 모터를 구비할 수 있다. 그리고, 구동부(530)는 챔버(100)의 외측에 마련되는 것이 효과적인데, 이를 통해 구동부(530)에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있다. 여기서, 구동 축(520)에 의해 구동부(530)의 구동력(상승력 및 하강력 그리고 회전력)이 기판 지지대(510)에 전달된다. 구동 축(520)은 챔버(100)의 바닥면을 관통하여 기판 지지대(510)에 접속된다. 또한, 구동 축(240)이 관통하는 챔버(100)의 관통 홀 영역에는 챔버(100)의 밀봉을 위한 밀봉 수단, 예를 들어 밸로우즈가 마련될 수 있다.
구동부(530)에는 제어부(540)가 연결될 수 있다. 여기서, 제어부(540)는 구동부(530)을 제어하여, 기판 지지대(510)의 상승, 하강 및 회전 속도를 조절할 수 있다. 여기서, 제어부(540)는 기판 지지대(510)의 회전 속도를 제어하여, 기판 지지대(510)의 회전 주기가 인젝터(400)의 공정 가스 공급 주기와 상이하도록 조절하거나, 기판 지지대(510)의 회전 속도를 공정 가스에 따라 상이하게 조절할 수 있는데, 이에 대하여는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
가열기(600)는 챔버(100) 외부의 하측에 마련되어 챔버(100)의 하부 돔(130)을 투과하여 챔버(100) 내부에 복사 열을 인가한다. 가열기(600)는 적어도 하나 이상 마련될 수 있는데, 기판(S)의 형상을 따라 챔버(100)의 하측을 둘러싸도록 복수로 마련될 수 있다. 또한, 가열기(600)는 상하로 분할되어 마련될 수 있는데, 챔버(100) 내의 중심 영역을 가열하는 제1 가열기와 챔버(100) 내의 가장자리 영역을 가열하는 제2 가열기를 포함할 수 있다. 이때, 제1 가열기는 제2 가열기보다 하측에 위치할 수 있다. 이러한 가열기(600)는 복수의 램프 히터(미도시)와, 복수의 램프 히터의 하부 및 외측에 설치되는 적어도 하나의 반사판(미도시)을 포함할 수 있다. 복수의 램프 히터는 복사 열을 방출하는 할로겐 등과 같은 램프를 이용할 수 있다. 반사판은 반사 효율 및 내부식성이 높은 금속, 예를 들어 알루미늄 및 스테인레스 스틸 등을 표면에 코팅하여 이용할 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 플라즈마 발생부가 챔버(100)의 상부, 즉 상부 돔(120)의 상부에 마련되어 챔버(100) 내부로 공급된 반응 가스를 이온화하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 플라즈마 발생부는 챔버(100) 내에 전기장을 유도하기 위한 안테나 시스템을 포함할 수 있다. 플라즈마 발생부로 이용되는 안테나 시스템은 상부 돔(120)에 인접하여 설치될 수 있다. 또한, 안테나 시스템은 챔버(100)의 상부에 인접하여 설치되는 하부 안테나와, 하부 안테나 위에 소정 간격 이격되어 설치되는 상부 안테나를 포함하여 복층 구조로 이루어질 수도 있다. 이러한 안테나 시스템은 복수의 턴을 가진 코일(미도시)과, 코일과 연결된 RF 전원(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 코일은 구리 등의 도전성 재료로 제작될 수 있으며, 내부가 빈 관 형상으로 제작될 수 있다. 코일이 관 형상으로 제작되는 경우 냉각수 또는 냉매가 흐를 수 있기 때문에 코일의 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한, 코일의 일 단부는 RF 전원과 연결되고, 타 단부는 접지 단자와 연결된다. 따라서, 코일은 RF 전원에 따라 챔버(100) 내부에서 플라즈마를 발생시키게 된다. 한편, 코일은 다수의 턴으로 감긴 나선형으로 마련되거나, 동심원 형태로 배치되어 서로 연결된 다수의 원형 코일을 포함할 수도 있다. 그러나, 코일은 나선형 코일 또는 동심원상의 원형 코일뿐만 아니라 여러 가지 다른 형태를 가진 코일로 이루어질 수도 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법일 수 있으며, 이에 기판 처리 장치와 관련하여 전술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로 중복되는 내용의 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 원료 가스와 반응 가스를 교대로 공급하는 경우 원료 가스 및 반응 가스의 공급 주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 챔버(100)의 일측에서 상기 챔버(100)의 내부 공간으로 기판(S)을 반입하는 단계(S100) 및 상기 챔버(100)의 일측과 반대측인 상기 챔버(100)의 타측에서 상기 챔버(100)의 내부 공간을 배기하면서, 상기 챔버(100)의 타측보다 상기 챔버(100)의 일측에 인접한 위치에서 상기 챔버(100)의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 단계(S300)를 포함한다.
기판(S)을 반입하는 단계(S100)는 챔버(100)의 일측에서 상기 챔버(100)의 내부 공간으로 기판(S)을 반입한다. 즉, 기판(S)을 반입하는 단계(S100)는 챔버 몸체(110)의 일측에 마련된 기판 출입구, 즉 기판 출입구(200)를 통해 챔버(100) 내부의 기판 지지대(510)에 기판(S)을 안착시킨다.
기판(S)을 반입하는 단계(S100) 이후에는, 챔버(100)의 내부 공간을 진공 상태, 바람직하게는 10-3torr 내지 10-9torr의 압력으로 조절하는 단계(S200)가 수행될 수 있다. 챔버(100)의 내부 공간을 고진공 상태로 조절하는 단계(S200)는 챔버(100)의 일측과 반대측인 챔버의 타측에 마련되는 배기 포트(300)를 통해 챔버(100)의 내부 공간을 배기하여 고진공 상태로 조절한다. 이때, 배기 포트(300)에는 터보 분자 펌프와 같은 배기 장치가 연결될 수 있으며, 터보 분자 펌프를 이용하여 챔버(100)의 내부 공간을 신속하게 고진공 상태로 조절할 수 있다.
그리고, 상부 돔(120)의 상측에 마련된 가열 수단(미도시) 및 하부 돔(130)의 항측에 마련된 가열기(600)를 이용하여 챔버(100) 내부를 공정 온도까지 가열한다.
챔버(100)의 내부가 공정 온도까지 도달하였다면, 전술한 배기 포트(300)를 통해 챔버(100)의 타측에서 챔버(100)의 내부 공간을 배기하면서, 인젝터(400)를 이용하여 챔버(100)의 타측보다 일측에 인접한 위치에서 챔버(100)의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 단계(S300)가 수행된다.
즉, 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 인젝터(400)를 이용하여 챔버(100)의 상부 영역에 공정 가스를 분사하여 기판(S)에 박막을 증착한다. 이때, 인젝터(400)는 분사 홀(410)이 배기 포트(300)보다 기판 출입구(200)에 인접하게 배치되도록 챔버(100)에 설치될 수 있다. 즉, 인젝터(400)는 기판 출입구(200)의 적어도 일측에서 챔버(100)의 내부 공간을 향하여 연장되도록 형성되고, 연장된 단부에 형성되는 분사 홀(410)이 배기 포트(300)보다 기판 출입구(200)에 인접하게 배치되도록 설치될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 공정 가스를 공급하는 단계(S300)에서 인젝터(400)가 챔버(100)의 내부 공간을 배기하는 배기 포트(300)의 반대측에 마련된 기판 출입구(200) 측에서 공정 가스를 공급함으로써, 공정 가스가 기판(S)의 표면을 따라 이동하게 되어 균일한 두께 분포를 가지는 박막을 증착할 수 있다.
이때, 인젝터(400)는 챔버 본체(110)에 설치되어 챔버(100)의 내부 공간을 향하여 연장되다가, 후단부가 상부 돔(410)을 향하도록 절곡되어 인젝터(400)의 일 단, 즉 후단에 형성된 분사 홀(410)이 상부 돔(410)을 향하도록 형성될 수 있다. 이에, 기판(S)에 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 챔버(100)의 상측, 즉 상부 돔(120)의 하면을 향하여 공정 가스를 분사할 수 있다. 이와 같이, 인젝터(400)가 분사 홀(410)이 상부 돔(120)을 향하도록 절곡되어 형성되는 경우, 인젝터(400)로부터 공급되는 공정 가스가 상부 돔(120)의 하면에 충돌하여 상부 돔(120)의 하면을 따라 확산되어 하측으로 이동함으로써 기판(S)에 공정 가스를 공급하는 단계(S300)에서 공정 가스가 기판(S) 상에 균일하게 공급될 수 있다.
기판(S)에 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 챔버(100)의 내부 공간으로 원료 가스를 공급하는 단계 및 챔버(100)의 내부 공간으로 반응 가스를 공급하는 단계를 포함하여 화학적 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 방식 또는 원자층 증착(ALD; Atomic Layer Deposition) 방식으로 기판(S)에 박막을 증착할 수 있다. 이때, 기판(S)에 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 기판 지지대(510)를 회전시키면서 인젝터(400)를 이용하여 챔버(100)의 상부 영역에 공정 가스를 분사하여 기판(S)에 박막을 형성할 수 있다. 이때, 인젝터(400)에서 분사된 증착 가스는 배기 포트(300)의 작용에 의해 기판(S)이 안착된 영역을 가로질러 배기 포트(300) 방향으로 유도됨에 따라 박막의 형성이 효율적으로 이루어진다.
먼저, 화학적 기상 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우, 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 동시에 수행될 수 있다. 이때, 인젝터(400)는 원료 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 제1 인젝터(400a) 및 반응 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 제2 인젝터(400b)를 포함할 수 있으며, 제1 인젝터(400a)와 제2 인젝터(400b)는 모두, 배기 포트(300)가 마련된 챔버(100)의 타측보다 기판 출입구(200)가 마련된 챔버(100)의 일측에 인접한 위치에서 챔버(100)의 내부 공간으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 이때, 제1 인젝터(400a)와 제2 인젝터(400b)는 챔버(100)의 일측과 타측을 연결하는 가상 선, 즉 선(C)의 양측으로 제1 인젝터(400a)의 분사 홀(410a)과 제2 인젝터(400b)의 분사 홀(410b)이 배치되도록 챔버 몸체(110)에 설치될 수 있다. 이에 의하여, 화학적 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에 원료 가스 및 반응 가스가 증착 전에 미리 반응하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 원료 가스를 공급하는 단계는 챔버(100)의 내부 공간으로 원료 가스와 비활성 가스를 함께 공급할 수 있다. 즉, 화학적 기상 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우 제1 인젝터(400a)와 제2 인젝터(400b)로 원료 가스와 반응 가스를 공급함과 동시에 제3 인젝터(400c)로 비활성 가스를 공급할 수 있다. 이와 같이, 원료 가스를 공급하는 단계에서 원료 가스와 비활성 가스를 함께 공급하게 되면, 챔버(100) 내에는 원료 가스, 반응 가스와 함께 비활성 가스가 추가로 존재하게 되어 높은 내부 압력을 가지게 된다. 이때, 챔버(100)의 내부 공간을 소정의 배기 속도로 배기하게 되면, 원료 가스는 비활성 가스를 공급하지 않은 경우에 비해 배기되는 양이 줄어들기 때문에(즉, 비활성 가스의 배기량 만큼 원료 가스의 배기량 감소), 챔버(100)의 내부 공간에는 원료 가스가 보다 오래 잔류할 수 있게 된다. 이에, 원료 가스의 공급에 따른 증착 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 원자층 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우, 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 교대로 수행될 수 있다. 즉, 원자층 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우, 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 퍼지 가스를 공급하는 단계를 더 포함하여, 도 4에 도시된 바와 같이 원료 가스를 공급하는 단계, 퍼지 가스를 공급하는 단계, 반응 가스를 공급하는 단계 및 퍼지 가스를 공급하는 단계가 하나의 공정 사이클을 이루며, 공정 사이클이 복수 회 반복되어 기판(S)에 박막을 증착할 수 있다. 이때, 반응 가스를 공급하는 단계에서는 챔버(100)의 내부 공간에 플라즈마를 형성할 수 있다.
여기서도, 전술한 바와 같이 원료 가스를 공급하는 단계는 챔버(100)의 내부 공간으로 원료 가스와 비활성 가스를 함께 공급할 수 있다. 즉, 원자층 기상 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우 제1 인젝터(400a)로 원료 가스를 공급함과 동시에 제2 인젝터(400b)와 제3 인젝터(400c) 중 적어도 하나로 비활성 가스를 공급할 수 있다. 이와 같이, 원료 가스를 공급하는 단계에서 원료 가스와 비활성 가스를 함께 공급하게 되면, 챔버(100) 내에는 원료 가스와 함께 비활성 가스가 추가로 존재하게 되어 높은 내부 압력을 가지게 되고, 챔버(100)의 내부 공간을 소정의 배기 속도로 배기하게 되면, 원료 가스의 일부가 비활성 가스로 대체되어 배기됨으로써 챔버(100) 내의 원료 가스의 잔류 시간을 증가시키고, 증착 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 원자층 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우, 기판(S)에 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 기판(S)을 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나의 공급 주기와 상이한 회전 주기로 회전시키면서 공정 가스를 공급할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 원료 가스는 일 공정 사이클에서 원료 가스의 공급이 시작되는 시점과 다음 공정 사이클에서 원료 가스의 공급이 시작되는 시점 사이의 시간으로 표현되는 공급 주기(TS)를 가진다. 또한, 반응 가스 역시 일 공정 사이클에서 반응 가스의 공급이 시작되는 시점과 다음 공정 사이클에서 반응 가스의 공급이 시작되는 시점 사이의 시간으로 표현되는 공급 주기(TR)를 가진다. 이때, 원료 가스의 공급 주기(TS)와 반응 가스의 공급 주기(TR)을 같을 수도 있으나 다를 수도 있다. 여기서, 기판(S)에 공정 가스를 공급하는 단계(S300)는 기판 지지대(510)를 회전시키면서 인젝터(400)를 이용하여 챔버(100)의 상부 영역에 공정 가스를 분사하여 기판(S)에 박막을 형성할 수 있다. 이 경우, 기판(S)의 회전 주기 즉, 기판(S)이 한바퀴 회전하는데 걸리는 시간이 원료 가스의 공급 주기와 같게 된다면 원료 가스는 일 공정 사이클과 다음 공정 사이클에서 계속적으로 기판(S) 상의 동일한 위치에 공급되게 된다. 또한, 기판(S)의 회전 주기가 반응 가스의 공급 주기와 같게 된다면 반응 가스 역시 일 공정 사이클과 다음 공정 사이클에서 계속적으로 기판(S) 상의 동일한 위치에 공급되게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 기판(S)을 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나의 공급 주기와 상이한 회전 주기로 회전시키면서 공정 가스를 공급함으로써 계속되는 공정 사이클에서 원료 가스 및 반응 가스가 기판(S) 상의 서로 다른 위치에 공급되도록 제어할 수 있다. 이에 의하여, 원자층 증착 방식에서 기판(S)에 박막을 증착하는 경우, 원료 가스 또는 반응 가스가 기판 상의 국부 영역에 집중되어 박막 두께가 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 원자층 증착 방식으로 기판(S)에 박막을 증착하는 경우, 원료 가스를 공급하는 단계, 반응 가스를 공급하는 단계 및 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 기판(S)을 회전시키는 속도를 서로 다르게 제어할 수도 있다.
예를 들어, 제어부(540)는 원료 가스를 공급하는 단계에서의 기판(S)의 회전 속도를 퍼지 가스를 공급하는 단계에서의 기판(S)의 회전 속도보다 느리게 조절하여 원료 가스가 보다 집중적으로 기판(S) 상에 공급되도록 구동부(530)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(540)는 퍼지 가스를 공급하는 단계에서의 기판(S)의 회전 속도를 원료 가스 및 반응 가스를 공급하는 단계에서의 기판(S)의 회전 속도보다 빠르게 조절할 수도 있다. 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 기판(S)의 회전 속도를 빠르게 조절하는 경우, 퍼지 가스는 기판(S)의 전 영역 또는 일부 영역에 보다 빠르게 공급될 수 있다. 즉, 퍼지 가스를 공급하는 단계에서 기판(S)의 회전 속도를 빠르게 조절하는 경우, 그렇지 않은 경우에 비하여 동일한 영역에 대해 상대적으로 빠르게 퍼지 가스를 공급할 수 있게 되고, 이에 퍼지 가스의 공급 시간을 줄일 수 있어 전체 공정 시간을 단축할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 챔버의 내부 공간을 배기하는 배기 포트의 반대측에 마련된 기판 출입구 측에서 공정 가스를 공급함으로써, 공정 가스가 기판의 표면을 따라 이동하게 되어 균일한 두께 분포를 가지는 박막을 증착할 수 있다.
또한, 화학적 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에 원료 가스 및 반응 가스가 증착 전에 미리 반응하는 것을 방지할 수 있으며, 원자층 증착 방식으로 기판을 처리하는 경우에 원료 가스 또는 반응 가스가 기판 상의 국부 영역에 집중되어 박막 두께가 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 챔버 110: 챔버 몸체
120: 상부 돔 130: 하부 돔
200: 기판 출입구 300: 배기 포트
400: 인젝터 410: 분사 홀
510: 기판 지지대 520: 구동 축
530: 구동부 540: 제어부
600: 가열기 700: 열전대

Claims (16)

  1. 상부 돔과 하부 돔을 포함하는 챔버;
    상기 챔버의 내부 공간으로 기판을 반입하기 위하여, 상기 챔버의 일측에 마련되는 기판 출입구;
    상기 챔버의 내부 공간을 배기하기 위하여, 상기 챔버의 일측과 반대측인 상기 챔버의 타측에 마련되는 배기 포트;
    상기 챔버의 타측보다 일측에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제1 공정 가스를 공급하기 위한 제1 인젝터; 및
    상기 챔버의 타측보다 일측에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제2 공정 가스를 공급하기 위한 제2 인젝터;를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 기판 출입구의 일측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급하도록 상기 챔버에 설치되는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 기판 출입구의 양측에서 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스를 각각 공급하도록 상기 챔버에 설치되는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기 포트보다 상기 기판 출입구에 인접한 위치에서, 상기 챔버의 내부 공간에 제3 공정 가스를 공급하기 위한 제3 인젝터;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기 포트에 연결되는 터보 분자 펌프(Turbomolecular Pump);를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버의 내부에 설치되는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대를 회전시키기 위한 구동부; 및
    상기 구동부를 제어하여, 상기 기판 지지대의 회전 속도를 조절하기 위한 제어부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기판 지지대의 회전 주기가 제1 공정 가스 및 제2 공정 가스 중 적어도 하나의 공급 주기와 상이하게 조절하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기판 지지대의 회전 속도를 공정 가스에 따라 상이하게 조절하는 기판 처리 장치.
  9. 챔버의 일측에서 상기 챔버의 내부 공간으로 기판을 반입하는 단계; 및
    상기 챔버의 일측과 반대측인 상기 챔버의 타측에서 상기 챔버의 내부 공간을 배기하면서, 상기 챔버의 타측보다 상기 챔버의 일측에 인접한 위치에서 상기 챔버의 내부 공간으로 공정 가스를 공급하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 기판을 반입하는 단계 이후에,
    상기 챔버의 내부 공간을 10-3 내지 10-9 torr의 압력으로 조절하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는,
    상기 챔버의 내부 공간으로 원료 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 챔버의 내부 공간으로 반응 가스를 공급하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 단계는,
    상기 챔버의 내부 공간으로 원료 가스와 비활성 가스를 함께 공급하는 기판 처리 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 동시에 수행되고,
    상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는,
    상기 원료 가스와 반응 가스를 상기 챔버의 일측과 타측을 연결하는 선의 양측에서 각각 공급하는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 교대로 수행되고,
    상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는,
    상기 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나의 공급 주기와 상이한 회전 주기로 상기 기판을 회전시키면서 공정 가스를 공급하는 기판 처리 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 원료 가스를 공급하는 단계와 반응 가스를 공급하는 단계는 교대로 수행되고,
    상기 기판에 공정 가스를 공급하는 단계는,
    상기 챔버의 내부 공간으로 퍼지 가스를 공급하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서는,
    상기 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나를 공급할 때와 다른 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서 퍼지 가스를 공급하는 기판 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 퍼지 가스를 공급하는 단계에서는,
    상기 원료 가스 및 반응 가스 중 적어도 하나를 공급할 때보다 빠른 회전 속도로 상기 기판을 회전시키면서 퍼지 가스를 공급하는 기판 처리 방법.
KR1020220066304A 2022-05-30 2022-05-30 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 KR20230166386A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220066304A KR20230166386A (ko) 2022-05-30 2022-05-30 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220066304A KR20230166386A (ko) 2022-05-30 2022-05-30 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230166386A true KR20230166386A (ko) 2023-12-07

Family

ID=89163319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220066304A KR20230166386A (ko) 2022-05-30 2022-05-30 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230166386A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070044178A (ko) 2005-10-24 2007-04-27 주식회사 코미코 가스 인젝터 및 이를 갖는 반도체 소자의 제조 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070044178A (ko) 2005-10-24 2007-04-27 주식회사 코미코 가스 인젝터 및 이를 갖는 반도체 소자의 제조 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI463561B (zh) Processing device and processing method
JP2021185603A (ja) 空間的原子層堆積におけるガス分離制御
KR101246170B1 (ko) 반도체 제조에 사용되는 분사부재 및 그것을 갖는 플라즈마 처리 장치
US6340499B1 (en) Method to increase gas residence time in a reactor
JP4306403B2 (ja) シャワーヘッド構造及びこれを用いた成膜装置
TWI250586B (en) Thermal processing system with cross flow injection system with rotatable injectors
KR20060098373A (ko) 교차 유동 라이너를 구비한 열처리 시스템
US20140224177A1 (en) Injection member in fabrication of semiconductor device and substrate processing apparatus having the same
US20160268146A1 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP4806856B2 (ja) 熱処理方法及び熱処理装置
KR20100005318A (ko) 반도체 제조에 사용되는 원자층 증착 장치 및 방법
JP6002837B2 (ja) 基板処理装置
TWI722978B (zh) 用於原子層沉積之加熱燈
KR101426432B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR20230166386A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20090051984A (ko) 기판 처리 장치
KR101324208B1 (ko) 기판 처리 장치
KR100457455B1 (ko) 박막 증착 속도를 조절하는 샤워헤드를 구비한 화학 기상증착 장치.
KR20090026899A (ko) 반도체 제조장치
KR20030074418A (ko) 기판 처리 방법 및 장치
KR101282157B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20220084880A (ko) 히터 및 샤워헤드의 원자층 박막 코팅을 위한 원자층 박막 증착 코팅 장치
WO2006049125A1 (ja) 成膜装置及び成膜方法
KR20060127541A (ko) 급속 열처리 방식의 원자층 증착장치 및 이를 이용한박막형성 방법
KR100957456B1 (ko) 원자층증착방법을 이용한 박막증착장치